• 비파괴검사학회지
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• 제36권6호
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• pp.460-465
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• 2016

배관 구조물은 긴 길이를 가지며, 일정한 거리에 위치한 고정부에 설치되거나, 지중에 매설된다. 따라서 자중 또는 지반의 움직임으로 변형과 처짐이 발생하기 쉽다. 이러한 배관의 건전성 평가에는 형상 감시 기법이 매우 유용할 수 있다. 광섬유 브래그 격자 센서 (fiber Bragg grating, FBG)는 다중화의 장점이 있어 배관과 같이 긴 길이를 가지는 구조물의 여러 지점에서 변형률 측정에 매우 유용하다. 본 연구에서는 배관의 건전성 평가를 위하여 변형률 기반의 형상추정기법을 제안하였다. 제안된 기법의 유용성을 확인하기 위하여 실험을 통한 검증을 수행하였다. 실험 결과 제안된 FBG를 이용한 형상추정기법이 시험편의 변형에 따라 유사한 형상을 표현할 수 있음을 확인하였다. 또한, 형상추정기법을 통해 도출된 처짐량이 실제 배관에 가해진 처짐과 동일하게 계산됨을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.7-7
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• 2019

중요한 사회기반시설물 중 하나인 상수관망시스템은 대부분의 시설물이 지중에 매설되어있기 때문에 지진에 취약하고 복구에 어려움이 크며, 지진 발생 시 대규모 피해로 이어질 우려가 있다. 따라서 상수관망시스템에 대한 지진피해를 최소화하고 재해로부터 신속하게 복구하기 위한 적절한 복구전략을 마련할 필요가 있다. 상수관로에 발생하는 지진피해는 크게 파손과 누수로 구분되며, 대구경 관로가 파손될 경우 대규모 단수 및 피해가 우려되므로 신속한 복구전략이 마련되어야한다. 일반적으로 파손 관로의 복구는 먼저 피해 관로 인근의 제수밸브의 차폐를 통해 통수를 차단한 후 교체 작업을 진행하는 것이 일반적이며, 해당 과정에서 밸브 차폐에 의한 단수구역의 발생이 불가피하다. 이러한 단수구역 발생은 해당 지역의 용수공급능력 저하로 이어지며, 단수구역의 범위 및 단수용량의 규모는 제수밸브의 위치 및 개수에 따라 결정된다. 본 연구에서는 기개발된 상수관망 지진피해복구 시뮬레이션 모형(Choi et al., 2018)을 개선하여 지진피해복구 시 시스템 내 제수밸브의 설치 위치와 개수에 따라 발생되는 단수구역과 단수상황이 상수관로의 용수공급능력(Serviceability)에 미치는 영향을 분석하였다. 개선된 모형은 피해복구에 따른 용수공급능력을 정량적으로 산정할 수 있으며, 피해 관로의 복구 시 제수밸브 차폐에 의해 발생되는 단수구역을 탐색한 후, 수리해석 모의에 적용함으로써 현실적인 용수공급 상황을 모의할 수 있도록 개선되었다. 또한, EPANET3.0의 Full-PDA(Pressure driven analysis)를 이용함으로써 지진과 같은 비정상상황(다수관의 파손에 따른 압력저하)에서 좀 더 현실적인 수리해석이 가능하도록 개선되었다. 본 연구에서는 해당모형을 실제관망에 적용하여 제수밸브 설치개수 및 위치가 지진피해복구에 미치는 영향을 비교 분석하였으며, 또한 효율적인 지진피해복구 방안을 제시하였다.

• 자원환경지질
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• 제45권3호
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• pp.277-294
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• 2012

