• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.301-321
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• 2019

본 논문에서는 강관다단 그라우팅에 적용하는 속경성 실링재 개발에 관한 실험적 내용을 다루었다. 강관다단 그라우팅 공법에서 실링재는 본 주입재의 주입시 역류를 방지하기 위해 주입하며 주입 후 일정시간이 지난 다음 겔화 상태에서 본 주입재를 주입해야 한다. 그러나 주입된 실링재가 겔 상태가 되기 이전 유동성이 있을 경우 본 주입재와 함께 혼합됨은 물론, 주입재의 역류가 발생되어 원지반으로 주입이 곤란하며, 반대로 너무 시간이 지나 겔화단계를 넘어 고결되었을 경우 본 주입재가 지반내로 주입되지 못하는 경우가 발생된다. 실링재의 유동성이 없어져 겔화 상태로까지 걸리는 시간에 따라 강관다단 그라우팅의 공사시간이 결정되며, 이는 전체 터널의 공사기간과 밀접한 관련이 있어 중요한 요소 중에 하나이다. 따라서 본 연구에서는 실링재 본연의 역할과 기능을 할 수 있을 뿐 아니라 공사기간을 단축시킬 수 있도록 실링재의 겔화시간을 단축시킬 수 있는 칼슘알루미네이트 재료를 개발하였고, 실링재 겔화 여부를 판단하는 방법에 대해 제시하고, 아울러 실링재의 겔 상태에서 블리딩율에 대해서도 각 품질기준과 시험방법에 대해 제안하였다.

• 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.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.13-24
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• 2021

암반 및 연약지반을 포함한 다양한 지반 조건에서 TBM (Tunnel Boring Machine) 터널링이 활용되고 있다. 굴착 성능을 높이기 위해서 지반 조건에 따라 최적으로 장비를 운영해야 하며, 이를 통해 공기단축을 통한 비용 절감 효과를 기대할 수 있다. 하지만 시추 조사를 통해 획득한 지반 정보는 시추공 사이 불확실성이 존재하므로, 실시간 최적 운전에 부족함이 있다. 본 연구에서는 지반의 불확실성 문제를 해결하고자 5초마다 기록된 TBM 데이터를 활용하여 굴착 지반 예측시스템을 구축하고자 한다. 싱가포르 현장에서 획득한 화강암의 풍화도를 고려하여 암반, 토사, 복합지반 세 가지로 지질로 재분류하였고, 실시간으로 도출되는 기계 데이터로 이를 예측하고자 한다. 현장에서 획득한 TBM 데이터에 대해 이상치 제거, 정규화, 특성 추출 등의 전처리 방법을 적용하였고, 지질을 분류하기 위해 6개의 은닉층을 가진 심층 신경망(Deep Neural Network, DNN)을 활용하였다. 10겹 교차검증을 통해 분류 시스템을 평가한 결과, 평균 75.4%의 정확도를 확인하였다(총 데이터 388,639개). 본 연구를 통해 지질 불확실성을 감소시키고, 지반 조건에 따른 실시간 최적 운전에 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.317-326
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• 2022

구조용 합성섬유는 작은 비중에 의한 반발률 감소, 지하수 및 해수에 의한 부식 발생의 우려가 없어 강섬유의 대체재로 구조용 합성섬유의 관심이 최근 높아지고 있다. 본 연구에서는 시멘트 복합체의 잔골재 조립률이 구조용 섬유의 인발강도 및 인발에너지에 미치는 영향을 평가하기 위한 실험연구를 수행하였다. 조립률 1.96, 2.69, 3.43인 잔골재로 시멘트 몰탈을 제작하였으며 구조용 합성섬유 1종(polypropylene), 강섬유 1종(hooked ends type)을 대상으로 단일섬유 dog bone shape 공시체를 제작하여 pull-out 실험을 수행하였다. 실험결과 구조용 합성섬유 공시체에서 시멘트 몰탈의 조립률이 증가할수록 인발강도 및 인발에너지가 증가함을 알 수 있었다. 구조용 합성섬유의 경우 시멘트 몰탈과 섬유 사이의 마찰력이 인발메커니즘의 중요인자로 시멘트 몰탈의 잔골재 조립률이 높아질수록 골재 입자가 크고 거칠어지며 섬유와 시멘트 몰탈 사이의 마찰력이 증가하여 섬유의 인발을 억제하기 때문으로 판단된다. 반면, 강섬유 공시체의 경우 시멘트 몰탈 조립률 증가에 따른 인발강도 및 인발에너지의 뚜렷한 경향성은 나타나지 않았다. 이는 강섬유 hooked ends 부분의 기계적 정착이 시멘트 복합체와 강섬유 사이의 마찰력과 비교하여 인발저항력에 미치는 영향이 더 크므로 시멘트 복합체의 잔골재 조립률 변화가 인발저항력에 상대적으로 적은 영향을 미치는 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권7호
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• pp.69-76
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• 2023

