• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.205-205
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• 2012

국내에서 새로운 댐 저수지 건설을 통한 수자원의 안정적인 확보는 어려운 여건에 있다. 따라서 수자원의 효율적인 확보, 댐 하류하천의 수질 개선, 신규댐 건설 대체 효과를 기대하기 위해 기존 댐 저수지의 연계운영이 중요하게 인식되고 있다. 본 연구에서는 다수의 댐 저수지 수체를 연계하여 모델을 통해 해석하고자 안동-임하호를 연결한 2차원 모델(CE-QUAL-W2)을 구축하고, 2002년과 2006년 수문사상을 재현하였으며, 수리해석을 실시하였다. 안동호의 좌안인 임동면 마리와 임하호의 우안인 망천리를 연결하고, EL. 140 m 위치에 길이 2 km, 직경 5.5 m로 콘크리트 터널을 연결하는 것으로 가정하였다. 관내 바닥 마찰계수와 미소 마찰손실 값은 0.05를 입력하였다. 저수지 실측수위와 모의수위를 시계열로 비교한 결과, 2002년과 2006년 안동호와 임하호에서 여름철 유입량 증가에 따른 수위 상승을 잘 반영하였고, 결정계수값($R^2$)이 모두 0.9953 이상으로 나타나 모델은 두 저수지 물수지 계산에 있어서 높은 신뢰도를 보였다. 2006년을 대상으로 안동호와 임하호의 댐 앞에서 수심별 수온의 실측값과 모의값을 비교한 결과, 안동호는 4월부터 성층이 진행되어 5월에 수온약층이 EL. 130 m에 형성되었다. 7월 홍수가 중층 밀도류를 형성하여 수온 성층구조를 교란하였고, 기존의 수온약층이 EL. 120 m 로 하강하였으며, 표층 EL. 145 m에 새로운 수온약층이 형성되는 2단 성층 구조를 보였다. 여름철 동안 이러한 현상은 지속되었고, 10월부터 대기기온 강하와 함께 수직혼합이 시작되었다. 수온예측 오차는 AME $0.336{\sim}1.806^{\circ}C$, RMSE $0.415{\sim}2.271^{\circ}C$의 범위로 실측값을 잘 반영하는 것으로 나타났다. 임하호도 안동호와 유사한 경향을 보였고, 모델은 두 저수지에서 전 기간에 걸쳐 모두 안정적으로 저수지 수온 성층현상을 모의하였다. 2002년 수문사상에서 안동-임하 연계 운영시 안동호의 평균 수위는 1.38 m 상승하였고, 임하호는 3.75 m 낮아지는 것으로 모의되었다. 수위변동에 따른 유동 유량은 임하호에서 안동호로 3억 6천 4백만 톤, 안동호에서 임하호로 2억 9천 1백만 톤으로 임하호에서 안동호로 유동한 유량이 높게 나타났다. 유역면적에 비해 저수용량이 작은 임하호의 경우 두 저수지간 유량의 이동에 따라서 저수용량의 증가로 인한 홍수 저감 효과가 있을 것으로 판단된다. 반면, 안동-임하 연계 운영시 임하호의 차가운 물이 안동호로 유입되는 경우, 안동호의 수온 성층구조에 영향을 주었다. 안동호의 경우는 단독운영시보다 높은 위치에 수온약층(EL. 140 m)이 형성되었으며, 임하호는 반대로 저수위가 낮아지면서 단독운영시보다 수온약층의 위치가 약간 낮아졌다. 이러한 결과는 두 저수지 연결시 안동호의 탁수와 수질 환경에 변화가 있을 수 있음을 시사한다.

