• 지질공학
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• 제23권4호
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• pp.447-455
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• 2013

본 연구에서는 다공질 지반체내의 투수계수를 계산하기 위하여 정방형의 배열형태를 갖는 유동관망(pipe network) 유동해석 모델을 개발하였다. 본 유동관망을 통한 유체의 흐름 메커니즘은 통계적 침투이론(percolation theory)에 기초하여 정의된다(Stauffer and Aharony, 1994). 여기서, 개별 유동관의 직경들이 주어진 다공질 매질의 공극률과 공극크기 분포특성을 기초로 하여 통계적으로 지정됨으로 계산된 유체흐름은 불균일한 채널 유동 형태로 나타난다. 본 유동해석에서는 유동관망 모델의 한쪽 경계면에 가압된 유체가 투입되고 다른 측면 경계면들은 흐름을 억제하는 경계조건을 두어 한 방향으로 유동관망을 통해 유체의 흐름을 유도하여 모델링된다. 이때, 흐름을 허용할지를 정의하는 확산조건(percolation condition)이 각 유동관에 부여되며, 이는 각 유동 경로의 직경과 재료면 특성을 기초로 계산된 삼투압(capillary pressure) 수준에 의해 정의된다. 유체가 유입되는 면의 수압에 대해 전체 유동관망 모델 내의 수압 분포가 평형을 이루면 유출되는 면의 수압이 일정해 지며, 유입면의 수압과 계산된 유출면의 수압 및 유동량을 Darcy 방정식에 적용하면 유동관망 모델로 모사된 다공질 매질의 투수계수를 얻어 낼 수 있다. 본 연구에서는, 민감할 것으로 예상된 유동 격자망의 규모의 투수계수 결과값에 대한 민감도를 검토하였으며, 실제 석유개발 현장에서 수집된 시추코어에 대해 측정된 투수계수값과 제안 네트워크 모델을 이용한 계산값과 비교하여 합리적인 범위 내에서 잘 부합됨을 보였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.231-246
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• 2012

최근 터널 건설은 종종 연약대층을 인접하여 계획하게 된다. 이러한 경우 터널 굴착은 안정화되어 있던 지반을 이완시키고 따라서 터널의 안정성에 문제를 일으킬 수 있다. 안정성에 문제를 일으킬 수 있는 주요 영향인자들을 보면 연약대층이 지표면과 이루는 각도, 연약대층과 터널의 이격거리 등을 들 수 있다. 본 연구에서는 연약대층을 인접하여 건설되는 터널의 굴착과정에서 발생하는 변위량과 균열발생 양상을 조사함으로써, 연약대층이 지표면과 이루는 각도 및 연약대층과 터널의 이격거리가 터널의 역학적 거동에 미치는 영향을 조사하였다. 연약대층이 지표면과 이루는 각도 및 연약대층과 터널의 이격거리를 변화시켜 가면서 균질한 재료를 가지고 실내 축소 모형실험을 수행하고 이를 분석하였다. 실험결과, 연약대층이 지표면과 이루는 각도가 수평에서 수직으로 변화함에 따라 터널 주변의 변위 발생량이 증가하였다. 연약대층과 터널의 이격거리가 증가함에 따라 터널 주변의 변위 발생량이 감소하였고, 특정 이격거리 이상에서 안정화되었다. 이러한 발견들은 기존의 연구결과들을 정량적으로 검증하고 확장하는 것이라 판단된다. 최종적으로 연약대층이 지표면과 이루는 각도 변화에 따른 연약대층과 터널의 적정 이격거리를 정의하였다. 이러한 기초적인 연구는 연약대층을 인접하여 신설되는 터널 설계에 보다 합리적인 제안을 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제7권5호
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• pp.129-137
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• 2007

