• 지질공학
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• 제24권1호
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• pp.137-146
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• 2014

연구지역의 지질은 흑색천매암, 석회암 및 함역천매암과 중생대 관입안인 흑운모화강암과 석영반암으로 구성되어 있다. 이 중 흑색천매암이 분포하는 구간에서 건설 중인 도로 사면에서 절토사면 현황도(face map)를 4월부터 6월까지 3개월간 작성하였으며 이때 탄질슬레이트 분포지 부근을 포함 사면 내에는 3-4개소에서 사면붕괴와 산 정상부에는 최고 3 m의 변위를 보이며 움직이고 있음이 확인 되었다. 사면 붕괴의 원인은 엽리 및 단층 등의 불연속면의 경사방향이 사면의 경사방향과 일치하는 곳에서 붕괴가 발생하였고 탄질 슬레이트는 빗물을 머금을 때 팽창성을 가짐도 붕괴가 일어나는 원인이다. 반면 본 사면의 도로 맞은편 사면에서는 같은 암상 및 지질구조 조건을 가지고 있으나 엽리 및 불연속면들의 경사 방향이 사면의 경사 방향과 반대방향이므로 안정된 사면을 유지하고 있다. 사면의 붕괴가 일어난 곳에서 안정화를 위해 절개 후 복구(cut and cover) 방법으로 도로의 양쪽 사면 사이 도로 상에 터널 구조물을 설치하여 절개식 터널(cut and cover tunnel)을 시공하였으며 시공 후 사면은 안정화 되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.153-166
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• 2008

본 논문에서는 IT 기술을 이용한 터널 자동화 설계 시스템 개발에 관한 내용을 다루었다. 먼저 개발 시스템에 대한 개념 및 개발 과정과 시스템을 구성하는 각 요소기술 및 개별 모듈 개발에 관한 내용을 기술하였다. 본 시스템의 요소기술인 ANN-기반의 터널 저동 예측 기술에 대해 그 개념과 ANN 학습과정 및 검증과정을 기술하였다 ANN-기반의 터널거동 예측은 FEM 및 FDM 등 연속체 기반의 해석을 토대로 구축한 DB를 ANN을 통해 일반화 한 후 개발된 엔진을 세부모듈에 접목시켜 별도의 해석 없이 유사 단면 혹은 현장에 적용이 가능하도록 하였다. 본 논문에서는 구체적인 개발과정과 향후 적용방향에 대해 구체적인 내용을 기술하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권2호
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• pp.141-149
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• 2004

도로터널내 화재가 발생한 경우 자연환기와 종류식 환기시스템에서의 연기유동에 대한 연구가 수행되었다. Froude Scaling에 기초한 1/18 축적의 축소모형실험장치가 제작되었으며, 화원으로는 연료심지를 이용한 14.55kW 규모의 연소기가 사용되었다. 화원으로부터 등비간격으로 터널천정부근과 수직방향의 온도분포가 측정되었으며, 연소가스의 농도가 피난대피구 입구에서 측정되었다. 연구결과로서 자연환기시스템에서 비상대피구가 225m 간격으로 설치되어 있을 경우 비상대피구 구간의 연기확산시간은 256초가 되며, 20MW의 화재강도에 대해 화염역류를 완전히 방지하기 위해서는 터널풍속을 2.8m/s로 형성해 주어야 한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.197-207
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• 2005

