• 터널과지하공간
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• 제13권3호
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• pp.187-195
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• 2003

본 기술사례는 한반도 지각속도 구조연구 과제 중 서산지역과 포항지역을 연결하는 200 kg 측선에서 2차원 지각구조를 밝히기 위한 지각규모 굴절파탐사의 지진동 source 제공을 위해 수행한 대구경 시추공발파에 관한 내용이다. 본 연구를 위하여 국내에서는 거의 실행해 본 경우가 없는 지발당 장약량이 각각 500 kg, 1,000 kg인 2회의 순발 대발파를 수행하였으며, 이 때 천공된 시추공의 직경과 깊이는 각각 300 mm와 100 m이다. 또한 1 km 간격으로 총 200 km 거리에 분포시킨 200개의 계측지점에 지진동이 전달될 수 있도록 충분한 폭속을 가진 폭약과 외부의 충격에 대해 안전하고 기폭력이 우수하며, 시차가 정확한 비전기뇌관을 특수 제작하여 사용하였다. 시추공내로 유출되는 물에 의한 사압을 방지하기 위하여 폭약은 철관용기를 제작하여 벌크 형태로 장약 하였다. 발파전 용기 밀폐 시험 및 용기제작 후 기폭실험을 통해 제작한 철제용기와 뇌관의 100 m 깊이 시추공 발파에 대한 적용성을 사전에 확인하였다. 발파 결과 서산과 영동지역 모두 성공적인 발파를 이루었으며, 모든 지진관측기에서 진동이 관측되었다. 또한 실제 발파 중 진동속도 값을 측정한 결과 주변보안물건에 가해진 진동속도의 경우 미광무국식(USBM)을 이용하여 예측한 진동속도 값보다 평균 180 % 정도 높게 나타났다. 본 연구에서는 발파를 함에 있어 진동의 해석보다는 진동 source제공방법에 그 초점을 두었다.

• 터널과지하공간
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• 제10권2호
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• pp.180-195
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• 2000

본 연구에서는 주입에 의한 암석절리면의 수직압축특성과 전단특성의 변화를 규명하기 위하여 신선한 인공절리에 대하여 시멘트현탁액을 주입한 후, 절리 압축시험과 직접전단시험을 실시하였다. 시멘트현탁액을 주입한 맞물린 단일암석 절리의 수직압축시험결과, 주입전 비선형적이었던 절리의 수직응력-수직변형곡선은 선형적으로 바뀌었으며 2 MPa까지의 수직변형은 주입전의 1/10정도로 감소하였다. 시멘트현탁액 주입후 신선한 단일암석절리에 대한 직접전단시험결과, 파괴포락선은 1 MPa내외의 점착력과주입전보다 낮은 마찰각을 가지는 것으로 나타났으며, 주입두께가 커질수록 마찰각은 더 낮아지는 것으로 나타났다. 잔류전단강도는 주입두에와의 상관성을 확인할 수 없었으나, 전단강성과 최대팽창각은 주입두께가 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다. 이러한 주입두께에 대한 전단특성들의 감소현상들은 주입재에 의한 절리면 유효거칠기의 감소효과로부터 발생한 것으로 판단되며 직접전단시험에서 얻어진 최대전단강도를 주입두께대 거칠기평균진폭비를 포함한 경험식으로 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.662-668
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• 2018