건설지반재료의 부족과 환경보존의 중요성이 대두되는 현실에서 해양준설토를 건설자원으로의 재활용 방안을 연구하는 것은 매우 시급한 실정이다. 선진국에서는 해양준설토의 재활용에 대한 필요성을 절감하고 이에 관한 연구가 활발히 진행되고 있고, 국내에서도 연구의 필요성이 부각되고 있다. 실내모형실험을 실시한 결과 뒤채움재로 유동성 채움재(CLSM)를 사용하는 경우에 일반모래와 현장발생토사를 사용한 경우보다 관의 수직 수평변위 및 지표면변위를 감소시키는 것으로 해석되었다. 이는 유동성 채움재(CLSM)의 특징 중 자기수평능력과 자기강도발현특성에 의해 양생이 진행됨에 따라 파형강관 주변의 유동성 채움재(CLSM)가 굳어 강성화 되고, 이것이 P.V.C관과의 일체화를 통한, P.V.C관의 단면강도를 증진시켜준 효과로 해석할 수 있다. 그리고 뒤채움재의 종류에 따른 P.V.C관의 토압특성은 뒤채움재로 일반모래와 현장발생토사를 대체하여 유동성 채움재(CLSM)를 사용한 경우에 관에 작용하는 수직 수평토압이 거의 0에 가까운 값으로 현저히 작아짐을 알 수 있었다. 이는 실내 모형실험로부터 뒤채움재로 유동성 채움재(CLSM)를 사용하는 것이 지하 매설관에 발생하는 각종 파손을 감소시키고, 안정성을 높이는 최선의 대안으로 판단된다.

• 지구물리
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• 제6권3호
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• pp.189-207
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• 2003

경북 청도군 소재 운문댐의 안전진단을 목적으로 지반조사 및 계측자료의 분석이 수행되었다 특히 운문댐은 1998년에 차례에 걸쳐 댐의 정상부에 함몰현상이 발생되었으며 이러한 함몰현상이 대해 많은 조사가 이루어졌으며 이에 따라 CGS보강공법을 2000년에 시행하였다 댐의 함몰현상의 메카니즘에 대해 많은 의견이 있으나 누수에 의한 내부침식이 가장 유력하다 필댐에 있어서의 과대누수는 댐의 안정성의 평가하는데 가장 중요한 변수로 작용 하므로 토질시험 계측자료 및 시추자료를 통한 댐체의 누수 및 거동분석을 수행하였다 자료들을 종합해 본 결과 부실시공 댐의 응력전이 수압할렬의 가능성 누수 취약대 등과 같은 댐의 거동에 대한 여러 가지 정보를 얻을 수 있었다 또한 토질시험에서 코아재료의 적합성에 문제가 있었음을 발견하였다 댐 제체에서도 연약대가 발견되었 으며 여수로 근접한 부분에서 누수의 가능성이 높은 것으로 나타났다 거동분석에서는 댐 코아의 수압할렬이나 응력전이에 의한 손상이나 유로의 가능성도 배제할 수 없었다

• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1479-1487
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• 2013

최근 이상기후에 따른 홍수로 인해 하천제방 붕괴 및 홍수피해가 급증하고 있다. 하천제방 관련 홍수피해는 침투에 의한 제방붕괴 및 파이핑, 부적절한 축제재료선정, 다짐불량 등 제방누수와 관련된 제방파괴요인이 52% 정도를 차지하는 것으로 나타나, 이에 대한 대책으로 저비용 TDR(Time Domain Reflectometry) 하천제방 누수탐사기법과 같은 대책이 요구된다. 본 논문에서는 아크릴로 제작된 소형 캡슐모양의 CAP(CAPsule)형 몰드 및 기존 탐침형 TDR를 사용하는 저비용 TDR 제방누수 모니터링시스템의 성능을 평가하고자 기존 TDR(탐침형, 튜브형)과 개발 CAP형 TDR에 대한 다양한 비교실험을 수행하였다. 실험결과, 평가된 TDR시스템은 20cm 정도의 누수탐사능력인 임계탐사능이 존재하며, 함수비, 건조단위중량 등에 대한 TDR 탐사 민감도의 경우 건조단위중량에 비해 함수비가 3배 이상 민감한 것으로 평가되었다. 또한, 개발 CAP형 TDR 시스템의 경우 함수비 측정을 위한 화강풍화토 지반 함수비(w)-유전상수(${\epsilon}$) 관계식을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.25-34
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• 1993

