• 한국지반공학회논문집
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• 제27권12호
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• pp.107-116
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• 2011

1g 진동대 실험을 수행할 때, 양 벽면이 고정되어 있는 강성토조를 시용하기도 한다. 1g 진동대 실험에 강성토조를 사용하는 경우 양 쪽 벽면에서 파동이 반사가 되고 모형지반의 동적 전단 변형이 구속되어 위상차 및 가속도 증폭이 제대로 발생하지 않는 문제가 생긴다. 반면 토조를 얇은 층(Laminate)으로 구성하고 각 층 사이의 수평거동을 허용해 주는 특수형태의 토조(층 분할 토조, Laminar Shear Box)를 사용하면 이와 같은 문제를 상당부분 해결할 수 있다. 본 연구에서는 1g 진동대 실험을 통하여 경계 조건이 서로 다른 두 종류의 토조(강성토조; Rigid Box or Rigid container, 층 분할 토조; Laminar Shear Box or Laminar container)에 동적 특성이 동일한 연약한 모형 점토 지반을 조성하여 그 거동의 차이들을 정량적으로 분석하였다. 그 결과, 강성토조는 벽면의 강성으로 인해 지반내의 위상차가 적게 발생하였으며, 가속도 증폭 양상은 자유장 거동과 많이 다른 결과를 보였다. 이와 달리 층 분할 토조는 지반의 전단변위를 구속하지 않고 실제지반에서 발생하는 지반 내 위상차 및 가속도 증폭 현상을 상대적으로 잘 재현하는 것으로 나타났다. 결론적으로, 층 분할 토조(Laminar shear box)는 강성토조(Rigid Box)와 비교할 때 자유장 지반의 동적거동을 더 정확히 재현해 주는 것을 실험결과를 통해 분석할 수 있었다.

• 지질공학
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• 제6권2호
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• pp.95-102
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• 1996

지반진동이 지표적인 토양에서 거리에 따라 어떻게 감소되는지 밝히기 위하여 탄성파의 진폭변화를 측정하였다.야외에서 12-ch 탄성파 탐지기를 이용하여 디지털 자료로 자료로 기록한 증폭되지 않은 진폭자료를 분석하였다. 탄성파의 주파수분석결과 최대 스펙트럼 진폭은 40Hz부근에서 나타나고 있다. 조사지역의 감쇠경향은 지수함수적임을 보여주고 있으며 탐사지역의 지반감쇠 요소들을 계산한 결과 기하감쇠지수 (n)는 0.25,내부감쇠지수(a)는 0.13-0.20임을 보여주고 있다. 습윤토양지역에서는 내부감쇠지수 (a)가 0.13, 식생토양지역에서는 0.20를 보여 습윤토양에서보다 식생발달 토양지역에서 지반진동이 훨씬 빨리 감쇠하는 현상을 보인다. 또한 탄성파 자료분석을 통한 탄성파전파속도와 주파수분석을 이용하여 흙의 평균 내부감쇠정수(h)가 0.094임을 밝혔다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.25-35
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• 2018

구조물-지반-구조물 상호작용을 확인하기 위하여 다양한 크기를 가지는 얕은 기초에 대하여 원심모형실험에 의한 진동대실험을 실시하고 결과를 분석하였다. 낙사법을 이용하여 지반을 조성하였으며, 두 기초의 이격 거리 및 매립에 따른 거동을 평가하였다. 원심모형실험 시 측정된 깊이별 지반 가속도는 입력 지진파의 크기가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였으며, 증폭 현상에 의하여 지표면에서 가장 큰 값을 보였다. 두 기초의 이격 거리가 줄어듦에 따라 구조물-지반-구조물 상호작용에 의하여 가속도 응답 스펙트럼 비(RRS)의 크기는 커지며, RRS 값이 최대가 되는 주기는 줄어 들었다. 동일한 이격 거리에서 기초가 지반에 매립될 경우, 두 기초의 RRS는 감소하는 경향을 보였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권6호
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• pp.17-28
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• 2022

