• 한국지반공학회논문집
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• 제36권7호
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• pp.5-14
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• 2020

간사이 공항은 1994년 9월에 개항하였다. 제 1기섬 완공 후 26년이 지났지만 여전히 장기침하가 진행되고 있다. 이 침하는 Pleistocene층에서 발생하고 있다. 계속적으로 변하는 수평방향으로의 지층두께 및 세립분의 함유량이 달라 Pleistocene 모래층의 투수성을 결정하는 것이 쉽지 않기 때문이다. 또한 인접한 제 2기섬의 건설에 따른 지반의 상호거동을 예측에 대한 어려움도 존재한다. 이 문제를 해결하기 위해서, 인접한 두 매립 섬의 건설에 따른 교차하는 Pleistocene 지반의 상호거동을 포함한 장기변형을 평가하기 위해 탄점소성을 고려한 2차원 유한요소해석이 수행되었다. 일반적으로 2차원해석은 한 개의 단면이 전체 단면을 대표할 수 있을 때 사용이 가능하다. 하지만 간사이공항은 매립에 의한 인공섬으로서 2차원 해석으로는 섬의 코너(corner) 부분의 응력 변형문제에 적용할 수 없으며, 물리탐사를 통한 실제 하부지반의 구조도 불균질하며 그 두께 또한 일정하지 않아 2차원해석만으로는 한계가 있다. 즉, 3차원 해석이 강력히 요구된다. 이러한 요구에 의해 본 저자는 탄점소성 해석이 가능한 기존의 2차원 프로그램을 3차원으로 확장하였으며, 1차원 압밀해석해을 통해서 개발한 3차원 프로그램의 검증(verification)을 완료하였다. 본 논문은 검증을 마친, 개발한 3차원 프로그램의 유효성을 입증하기 위해서, 2차원 프로그램을 이용한 기존의 연구와 동일한 해석조건으로 해석을 수행하여, 해석결과를 2차원 결과와 실제 계측값과 비교함으로서 개발한 3차원 수치해석프로그램의 유효성을 입증(demonstration)하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제21권7호
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• pp.17-26
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• 2020

해성점토로 구성된 서남해안 지역의 연약지반은 퇴적물의 성분, 입자크기의 분포, 입자형상, 흡착이온 및 간극수의 특성, 조류, 온도 등에 의해 많은 영향을 받는다. 또한, 응력이력, 간극수의 변화, 용탈과정, 가스형성 등의 지반공학적 특성은 매우 복잡한 양상을 나타내고 있다. 본 연구에서는 서남해안 연약지반을 대상으로 압밀에 따른 강도증가 특성을 규명하기 위하여 현장시험 및 실내시험을 통하여 연약지반의 물리적·역학적 특성을 평가하고 성토하중에 의한 지반의 침하, 간극수압, 수평변위 등 연약지반의 압밀거동을 파악하기 위하여 간극수압계, 침하계, 경사계, 층별침하계 등의 계측기를 설치하고, 지반의 전단강도증가를 확인하기 위해 단계별로 피에조콘 관입시험을 실시하였다. 이와 같은 실험을 통하여 단계별 성토에 따른 지반의 전단강도증가를 확인하고 압밀침하량을 측정하여 기존에 제시된 경험적 방법 및 이론에 의한 강도증가와 압밀측정치를 비교하여 강도증가율 및 압밀거동을 분석하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.112-121
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• 2020

최근 재료 및 시공 기술의 지속적인 발전으로 인하여 장대교량의 건설이 증가하고 있다. 특히 케이블을 이용한 장대교량에서는 시공 중, 그리고 공용상태에서 케이블의 장력을 측정하여 교량의 안전성을 지속적으로 감시하는 것이 중요하다. 케이블 장력을 측정하기 위한 다양한 방법이 있으며, 그중에서도 케이블의 형상조건과 고유진동수를 이용하여 장력을 산정하는 진동법은 로드셀 등을 이용하여 케이블의 응력을 측정하는 직접법에 비해 경제적이며 편리하므로 현재 널리 활용되고 있다. 본 연구에서는 영상신호를 이용하여 케이블의 응답을 측정하기 위해 영상처리기법을 적용하였으며 사용의 편의성과 경제성을 고려하여 상업용 디지털 캠코더를 사용하였다. 모드별 고유진동수들을 변수로 하여 원거리에 위치한 행어케이블의 장력을 추정할 수 있는 역해석 방법의 타당성을 검증하기 위하여 공용중인 현수교에서 상시진동실험을 수행하였다. 그리고 각 행어케이블의 해석모델을 통해서 계산된 모드별 고유진동수와 계측된 모드별 고유진동수의 차이를 이용하여 역해석하여 추정된 장력을 진동법에 의해 산정된 장력과 비교하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.455-478
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• 2019

