• 터널과지하공간
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• 제23권3호
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• pp.192-202
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• 2013

최근 유가 상승 및 지구 온난화에 대한 온실가스의 규제 강화로 인해 국내 천연가스 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 이에 국내 천연가스 시장의 공급 안전성을 높이기 위하여, 2008년 한국가스공사와 Gazprom 간에 러시아 파이프라인 천연가스 공급에 관한 협약서를 체결하기도 했다. 러시아 PNG 도입계획이 본격화되어 천연가스가 도입되면 겨울철에 가스 수요가 집중되는 국내의 경우엔 천연가스 수급 균형을 위하여 지하저장시설이 필수적으로 요구될 것이다. 본 연구는 암반등급, 토피고, 저장압력, 현지측압계수(Ko)를 변수로 하여 천연가스 저장 공동의 안정성을 정량적으로 평가하였다. 제안된 설계변수에 따른 저장 공동의 거동을 파악하기 위해 축대칭 조건을 사용하여 2차원 응력해석을 수행하였다. 해석 결과 전단강도/전단응력으로 정의된 공동의 안전율은 심도, 암반등급 및 저장압력에 크게 영향을 받았으나 측압계수의 영향은 거의 없었다.

• 터널과지하공간
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• 제29권2호
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• pp.124-134
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• 2019

암석에서의 임계하 균열성장은 단조 및 반복하중 하에서 일어날 수 있다. 임계하 균열 성장은 암반에 건설되는 지하구조물의 장기 안정성의 평가에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 모사 암석 시료를 사용하여 단조 및 반복하중 하에서의 임계하 균열성장 지수를 구하였다. 단조하중 조건에서는 일정 응력 속도법이 적용되었으며, 반복하중에 의한 임계하 균열성장 지수는 반복에 의한 균열성장 속도와 응력확대계 수폭의 관계를 이용하였다. 연구에 사용된 시험편은 $45^{\circ}$와 $60^{\circ}$의 균열 경사각을 가지고 있으며, 균열의 간격 및 연속성에 변화를 주어 전단 또는 인장에 의한 균열성장이 가능하도록 하여 전단 또는 인장에 의한 임계하 균열성장 지수도 구하였다. 그 결과, 임계하 균열성장 지수 n은 작용하는 하중 조건, 즉 단조 및 반복하중, 혹은 전단 및 인장에 관계없이 거의 일정한 값을 나타내었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.298-303
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• 2010

접속부는 교량에서 토공, 터널에서 토공, 콘크리트궤도에서 자갈도상궤도로 옮겨가는 구간과 같이 궤도 하부구조의 지지강성이 변화하는 구간으로 경부고속철도에서는 터널 및 교량 구조물 접속부만 450여개에 달한다. 접속부의 상태는 열차주행 안정성과 신뢰성에 큰 영향을 미치기 때문에 유지보수의 문제가 발생하지 않도록 모든 조치를 취할 필요가 있다. 이에 본 논문에서는 국내외에서 보편적으로 적용하고 있는 교량/토공 접속부 에서의 보강방안과 추가보강방안의 효과를 보다 합리적으로 검토하기 위하여 이동윤하중 재하방식의 수치해석을 수행하였다. 이동윤하중 재하방식은 열차바퀴를 실물로 모델링한 후 레일위에서 실시간으로 이동시켜 이때 발생하는 궤도 각 위치에서의 변형특성을 검토함으로써 시간영역에서의 상세해석 결과를 얻을 수 있다. 해석 대상은 고속철도에서 적용 가능한 접속부 보강방안 종류별 및 어프로치블럭의 연장별 변형특성이며 이를 통하여 현재 건설조건하에서의 접속부 보강효과를 검토하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.529-541
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• 2020

기계화터널시공의 대표적인 장비인 TBM의 커터헤드는 타 장비에 비해 굴착 중 발생하는 하중이 매우 크며, 마모가 발생하여 단면이 손실되는 작업환경을 가지고 있어 피로파괴에 의한 설계검토가 필요하지만, TBM커터헤드에 대한 피로해석을 수행한 사례는 찾기 어렵다. 본 연구에서는 직경 8.2 m인 커터헤드를 대상으로 안전수명설계 개념으로 S-N커브를 이용하여 응력-수명 설계 검토를 수행하였다. 또한 건설장비의 피로설계방법과 피로손상도를 평가하는 방법에 대해 소개하고 직경 8.2 m의 TBM 커터헤드를 대상으로 피로해석을 수행한 결과를 설명하였다. S-N curve는 피로 설계를 하는 데에 있어서 핵심적인 역할을 하는 것을 알 수 있었으며, 피로 하중을 받고 있는 구조물이 현재 시점에서 어느 정도의 피로 손상을 받고 있는지를 평가하는 데에도 사용될 수 있다. 앞으로 건설장비에서도 장비를 사용하는 동안 어떤 시점에서 피로문제가 발생하는지와 장비의 안전 점검은 언제 실시하는 것이 효과적인지 등에 대한 정보를 파악하는 안전수명설계 개념을 도입하는 것이 필요하다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제9권5호
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• pp.29-36
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• 2008