부산의 지역의 암석 종류에 따른 토양 내 라돈 농도의 시 공간적 변화 특성과 변화 요인에 대하여 연구하였다. 토양 내 라돈($^{222}Rn$)농도와 암석 및 토양의 모원소($^{226}Ra$,$^{228}Ra$ U, Th)의 농도를 부산지역 24개 지점에서 측정하였다. 모암과 토양 내 이들 모원소들의 분포와 거동 특징을 분석하고 라돈과의 상관성을 상세히 규명하였으며, 지형에 대한 영향도 평가하였다. 토양 내 라돈 농도 측정에는 두 가지 in-situ 방법(soil probe 방법과 지중매설튜브 방법)을 적용하여 측정의 정확성에 대하여 비교하였다. 토양 내 라돈의 공간적 분포는 모암의 암석 종류에 따른 U의 농도를 전반적으로 반영하여, 화산암에 비해 심성암에 높고, 산성암>중성암>염기성암 순으로 높은 변화양상을 보였다. 그러나 동일한 모암에서 유래된 토양내의 라돈 농도에서 큰 폭의 변화가 나타나며, 이는 라돈의 모원소인 U와 $^{226}Ra$의 암석과 토양에서의 현저한 방사능 비평형 결과이다. 따라서 토양 내 라돈 농도는 이들 모원소의 암석과 토양 내 농도와의 상관성은 매우 낮게 나타나며, 암석 내 농도에 비해 토양 내 농도와 더 높은 상관성을 보였다. Th과 $^{228}Ra$은 풍화작용과 토양 발달 특성에 따라 U와 지구화학적 거동 및 부하 특징을 달리하기 때문에, 동일한 모암에서 유래된 토양에서도 토양 특징에 따라 U와 현저히 다른 복잡한 농도 변화 양상을 나타내었다. 지형구배를 이루는 경사지의 동일 심도의 토양 내 라돈농도는 위치에 따라 차이를 나타내며, 모암을 같이하는 잔류토양(부산대 내 19개 지점)내에서는 소규모 지형 변화에 의해 토양 내 라돈 농도가 6.8~29.8Bq/L 범위로 변화하였다. 토양 내 라돈 농도는 토양 특성에 따라, 정반대의 계절적 변화 양상을 보인다. 지중매설튜브 방법이 soil probe 방법에 비해 더욱 정확히 토양 내 라돈농도를 측정할 수 있어, 토양 내 라돈의 시 공간적 변화 특성에 대한 분석에 매우 유용한 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.31-48
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• 2019

인공동결공법(artificial ground freezing method)은 연약지반 및 도심지에서의 지하구조물 시공에 적합한 차수 및 지반보강 공법이다. 인공동결공법은 동결관(freezing pipe)을 지중에 매설한 후 냉매(refregerant)를 순환시켜 대상 지반에 차수벽 및 지지체의 역할을 수행하는 동결벽체(frozen wall)를 형성한다. 그러나 간극수의 동결에 따른 간극수의 부피팽창은 지반의 변형을 야기시킬 수 있고, 시공완료 후 동결토의 융해에 따른 지반의 소성변형 및 입자의 재배치 등은 지반의 역학적 특성을 변화시킨다. 본 논문에서는 인공동결공법에 따른 해성 점토지반(marine clay)의 동결속도를 평가하기 위하여 인공동결공법 현장실증시험을 수행하였다. 현장실증시험은 지중에 3.2 m 깊이로 매설된 동결관 1공 내로 초저온 냉매인 액화질소를 순환시키는 방법으로 수행되었다. 또한, 원지반과 인공동결공법에 의해 동결/융해된 지반에 대한 피에조 콘 관입시험(piezo cone penetration test, CPTu) 및 공내재하시험(lateral load test, LLT)을 수행함으로써 동결/융해(freezing-thawing)에 따른 해성 점토지반의 강도 및 강성 특성의 변화를 평가하였다. 시험결과, 부피가 약 $2.12m^3$인 원기둥 모양의 동결체를 형성하는데 총 3.5일이 동안 약 11.9 ton의 액화질소가 소요되었다. 동결/융해에 따른 지반의 강도 및 강성 저하는 각각 48.5%, 22.7%로 산정되었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제17권2호
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• pp.90-95
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• 2008

