터널과 같은 지하구조물의 경우에는 지반의 다양한 변동성과 불확실성으로 인하여 터널 시공단계에서의 위험이 계속적으로 종가하고 있으므로, 터널 설계단계에서 터널 안정성 및 환경성에 영향을 주는 위험요소에 대한 위험도 평가 및 관리가 매우 중요하다. 본 연구에서는 터널굴착으로 인한 안정성에 대한 위험도 분석을 지반자체의 지보능력, 지반침하에 의한 인접구조물 손상, 막장내 지하수 유입량, 지진영향 등의 요소로 구분하여 평가하였다. 또한 환경성에 대한 위험도 분석을 발파로 인한 소음 진동, 운영중 열차운행으로 인한 소음 진동, 지하수위 저하로 인한 환경영향 등으로 평가하였다. 이와 같은 위험요소들에 대하여 위험도를 정량적으로 평가하고 터널 전구간에 걸친 위험도의 분포특성을 파악하였다. 또한 다양한 확률론적 기법과 통계자료를 사용하여 각각의 위험도에 대한 비용(cost)을 분석하므로서 위험도가 터널공사에 미치는 영향을 평가하였다. 그리고 본 위험도 평가기법을 터널설계단계에서 적용하므로서 기존의 방법을 보완할 수 있는 보다 합리적인 위험도 평가방법으로서의 유용성을 검토하였다.
건설공사비의 총액을 산정하기 위한 예비 견적은 위험의 정도를 감수하고 있다. 즉 대형 건설공사의 경우 오랜 기간에 걸쳐 수행되어지며 공종에 따른 공사기간별로 초기 계획단계보다 실행견적가에 미달하는 위험과 관련하여 발생되어진다. 이는 신뢰성 있는 유사비용데이터 수집의 어려움과 데이터의 수가 절대적으로 부족할 뿐만 아니라 이러한 수집된 비용데이터 조차도 건설공사의 특성을 충분히 반영하지 못하기 때문이다. 또한 통산 비용산정방법에 있어서 기존에 주로 활용되는 확정론적 비용평가는 다수의 불확실성을 띄고 있는 건설공사의 특수성을 반영하지 못하고 있다. 따라서 국내의 비용평가시 다루어지지 않고 있는 비용의 확률적 개념을 도입함으로서 비용의 위험도를 측정하고 비용요인들간의 상관성과 부위별 비용특성을 반영하여 견적시 과대 과소의 오차합계를 최소화하기 위한 방법을 제시하고자 한다. 여기서 위험도는 예비견적비가 실제 발주자 집행 실행견적가 보다 적게 될 확률로서 정의하고 본 방법의 제시에 따른 사례의 적용을 통해 객관적 인 검증을 연구의 목적으로 한다. 연구의 방법은 첫 번째, 비용 데이터로부터 직접적으로 위험도를 평가하는 통계학적 방법과 두 번째, 몬테칼로 시뮬레이션 방법을 이용하여 비용데이터로부터 간접적으로 위험도 평가방법을 제안하고자한다. 몬테칼로 시뮬레이션 방법은 단위 요소비용의 분포특성과 비용상관성으로부터 총비용의 확률분포를 생성하여 신뢰성 있는 비용 데이터의 확장과 해석이 가능한 방법으로 실제상황에 접근된 위험도 평가가 가능할 것이다.
해수면 상승의 예측에 대한 근본적인 불확실성은 전 지구적 해수면 상승에 대한 가속도와 상대적으로 해수면에 영향을 미치는 지역적인 요소와 연관되어 있다. 최근, 기후 모형을 포함하는 다양한 모형의 결과와 빙하 관측자료, 그리고 이들의 해수면에 대한 기여도는 해수면 상승이 가속화될 것이라는 사실을 나타내지만, 아직 조수 관측과 위성 자료들은 이와 관련된 근거를 발견하지 못하고 있다. 본 논문에서는 연안도시 계획 설계자들이 이러한 해수면 상승의 불확실성을 고려할 수 있도록 미래 해수면 상승의 확률론적 산정을 제공하기 위해 최근 해수면 상승 가속과 그 상승률에 대해 선택된 분포와 관측 해수면 자료의 합성을 제시한다. 결과는 프로젝트 취약성을 평가하기 위한 위험도 기반 관리체계의 기준으로서 사용 될 수 있다. 또한, 기후 영향에 의한 해수면의 동역학적 지질물리학의 이해도를 증진시킴으로써, 분포의 선택과 정확성, 그리고 해수면 상승 예측이 개선될 것이라고 기대 된다. 본 연구에서 제시된 방법론은 사례연구로 부산에 적용되어 설명되어 진다.