전기실은 대부분 건물의 지하공간에 위치하고 있어 전기설비에서 화재가 발생할 경우 화학적 가공에 의해 제조된 케이블 절연재로 화재가 확대되어 강한 독성의 연기 및 연소생성물이 발생하게 된다. 이때 발생한 연기 및 연소생성물이 수직적, 수평적으로 빠르게 이동하게 되면 재실자의 피난 및 소방대의 소방 활동에 지장을 주게 된다. 따라서 전기실의 화재가 발생할 경우 연기제어에 필요한 최적의 설비 및 설계가 필요하지만 현재 이에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 화재 시뮬레이션 프로그램 FDS(Fire Dynamics Simulator)를 기반으로 만들어진 PyroSim을 이용하여 전기실의 큐비클식 수배전반에서의 화재발생에 따른 연기 및 연소생성물의 특성변화를 분석하였다. 화재모델링은 기계식 환기설비의 작동여부, 급기량 및 배기량의 변화, 급기구의 위치 변경에 따른 4가지 시나리오로 구성하였다. 분석 결과, 기계식 환기설비가 작동하면 작동하지 않을 때보다 연기밀도, 가시거리, 일산화탄소 농도, 온도특성이 더욱 개선되어지며, 소방법 규정으로 풍량과 급기구의 위치를 적용할 경우 가시거리 및 온도특성이 개선됨을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제24권3호
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• pp.201-211
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• 2014

본 연구에서는 전산유체역학 코드인 FLUENT를 이용한 열전달 해석을 통해 대규모 열에너지 저장을 위한 다중 암반공동의 이격거리별 열적 성능을 분석하였다. 저장공동 내부의 열성층화와 공동 외부로의 열손실 측면에서 열적 성능을 평가하였으며, 이격거리별로 시간경과에 따른 공동 주변 암반의 히팅 특성을 조사하였다. 분석결과, 주변 암반이 히팅되지 않은 초기 운영단계와 암반이 열적 정상상태에 도달한 장기 운영단계에서는 다중 암반공동의 이격거리에 따른 열적 성능의 차이가 거의 없는 것으로 검토되었다. 그러나 공동간 이격거리가 감소함에 따라 공동 사이의 암반이 열적 정상상태에 더 빠르게 도달하고, 이에 따라 저장공동 외부로의 열손실이 주변 암반의 열적 정상상태 조건에서의 열손실 값으로 빠르게 수렴하는 경향을 보였다. 이러한 결과는 다중 암반공동의 이격거리를 줄임으로써 주변 암반의 히팅에 소요되는 운영비용을 줄일 수 있음을 나타내며, 이로부터 다중 열저장 공동의 이격거리 결정시 공동의 건설비용과 함께 암반히팅에 대한 운영비용을 고려해야 함을 알 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.23-30
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• 2015

대형 구조물의 건설과 지하공간의 활용을 위한 대규모 굴착 공사에 축방향 압축력에 대한 저항성능이 뛰어난 버팀보가 요구된다. 팔각형강관은 2축대칭 폐단면구조로 단위 길이 당 중량이 같은 경우 사각형강관에 비하여 단면2차모멘트가 크고 판의 폭-두께비는 작아 휨좌굴 및 국부좌굴에 대한 압축강도가 더 크다. 또한, 원형강관에 비하여 실제 시공단계에서 버팀보의 설치, 해체, 운반 및 적재 시 유리한 장점이 있다. 이 연구에서는 길이 9.6m의 팔각형강관 2개를 현장에서 볼트로 맞대기 이음하고, 양 끝에 주철로 제작한 지점연결요소를 볼트로 접합시킨 길이 20m의 팔각강관 버팀보에 대해 설계기준, 중심축의 초기폄심에 따른 유한요소해석 결과, 그리고 버팀보 재하 시험에서 얻은 결과를 서로 비교하고, 버팀보의 성능을 평가하였다. 시험 결과, 모든 버팀보 시험체의 축방향 압축강도는 도로교설계기준(2012)에 따른 값과 거의 동일하거나 그 이상인 것으로 나타났다. 초기편심은 측정한 변형률 값을 이용하여 추정할 수 있으며, 모든 버팀보 시험체의 경우 L/450 이하인 것으로 나타났다. 초기편심이 증가하면 버팀보의 압축강도는 감소하며, 횡방향하중으로 상재하중이 재하된 버팀보는 자중만 작용하는 경우에 비하여 초기편심의 증가로 인한 영향이 작은 것으로 나타났다. 이 연구 결과, 제작 및 설치에 의해 발생하는 오차와 자중에 의한 처짐을 고려한 초기편심을 L/350 이하로 관리하면 도로교설계기준(2012)의 압축강도를 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제16권2호
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• pp.179-188
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• 2006