지하공간의 설계는 막장파괴와 관련한 안정성에 대한 평가를 필요로 한다. 막장파괴모드는 전통적인 안정성 평가법에서 중요하게 다루어져 왔다. 본 연구에서는 점착력이 없는 토사지반에 대한 모형실험을 실시하여 토피고와 지반경사의 변화에 따른 터널막장의 종방향 파괴모드를 파악하고자 하였다. 모형실험은, 대형지하공간의 폭원이 충분히 크다는 가정 하에 평면변형조건의 터널 축방향 굴착면 모델에 대하여 실시되었다. 실험결과 토피고와 지반경사는 파괴모드에 중요한 영형을 미치는 것으로 나타났다. 토피고가 증가할수록 지반의 파괴영역이 감소하여 국부 전단 파괴의 형태를 보였다. 또, 지반경사가 증가할수록 굴착면과 사면방향으로 확대되는 유형의 파괴모드를 확인할 수 있었다. 실험모델을 수치해석 모델로 재현하는 해석을 실시하였고, 이로부터 수치해석법을 통해서도 굴착면의 파괴모드의 추정이 가능함을 보였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.83-93
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• 2017

최근 지하공간의 효율적 활용을 위해 도로 및 수로 기능을 동시에 충족하는 다목적 터널의 개발에 대한 국민적 관심이 높은 상황이다. 하지만 반복적인 기능전환과 수압변화에 따른 다목적 터널의 거동 연구는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 대심도 복층터널의 반복적인 기능 전환에 따른 취약 구간의 분석을 통해 다목적 터널의 운영 중 필요한 유지관리 항목과 운영 방향의 설정에 대한 기초검토를 수행하였다. 또한, 터널의 시공 및 운영 중 도로 및 수로의 기능전환 단계에 따른 터널의 취약 구간을 수치해석을 통하여 분석하였다. 다목적 터널의 유지관리는 기능에 따른 특성을 고려한 다양한 분석 및 복합적인 고려가 필요하며, 본 연구를 통해 다목적 터널의 유지관리 방안을 제시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.733-747
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• 2017

터널을 굴착하면 터널주변과 상부의 지반이 느슨해지고 변형되며, 이로 인해 터널주변지반의 응력이 변화된다. Terzaghi는 터널굴착으로 인한 천단 상부지반의 이완형태를 Trapdoor 실험을 통해 규명하였다. 그러나 Terzaghi는 터널천단부가 등변위 되는 조건만 생각하였으며, 터널천단부가 오목곡선이나 볼록곡선 등의 형태로 변형될 경우에 대해서는 생각하지 않았다. 따라서 본 과제에서 지반이완 형태와 터널천단부 변위형태의 상관관계에 대하여 실험적으로 연구하였다. 이를 위하여 터널천단부의 이완형태를 등변위, 오목곡선, 볼록곡선의 세가지 형태로 모사하여 실험을 수행하고 그 결과를 비교 하였다. 실험결과 이완지반의 하중전이는 지반변형특성에 따라 다양한 형태로 발생될 수 있음을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.301-317
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• 2017

본 연구는 복층터널 생애전주기 안정성 평가 프로그램 개발을 위한 초기 연구로서, 복층터널 안전성 분석을 위한 빔-스프링 모델 기반의 구조해석 솔버를 개발하였다. 구축된 복층터널의 빔-스프링 모델을 사용하여 중간슬래브 지지방식, 터널심도 및 지반탄성계수가 복층터널의 안정성에 미치는 영향에 대하여 분석하였으며, 상용 구조해석 프로그램과 비교검토를 수행하였다. 중간슬래브의 지지방식은 세그먼트 라이닝과 일체화 거동에 영향을 미치고, 터널심도가 깊어질수록 중간슬래브가 복층터널의 안정성에 미치는 영향력이 상대적으로 작아지는 것으로 판단된다. 지반탄성계수와 중간슬래브가 세그먼트 라이닝 부재력 분포에 미치는 영향의 관계는 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.745-756
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• 2022