수자원 계획에 있어서 강우 또는 홍수빈도분석시 주로 사용되는 확률의 개념은 상대빈도에 대한 극한으로 확률을 정의하는 빈도학파적 확률관점에 속하며, 확률모델에서 미지의 매개변수들은 고정된 상수로 간주된다. 따라서 확률은 객관적이고 매개변수들은 고정된 값을 가지기 때문에 이러한 매개변수들에 대한 확률론적 설명은 매우 어렵다. 본 연구에서는 강우빈도해석에서 확률분포의 매개변수에 대한 불확실성을 정량화하기 위하여 베이지안 MCMC 및 Metropolis-Hastings 알고리즘을 이용한 불확실성 평가모델을 구축하였다. 그리고 베이지안 MCMC 및 Metropolis-Hastings 알고리즘의 적용을 통하여 확률강우량 산정시 확률분포의 매개변수에 대한 통계학적 특성 및 불확실성 구간을 정량화하였으며, 이를 바탕으로 홍수위험평가 및 의사결정과정에서 불확실성 및 위험도를 충분히 설명할 수 있는 프레임워크 구성을 위한 기초를 마련할 수 있었다.
Many long railway tunnels without emergency evacuation system or ventilation system are under construction or in-use in Korea. In the case of tunnel-fire, many fatalities are occur in current condition. Current safety level is estimated in this study, for the efficient investment on safety. But so many uncertainties in major input parameters make the safety estimation difficult. In this study, probabilistic techniques are applied for the consideration of uncertainties in major input parameters. As results of this study, accident scenarios and survival ratio under tunnel fire accident are determined for various conditions.
베이지안 기법은 객관적 자료 이외에 주관적 지식도 평가에 반영하는 특성으로 인해 최근 PRA에서 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 비파괴검사 장비 분실에 대한 방사선 위험도를 평가하기 위해 베이지안 기법을 활용하였다. U.S. NRC에서 제시한 선원분실 피폭 시나리오를 국내 실정에 맞게 재구성하였고 안전인자의 사고발생 확률에 국한하여 적용하였다. 사고발생 확률수정의 경우 Jeffreys사전분포를 사용한 결과가 모호사전분포를 사용한 결과보다 5 % 베이즈 하한치가 더 낮아서 방사선 사고와 같은 낮은 사고발생 확률을 가지는 시스템에 대한 위험도 평가에 적합하다. 위험도의 결과를 보면 일반인의 연간 예상되는 평균선량은 베이지안 기법이 고전적인 기법에 의거한 평가보다 높은 선량을 나타내는데 이는 수정된 안전인자 확률의 평균이 고전적 확률 참보다 높게 평가된 것에 기인한다. 국내의 경우 방사선 위험도 평가를 위한 자료구축이 미비한 바 베이지안 기법은 위험도 평가에 유용한 대안으로 활용할 수 있으며 이러한 연구는 위험도 정보-기반 규제에 기여할 것이다.
원전 격납건물은 내진 안정성을 확보하기 위해 설계단계에서 여유나 보수성을 부여하게 된다. 원전 구조물의 내진성능 평가는 이러한 여유나 보수성을 배제한 실질적인 성능 및 응답을 기준으로 평가하게 된다. 본 연구에서는 내진성능 평가에 고려되는 구조물의 성능 및 응답관련 계수들 중 그 기여도가 비교적 큰 비탄성 에너지 흡수계수의 산정방법에 대한 비교를 수행하였다. 또한 각종 방법에 따라 산정된 비탄성 에너지 흡수계수에 따른 HCLPF(high confidence of low probability of failure)값의 변화를 분석하였다. 연구결과 원전 격납건물의 비탄성 에너지 흡수계수는 1.5~1.75로 나타났다. 구조물의 내진성능을 명확히 평가하기 위해서는 먼저 구조물의 비선형 거동 및 연성도를 정확히 평가하여야 함을 알 수 있다.