• 자원환경지질
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• 제38권1호
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• pp.91-99
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• 2005

건설 현장 절취사면에서 발생되는 산성암반배수(Acid Rock Drainage, ARD)는 암석에 함유된 황화광물의 산화에 의해 발생하며, 주변 환경, 구조물의 안정성과 수명, 경관에 악영향을 주고 있다. 우리나라의 지형은 70% 이상이 산 지이므로 토목공사과정에서 사면절취와 터널공사가 빈번히 이루어지고 있는데, 산성배수를 발생시킬 개연성이 있는 황 철석을 함유한 암석들은 전국에 분포한다. 본 연구에서는 다양한 암반을 대상으로 암석유형별 산성배수 발생특성을 파악하고 잠재적인 산발생능력을 규격화된 방법으로 평가하고자 하였다. 산발생능력 평가 결과 NP/MPA 비에 따라서 14개의 시료가 산성배수 발생 가능성이 높은군에, 4개의 시료는 산성배수 발생 가능성이 낮은군에 해당하였으며, 암 석의 종류와 산발생능력 평가 결과는 상관관계는 명확하지 않았다. 본 연구에서 대상으로 한 시료만으로 볼 때, 편마 암, 화강암의 경우 산성배수 발생 가능성이 낮은 군으로, 열수변질을 받은 화산암, 응회암, 탄질셰일, 금속광산 폐석시 료는 산성배수 발생 가능성이 높은 군으로 분류되었다. 물시료 분석 결과 일부 항목이 지하수의 생활용수 이용시 수 질기준을 초과하였다. 이는 주로 황철석의 산화로 인하여 발생한 산에 의해 배수가 낮은 pH를 유지하면서 중금속들 을 용출시켜 지속적으로 배출하기 때문이며, 고농도의 중금속을 함유한 산성배수가 계속 생산, 유입될 경우 연구대상 지역 부근 지하수와 하천수의 수질오염이 우려 된다.

• 터널과지하공간
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• 제29권4호
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• pp.215-229
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• 2019

본 기술보고에서는 세계 최초로 사용후핵연료의 지층처분장 건설에 착수한 핀란드의 방사성폐기물 처분사업과 연구현황을 기술하였다. 핀란드는 1977년 원자력발전을 시작하였고, 현재 4기의 원자력발전소를 운영 중에 있다. 1993년부터 상세 부지조사가 진행되어 2001년에 올킬루오토(Olkiluoto)가 지층 처분의 부지로 최종 확정되었으며, 2015년에 건설허가가 발급되었다. 2020년대에 정부에 의해 운영허가가 나면 세계 최초로 지층처분장을 운영하는 사례가 될 것이다. 올킬루오토 부지에 있는 부지특화 지하연구시설인 온칼로(ONKALO)에서는 처분장의 안전성 검증을 위한 다양한 연구들이 수행되었다. 핀란드의 사용후핵연료 처분 부지 암반은 결정암질로 KBS-3 처분개념을 사용하기에, 결정암질 암반이 주를 이루는 한국 또한 유사한 처분개념을 고려 중이다. 핀란드 내의 중저준위 폐기물 처분장 운영 현황과 현재까지 진행된 지층처분장 부지조사 및 선정단계를 포함한 전 과정을 소개하고, 현지 지하연구시설인 온칼로에서의 최신 암반역학 및 수리지질학적 실험 및 수치해석 등의 연구들을 정리하였다. 마지막으로 핀란드의 사례를 바탕으로 한국의 방사성폐기물 처분사업을 위한 방향을 제시한다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.568-585
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• 2022

본 연구에서는 3차원 입자기반 개별요소모델(grain-based distinct element model, GBDEM)을 이용하여 암석 균열의 열에 의한 미끄러짐 거동을 해석하였다. 이는 DECOVALEX-2023 프로젝트 Task G에 참여하여 수행한 연구로, 해석대상은 한국건설기술연구원에서 수행된 saw-cut 균열 시료에 대한 열-역학적 하중 재하 실험 결과이다. 여기에서는 암석 시험편을 Voronoi 다면체의 집합체로 모델링하고, 개별요소법 코드인 3DEC을 통해 입자와 입자 간 경계면, 내부에 포함된 균열에서의 열-역학적 연계거동을 해석하였다. 주요 해석내용은 가열로 인한 암석 표면의 온도 분포, 열응력의 증가에 따른 주응력 변화, 균열의 전단변위와 수직변위이다. 해석 결과, 상기 수치모델은 실내실험에서 관찰된 열전달과 열손실 특성, 열에 의한 균열의 점진적 전단파괴 프로세스, 변위의 제한으로 인한 열응력의 증가 등을 합리적 수준에서 재현하고 있는 것으로 나타났다. 그러나 가열에 의한 전단파괴 시점, 열응력 증분과 변위 크기 등에서는 다소 차이를 보였다. 본 연구의 해석모델은 Task G에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류 및 협력을 통해 지속적으로 개선, 검증할 예정이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권10호
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• pp.77-91
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• 2006