지하구조물은 일반적으로 영역의 무한성, 다양한 하중, 복합적인 구성재료 등으로 인하여 그 거동의 해석이 난이하다. 특히, 장기거동이 중요시되는 연약지반의 굴착문제 등에 있어서는 시간에 의존하는 점탄소성거동을 해석에 고려하여야만 한다. 본 연구에서는 점탄소성거동을 해석하는 방법으로서, 내부요소를 사용하지 않은 경계요소 해석방법을 유도하고, 정계요소와 유한요소를 조합하여 해석하는 방법을 도출하였다. 점탄소성을 고려한 지배적분방정식에서 점소성응력에 대한 영역적분은 극좌표를 이용한 직접적분방법을 적용하여 경계적분화하였고, 이에 따른 계방정식을 이용하여 프로그램화하였다. 또한 경제요소 프로그램을 점소성 유한요소 프로그램과 조합하여 굴착면 주위에 발생하는 시간의존 비탄성거동을 합리적으로 해석하도록 하였다. 경계요소해석 및 조합해석 결과는 정해 및 유한요소해석의 결과와 비교하여 검토하였다. 비교결과 내부요소를 사용하지 않은 경계요소법으로는 국부적인 응력집중으로 인한 비선형성이 충분히 고려되지 못함을 알 수 있었다. 반면에 유한요소-경계요소 조합방법으로는 상대적으로 많은 자유도를 가진 타 방법에 비교하여 합리적인 결과를 얻음을 알 수 있었다. 따라서 시간에 의존되는 비탄성체의 해석에 있어서 조합방법을 사용하면 하중조건과 경계조건에 따르는 구조물의 거동을 합리적으로 예측할 수 있으며, 유한요소와 경계요소의 장점을 살려 보다 효용적인 해석의 수행이 가능할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권6C호
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• pp.231-240
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• 2011

소재의 고강도화와 항타에너지 상향 반영에 따른 강관말뚝의 거동특성을 분석하기 위하여 광양지역에 다양한 지름과 소재별로 총 10본의 말뚝을 시공하여 동재하시험, 정재하시험, 하중전이시험 등의 다양한 현장재하시험을 수행하였다. 항타관입성을 분석한 결과, PHC말뚝이 가장 많은 항타횟수와 가장 적은 관입깊이를 나타냈으며 고강도 강관말뚝에서 가장 적은 항타횟수와 깊은 관입깊이를 확인할 수 있어 고항타에너지에 의한 효과를 파악할 수 있었다. 동재하시험결과를 말뚝별로 비교한 결과, PHC말뚝과 일반 강관말뚝의 경우에는 재료의 허용축하중이 말뚝의 설계허용지지력을 결정하는 주요 변수인 것을 확인한 반면에 고강도 강관말뚝에서는 지반의 지지력에 의해 말뚝의 설계허용지지력이 결정되는 것을 확인할 수 있었다. 정재하시험과 하중전이시험을 고강도 강관말뚝 2본에 대해서 수행한 결과, 말뚝의 설계효율을 80% 이상의 수준으로 향상할 수 있는 방안을 도출할 수 있었으며 이를 통해 소요 말뚝 본수 절감을 통한 공사비 절감이 가능함을 확인하였다. 대상 지역에서의 주면마찰력 set-up효과를 분석하여 적정 회귀식을 제시하였고 선단지지력에 대해서는 기존 설계식의 한계를 분석하여 향후 기술개발 방향을 제시할 수 있었다.