지반의 공동은 지반 침하를 야기하고 사고 발생 후에는 이를 보수하기 위해서도 많은 시간적및 경제적 손실이 발생한다. 본 연구에서는 적외선 카메라를 새로운 계측 수단으로 활용하여 지하 공동의 탐지 가능성을 실험적으로 평가하고자 하였다. 적외선 카메라로 정확한 온도를 평가하기 위해서는 물체에서 방출하는 에너지를 탐지해야 하며 이때 방사율 값이 필수적으로 이용된다. 현장 실험 시 적외선 카메라와 물체의 합리적인 거리를 평가하기 위하여 방사율을 고정하고 거리 변화에 따른 온도 값을 평가하였다. 이를 통해 현장 실험 조건을 구성하였다. 현장 실험의 동공은 5cm 직경의 PVC pipe 관으로 모사하였으며, 지표를 기준으로 5cm와 25cm에 인위적으로 매설하였다. 적외선 카메라는 오후 4시부터 다음날 오후 3시까지(총 23시간) 측정하였으며, 온도의 시계열 분포뿐만 아니라 단위 시간당 변화량인 cooling rate index 방법을 통해서도 분석하였다. 분석결과는 공동 위치에 따라 온도 변화 추세가 상이하게 나타났으며, 이를 통해 적외선 카메라로 지반 내부의 상태를 평가할 수 있는 가능성을 보여준다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.39-58
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• 2024

TBM (Tunnel boring machine)은 터널 굴착 과정에서 여러 디스크 커터를 이용하여 암석을 절삭한다. 디스크 커터는 암석과의 지속적인 접촉과 마찰로 인해 마모된다. 디스크 커터의 표면이 마모되면 절삭 능력이 감소하고 굴착 효율이 떨어진다. 암석의 마모성은 디스크 커터 마모에 큰 영향을 미친다. 높은 마모도를 가진 암석은 커터에 더 큰 마모를 일으키며, 이는 디스크 커터의 수명을 단축시킨다. 세르샤 마모지수(Cerchar abrasivity index, CAI)는 암석의 마모성을 평가하는데 널리 사용되는 지표로 CAI는 암석의 마모특성을 나타내며, 디스크 커터의 수명과 성능 예측에 필수적인 요소로 인식되고 있다. 본 연구의 목적은 암석의 강도, 암석학적 특성과 선형회귀, 머신러닝 기법을 이용하여 CAI를 효과적으로 추정하는 새로운 방법을 개발하는 것이다. 문헌 조사를 통해 CAI, 일축압축강도, 압열인장강도, 등가석영함량이 포함된 데이터베이스를 구축하고 파생변수를 추가하였다. 통계적 유의성과 다중공선성을 고려하여 다중선형회귀분석을 위한 입력변수를 선정하였고, 머신러닝 모델의 입력변수는 변수중요도 분석을 통해 선정하였다. 머신러닝 예측모델 중 Gradient Boosting 모델의 예측 성능이 가장 높게 나타나 최적의 CAI 예측 모델로 선정되었다. 마지막으로 본 연구에서 도출한 다중선형회귀분석과 Gradient Boosting 모델의 예측 성능을 선행연구들의 CAI 예측모델과 비교하여 연구 결과의 타당성을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.285-303
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• 2023