국내 숏크리트 관련 기술들은 지금까지 많은 발전을 이루어 왔으나 재료, 시공 및 관련 품질규격 등에서 여전히 문제들을 가지고 있다. 국외의 경우 $39.2{\sim}58.8 MPa$에 이르는 고강도 숏크리트 시공이 가능하여 터널에서 2차 라이닝의 대체나 장기내구성의 확보가 충분히 가능한 반면, 국내의 경우 설계강도가 20.6MPa 내외로 낮은 편이며 장기내구성도 신뢰하지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 국내 숏크리트의 강도 증진을 위해 고품질 혼화재와 고성능 급결제를 적용한 현장실험을 실시하였고, 유럽통합규격(EFNARC)에 의거하여 품질평가를 수행하였다. 또한, 탄산화와 동결융해의 복합인자에 의한 열화시험을 수행하여 고강도 숏크리트의 장기내구성을 평가하였다. 실험결과 알칼리 프리계 급결제를 사용한 경우 초기강도 증진율이 $90{\sim}97%$로 가장 높게 나타났고, 실리카 흄을 혼입한 숏크리트의 압축강도는 $45.2{\sim}55.8MPa$, 휨강도는 $5.01{\sim}6.66MPa$로 혼입하지 않은 경우에 비해 각각 $37{\sim}79%$, $17{\sim}61%$의 강도 증진 효과가 나타났다. 또한, 실리카 흄 치환율이 $7.5{\sim}10%$일 때 강도증진 효과가 가장 우수한 것으로 나타났다. 특히, 실리카 흄의 치환은 강섬유 혼입에 의한 숏크리트의 열화현상을 최소한으로 감소시켜, 숏크리트의 장기내구성을 확보하는데 효과가 있음을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권1C호
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• pp.45-51
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• 2010

지하철 터널 시공, 지하공간 시공, 대심도 굴착 등과 같이 도심지에서의 토목구조물 설계와 시공에 있어서 큰 어려움 중의 하나는 도심지 지반조사이다. 여러 가지 지장물, 전기 잡음, 교통 진동 등과 같은 자연적, 인위적 장애물로 인하여 어느 지반조사 기법이든지 그 결과의 신뢰성은 그리 높지 않은 상황이다. 본 연구에서는 이와 같이 현실적 요구가 높은 고품질 도심지 지반조사 기법의 개발을 목표로 하여 선행연구를 수행하였고, 일차적으로 HiRAS(Hybrid Integration of Resistivity and Surface Wave Velocities) 라고 하는 표면파-전기비저항 병합기법을 개발하였다. HiRAS 기법은 표면파 기법인 CapSASW 기법과 전기비저항 기법인 PDC-R 기법을 병합한 것으로서, 지반 매질의 강성 평가에 우수한 CapSASW 기법의 장점과, 전기잡음에 대한 내성과 지층변화 평가에 우수한 특성을 가진 PDC-R 기법의 장점을 동시에 활용하고자 한 것이다. 표면파 기법과 전기비저항 기법을 동시에 활용하는 역산해석의 측면에서는 표면파 기법의 탄성파 속도와 전기비저항 시험의 전기비저항 간의 부지고유관계를 이용하여 병합역산을 수행하는 전략을 채택하였다. 또한 HiRAS 기법 개발과정에서 부차적으로 지반매질의 포아송비 분포를 2차원으로 평가할 수 있는 성과도 도출하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제41권3호
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• pp.26-37
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• 2023