• 공학교육연구
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• 제13권6호
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• pp.152-163
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• 2010

토목공학은 사회와 인류 발전에 필요한 사회기반시설물의 건설과 관리를 주로 담당해 왔던 학문이기 때문에 고대 사회로부터 지속적으로 발전해 왔지만 그 변화의 속도나 첨단기술 도입의 측면에서는 다소 보수적인 측면이 있다. 또한 사회 인프라 전반을 다루기 때문에 구조, 지반, 수공, 환경, 측량, 건설관리 등과 같은 매우 광범위한 분야를 포함하게 된다. 주로 시장의 이익을 주요 목적으로 하는 제조업 기반의 학문 분야들, 예컨대 기계공학, 화학공학, 재료공학과는 다른 특성을 갖게 된다. 따라서 타 공학전공 분야에서 활용되고 있는 종합설계 개념을 공공기반의 이익을 목적으로 하는 토목공학 분야에 그대로 적용하는 데 는 다소 문제가 있을 수 있다고 본다. 그러므로 본 논문에서는 현재 연세대학교 사회환경시스템공학부에서 운영하고 있는 종합 설계과목의 교육내용과 변화, 그리고 운영방식을 소개.설명하여 토목공학 분야에 적합한 종합설계과목의 운영방법을 논의하고자 한다. 또한 학부 수강생들의 강의 평가결과 및 학습성과를 분석하여 개선된 종합설계과목의 타당성을 객관적으로 평가하고자 하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.150-159
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• 2011

수십 년 경과한 노후화된 터널에 대한 효율적인 유지관리를 통한 안정성 확보와 공용수명을 연장시켜야 할 필요성이 대두되고 있는 실정이다. 재래식 터널은 주변 지반의 물리적 특성, 터널의 기하학적 특성, 지하수위 및 환경, 라이닝의 산화와 구성재료의 변상에 따라 터널의 안정성 및 사용성이 저하될 수 있다. 장기적인 측면에서 터널 구조물의 사용성을 증대시키고 효과적인 유지관리 방안을 마련하기 위해서는 각종 성능저하 현상, 손상정도 및 내구성을 장기적으로 점검해야 한다. 따라서 본 논문은 공용 중인 재래식 터널(American Steel Support Method, ASSM)의 안정성을 분석하기 위한 연구 내용으로서 1930년대와 1960년대의 시공된 터널을 각각 3개씩 선정하였고, 연구의 신롸성을 확보하기 위하여 충청지역, 경북지역, 강원지역, 전라지역 등 다양하게 하였다. 분석내용은 공용중인 재래식 터널의 라이닝의 보수 보강, 균열조사, 라이닝 두께 및 라이닝 강도 등을 조사 연구하여 비교 분석 하였고, 균열조사는 균열게이지, 공동현상은 GPR, 강도는 슈미트해머를 이용하여 재래식 터널의 비교 분석을 실시하였다. 분석결과 1930년대 터널은 균열발생이 더 많이 발생하였고, 라이닝강도도 높게 평가되었다. 라이닝두께는 1960년대가 더 두꺼운 것으로 확인되었으며, 비례적으로 공동현상도 1930년대보다 더 많이 발생한 것으로 분석되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.169-177
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• 2017

최근 수송선박의 대형화에 따라 기존 항만 시설의 접안 깊이 확보에 대한 필요성이 증가하고 있다. 증심공법은 기존 항만시설의 접안 깊이를 확보하는 방법으로, 필요 깊이만큼 사석마운드를 굴착한 후 그라우팅을 통해 보강한다. 이 연구에서는 사석마운드 보강을 위한 그라우팅 재료로 가소성 그라우트를 사용할 경우 보강성능과 충진성능에 대해 검토하고자 하였다. 2가지 가소성 그라우트 배합에 대해 압축강도실험을 수행하여 지반보강효과를 검토하였고, 직경 400 mm, 높이 530 mm 크기의 실린더형 실험체 5개를 제작해 충진성능을 평가하였다. 구조물의 안전성 확보를 위해 요구되는 개량체의 소요강도는 6 MPa이며, 이 연구에서 사용한 가소성 그라우트 배합 모두 재령 7일에 9 MPa 이상으로 소요강도를 만족하는 것으로 확인되었다. 충진성능 평가 실험체의 충진상태를 육안으로 관찰한 결과, 이 연구에서 목표로 설정한 사석 채 움 높이까지 가소성 그라우트가 잘 채워지는 것을 확인하였다.