• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.430-439
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• 2019

본 연구는 친환경 에코필라 사방댐의 시공성과 경제성을 향상시키기 위해 제안된 중공트랙형 단면의 프리캐스트 에코필라 사방댐에 대하여 산사태 발생시 토석류에 동반되는 암석이 충돌할 경우 구조체의 안전성과 손상도를 평가하기 위해 비선형 충돌해석을 수행하였다. 최근에는 콘크리트를 이용한 에코필라 사방댐의 설치가 늘고 있으나, 콘크리트 투과형 사방댐 설계의 기준이 전무하여 경험적으로 설계되고 있을 뿐 아니라 산사태로 인한 피해가 지속적으로 늘고 있는 상황임에도 불구하고 극한환경을 적용한 성능평가나 연구를 찾아보기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 선행연구를 통해 적정성과 성능에 대해 검증된 중공트랙형 단면의 에코필라 사방댐에 대하여 급경사지에서 발생한 우면산 산사태의 토석류 속도로 암석이 충돌할 경우로 가정하였다. 암석의 규모는 ETAG 27의 성능평가 기준을 참조하여 유사한 규모로 설정하였고, 최대 충격력이 작용할 수 있는 조건과 작용위치, 암석직경을 변수로 고려하였으며, 콘크리트 비선형 재료모델을 적용하였다. 재료 비선형해석이 가능한 ABAQUS 소프트웨어를 이용하여 해석적 방법으로 구조체의 강도와 손상도 평가를 수행하였다. 해석결과, 암석직경 0.3m와 0.5m가 충돌했을 경우는 구조체의 변위나 응력이 허용치 이내로 안전한 것으로 평가 되었으나, 0.7m 직경의 암석이 충돌할 경우 중공트랙형 기둥부가 에너지를 충분히 흡수하지 못하여 파괴되는 것으로 예측되었다. 또한, 콘크리트 손상도 평가결과 암석직경 0.3m와 0.5m에서는 손상비가 1.0이하로 나타났으나 0.7m 직경일 경우는 1.39로 평가되어 일정수준 이상에서는 사방댐 기능수행 적합성이 제고되어야 할 것으로 판단된다. 본 연구 결과는 사방댐 단면설계 시 고려해야 할 충격력에 대한 기초자료로 활용할 수 있으며, 향후 실험적 연구가 추가적으로 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.31-41
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• 2019

본 연구는 다양한 조건에 대한 사면 안정성 검토에 따른 안전율 변화 결과를 활용하여 초기 설계단계에서부터 참고하여 효율적인 설계가 될 수 있는 안전율을 제시하였으며, 사면안전율에 영향을 주는 인자들에 대한 영향성을 검토하였다. 우선 사면 높이 및 사면 기울기에 따라 최소 허용안전율 1.20을 만족하는 지반 전단강도를 제시하였다. 사면높이가 5.0m씩 증가함에 따라 안전율은 0.04씩 감소하는 것으로 나타났고, 사면높이에 따른 안전율은 사면높이 10.0m에 비해 높이가 높아질수록 약 20%, 30%, 40%씩 일정하게 감소하는 경향을 나타내었다. 사면 기울기가 약 0.3씩 완만해질수록 안전율은 0.4 정도씩 증가하는 것으로 나타났고, 사면기울기 증가에 대한 안전율 증가비는 기울기가 완만해질수록 약 10%, 20%, 30% 증가하는 것으로 나타났다. 점착력이 10.0kPa씩 증가할수록 안전율은 약 40%씩 증가하는 것으로 나타났고, 내부마찰각은 $5^{\circ}$씩 증가할수록 약 8%씩 증가하는 것으로 나타났다. 또한 사면 높이, 사면 기울기, 전단강도에 따른 안전율 변화비는 각 영향인자에 따라 $Fs=3.86H^{-0.59}$, Fs = 0.43 s, Fs = 0.04 c, $Fs=0.02{\phi}$ 의 증가비 관계를 나타내었다. 강우침투 시는 지표면 포화 시의 안전율보다 약 18% 정도 크게 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.294-302
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• 2018