발파공법을 이용한 터널 건설 시 발생하는 진동을 최소화할 수 있는 폭약량의 결정을 위해서는 현장에서 시험발파, 혹은 유사조건에서의 진동기록을 분석하여 발파진동계수 K, n을 도출해야 한다. 본 연구에서는 시험발파를 수행하지 못할 경우, 합리적인 K 및 n을 도출할 수 있는 기법의 개발을 목적으로 하였다. 이를 위해 실규모 시험발파 자료를 수집한 후, 심층학습(DL)을 활용하여 화약류의 종류, 심발공법, 암반의 성인 및 종류, 암반등급에 따라 발파진동계수(K, n)를 예측할 수 있는 방법을 연구하였다. 또한 시추공 시험발파 결과의 한계성을 보완하고, 현실에 좀 더 부합하는 설계 수행을 목적으로 실규모 및 시추공 시험발파 결과 간의 보정값을 산정하였다. 본 연구결과 시추공 시험발파 결과식에 따른 사용 가능한 폭약량을 비교하였을 경우, 심층학습(DL)에 의한 결과는 50%이상, 보정값을 반영한 결과는 기타 발파진동 추정식과 유사하거나 약 20% 더 사용할 수 있어서 보다 경제적 설계가 가능하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.61-77
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• 2019

밀집도가 높은 국내 기존 도심지를 대상으로 공동구를 새로이 계획할 경우에는 정량적 평가지표에 의한 타당성 평가시스템과 경제성 평가를 이용한 최적 설계용량 결정 등의 합리적인 의사결정 과정이 필요하다. 그러므로 이전 연구에서는 도심지 유형별 특성을 고려한 의사결정 계층구조를 구성하고 정량적 평가지표 항목에 대한 계층의사분석(AHP)을 통해서 개별 상위지표(3개) 부문과 하위지표(16개) 항목의 중요도 가중치를 제시하였다. 또한 도심지 공동구에 적합한 비용 편익 분석을 위해서 교통사고 감소효과, 차량소음 저감효과, 사회 경제적 손실 등의 3개 항목을 새로이 추가하여 10개의 편익 항목, 8개의 비용 항목을 고려한 경제성 평가방법이 제시되었다. 본 연구는 도로관리, 공공시설, 도시환경 부문의 하위 16개 평가지표의 중요도 가중치를 활용한 정량적 타당성 평가방법을 제시하고 서울시 주간선도로 123개 구간을 대상으로 타당성 평가를 실시하였다. 또한 타당성 평가결과와 경제성 평가결과를 비교하여 문제점을 분석하고 두 평가결과의 조합에 의한 종합평가 방법을 제시하였다. 본 연구에서 제시된 정량적 타당성 평가와 경제성 평가시스템의 로직을 프로그래밍하여 개발할 예정인 설계용량 최적화 프로그램은 도심지 공동구의 계획 및 설계 단계에서 활용되며 궁극적으로 도심지 공동구 활성화에 기여하게 될 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.577-587
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• 2021

격자형 지하공간 공법은 원지반의 강도를 최대한 활용하는 지하공간 굴착 공법이다. 격자형 지하공간의 안전성을 확보하기 위해서는 암주에 대한 안전성뿐만 아니라 실제 사용되는 공간(Room)에 대한 안전성 또한 확보되어야 하므로 암주와 동시에 공간(Room)에 대한 안정성이 평가되어야 하나, 이에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 수치해석을 통해 격자형 지하공간의 룸(Room)과 암주 안전성에 대한 평가방안을 연구하였다. 지반조건, 암주 폭, 룸 폭을 매개변수로 한 총 125가지 경우의 수치해석을 수행하여 암주의 안전율은 지반의 강도가 증가할 경우 안전율이 증가하는 것을 확인하였고, 암주의 폭이 넓어질 경우는 안전율 증가 폭이 감소하는 것을 확인하였다. 룸 변형률은 한계변형률을 적용하여 평가하였으며, 암주의 폭이 좁아질수록 높게 나타나고, 룸의 폭이 좁아질수록 변형률이 작게 발생하였다. 암주 안전율과 룸 변형률에 대한 상관관계 분석 결과 암주 폭에 따라 암주의 기준 안전율 이상을 확보할 수 있는 룸 변형률의 상한값을 도출 할 수 있었다. 본 연구에서 도출된 결과는 지반조건, 룸 폭 등을 고려하여 실제 설계를 수행할 경우 룸의 안전성을 확보 할 수 있는 가이드라인으로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 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.