도로터널은 입구와 출구를 제외한 모든 면이 막혀있는 반밀폐공간으로 화재가 발생할 경우 화재 연기는 화재로 인한 열부력과 터널 내 상시 존재하는 기류에 의해 종방향으로 확산하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 도로터널에는 연기의 이동방향을 제어하거나 화재지점에서 직접 배연함으로써 안전한 대피환경을 확보하고 신속한 구조 및 소화 활동을 위해 제연 설비를 설치하고 있다. 도심지에서는 인구 증가에 따른 교통량 증가로 인해 도심지 도로의 서비스 수준이 저하되어 극심한 정체현상이 빗어지고 있으며, 이에 대한 해결방안으로 도심지에 지하도로의 건설이 증가하고 있는 추세이다. 수소연료전지차(FCEV)의 TPRD를 통한 수소 누출 시 화재가 발생하는 경우, 화재강도는 누출량에 의존하며, 최대 화재강도는 TPRD의 오리피스 직경에 따라 달라진다. 본 연구에서는 TPRD의 오리피스 직경 1.8 mm를 고려하여 최대 화재강도가 15 MW일 때, 소형차전용터널 내 차도 풍속과 대배기구의 개방 간격에 따른 화재연기의 확산거리에 대해 분석하였다. 그 결과, 터널 내 차도 풍속이 1.25 m/s 이하인 경우 터널 내 기류제어가 가능하였으며, 댐퍼 간격이 50 m, 100 m 인 경우 화재로부터 200 m 범위 이내에서 제연이 가능한 것으로 분석됐다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권4호
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• pp.327-344
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• 2024

일반적인 터널 설계 및 해석 시 암반을 등방성으로 가정하나, 등방성 조건에서는 재료특성이 모든 방향에서 균일하므로 터널의 안정성이 높게 평가되는 경향이 있다. 그러나 실제 암반은 절리, 층리, 단층 등 불연속면이 존재하며 방향에 따라 재료의 특성이 다른 이방성 특징을 가진다. 이러한 암반의 이방성은 터널 굴착 시 발생하는 응력 분포에 큰 영향을 미쳐, 불균일한 터널 변형을 유발하고 손상 위험을 증가시키기 때문에 사전에 철저한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 암반의 이방성에 따라 굴착 과정에서 발생하는 막장면과 터널이 굴착된 후 수렴된 위치에서 발생하는 변형과 응력 변화에 초점을 두었다. 탄성계수의 비율(E₁/E₂)에 따른 이방성지수(I_E)와 경사각을 변수로 선정하여 3차원 수치해석을 수행하였다. 결과적으로 이방성 지수가 증가할수록 터널에서 발생하는 변위가 증가하고 응력집중 현상이 크게 발생하였으며, 경사면이 터널과 접하는 부분에서 최대 변위가 발생하고 전단응력이 가장 크게 발생하는 것을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제18권6호
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• pp.491-502
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• 2008

터널 주위에 다른 구조물이 인접하여 건설될 때 터널의 구조적인 안정성을 확보하기 위해서는 주변 지반의 일정범위를 원상태로 보전하여야 하며, 이와 같은 범위를 터널의 안전영역이라고 한다. 터널 교차지역에서 새로운 터널이 건설될 때 기존터널의 안정성을 확보하기 위한 주요 요인은 터널간 이격거리, 새로운 터널의 규모 및 굴착방법, 터널 주변지반의 조건, 기존터널의 라이닝 구조와 건전도 등이며, 새로운 터널이 기존터널의 상부에 근접하여 교차하는 경우 기존터널은 새로운 터널 방향으로 기존터널 상부에서 변형이 발생하고, 기존터널 주변지반의 아칭효과 손상, 그리고 새로운 터널에서의 활하중의 영향 등을 받게 된다. 반면에 새로운 터널이 기존터널 하부에서 굴착되는 경우 기존터널은 침하의 영향을 받게 된다. 본 연구는 새로운 터널이 기존터널의 하부에서 굴착될 때 수치해석을 통하여 안전영역을 평가하였으며, 모형실험을 통하여 지반의 거동특성을 파악하였다. 모형실험과 수치해석에 의하여 토압의 변화, 지반변위 및 내공변위를 상호 비교하였으며, 유사한 경향을 보이고 있다.