본 논문에서는 고강도 강관을 이용한 강관 보강 그라우팅의 보강 효과 검증을 통해 현장 적용성에 관한 실험적 내용을 다루었다. 기존 강관보강 그라우팅 공법에는 SGT275 (구 STK400) 강관을 일반적으로 적용하고 있으나, 강관 보강 그라우팅이 적용된 터널의 붕락사례를 보면 강관의 과도한 꺾임, 파단 등의 사례가 발생되고 있다. 이러한 사례가 발생하는 여러 원인 중 굴착에 따른 터널의 이완하중에 대응하는 강관의 강성 부족이 그 원인이 될 수 있다. 최근 들어 고강도 강관(SGT550)의 개발로 강관의 강도가 증가했으나, 강도 증대를 고려한 보강방안에 대한 연구가 미흡하므로 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 고강도 강관과 일반 강관의 이음 유무, 주입재의 충전 여부 등 다양한 조건에 대해 인장강도 및 휨 전단력 실험을 수행하고, 기존 제시된 설계법을 통해 강관의 강도 차이에 따른 효율적인 현장 적용성에 대한 기초 연구를 수행하였다. 특히, 실제 현장에 고강도 강관과 일반 강관을 시공하고 굴착에 따른 강관의 변위형상과 응력에 대한 계측 결과를 통해 고강도 강관의 보강 효과를 검증하였다. 연구결과 고강도 강관은 휨 강도가 우수하여 보강효과가 우수한 것으로 나타났으며, 강도 증진효과로 인해 아칭효과도 기대된다.

• 화약ㆍ발파
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• 제39권2호
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• pp.1-14
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• 2021

최근에는 GPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units)와 같은 고성능 연산장치의 보급과 함께 국방, 우주항공분야에서 암질재료에 대한 충격실험을 대신할 수 있는 3차원 동적해석기법의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 그러나 높은 충격하중을 수반하는 암 발파 또는 소형미사일 등의 지중 관통과 같은 과정을 실험적으로 관찰하거나 계측하는 것은 암질재료의 비 균질성 및 불투명성 때문에 어려움이 있었다. 본 연구에서는 고속충돌에 의한 암석의 파괴 거동을 모사하기 위하여 3차원 동적 파괴 과정 해석 기법 (3D-DFPA)를 개발하였으며, 연산속도를 향상시키기 위하여 순차해석(explicity analysis) 및 접촉요소검색(Searching algolitm of contact elements)에 GPGPU연산이 가능한 알고리듬을 적용하였다. 제안된 동적파괴과정해석 기법에 대한 검증을 위해 Straight Notched Disk Bending (SNDB) 석회암시료에 대한 동적파괴인성시험을 모사하였고, 충격응력파의 전파과정, 암석-충격봉 경계면에서 반사 및 전달과정, 암석 시료의 파괴과정을 비교분석하여, 개발된 해석기법에 대한 검증을 수행하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권3호
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• pp.77-84
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• 2021

이 연구에서는 속채움 콘크리트와 길이방향 철근으로 보강된 PHC 파일에 대한 휨실험을 수행하였으며, 실험의 주요 변수는 길이 방향 철근비와 PHC 파일 중공 내부 표면에 형성된 슬러지 유무로 설정하였다. 총 6개의 PHC 파일 실험체를 제작하였으며, 실험체들의 파괴모드, 균열패턴, 단면내 길이방향 변형률 분포, PHC 파일과 속채움 콘크리트 사이에 발생된 단부 슬립을 상세히 계측하고 분석하였다. 실험결과, 길이방향 철근비가 증가할수록 휨 강성 및 강도가 증가하는 것으로 나타났으며, PHC 파일 내부 표면에 형성된 슬러지는 실험체의 휨성능에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 실험적 연구와 더불어 이 연구에서는 변형률 적합조건, PHC 파일과 속채움 콘크리트 단면내 변형률 및 응력 분포를 고려한 비선형 휨해석 모델을 제안하였으며, 해석결과를 실험결과와 비교하여 제안모델의 합리성을 검증하였다. 그 결과, 제안모델은 속채움 콘크리트와 길이방향 철근으로 보강된 PHC 파일의 휨거동을 매우 우수한 정확도로 평가하는 것으로 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.49-56
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• 2022

본 연구에서는 공동이 발생된 도로 하부지반에서의 영향인자 분석과 지반의 안정성을 평가하기 위하여 다양한 영향인자(공동형상 및 규모, 포장층 두께, 교통하중의 크기)를 고려한 유한요소 수치해석을 수행하였다. 본 연구에서 적용된 수치해석 방법 및 결과에 대한 신뢰성을 검증하기 위하여 기존 연구 및 현장계측 결과와 비교·분석하였다. 수치해석 결과로부터 얻은 연직변위분포, 지표침하분포 및 침하량, 응력비 분포, 안전율 분포를 통해 영향인자 간의 상관관계를 분석하였으며, 도로 하부지반의 전반적인 역학적 거동 분석을 통해 지반의 안정성을 평가하였다. 그 결과, 공동규모 및 교통하중이 증가하고 포장층 두께가 감소할수록 공동 상부의 연직변위 및 지표침하량이 크게 나타났으며 허용안전율 미만의 위험지반영역이 증가하여 지반의 안정성 감소가 크게 나타난 것을 확인할 수 있었다. 또한 공동의 형상이 사각형일 경우 원형의 공동일 때보다 지반의 안정성 감소가 크게 나타났다. 이러한 결과를 통해 공동이 발생된 도로 하부지반의 전반적인 안정성에 대해 확인할 수 있었다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제17권4호
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• pp.786-793
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• 2021