간극수압을 받는 지반보의 응력-변형률 거동 분석을 위해 해석해와 유한요소해석결과를 정량적으로 상호 비교해 보았다. 유한요소해석을 통해 얻은 수평응력은 해석해에 의한 결과와는 달리 지반보의 수평축에 대하여 대칭성을 보이지 않았으나 요소의 개수가 증가함에 따라 대칭에 가까운 형태를 보였다. 해석해에 의한 수평응력을 유한요소의 가우스점에 대하여 얻은 수평응력과 비교해 볼 때 3개의 요소를 고려한 유한요소해석을 통해 얻은 인장응력의 값은 해석해에 의한 최대 인장응력값의 6% 였고 압축응력의 값은 해석해에 의한 최대값의 37% 였다. 6개의 요소를 고려한 유한요소해석을 통해 얻은 인장응력의 값은 해석해를 통해 얻은 최대값의 61% 였고 압축응력의 값은 해석해를 통해 얻은 최대값의 83% 였다. 지반보 내에 발생되는 연직응력은 해석해에 의할 경우 보의 깊이에 따라 연속적인 분포양상을 보인다. 유한요소해석에 의한 연직응력은 유한요소를 구성하는 요소에 따라 이산적인 분포를 보이는데 요소내의 4개의 가우스점에 대하여 얻은 평균 연직응력은 지반보에 작용하는 간극수압의 크기에 가까운 값을 보였다. 지반보의 중앙 근처에서의 연직변위량을 비교해 볼 때 3개의 요소로 구성된 지반보에 대한 유한요소해석을 통해 얻은 값은 해석해에 의한 값의 35% 였으며 6개의 요소로 구성된 지반보에 대한 유한요소해석을 통해 얻은 값은 해석해에 의한 값의 57% 였다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.454-464
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• 2021

연구목적: 기시공되어 현재 운행 중인 2-Arch 터널에 대하여 피난연결통로 신설의 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구는 중앙벽체 굴착에 따른 터널 및 벽체 거동 분석과 안정성 분석에 목적을 두고 있다. 연구방법: 2-Arch 터널과 피난연결통로의 이론적 배경을 설명하고, 3차원의 유한요소 수치해석을 통하여 터널 및 벽체의 거동을 집중적으로 분석하였다. 다양한 지반 조건을 변수로 하여 암반 등급에 따른 매개변수 해석을 수행하였으며, 중앙벽체의 변위와 응력을 집중적으로 분석하였다. 연구결과: 중앙벽체 굴착 시 개구부 중앙에서 가장 큰 침하량을 보였으며, 응력은 첫 번째 굴착 시 가장 크게 발생하였다. 또한 개구부 양 상단에서 응력집중 현상이 발생함을 알 수 있었으며, 허용응력 개념을 고려한 안정성 검토 결과 허용응력을 초과하는 것으로 나타났다. 결론: 터널의 천단변위는 허용기준치 내로 안정성을 확보하였지만, 발생응력은 허용기준치를 초과하는 것으로 나타나 시공 시 적절한 보강공법을 적용하여 갑작스런 응력 해방에 대한 방지가 필요할 것으로 사료된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.35-39
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• 2021

드론을 이용한 사진측량은 고해상도의 정사영상을 제작할 수 있고 높은 정확도의 3차원 위치정보를 취득할 수 있어 토목·건설 분야에서의 활용성이 높다. 이에 본 연구에서는 드론사진측량을 이용하여 지형 현황도를 제작하고 제작 시 발생되는 문제점과 정확도를 분석하여 공원 조성에 드론사진측량의 활용 가능성을 판단하고자 하였다. 이를 위하여 드론 영상으로 정사영상과 수치표면모델(DSM: Digital Surface Model)을 제작하고 벡터화하여 지형 현황도를 작성하였다. 정확도 분석은 GPS(Global Positioning System)와 TS(Total Station)으로 제작한 지형 현황도를 기준으로 비교하였다. 검사점을 이용한 정확도 분석 결과 잔차의 평균이 평면에서 0.044m, 표고에서 0.066m로 나타나 1/1,000 수치지도 허용오차 범위를 만족하였으며 연구 대상지 내 호수의 면적을 비교한 결과 약 4.4%의 면적의 차이를 보여 지형현황도 작성 가능이 있다고 판단된다. 한편, 지형 현황도 제작 시 식생이 존재하는 지형의 경우 높이 값을 정확하게 취득하기 어려웠으며 지하 구조물 같은 경우 영상에서 확인할 수 없기 때문에 현장에서 직접적인 공간정보 취득이 필요하였다. 따라서, 드론사진측량을 이용한 지형 현황도 작성은 일부 지형에 대하여 직접적인 공간정보 취득이 같이 이루어지면 효율적으로 제작 될 수 있을 것으로 판단된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제7권4호
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• pp.308-319
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• 2020

