• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.501-513
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• 2020

TBM 터널굴착에서 실질적으로 지반을 굴착하는 역할을 하는 부분인 커터헤드 설계 시, 커터 관입깊이와 커터 간격을 달리하여 커터절삭 시험 시 최소 비에너지에서의 커터간격을 반영하고 있으나, 암반 조건에 따라서 동일한 커터 관입깊이에서의 최적 커터간격이 달라지기 때문에 최적 커터간격을 설정하는 연구가 활발히 진행되어야 한다. 이러한 비선형적인 커터 관입깊이와 커터 간격의 관계에서 커터 관입깊이에 따른 최적 커터간격을 예측하기 위해 머신러닝 기법인 의사결정나무 기반 랜덤 포레스트 회귀 모델과 SVM 회귀모델을 이용하여 커터 관입깊이에 따른 최적 커터 간격을 예측하였다. 랜덤 포레스트 분석기법은 SVM 분석기법보다 데이터 개수에 더 큰 영향을 받기 때문에 커터 관입깊이에 따른 최적 커터간격비의 예측에 SVM이 더 정확한 예측을 하였다. 데이터가 많이 축적되면 SVM 회귀모델이 보다 더 정확한 예측값으로 커터헤드 설계 시 커터간격을 설정하는데 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제31권4호
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• pp.289-308
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• 2021

본 연구에서는 열-수리-역학적 복합거동 수치해석을 활용하여 국내 고준위방사성폐기물 처분장의 완충재의 설계 기준 온도가 100℃ 및 125℃인 경우, 처분 간격에 따른 처분시스템의 최고 온도를 계산하고, 역학적 안정성을 확보하기 위한 암반의 조건을 도출하였다. 완충재의 설계 기준 온도를 현재와 같이 100℃로 유지할 때, 처분터널 간격이 40 m, 처분공 간격이 5.5 m인 경우와 처분터널 간격이 30 m, 처분공 간격이 6.5 m인 경우, 처분용기와 완충재가 접하는 점에서 최고 온도가 각각 99.4℃ 및 99.8℃로 계산되었다. 완충재의 설계 기준 온도를 125℃로 향상시킨 경우, 처분터널 간격을 30 m, 처분공 간격을 4.5 m까지 감소시켜 처분 면적을 KRS⁺ 기반 처분시스템 대비 55%까지 감소시킬 수 있었다. 다양한 처분 간격에 대해 암반에서의 역학적 안정성을 평가한 결과, 암반파괴가 발생하지 않기 위해서는 KRS⁺ 기반 처분시스템은 암반의 RMR 분류법의 Good rock에 해당하는 RMR 72.4 이상의 조건이어야 했다. 처분 간격이 감소할수록 암반의 RMR이 더 높아야 했으며, 처분터널 간격 30 m, 처분공 간격 4.5 m인 경우에는 RMR 87.3 이상이 되어야 암반의 파괴를 방지할 수 있었다. 그러나, 처분 이후 지하수 유입 시 벤토나이트 완충재 및 뒤채움재의 팽윤에 따른 구속압에 의한 암반 강도의 증가를 고려하면, 해석을 수행한 모든 처분 간격에 대해 암반의 RMR이 75 이상이면 역학적 안정성을 확보할 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.1023-1037
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• 2018

최근 국내에서는 쉴드 TBM (Tunnel Boring Machine)을 이용한 터널 굴착에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 쉴드 TBM 터널은 비배수 터널로써 세그먼트 이음부에서 누수가 발생할 경우에는 터널의 사용성 및 안정성에 문제가 될 수 있다. 본 연구에서는 쉴드 TBM 터널의 세그먼트 시공 시 시공오차 및 세그먼트 과다변형에 의한 수팽창 지수재 및 가스켓 각각의 방수 성능을 검토하였다. 실험결과, 수팽창 지수재는 엇갈림에 대해서는 대응성이 좋으나, 틈새 간격에 대해서는 대응성이 불리한 것으로 나타났다. 반면에 가스켓은 틈새 간격에 대해서는 대응성이 좋으나, 엇갈림에 대해서는 대응성이 불리한 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권6호
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• pp.727-736
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• 2021