도심지 인프라 조성과 효율적인 공간 활용을 위하여 지하 공간 구축에 대한 관심이 증가하고 있다. 지하공간의 대표적인 활용방법으로는 터널이 있으며, 도로 터널 외에도 전력구 및 공동구와 같은 유틸리티 터널에 대한 건설도 점차 증가하고 있는 실정이다. 현행의 기본적인 터널 공법은 NATM (New Austrian Tunnelling Method)과 TBM (Tunnel Boring Machine)으로 구분할 수 있다. NATM 방식은 신뢰성 있는 공법이긴 하나 발파작업에 따른 진동 및 소음이 수반된다. TBM 굴착공법의 경우 공사 기간과 공사비 부분에서 불리한 측면이 있지만, 적정한 보완 방법들을 도입하면 경제성의 제고가 가능하다. 본 연구에서는 방호쉴드 공법을 이용하여 TBM 선행 굴착 후 NATM 방식으로 발파를 수행하는 공법을 개발하였다. 이는 각 터널 공법의 단점들을 보완한 형태로 공기 및 공사비 절감, 발파 진동 및 소음 등의 저감이 기대되는 방법이다. 개발 공법의 성능을 검토하기 위하여 방호쉴드 축소 모형을 적용한 방호쉴드의 성능평가 실험을 수행하였으며, 방호쉴드 공법의 발파진동 영향 등을 분석하였다.

• 한국가스학회지
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• 제12권2호
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• pp.63-68
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• 2008

유비쿼터스 기술은 모든 사물의 지능화 및 네트워크화를 구축함으로써 다양한 분야에 혁신이 가능하도록 한다. 유비쿼터스 기술을 기존산업에 적용하기 위해서는 대상 산업시설에 적절한 네트워크 인프라를 구축하고 인프라를 통해 수집된 상황정보를 분석하는 지능형 서비스의 개발이 필수적이다. 본 논문은 유비쿼터스 기반 도시가스 안전관리를 위한 네트워크 시험 및 분석을 수행하고, 정보 분석 및 탐색 기법을 연구하여 유비쿼터스 기술의 도입범위를 도출하고 제시한다. 이를 위해, 본 논문은 기존 IT 기술이 적용된 도시가스 안전관리 현황과 원격검침에 대해 조사 및 검토하였으며 근거리통신과 중/장거리 통신을 지하시설에서 확장성, 자가구성, 연결성 정도를 시험 및 분석하였다. 지능형 서비스를 위한 모형화 방안을 제시하고, 도시가스 관리를 위해 유비쿼터스 기술을 적용하는 도입범위를 도출하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.611-620
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• 2019

쉴드터널은 직경 3~4 m 규모의 전력구 등에 주로 적용되었으나, 최근 직경 7~8 m 규모의 쉴드터널이 인천국제공항 활주로 하부에 시공되었으며, 한강 하저구간 도로 및 철도터널 시공완료 및 계획중에 있다. 쉴드터널 단면이 증가함에 따라 세그먼트 또한 대형화되고 있으며, 이로 인하여 세그먼트의 설계, 시공 및 성능평가 시 여러 문제점이 야기되고 있다. 따라서 본 연구에서는 직경 약 8 m 규모의 쉴드터널에 대한 현장계측 및 실대형 하중재하 시험을 통하여 쉴드터널 세그먼트 라이닝 구조적 안정성 분석, 축력을 고려한 세그먼트 사용성 검토방안의 적합성 및 품질관리 방안에 대하여 검토하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.49-59
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• 2019

본 연구는 로터리드럼커터에 적용된 두 종류의 코니컬 픽커터에 대한 현장시험을 통해 시험 전과 후의 육안조사와 중량감소 및 마모부피를 측정하여 코니컬 픽커터의 내구성을 비교 분석하였다. 육안조사를 통해 슬림 타입 코니컬 픽커터에서만 총 9개의 삽입재 손실이 나타남을 확인하였고 삽입재 보호를 위해 두부의 두께가 중요함을 알 수 있었다. 시험 전과 후의 픽커터의 중량손실과 마모부피는 헤비타입이 슬림타입에 비해 반이하로 작게 나타나 경암반에서 헤비타입이 더 유용함을 확인할 수 있었다. 픽커터의 마모손실을 판단할 때, 중량측정과 마모부피 측정결과의 상호 비교는 재료의 단위중량과 굴착에 의한 스폴링에 의해 차이가 나타날 수 있으므로 주의해야 할 것으로 판단된다.