연구목적: 실트질 함유가 높으며 다양한 응력이력 때문에 침하량 예측에 어려움이 있는 우리나라의 서해안 중부지역의 연약점토지반의 침하량 특성을 분석하기 위하여 실험을 실시하였다. 연구방법: 3개의 경우에 대한 현장실험을 실시하였다. 각각의 경우에 대하여 침하판 침하량을 계측하였으며 Terzaghi의 일차원 압밀침하량, 쌍곡선법(hyperbolic method)과 Asaoka법을 모두 분석하여 실무에 유용한 결론을 도출하였다. 연구결과: Terzaghi에 의한 예측값이 모든 경우에서 가장 큰 것으로 분석되었으며 침하판 침하값에 비하여 111%~187%로 크게 예측하였다. 즉, 실제 지반의 침하량인 침하판 침하값이 Terzaghi의 예측값에 비하여 53.4~89.9% 의 침하를 나타내었다. 따라서, 우리나라 중부 서해안 점토질 연약지반에서 Terzaghi방법에 의한 예상침하량은 실제 침하량보다 과다하게 예상하는 것으로 분석되었다. 결론: Asaoka방법과 쌍곡선 방법은 비교적 유사한 결과를 제시한 것으로 분석되었으며, 실무에서는 실제 침하량 보다 작게 침하량을 예측할 경우 위험을 초래할 수 있으므로 실제 침하량보다 6~14% 크게 예측한 쌍곡선 분석법이 안전측으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권2호
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• pp.175-186
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• 2023

처분공 내에 위치한 완충재는 사용후핵연료로부터 발산된 고온의 붕괴열과 지하수에 노출되며, 이와 같은 가열-수화를 포함한 처분환경 하의 완충재의 열-수리-역학-화학적 상호작용은 완충재의 장기적 성능과 건전성에 핵심적으로 작용하는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 처분환경 조건에서 완충재의 가열-수화 특성 및 지하수 지화학 조건을 고려한 벤토나이트의 열-수리-역학-화학적(Thermal-Hydraulic-Mechanical-Chemical, 이하 THMC) 복합거동 특성 규명을 위한 실험실 규모의 Lab.THMC 실험시스템을 개발하였다. 본 실험시스템은 스페인 CIEMAT의 열-수리-역학 복합거동 실험장치를 토대로 개발되었으며, 화학적 특성을 달리한 지하수 주입 조건에서 벤토나이트 완충재의 가열-수화 특성을 파악하고 응력 변화를 계측함으로써 열-수리-화학적 변화에 따른 역학적 성능 변화 특성을 규명하는 것을 목표로 한다. 본 기술논문에서는 개발된 Lab.THMC 실험시스템의 설계 및 구성을 간략하게 소개하고, 장치 검토 및 주요 변수설정을 위해 수행된 예비실험 결과와 차후 연구계획에 대해 정리하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.1-17
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• 2024

터널 굴착으로 인한 지반의 거동 분석은 대변형 영역의 거동을 고려해야 한다. 따라서 본 논문에서는 TBM 터널 굴착으로 인한 주변 지반에 대한 영향을 실제 현장 조건과 동일 조건에서 분석하기 위하여 대변형 유한요소 해석을 수행하였다. 지반의 대변형 거동을 모사하고 예측함에 있어 가장 널리 활용되는 두 가지 해석 기법 - coupled Eulerian Lagrangian (CEL)과 auto-remeshing (AR) 기법 - 을 적용하여 TBM 굴착 과정을 모사하였고 그에 따른 주변 지반에 발생하는 손상영역의 범위를 예측하였다. 굴착손상영역의 범위는 두 기법을 통해 도출된 결과와 굴착손상영역을 정의하는 실험적인 기준을 종합하여 추정하였다. 해석 결과, 두 대변형 해석 기법을 이용하여 도출된 굴착손상영역은 서로 비슷한 크기로 수렴하였고, 기존 연구의 실험 및 계측을 통해 확인된 굴착손상영역 크기와 모양, 경향과도 일치하는 것으로 나타났다. 굴착 되는 지반의 RMR 등급이 좋을수록 굴착손상영역의 크기는 더 커지고, 터널의 직경과는 정비례하는 것으로 나타났다. 반면에, 터널의 심도가 깊을수록 지반의 구속압이 커져서 굴착손상영역은 상대적으로 작게 형성되는 것으로 확인되었다.