본 논문은 경북 영천시 서문보에 최근 건설된 다기능 어도의 현장 적용성을 검토하기 위해 해석 변수를 R/C Slab (S1), R/C+S/C Slab (S2) 및 지하이동통로 규격 (가로 × 세로)을 1.4 × 0.2 m, 1.4 × 0.3 m, 1.4 × 0.6 m와 유속 0.8 m/s, 1.2 m/s, 1.6 m/s 으로 구분하여 해석한 결과 서문보 설계식 안전성을 평가하였다. 서문보의 설계식 보다 R/C+S/C Slab타입이 지하이동통로 출구부는 휨모멘트와 최대응력은 각각 16 - 33%, 24 - 32%, 측벽은 각각 17 - 33%, 20 - 36%, 상부슬래브인 경우도 19 - 33%, 9 - 28% 적게 나타났다. 따라서 최대응력과 휨모멘트가 R/C+S/C Slab 타입이 구조 안전성이 확보되는 것으로 나타났다. 따라서 지하통로는 휨모멘트와 최대 응력이 각각 14%, 18%, 측벽은 17%, 15% 상부슬래브는 16%, 11%의 보완이 요구되는 것으로 판단된다. 이러한 결과는 지하이동통로 규격이 서문보 규격과 동일한 1.4 × 0.3 m 일 때가 1.4 × 0.2 m, 1.4 × 0.6 m보다 안전성이 가장 유리한 것으로 확인되었다. 또한 해석 및 분석 결과를 근거로 서문보 규모의 다기능 어도 적용 시 기본 자료로 활용이 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.267-274
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• 2021

말뚝의 허용횡방향지지력을 결정하는 방법으로는 지반반력법과 극한횡방향지지력에 근거한 방법이 많이 쓰이고 있는데 설계시 지반반력법에 근거한 방법만을 적용하는 경우가 있다. 본 연구에서는 지반조건과 말뚝머리 구속조건 그리고 말뚝길이에 따른 말뚝의 허용지지력을 이들 두 가지 방법을 적용하여 구하고 상호 비교함으로써 해석에서 고려한 조건들이 말뚝의 허용횡방향지지력 결정법에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 연구결과에 따르면 말뚝머리 구속조건 및 말뚝길이에 상관없이 연약 점성토 지반에 설치된 말뚝의 경우 지반반력법에 의한 허용횡방향지지력이 설계를 지배함을 알 수 있었고 점성토의 비배수강도가 커짐에 따라 극한횡방향지지력을 통한 허용횡방향지지력이 설계를 지배함을 알 수 있다. 사질토 지반에 설치된 말뚝의 경우 느슨한 사질토지반에 설치된 말뚝머리 자유인 짧은말뚝의 경우를 제외하고 모든 경우에 있어 극한횡방향지지력을 통한 허용횡방향지지력이 설계를 지배함을 알 수 있다. 횡방향말뚝의 설게시 허용 횡방향변위량에 근거한 설계만으로 충분하다는 견해도 있지만 본 연구결과에 따르면 극한횡방향지지력에 근거한 허용횡방향지지력의 계산 또한 필요함을 알 수 있었다. 수평지반반력계수는 허용횡방향변위량 이내에서는 말뚝폭에 큰 영향을 받지 않음을 알 수 있었으며 실제 많이 쓰이는 말뚝폭의 범위인 20~90cm 인 경우 말뚝폭의 영향을 무시해도 될 것으로 생각된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권3호
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• pp.100-109
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• 2021