동적 하중 재하시 지반-구조물 상호작용 확인을 위해 진동대 실험이 많이 시행됐으나, 대부분 단자유도 상부 구조물과 단말뚝을 적용한 진동대 실험이 주를 이루고 있다. 이에 본 연구에서는 다자유도 구조물과 군말뚝을 적용한 대형진동대 실험을 통해, 상부 구조물의 관성 상호작용 영향을 분석하였다. 실험 결과, 단일 진동수에서의 증폭 경향을 나타내는 단자유도 구조물과는 다르게 다자유도 구조물에서는 다수의 진동수 구간에서 시간-가속도 발생 경향 및 응답 주파수의 유사성과 증폭 경향이 나타났다. 또한, 벽체 구조물에 비하여 기둥 구조물에서의 기초판과 상부 구조물과의 증폭현상이 더 크게 발생하여 기둥 구조물에 의한 관성 상호작용 효과가 더 큰 것으로 판단된다. 그리고 기초판에서의 전단력 및 관성력 관계, 상대 수직 변위 및 상대 수평 변위 관계와 심도별 동적 p-y 곡선에 대한 분석을 수행하였다. 분석 결과, 다자유도 구조물에서는 단자유도 구조물과는 상이한 거동을 나타내고 있으며, 벽체보다 기둥 구조물의 관성 상호작용의 효과가 더 큰 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권10호
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• pp.13-19
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• 2018

2016년 경주지진에 이어 2017년에도 포항지진이 발생하여 우리나라 동남권 지역이 지진의 위협을 받고 있는 실정이다. 특히, 포항지진에서는 연안의 퇴적지반에서 액상화 현상이 발생하여 이에 대한 대책 마련이 크게 중요시되고 있다. 지반 액상화는 지표면 위의 구조물뿐만 아니라 지중의 시설에 대해 직접적인 영향을 줄 수 있기 때문에 발생 가능한 지진에 대한 시설물의 액상화 위험도를 파악하여 이에 대한 대책을 마련할 필요가 있다. 이 연구에서는 최근 국내에서 지진이 발생한 동남권 지역의 전력구를 대상으로 지진 시 액상화 위험도를 평가하였다. 이때, 발생 가능한 지진은 재현주기 1,000년으로 고려하였으며 지진 시 액상화 위험도는 액상화 발생가능성 지수를 통해 검토하였다. 액상화 위험도 분석은 2단계로 진행되었으며 1단계에서는 동남권 전력공동구 설치위치의 지반조사자료를 토대로 액상화 발생 가능성 지수를 산정하여 액상화 위험도를 분석하였다. 이때, 지반 내 증폭현상은 지반종별 지반증폭계수를 통해 고려되었다. 2단계 위험도 분석은 1단계 분석에서 액상화 발생 가능성이 매우 높게 판정된 전력구 주변의 시추공 정보를 바탕으로 지진응답해석을 수행하고 이를 토대로 액상화 발생 가능성 지수를 재산정하여 지진 시 액상화 위험도를 재분석하였다. 이때, 이용된 지반조사자료는 국토지반정보 통합DB센터의 자료이며 지진응답해석에서는 3가지의 실지진 가속도 시간이력곡선을 이용하였다. 연구결과, 국내 지중 시설물에 대한 액상화 위험도 평가를 1단계 광역기반의 액상화 위험도 평가를 수행하고 2단계 평가에서는 1단계 평가에서 위험한 곳으로 평가된 지역에 대해서 지진응답해석을 동반한 위험도 평가를 재수행하는 것이 매우 합리적이고 유효적절한 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.1-8
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• 2009

본 논문에서는 부지응답 해석 시 통제운동 지점의 전단파속도가 부지응답해석에 미치는 영향을 살펴보았다. 내진설계기준 연구(II)(건설교통부, 1997)에서는 '재현주기별 지진가속도의 작용 위치는 "기본적인 지진재해도는 보통암지반을 기준으로 평가한다."라고 정의하고 있다. 그러나 보통암지반(SB)의 전단파속도 범위가 $760m/sec{\sim}1500m/sec$로 폭넓게 분포되어 있어, 부지응답 해석 시 통제운동지점의 선택에 따라 해석의 결과에 차이가 발생할 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 국내의 대표적인 해성퇴적지반층인 인천 및 부산지역의 상세부지조사결과를 바탕으로 1차원 등가선형해석을 수행하였다. 통제운동지점인 기반암 전단파속도에 따른 지층내 가속도의 크기 변화, 그리고 이에 따른 액상화 안전율 변화정도를 살펴보았다. 또한, 해석결과와 외국의 내진설계기준을 바탕으로 국내 내진설계기준의 개선방향에 대하여 살펴보았다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.101-112
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• 2002