발파작업시 발생하는 진동 소음은 주변에 존재하는 보안물건에 손상을 입힐 수 있다. 또한, 사람 및 가축에게 정신적으로 피해를 줄 수 있다. 그래서 피해가 예상되는 보안물건의 특성을 고려하여 허용 진동 소음 기준을 설정하여 관리하고 있다. 특히, 어패류는 수중에서 생활하기 때문에 지표면에서 사육되는 동물보다 더욱 진동에 대하여 민감하게 작용하는 것으로 알려져 있다. 본 논문의 현장에서는 발파지점으로부터 약 840m정도 떨어진 지점에 대규모 장어 양식장(이하 양만장)이 존재하고 있다. 그래서, 현장 발파작업시 진동 소음으로 인한 피해가 우려된다. 본 논문에서는 발파 작업을 수행하기 전 설계단계에서 실규모 시험발파를 수행하여 양만장의 발파진동 소음을 측정하였다. 그 결과 발파소음은 설정한 허용기준 이내로 나타났다. 그러나 발파진동이 허용기준을 초과하였다. 따라서, 발파진동에 대해서는 기존의 경험적 방법을 통해 영향검토를 수행하였다. 그리고 새로운 3차원 수치해석방법을 통해검증하였다. 이 검토과정을 간략히 서술하였다. 그리고 양만장과 같이 발파진동 소음에 민감한 보안물건 주변 발파설계시의 발파진동 영향검토 방법을 제안하였다. 또한 발파진동 소음제어 설계방법을 소개하고자 한다.

• 터널과지하공간
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• 제17권5호
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• pp.389-410
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• 2007

불연속면의 빈도가 높지 않은 견고한 암반의 경우 굴착시 공동 주변 영역에서의 파괴나 변형 특성은 형성되어 있는 초기응력 조건과 강도 특성에 절대적인 영향을 받는다. 과도한 초기응력장은 굴착 공동 주변에 점진적이고 국부적인 취성파괴를 유발시킴으로서 시공의 안정성과 경제성을 확보하는데 장애요인으로 작용할 수 있다. 이 논문에서는 응력 수준과 터널형상에 따른 공동 주변의 취성파괴 거동 특성을 파악하기 위해 축소된 터널 시험체를 이용한 이축압축시험과 입자 결합모델을 이용한 개별요소법의 일종인 $PFC^{2D}$ 해석에 의한 연구를 수행하였다. 실내 이축압축시험을 통해 취성파괴의 발생 영역과 형태 면에서 실제 암반 공동 주변에서 발생된 파괴 특성과 유사한 파괴 거동을 모사할 수 있었다. 모형시험체에 대한 이축압축시험 결과 최소 주응력 방향의 공동 단면 곡선부에서는 균열이 표면에서 개시된 후 내부로 진행되어 국부적인 노치형 파괴영역이 형성되었다. 이에 비해 모서리와 직선부의 경우 공벽 표면과 내부에서 발생된 균열들의 상호 연결, 결합에 의해 대규모의 노치형 분리면이 유도되고 곡선부에 비해 큰 파괴영역이 형성되는 것으로 조사되었다.