수직형에 비해 비교적 가격이 저렴하고 냉난방을 동시에 할 수 있는 농업시설에 적합한 10RT 규모의 수평형 지열히트펌프 시스템을 $240m^2$ 면적의 온실에 설치하고, 이 시스템의 냉방성능을 분석하였다. 응축기 출구온도가 $40^{\circ}C$에서 $58^{\circ}C$로 상승함에 따라 소비전력은 11.5kW에서 15kw로 상승하였으며, 고압이 1,617kpa에서 2,450kPa로 변화하였다. 냉방성능계수는 지중온도 $25.5^{\circ}C$에서 2.7 수준이었으며 지온이 상승함에 따라 하강하여 $33.5^{\circ}C$에서 2.0 수준이었다. 또한 온실 내부로부터 흡수하는 열량(냉방열량)은 같은 지중온도 수준에서 각각 28.8kW, 26.5kW이었다. 가동 8시간 후 지열교환기가 설치된 60cm깊이의 지온은 $14.3^{\circ}C$가 상승하였으며 150cm는 $15.3^{\circ}C$가 상승하였다. 반면 지열교환기가 매설되지 않은 60cm 깊이는 2.4, 150cm 깊이는 $4.3^{\circ}C$의 지온상승을 보였다. 열매 체유가 지열교환기를 통과한 후 평균 $7.5^{\circ}C$의 온포가 하강하였으며, 토양온도가 평균 $27.5^{\circ}C$ 수준에서 토양으로 방출하는 열량은 평균 46kw로 지중열교환기의 단위 길이 당 약 36.8W의 열량을 방출하는 것으로 분석되었다. 팬코일 유닛이 온실로부터 흡수하는 냉방 열량은 평균 28.2kW이었으며, 열매체유의 온도는 $4.2^{\circ}C$ 상승하였다. 축열조내 열전달매체유의 온도가 $26.0^{\circ}C$에서 $2.0^{\circ}C$까지 하강하는데 3시간이 소요되었으며, 평균 축열율은 29.7kW, 총 축열량은 321MJ이었다. 또한 $2.0^{\circ}C$까지 냉열을 축열한 후 $25.4^{\circ}C$까지 방열되는 시간은 외기온이 평균 $28.5^{\circ}C$일 때 4시간이었고, 총 313.0MJ의 에너지가 방열되었으며, 이때 평균 방열율은 21.7kW인 것으로 분석되었다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.267-275
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• 2020

연구목적: 본 연구에서는 공동 영역의 변화를 규명하기 위해 GPR 탐사장비, 유량계, 천공기, 공내 촬영장비, 공동 형상화 장비 등을 사용하여 공동 체적에 비례한 일정량의 물을 주입하고, 주입한 물이 빠짐에 따라 확대되는 공동 영역 변화를 정량적으로 평가하였다. 연구방법: 지하수 주입에 의한 공동 체적변화를 살펴보기 위해 실험공 2개소에 대한 주입시간-주입유량-체적증가량을 측정하였다. 연구결과: 주입시간이 증가할수록 체적증가량은 감소하고 있으며 1시간 정도 주입하면 더 이상의 체적증가가 없음을 알 수 있었다. 결론: 주입실험을 통해 체적변화 양상을 분석하여 공동생성의 원인이 주변 지중 매설물에 대한 영향 유무를 판단할 수 있었다. 그리고 지하수 주입 시, 공동이 확장되는 과정에서 주변의 이완된 지반이 일부 붕괴되거나 세립토가 주변 지반의 간극을 채우기 때문이며, 지하수 주입 유량이 증가할수록 체적변화가 증가하는 것으로 미루어, 공동의 확장은 지하수 유동에 큰 영향이 있음을 알 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권11호
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• pp.5-11
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• 2015

다짐이 어려운 지중매설물의 밀실한 충전을 위해 저강도 및 고유동성의 특성을 갖는 유동성 채움재(Controlled Low Strength Materials, CLSM)의 개발 및 현장적용에 대한 연구가 있어 왔다. 본 연구에서는 압축파 속도 및 일축압축강도를 측정하여 양생시간에 따른 CLSM의 강성 및 강도 특성을 비교하고자 하였다. CLSM의 재료는 모래와 실트, 플라이애쉬, CSA계 시멘트, 및 물을 혼합하여 충분한 유동성 및 낮은 강도를 나타내도록 구성하였으며, 플로우, 단위중량, 일축압축강도와 같은 CLSM의 물리적 특성을 분석하였다. 또한 경화되기 전부터 CLSM의 강성특성을 모니터링하기 위하여 압축파 측정용 셀을 제작한 후, 셀에 트랜스듀서를 접하여 압축파를 측정하였다. 실험결과, 일축압축강도는 양생초기에 크게 증가하였고, 기간이 길어질수록 증가량이 줄어드는 것으로 나타났다. 또한 압축파 속도는 양생기간이 길어짐에 따라 증가하였으며, 일축압축강도와 압축파 속도 사이에는 지수함수 관계를 보여주었다. 본 논문에서 제안된 압축파 측정을 통하여 CLSM의 강성변화를 파악할 수 있으며, 경화가 미완료된 양생초기의 일축압축강도 평가에도 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.23-33
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• 2015