국내 도로터널은 2010년과 2019년과 비교시 1,300개소, 1,102 km 증가하고 있으며, 연평균 7.6 %씩 증가하고 있는 수치이다. 또한, 도로터널 연장이 3,000 m이상 되는 장대터널도 64개소, 276.7 km에 달하고 있다. 도로터널은 폐쇄적인 공간적 특성으로 인해 화재사고 발생시 대형 인명피해로 연결될 가능성이 높으므로 안전시설 설치를 고려해야 한다. 현재 국토교통부의 지침을 통하여 방재시설 설치 기준이 제시되고 있으나, 대심도의 특성을 반영하는데 한계가 있는 것으로 사료된다. 본 연구에서는 다양한 피난연결통로의 설치간격과 피난연결문의 폭을 적용한 시뮬레이션을 통하여, 적정한 기준값을 도출하고자 하였다. 안전성의 척도가 되는 피난시간 산정은 피난 분석 시뮬레이션 소프트웨어 building EXODUS Ver.6.3과 화재/연기 분석 소프트웨어 SMARTFIRE Ver.4.1을 활용하였다. 시나리오는 피난연결문 폭 0.9 m, 1.2 m 두 종류와 피난연결통로간격 150~250 m를 20 m간격으로 설정하였다. 또한, 대심도 특성인 경사도를 고려하기 위해서 종단경사 6 %와 0 %를 각각 적용하였다. 피난완료시간이 연기확산시간보다 짧은 경우 "안전"으로 판단하였다. 시뮬레이션 결과 종단경사 6 %인 경우, 피난연결통로 간격이 150 m인 경우에는 피난연결문 너비에 상관없이 연기확산 전에 모든 재실자들이 피난을 완료할 수 있었다. 종단경사 0 %인 경우, 피난연결통로 간격이 200 m이고 피난연결문의 폭이 1.2 m인 경우 모든 재실자가 피난을 완료할 수 있었다. 종단경사에 따른 피난 속도의 차이로 0 % 경사에서는 6 %에 비해 대피시간이 114초(190 m연결통로 기준) 단축되는 것으로 나타났다. 피난연결통로 간격이 짧아질 수록 빠르게 대피할 수 있으나 경제적, 구조적인 문제로 연결통로를 촘촘하게 배치하기는 어렵다. 피난연결문의 폭이 1.2 m로 늘어난다면 0.9 m 폭인 경우와 비교하여 재실자들이 더 빠르게 대피가 가능할 것이다. 연결통로간격을 적정하게 유지하면서 1.2 m폭의 연결문을 적용한다면, 피난 안전을 확보하면서 경제성을 높이고 구조적인 안전까지 해결하는 방법이 될 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.515-518
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• 2006

수많은 교각들이 규칙적으로 배치되어 있는 복개하천이나 하천종단교량 등의 경우 개별적인 교각의 후면부에서 발생하는 와류로 인한 에너지 손실이 누적되어 흐름에 큰 저항요인으로 작용한다. 격자기둥의 형상과 종방향 및 횡방향 배치간격이 배수시스템의 통수능에 미치는 영향을 파악하기 위해 본 연구에서는 사각형 및 둥근장방형 격자기둥에 대한 기초적인 수리 실험을 실시하고 그 결과를 분석하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.13-20
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• 2006

본 연구에서는 터널구조물 장대화로 인한 기존 배수시스템의 시공상의 어려움과 기능 저하문제 동을 해결하기위하여 바닥배수판을 이용한 새로운 터널배수시스템을 제안하고 성능평가를 위한 기초연구를 수행하였다. 제안된 배수시스템은 기존의 측방향 배수관, 횡방향 배수관 및 유공관 등이 생략 가능한 배수시스템이다. 그러나 바닥배수판의 형상 등을 고려한 통수능분석 및 설계기준 등이 정립되어 있지 않다. 따라서, 본 연구에서는 수리모형 실험을 통하여 바닥배수판의 돌기부 형상 및 위치와 유량조건별 통수능의 상관관계를 분석하였다. 바닥배수판 돌기부의 형상 및 유수방향 간격은 흐름에 대한 저항성 차이로 언하여 통수능에 큰 영향을 미치며, 앞뒤둥근형 돌기부 형상이 가장 통수능 확보에 유리한 것으로 나타났다. 또한 돌기부의 유수방향 간격이 좁을수록 바닥배수판의 통수능을 향상시킬 수 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.175-188
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• 2009

도심지 등 지역적인 여전에 의하여 기존의 지하 공동 또는 터널에 근접하여 발파를 이용한 새로운 터널을 굴착할 경우, 새로운 터널의 굴착으로 인하여 지반이 이완되고 따라서 기존 지하 공동의 안정성에 문제가 발생할 수 있다. 이러한 가존 지하 공동의 안정성에 문제를 발생시킬 수 있는 가장 큰 요소로는 기존 지하 공동과 신설 터널의 이격거리가 될 수 또한 신설 터널 굴착으로 인한 소성영역의 발생에 따른 지반 이완을 문제 심을 수 있다. 따라서 본 연구에서는 기존 광역 상수관과 신설 터널의 이격거리에 따른 기존 광역 상수관의 안정성을 평가하기 위하여 이격거라가 다른 여섯 가지 모델에 대해 석고를 이용힌 2차원 축소 모형실험을 실시하였다. 실험 결과는 터널 굴착과정과 파괴 단계에서 발생된 변위 벡터와 균열양상으로 표현하였다. 터널 굴착과정 중 발생하는 변위를 분석하면, 터널과 광역 상수관의 간격이 상수관 직경의 2.5배 (2.5D)까지는 이격거리가 증가함에 따라 감소하는 경향을 보인다. 그러나 중심 간격이 2.5D를 넘으면 추가변위는 발생하지 않았다.