건설 분야의 산업재해가 차지하는 비율은 전체 산업의 29%로 고위험군산업에 해당한다. 또한 다양한 공정이 존재하며, 소수의 관리자가 다수의 근로자를 관리하고 감독하는 특성상 위험도 관리가 필수적이다. 따라서 공사의 종류 및 공법에 따라 체계적이고 과학적인 위험도분석 방안을 마련해야 하며, 작업현장의 위험도를 점진적으로 완화하고 개선해야한다. 본 연구에서는 도로 교량공사 공종별 안전사고 발생확률 자료 및 전문가 데이터를 기초로 하고 확률론적 접근 방법인 몬테카를로 시뮬레이션을 활용하여 신뢰도 있는 위험지수를 산정할 수 있는 방안을 제시하고 평가하였다. 리스크 식별은 도로 교량공사를 토공사, 배수공사, 교량공사로 구분하여 전문가 데이터를 바탕으로 발생가능한 안전사고를 분류하였다. 도로 교량공사의 토공사, 배수공사, 교량공사의 세부공종별로 위험지수를 도출하였다.
우리나라 전역을 대상으로 공간 분석 기반 지진 위험 지도를 작성하고 지진 취약 지역을 평가하였다. 지진 피해에 영향을 미치는 지질학적 특성을 고려하여 지표를 선정하였으며, 지진 활동 위험과 관련된 확률론적 지진 위험도 및 단층 특성, 지진 피해 위험과 연관된 기반암 심도 정보가 이용되었다. 각 지표는 정규 크리깅, 선 밀도 및 가변적 지역 평균 기반 단순 크리깅과 같은 GIS 및 지구 통계학 기법을 활용하여 공간 정보로 구축되었다. 구축된 세 가지 공간 정보는 연구 목적, 자료의 해상도 및 정확도에 따라 가중치를 할당하여 통합되었다. 지진 활동 위험 지표인 확률론적 지진 위험도와 단층 선 밀도의 경우 데이터의 불확실성이 비교적 크기 때문에 경향성 만을 반영하고자 먼저 가중 합한 후, 지진 피해 위험 지표인 기반암 심도 분포와 통합되었다. 이를 통해 세 가지 공간 자료의 분석에 기반한 지진 위험 지도가 작성되었으며, 우리나라 남동부와 북서부 지역이 지진 위험도가 높은 것으로 평가되었다. 본 연구 결과는 지진 재해를 최소화하기 위한 지진 대응 시스템을 구축하는데 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서는 대산 석유화학 산업단지에서 배출되는 BTEX (benzene toluene, ethylbenzene, and xylene)의 농도 및 분포 특성을 조사하여 지역주민에 대한 잠재적 위해성을 파악하였다. 산업단지 인근 지역주민들은 다양한 매체(공기, 물, 토양), 특히 공기를 통해 화학물질에 노출될 수 있다. 이 연구는 결정론적 및 확률론적 위해성 평가 접근 방식을 모두 사용하여 흡입에 의한 인체 건강 위험을 평가하였다. 결정론적 위해성 평가 결과 모든 지점에 대해 비발암 위해도의 유해지수(HI) 1.0보다 훨씬 낮은 결과가 나타났다. 그러나 발암 위해성 평가 결과, 산업단지 내에 위치한 A 지점에서 벤젠에 대한 초과발암위해도는 2.28×10-6로 기준치인 1.0×10-6을 약간 상회하는 것으로 나타났다. 또한, 해당 지점에 대한 확률론적 위해성 평가 결과, 보수적 기준인 1.0×10-6을 초과하는 Percentile은 45.3%로 나타났으며, 민감도 분석 결과 노출시간(ET)가 결과에 미치는 영향이 가장 크다고 판단되었다. 인체 위해성 평가 결과, 에틸벤젠, 톨루엔, 자일렌에 대해서는 인체에 위해한 영향이 적은 것으로 판단되었으나, 벤젠은 초과발암위해도 기준(1.0×10-6)을 초과하는 것으로 나타났다. 산업단지에서 공기 중 VOCs에 대한 광범위한 모니터링을 통해 이러한 잠재적 위험을 평가하기 위한 추가적인 연구가 필요하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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