개착식 터널공법으로 시공된 지하철 건설현장을 대상으로 각종 계측시스템을 적용하여 지하 박스구조물에 작용하는 토압을 측정하였다. 이를 토대로 기존 이론식으로 산정된 측방토압과 현장에서 계측된 실측토압을 비교 검토하고, 실제 지하구조물에 작용하는 토압분포를 조사하였다. 조사결과에 의하면 지하 박스구조물에 작용하는 연직토압은 주로 성토고에 큰 영향을 받고 있으며, 측방토압은 흙막이구조물(버팀보, 흙막이벽)의 존치여부에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 현장에서 측정된 지하 박스구조물 상단에 작용하는 연직토압은 Bierbaumer의 이론토압에 가장 근사하게 나타나고 있으며, 측방토압은 정지토압보다 주동토압에 가깝게 작용하고 있다. 그리고, 토압계수는 토사층의 경우 평균 0.35정도로 나타났으며 연암층의 경우 평균 0.21정도로 토사층에서 크게 나타나고 있다. 따라서, 지하 박스구조물이 토사층에 설치되는 경우, 지하 박스구조물에 작용하는 측방토압은 정지토압보다는 주동토압과 정지토압의 평균치를, 암반층에 설치되는 경우에는 주동토압을 사용하는 것이 보다 합리적이라고 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.403-413
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• 2007

터널과 같은 지하공간 구조물에 있어서 록볼트는 숏크리트와 함께 주요 지보재 중의 하나이며, 그러므로 록볼트 시공품질 정도에 따라 이러한 지중구조물의 안정성에 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구의 목적은 록볼트를 따라 전파되는 유도파에 대하여 푸리에 및 웨이브렛 변환을 이용하여 록볼트의 건전도를 평가하는데 있다. 각기 다른 결함비율을 가진 다섯 개의 록볼트 시험체를 제작하여 콘크리트 블록에 매설한 후, PZT($Pb[Zr_xTi_{1-x}]O_3$: lead zirconate titanate) 엘리먼트로 유도파를 발생시키고 AE(acoustic emission) 센서를 이용하여 신호를 측정하였다. 수집된 신호는 푸리에 변환을 이용하여 주파수 영역에서 분석하였고, 가버 웨이브렛을 사용한 웨이브렛 변환을 이용하여 시간-주파수영역에서 분석하였다. 푸리에 변환을 이용하여 얻은 스펙트럼을 분석하면 록볼트의 결함비율이 증가함에 따라 고주파 대역 에너지의 비율이 증가하는 것을 알 수 있다. 또한, 시간-주파수 영역에서의 각 파군별 최대 에너지가 나타나는 지점의 시간차는 각 반사파군 간의 이동 시간차를 나타내며, 이를 통해 계산된 유도파의 에너지 속도는 록볼트의 공동결함비율이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구는 스펙트럼 비와 에너지 속도가 록볼트의 건전도 평가에 있어서 하나의 지표가 될 수 있음을 보여준다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권7호
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• pp.197-206
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• 2004

쏘일네일링 공법을 도심지 지하굴착 공사에 있어, 지중매설물이 인접하여 존재하거나 대지경계선 등의 준수 등 시공조건에 따라서 설치네일의 길이가 제한되는 경우 및 연약한 지반을 보강할 경우 등과 같은 벽체변위 및 지표침하 억제와 안정성 증대 등을 위하여, 지반앵커공법과 유사한 프리텐션 방식의 도입이 필요한 실정이다. 지반앵커공법과 유사한 프리텐션 방식의 쏘일네일링 공법을 도입하게 될 경우, 단계별 굴착시 발생하는 변위를 최소화할 수 있을 것으로 예상되며 국부적인 안정성도 증대할 것으로 사료된다. 따라서, 본 연구에서는 단계별 굴착시 유발되는 벽체변위 및 침하량 등을 억제하기 위한 노력의 일환으로, 프리텐션 쏘일네일링 시스템을 개발하였다. 또한 최대 프리텐션하중 및 프리텐션 시스템의 안정성을 평가하기 위해, 영향원 반경, 다이레이턴시 각, 정착길이 등을 반영한 설계기법을 제안하였으며, 펀칭전단파괴에 저항할 수 있는 숏크리트의 요구두께를 결정하는 신뢰도 평가기법을 제안하였다. 아울러 설계예제와 $FLAC^{2D}$ 프로그램 수치해석을 통해 프리텐션에 의한 변위 감소효과를 살펴봤으며, 전단강도감소기법을 도입한 안정해석이 $FLAC^{2D}$ 프로그램을 토대로 수행되었다.