숏크리트는 NATM공법에서 터널 굴착 후 지반안정을 위한 주요 지보재로서 시공기간의 단축과 시공비용 절감을 위해 일반콘크리트 라이닝을 대신하여 영구 숏크리트 라이닝의 사용이 요구되고 있는 추세이다. 이러한 영구 숏크리트 라이닝으로 사용하기 위해 고성능고강도 숏크리트가 요구되고 있으며, 인체에 대한 유해성 및 환경오염의 감소방안도 해결해야 할 문제로 부각되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 NATM공법 시공시 조기에 고강도 발현이 가능한 숏크리트재료를 개발하기 위하여 시멘트광물계 급결재를 사용하여 강도측정용 공시체를 제작하여 기존에 쓰여지고 있는 숏크리트재료와 비교하여 일축압축시험, 휨강도시험, 수중불분리시험을 실시하였고, 환경영향성을 평가하기 위해 어독성시험을 실시하였다. 시험결과, 일축압축강도 및 휨강도는 연구대상재료의 재령 7일강도가 기존재료의 28일 강도와 대등하였으며, 수중불분리시험 결과 연구대상재료의 불분리성이 우수하게 나타났다. 환경영향성(어독성시험)평가 결과 기존숏크리트에 비해 연구대상재료가 친환경적인 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.135-148
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• 2014

본 연구에서는 숏크리트의 품질을 안정적으로 만들기 위해 초기 및 장기강도성능을 향상시킨 개량형$C_{12}A_7$계 광물계 급결제의 성능 평가를 실시하였다. 개량형 $C_{12}A_7$계 광물계 급결제는 기존 급결제들이 가지고 있는 장기강도 저하를 극복하고자 개발되었다. 개량형 $C_{12}A_7$계 광물계 급결제의 혼입량에 따른 성능을 평가하기 위해 실내에서 응결시간, 압축강도 및 휨강도를 실시하였다. 실험결과 응결시간은 개량형 $C_{12}A_7$계 광물계 급결제를 6%이상 사용하였을 때 기존 $C_{12}A_7$계 광물계 급결제에 비해 초결은 느리지만 종결은 빠르게 나타났다. 압축강도 및 휨강도는 기존의 $C_{12}A_7$계 광물계 급결제가 초기재령 3시간, 1일에서는 높게 나타났지만 7일 이후로 갈수록 개량형 $C_{12}A_7$계 광물계 급결제를 사용한 숏크리트의 강도가 증가하였다. 또한 실내실험에서 도출된 최적혼입률을 적용하여 현장 적용성을 평가하였다. 현장실험으로는 리바운드, 압축강도 및 휨강도를 실시하였다. 현장실험 결과 실내실험과 같이 개량형 $C_{12}A_7$계 광물계 급결제를 사용한 숏크리트의 장기강도성능이 우수하게 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.1049-1060
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• 2018

토압식(Earth Pressure Balanced, EPB) 쉴드 TBM 굴착에서 첨가제 사용을 통해 막장 안정과 배토효율을 증대시키며, 토사지반에의 적용범위를 확대시킬 수 있다. 첨가제로 배합된 굴착토사는 배합 전과 그 거동을 달리하는데, 일반적으로 워커빌리티를 평가하여 비교할 수 있다. 본 연구에서는 국내 화강풍화토와 첨가제를 배합한 후 슬럼프 시험을 통해 워커빌리티를 평가하고, 적절한 배합비를 도출하고자 하였는바, 매 경우마다 슬럼프 시험을 실시하는 것이 많은 노력을 요하므로 실내 혹은 현장에서 슬럼프 시험보다 간편한 시험법이 필요하다고 판단되어 대체 실험으로서 낙하 콘 시험을 고안하였다. 같은 시료에 대하여 슬럼프 시험에 의한 슬럼프 치와 낙하 콘 시험에서의 콘 관입깊이와의 상관관계를 구한 결과 매우 상관성이 높음을 알 수 있었다. 따라서 국내에 편재해있는 화강풍화토에 대한 쏘일 컨디셔닝의 평가에 핵심인 슬럼프 치 대신 낙하 콘 시험을 이용할 수 있는 관계식을 제안하였다.