• 터널과지하공간
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• 제23권5호
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• pp.413-427
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• 2013

폴리머 계열의 박층 라이너는 양호한 암반 조건에서 숏크리트와 철망을 대체할 수 있는 새로운 지보재로 고려되고 있으며, 1990년대부터 광산의 안정성 확보를 위해 사용되고 있다. 하지만 TSL의 지보 성능을 평가하기 위한 TSL의 특성에 대한 실험적 연구가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 구성 성분이 다른 두 가지 TSL 재료에 대해 재령 7일에 인장강도와 부착강도를 측정하였고, EFNARC(2008)에서 제시하고 있는 지지력 평가 시험도 함께 실시하였다. 시험결과, 폴리머 함량이 높아질수록 재료의 인장강도는 높아지나 상대적으로 부착강도는 작아지는 것으로 나타났다. 특히, 폴리머 함량은 상대적으로 작지만 시멘트계 성분이 포함된 TSL 재료의 경우에는 경화가 빠르기 때문에 부착파괴에 대한 저항성이 높게 나타났다. 이상과 같이 폴리머 함량에 따라 TSL의 성능이 상이하게 나타남을 확인할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제22권6호
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• pp.383-392
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• 2012

본 연구에서는 안전하고 친환경적인 광산관리를 위해 스마트 광산재난관리체계인 $M_{(i,j,k)}BCP$(Mining Business Continuity Planning)를 제안하였다. 여기서 'i'는 광산의 종류, 'j'는 광산의 업무공정, 그리고 'k'는 공정별 리스크 이다. 특히, 본 연구는 'i=1=석회석 광산'으로 규정하고 석회석광산의 재난관리체계를 $M_{(i,j,k)}BCP$로 제안하였다. 본 논문에 사용된 광산 리스크들은 문헌자료와 전문가 의견 분석을 통하여 얻었으며, 이러한 리스크들을 석회석 광산의 5대 공정에 맞도록 분류하여 그 수를 약 60개에서 26개로 줄였다. 줄여진 리스크들은 $M_{(i,j,k)}BCP$에 할당되고 평가되었다. 본 연구에서 리스크 평가에 사용한 척도는 1회 이상 발생빈도, 인명피해, 시설물피해, 업무중단시간 등 4가지이다. 리스크 평가 결과에 의하면, 리스크들은 4개의 특화된 군으로 분리될 수 있었다. 또한, 석회석 광산에서는 '채광 중 갱내 낙반 또는 붕락 발생 리스크'의 발생가능성과 위험도가 가장 높은 것으로 나타났다. 이 리스크에 대한 재난관리체계는 '$M_{(1,2,1)}BCP$'이다. 이는 석회석광산 개발시 $M_{(1,2,1)}BCP$가 최우선적으로 수립되어야 함을 의미한다.

• 터널과지하공간
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• 제19권5호
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• pp.432-439
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• 2009

지진원 및 지반의 동적 특성을 보다 신뢰성 있게 도출하기 위해 지반의 증폭특성은 반드시 고려되어야 하는 요소이다. 지반증폭 특성을 분석할 때 여러가지 방법이 제시되어 있으나 본 연구에서는 Nakamura (1989)에 의해 제시된 방법을 적용하였다. 본 방법은 얕은 지반의 상시미동의 표면파 특성을 이해하기 위해 제시되었으나 근래에 와서 S파 등에 적용되어 지반의 동적인 증폭 특성연구에 많이 이용되고 있다. 본 연구는 기존의 S파에 적용 뿐만 아니라 추가하여 새로이 Coda 파에 적용하여 비교 분석하였다. 최근 국내에서 관측된 5개의 중규모지진(규모 3.6- 규모 5.1)으로 관측된 약 60여개의 관측자료를 이용하여 지진관측소에서 각각 지반의 동적인 증폭 특성을 분석하였다. 관측소마다 저진동수, 고진동수 및 우월주파수가 서로 다른 증폭특성을 보여주었다. 일부 관측소는 제한된 주파수 대역에서 약 4배의 증폭특성을 보여주고 있어 관측소 하부의 작은 규모의 기하학적 층서이상대 이거나 다양한 trapped mode 등과 같은 층서적인 특성을 유추할 수 있었다. 또한 관측지반진동에서 지반 고유의 증폭특성을 제거하면 지진원 및 비탄성감쇠 변수를 보다 신뢰성 있게 도출할 수 있다. 또한 지진재해도 평가에도 정보를 제공하는 것이 가능하다.