• 대한화약발파공학회:학술대회논문집
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• 대한화약발파공학회 2008년도 추계학술발표회 논문집
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• pp.17-28
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• 2008

국책사업이나 SOC의 확충을 위한 도로 및 철도의 건설에서 적용되는 터널의 단면크기를 보면, $50m^2$에서부터 $100m^2$이상의 중 대단면 터널이 주를 이루고 있으나, 전력구, 통신구, 소규모로 운영되는 광산의 채광용 터널, 용수를 위한 도수로터널 등 특수한 용도로 설계, 시공되고 있는 터널에서는 $20m^2$이하의 단면크기를 갖는 경우가 있다. 이러한 소단면 터널의 경우에는 협소한 작업공간으로 인하여 적용공법 뿐만 아니라 장비의 사용 또한 제약을 받게 되어 작업효율이 저하되고 공사기간이 늘어나게 되는 등 여러 가지 문제점을 안고 있다. 특히, 에멀젼 폭약을 사용하는 발파에서 먼저 기폭된 발파공의 충격압력에 의해 인접공의 폭약이 예비압축(Precompression)되어 사압현상을 일으키고 잔류약을 발생시키는 사례가 종종 발생하고 있다. 사압현상은 당해 발파의 실패와 함께 2차적인 사고의 위험요인이 될 수 있으므로 이를 방지하기 위한 대책을 수립하여야 한다. 이를 위해 기존 문헌을 통하여 사압현상의 원인과 발생 가능성을 검토하였고, 국내에서 주로 사용되는 에멀전폭약의 수중 내충격성시험과 충격압력 전달시험을 실시하여 사압현상의 발생정도를 측정하였으며, 사압현상이 발생한 소단면 터널현장을 대상으로 대책을 수립하여 적용하였다. 심발방법을 변경하여 전단의 충격압력을 견딜 수 있는 공간격을 확보하고 뇌관의 초시간격을 적절하게 배치한 발파패턴을 적용한결과, 사압현상을 억제하고 잔류약의 발생을 감소시켜 계획 굴진장을 확보하고 파쇄석의 크기를 감소시키는 등 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.211-224
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• 2018

터널의 지보패턴 설계는 터널의 안정성에 직접적인 영향을 끼치기 때문에 터널에 작용하는 다양한 하중들을 적절히 고려하여야 한다. 국내에서는 프로젝트에 따라 암반분류법을 기반으로 표준 지보패턴을 정의하고 있으며, 시공 시 터널거동을 고려하여 적절히 수정되어야 한다고 기술되어 있다. 본 연구에서는 내공변위제어법, 토압, 록볼트의 축력 및 숏크리트의 모멘트 등을 종합적으로 고려하여 지보패턴을 최적화할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. 차분진화알고리즘(DEA)을 적용하여 터널 심도에 따라 록볼트의 길이 및 간격, 숏크리트의 두께를 최적화하였으며, 도출된 결과를 철도터널의 표준지보패턴(3등급)과 비교하였다. 천층지반에서 록볼트의 길이는 표준지보패턴보다는 짧아질 수 있으며, 간격은 넓어질 수 있다. 터널의 심도가 깊어질수록 숏크리트의 두께는 선형적으로 증가하는 것으로 나타났다. 따라서, 숏크리트의 두께는 심도가 깊어질수록 표준지보패턴보다는 두꺼워져야 터널의 안정성을 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.189-199
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• 2019

본 연구에서는 배연댐퍼 또는 제트팬과 같은 방재시설이 설치된 터널형 구조물(방음터널)에 대하여 방재시설 가동에 따른 화재연기의 거동을 수치해석적으로 고찰하고 해석결과를 비교 검토하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 화재차량 천장부 개방 유무에 따라 방음터널 내 화재양상이 확연하게 달라지는 것을 확인하였으며, 방음터널의 주요 자재인 PC와 PMMA의 임계온도를 초과하지 않는 것으로 나타났다. 또한 배연댐퍼의 설치간격에 따른 해석결과, 방음터널 내 발생하는 최대 온도가 미설치시에는 최대 $552^{\circ}C$인 반면, 설치간격이 50 m인 경우에는 $405^{\circ}C$로 나타났으며, 제트팬 가동 여부에 따른 해석결과, 방음터널 내 발생하는 최대 온도는 제트팬 미가동시에는 $549^{\circ}C$인 반면, 가동시에는 $86^{\circ}C$로 나타나 화재시 피난환경과 방음자재보호에 있어 매우 유리한 환경을 조성할 것으로 예상되며, 향후 다양한 목적을 가진 터널을 대상으로도 이러한 기초연구의 활성화가 필요할 것으로 사료된다.