본 연구에서는 진동하중을 받는 지반의 교란정도차이를 통해 액상화 거동을 규명하는 교란상태개념에 기초하여 제안된 액상화 평가법의 타당성을 비교실험을 통하여 검증하였다. 제안된 평가법의 타당성 검토를 위해, 실내진동시험을 토대로 소산에너지 개념에 기초한 해석결과와 비교하였다. 또한, 불규칙한 지진의 시간이력 전부를 고려하는 제안된 평가법의 특성을 분석하기 위하여 임의의 해석대상지반에 대해 2가지 형태의 실지진 시간이력을 입력한 지진 응답해석을 토대로 액상화 평가를 수행하였으며 이용된 액상화 평가법은 Seed의 경험적 평가방법(Seed등, 1971)을 국내 실정에 부합되도록 수정보완한 방법(김수일 등, 2000)으로 우리나라 해양수산부 주관으로 편찬된 $\ulcorner$항만 및 어항시설의 내진설계 표준서$\lrcorner$에 인용된 방법이다. 액상화 저항특성에 관한 타당성 검토결과, 제안된 평가법과 소산에너지 개념에 기초한 해석결과가 과잉간극수압의 누적으로 발생되는 액상화 현상을 신뢰성 높게 표현하고 있는 것으로 나타났다. 또한, 액상화 평가예를 통해 제안된 평가법에서의 지진력 고려에 대한 특성을 분석한 결과, 제안된 평가법에서는 실지진 시간이력에 대한 지진응답해석을 통해 최대가속도, 탁월주파수, 진동형태, 지속시간 등으로 표현되는 지진특성을 합리적으로 고려되고 있는 반면, 지진에 의한 등가전단음력 산정시 등가의 최대값을 이용하는 액상화 상세예측의 경우, 지진응답해석의 지반 내 지진증폭현상을 단순히 최대가속도만으로 표현함으로써 불규칙한 가속도가 연속재하되는 지진특성을 충분히 반영하지 못하는 것으로 나타났다. 연구결과, 제안된 평가법은 실내진동시험의 수행 및 실지진 시간이력 전부에 대한 고려를 포함하고 있으므로 이를 기초로 한 액상화 평가가 신뢰성이 높다고 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.15-22
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• 2003

강진을 고려한 지진설계 규준은 약진지역에서는 불필요한 경제적 손실을 가져을 수 있고, 지반-구조물 상호작용을 고려한 성능기준 설계가 합리적인 지진설계를 위해서 중요하다는 것이 인식되었다. 이 연구에서는 연약지반 위에 놓인 단자유도계의 탄성, 비탄성 지진응답 해석을 지반의 비선형성을 고려하여 최대지진가속도를 0.07g와 0.11g로 조정한 11개 약진에 대해 수행하였다. 지진응답해석은 지반-구조물체계에 대해 유사 3차원 동적해석 프로그램으로 암반에 지진기록을 입력하여 한 단계에 일괄적으로 수행하였다. 연구 결과에 의하면 고정지반이나 선형지반을 가정한 지진응답 스펙트럼은 구조물-지반체계의 실제적인 거동을 보여주지 못하는 것으로 나타났으며, 합리적인 지진설계를 위해서는 지진규준에 정해진 일상적인 설계절차에 다라서 수행하는 것보다 다른 성질을 가진 여러 지반에 대해서 성능기준 지진설계를 수행하는 것이 필요하다. 약진을 받는 연약지반의 비선형성도 입력지진동을 증폭시켜 탄성, 비탄성 지진응답 스펙트럼에 심하게 영향을 미쳤으며, 그 현상은 특히 탄성 응답스펙트럼에서 두드러졌다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권12호
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• pp.113-120
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• 2008