• 터널과지하공간
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• 제17권2호
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• pp.128-138
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• 2007

상대적으로 저심도에 건설되는 암반구조물의 경우 단층이나 절리 등 암반 내 존재하는 불연속면이 굴착 후 생성된 경계면과의 교차에 의해 구조적인 형태의 파괴가 지배적으로 발생하나, 고심도에 건설되는 경우 높은 현지응력과 굴착에 따른 유도응력으로 인해 공동 경계면에서 스폴링이나 슬래빙과 같은 취성파괴가 발생할 수 있다. 취성파괴는 암반구조물의 안정성을 약화시키는 주된 원인으로, 고심도 영역에서 암반구조물의 안정성을 확보하기 위하여 응력조건에 따라 발생하는 취성파괴의 개시시점, 파괴수준 및 파괴범위 등과 같은 파괴특성이 규명되어야 한다. 본 연구에서는 고심도의 암반구조물에서 발생할 수 있는 취성파괴의 파괴수준 및 개시시점과 재하응력사이의 관계를 정량적으로 평가하고자 진삼축 응력조건을 구현할 수 있는 모형실험장치를 설계, 제작하여 여러 응력조건에서 모형실험을 수행하였다. 공동주변에서 발생한 파괴수준을 육안관찰과 미소파괴음 발생양상에 의해 3단계로 구분하고, 진삼축 응력조건에 따라 제시하였다. 그 결과 파괴수준은 공동단면에 작용하는 재하응력$(S_v,\;S_{H2})$ 뿐 아니라 공동 축에 평행한 재하응력 $S_{H1}$에 영향을 받으며, $S_{H1}$와 $S_{H2}$의 크기가 증가할수록 동일한 $S_v$에서 파괴수준은 감소하였다. 파괴개시점 역시 $S_{H1}$와 $S_{H2}$의 증가에 따라 파괴개시를 위한 응력수준은 증가하였으며, 다중회귀분석을 통해 파괴개시시점과 진삼축 응력조건의 관계식을 도출하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제6권3호
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• pp.217-224
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• 2008

사용후핵연료 심지층처분에 있어서 처분용기의 건전성 확보는 내부에 적재되어 있는 사용후핵연료로부터 방사성물질이 누출되는 것을 방지하고 격리하여 처분장의 안전성을 보증하기 위한 필수적인 인자이다. 이러한 처분용기는 심지층 처분의 목적인 방사성 독성이 인간 및 자연환경에 영향을 미치지 않도록 장기간 동안 격리하고 누출을 지연시키기 위한 공학적 방벽의 중요한 요소 중의 하나이다. 심지층 처분장 설계시 주요한 요건은 처분시스템의 안전성을 유지를 위하여 처분용기에 적재되어 있는 폐기물로부터 발생된 붕괴열로 인하여 완충재의 온도가 100$^{\circ}C$를 넘지 않도록 하는 것이다. 또한, 처분용기는 지하 심부 500 m 깊이에서의 수압과 완충재의 팽윤압 등 하중에 구조적 건전성을 유지하여야 한다. 본 연구에서는 직접 처분대상으로 고려하고 있는 중수로(CANDU) 사용후핵연료에 대한 처분용기의 개선된 개념을 설정하고, 심지층 처분환경에서의 열적 및 구조적 안정성을 분석하였다. 열적 안정성 해석결과 처분터널 및 처분공 간격이 40 m, 3 m 인 경우 처분 후 37년이 경과한 후에 처분용기 표면온도가 최고 온도에 도달하며, 이때 온도는 88.9$^{\circ}C$로서 처분장 온도제한 요건(100$^{\circ}C$)에 만족하였다. 또한, 정상적인 경우와 극 상황에 따른 하중에 대한 처분용기 구조해석 결과 안전율은 각각 2.9와 1.33 으로 나타나 심한 지층 처분환경에서 처분용기는 구조적 건정성을 유지하는 것으로 판단되었다.

• 터널과지하공간
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• 제28권3호
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• pp.193-208
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• 2018

암반사면을 안전하고 효과적으로 해석하기 위해서 암반의 역학적 특성을 면밀하게 조사해야 한다. 하지만 클리노미터를 사용한 절리조사의 한계점으로 인해 이를 보완한 새로운 측정법의 연구가 필요하다. 본 연구에서는 절리방향의 특성을 분석하기 위해 절리의 방향성을 현장에 적용할 수 있는 절리조사 측정장비를 개발하였다. 개발된 측정장비는 해석 소프트웨어와 하드웨어로 구분된다. 하드웨어는 암반 절리 방향성을 측정하는 측정모듈, 측정자료를 전송하는 전송모듈로 구성되었다. 소프트웨어는 측정모듈을 통해 얻은 데이터로부터 절리의 방향성을 분석하기 위해 개발하였으며 Drone Joint Orientation Survey Measurement로 명명하였다. 개발된 측정장비는 접근이 어려운 지역 등 조사자가 측정할 수 없는 경우에 현장적용성이 양호하며 절리의 방향성에 대한 실내시험결과를 효과적으로 분석할 수 있었다.