본 연구에서는 부식에 의하여 발생하는 표면 단면손상을 고려하여 인위적인 표면 단면손상이 도입된 원형인장 부재의 인장성능 변화를 평가하였다. 인장성능 평가를 위하여 부식수준에 따른 인위적인 단면손상을 손상 폭과 높이를 변화시켜 원형강관 시험체 표면에 도입하였으며, 단면손상 수준에 따른 인장성능 변화를 평가하였다. 인장강도 실험 결과, 원형단면 강관부재의 인장강도는 강관부재의 길이 방향 손상이 아닌 부재 둘레 방향 손상의 영향을 받는 것으로 나타났으며, 부재의 파괴는 손상이 발생한 부재의 최소 단면에서 발생하는 것으로 나타났다. 표면에 불규칙한 손상이 도입된 강관 시험체의 단면조건을 명확하게 평가할 수 없으므로, 단면손상으로 인한 인장강도 변화를 정량적으로 비교하기 위하여 동일 단면 감소효과가 고려된 강관 부재에 대한 비선형 구조해석을 실시하였다. 비선형 구조해석 결과, 실제 부재 표면에 국부적 단면손상이 발생한 부재의 인장강도는 동일 단면 감소효과를 고려한 부재의 인장강도에 비하여 상대적으로 급격하게 저하하는 것으로 평가되었다. 국부부식과 같이 표면에 불규칙한 단면손상이 발생한 부재의 잔존인장성능은 인장시험과 등가손상 단면과 구조해석 결과로부터 평가된 상관계수를 이용하여 평가 및 예측될 수 있을 것이다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.75-84
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• 2020

본 연구에서는 DCM으로 개량된 연약점토지반에 관한 실내모형실험 결과를 바탕으로, DCM 개량 형식에 따른 연약점토지반의 융기량을 분석하였다. 즉, 무보강 및 3종류의 DCM 개량 형식에 대한 하중 재하에 따른 연약지반의 융기 특성을 평가하였다. DCM이 적용되지 않은 경우에는 4단계 하중조건에서부터 연약점토지반의 측방변형이 크게 증가하면서 미성토구간의 융기가 급격하게 발생하였다. 그리고 최종 하중단계에서의 융기량은 지표면의 인장파괴가 발생되었다. DCM 개량 형식에 따른 지반의 최대 융기량은 최종 하중단계에서 발생하였으며, 융기량의 크기는 말뚝식, 벽식 및 격자식 순으로 감소하였다. 특히, 격자식 개량체가 적용된 경우에는 최종 하중단계에서 재하부 지반의 극단적 파괴에도 불구하고, 지반 융기에 대한 억지효과가 매우 크게 나타났다. 또한 계측위치별 최대 융기량을 분석한 결과, LVDT-1의 위치에서 격자식은 말뚝식과 벽식에 비하여 각각 3.1% 및 1.6% 수준의 융기량을 보였고, LVDT-2의 위치에서는 각각 1.0% 및 2.1%의 융기가 발생하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.1-10
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• 2021

본 연구에서는 해상(수상) 교량기초 시공 시 석션압으로 간편하게 설치될 수 있는 원형관 공법을 개발하고자, 실내 모형실험을 통하여 저수심 모래지반에 원형관 관입 시 설치 석션압을 평가하였다. 포화된 사질토의 반복실험을 위해 3개의 진동발생기를 활용한 진동다짐 토조 시스템을 구축하였고, 지반강도 확인을 위하여 소형 콘관입 장비를 활용하였다. 진동다짐 토조 시스템은 내부의 모래지반에 반복적으로 진동을 가하여 효율적으로 균질한 모래지반을 확보할 수 있었다. 다양한 지름과 두께를 가지는 원형관 모형체를 제작하고, 다양한 수심조건에 대하여 석션관입 실험을 수행하였다. 실험을 통한 석션압 분석결과 원형관의 관입깊이가 커짐에 따라 석션압은 커지고 지름이 클수록 원형관을 관입시키는데 필요한 석션압은 작아지는 것을 확인하였다. 특히, 수위가 낮을수록 석션관입을 위해 원형관 내부에서 끌어 올려야 하는 수두가 커지는 반면, 높아진 수두에 의한 물의 무게는 원형관의 전체 자중을 증가시켜 관입에 필요한 석션압은 작아짐을 알 수 있었다. 따라서, 저수심 조건에서 석션압을 이용하여 원형관을 설치할 경우 수심의 영향을 고려하여 설계 석션압을 결정해야 할 것으로 판단된다.