1차원 지반응답해석은 지반에 의한 지진동의 증폭현상을 모사하는 데 널리 사용되고 있다. 가장 널리 사용되고 있는 등가선형 지반응답해석기법은 유효변형률에 상응하는 전단탄성계수와 감쇠비를 전 주파수 영역에 일률적으로 적용하며, 진동주파수에 대한 지반 응답의 영향을 고려하지 않는다. 지반의 비선형 거동을 주파수영역에서 보다 정확하게 모사하기 위하여 진동주파수와 지반거동의 상관관계를 주파수-변형률 곡선으로써 모의하는 등가선형해석기법이 개발되었으며, 이 방법은 기존의 등가선형해석기법에 비하여 정확성을 향상시킨다고 알려져 있다. 이제까지 다양한 형상의 주파수변형률 곡선이 제안되었으며, 이들은 한결같이 해석의 정확성을 증가시킨다고 주장된 바 있다. 본 연구에서는 기존의 연구에서 제안되었건 두 개의 주파수-변형률 관계 완화곡선과 본 연구에서 새롭게 제안된 세 개의 곡선을 이용하여 주파수 의존성을 고려한 등가선형해석기법의 정확성을 검증하였다. 검증에는 세 개의 부지에서 기록된 6개의 지진파가 사용되었다. 해석결과, 완화곡선은 지반응답에 지배적인 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 주파수 의존성을 고려한 해석은 정확성을 향상시킬수 있는 것으로 나타났다. 하지만, 모든 사례에서 가장 정확하게 응답을 예측하는 완화곡선은 없는 것으로 나타났으며, 해석사례별로 최적의 완화곡선이 다른 것으로 나타났다. 따라서, FDEL 해석 수행 시, 다양한 완화곡선을 사용해야 할 것으로 판단되며 등가선형해석과 병행해서 수행되어야 한다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.45-45
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• 2020

하천 횡단구조물 하류부에서는 고유속 및 ±압력에 의해 하상재료가 유실되는 세굴현상이 발생한다. 이러한 세굴을 방지하기 위해 횡단구조물 하류부에는 석재, 콘크리트 및 콘크리트 블록 등을 설치 및 포설하여 하상보호공을 설치한다. 하상보호공을 설치하면 설치된 부분은 세굴이 방지 되지만, 하상보호공 끝단 이후에는 지반이 노출되어 있어 노출된 지반에서 고유속 흐름 및 압력변화에 의한 세굴이 발생하는 경우가 많다. 이에 본 연구에서는 하상보호공 끝단 즉, 하상이 노출된 지반에서 압력변화에 따라 하상재료가 유실되므로 압력에너지를 감쇄시키기 위한 하상보호장치를 개발하였다. 개발한 하상보호장치는 본래 다수개가 열을 지어 메트릭스 형태로 설치되도록 하여야 하지만 실험 여건상 단일체로 수리실험을 진행하였다. 하상보호장치는 상판과 하판이 조립된 형태이며 상판과 하판 사이에 이격공간이 구비되어있다. 하상보호장치 검증을 위해 상판과 하판에 쓰이는 판은 수로재질과 같은 아크릴로 제작하였으며, 하상재료의 공극률을 반영하여 다공성 판으로 제작하였다. 다공판의 전체 구멍 면적 대비 판 면적은 35 % 로 동일하다. 상판 구멍 지름 15.0 mm, 4.5 mm 2가지로 제작하였으며, 하판 구멍 지름 3.0 mm 으로 동일하다. 압력변화가 큰 곳에서 작은 곳으로 물이 이동하게 되므로 고유속 수리조건에서 상판과 하판 사이에서의 압력변화를 측정하기 위해 판 중간에 압력계를 설치하였다. 하상보호장치 설치지점 앞 0.3 m 부근에 PIV를 설치하여 유속을 측정하였다. 실험결과 상판의 구멍 직경(15.0 mm)이 클 경우 상판부 압력이 하판부로 전달되어 하판에서 측정되는 압력이 증폭 되었으며, 상판의 다공성 구멍 직경(4.5 mm)이 작을 경우 상판부에서 하판부로 전달되는 압력이 감소하여 하판에서 측정되는 압력이 감소하였다. 상판과 하판의 다공성 구멍의 직경을 적절한 사이즈로 조절하면 상판부의 압력이 하판부로 전달되는 것을 막고 압력에 의해 하상에서 흡출되는 유사를 막을 수 있는 것으로 판단되며 추후 상판과 하판의 다공성판 구멍 직경의 상대적 차이에 따른 압력 감소효율에 관한 연구가 필요하다고 판단된다.