• 한국지반공학회논문집
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• 제34권7호
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• pp.39-49
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• 2018

유압잭을 통해 지반에 압입 시공되는 압입강관말뚝은 소음 및 진동을 적게 발생시켜 도심지 공사에 적합한 기초형식으로 알려져 있다. 특히 협소한 공간에서 시공이 용이하여 리모델링 혹은 수직증축 공사에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대되지만, 연직지지거동이 명확히 규명되지 않아 제한적으로만 적용되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 압입강관말뚝의 연직지지거동을 평가하기 위하여 국내의 대표적인 지층인 풍화토 및 풍화암 지반에서 말뚝재하시험을 수행하였다. 재하시험 결과를 통해 각 시험조건 별 주면지지력 및 선단지지력을 평가하였고 이를 항타말뚝을 대상으로 제안된 지지력 평가식과 비교분석하였다. 그 결과, 항타말뚝을 대상으로 제안된 평가식을 통한 예측값은 압입강관말뚝의 주면지지력 및 선단지지력을 각각 57.2% 및 33.8% 과소평가 하는 것으로 나타났다. 이는 기존의 지지력 평가식이 단단한 풍화토 및 풍화암층의 강도를 적절히 고려하지 못하며, 항타공법에 비해 압입공법을 통한 말뚝 설치 시 말뚝주변 지반교란에 따른 지지력 감소가 더 작게 나타나기 때문으로 판단된다. 추가적으로, 기존의 지지력 평가식을 재하시험 결과를 바탕으로 개선하여 압입강관말뚝의 연직지지거동 평가 및 연직지지력 산정 시 활용 가능하도록 하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권5호
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• pp.1-9
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• 2024

최근 수도권 광역급행철도(GTX) 등 도심지 하부 터널굴착이 활발히 진행됨에 따라 TBM 터널 시공법이 각광받게 되었다. TBM 터널은 공사비가 비싼 반면 NATM터널 공법에 비해 상대적으로 소음, 진동에 자유롭기 때문에 기존 도심 하부에 적용하기에 적합한 공법으로 알려져 있다. 특히 지층이 얕은 구간을 통과시 기존 구축된 상부 구조물 및 지장물에 큰 영향을 미칠 수 있으므로 TBM 터널 설계시 다양한 변수를 고려한 정확한 수치해석이 필요하다. TBM터널은 다른 터널 시공공법과 달리 공장에서 제작된 세그먼트를 조립해 라이닝을 구축한다. 세그먼트라이닝은 NATM 터널과 달리 세그먼트간 연결부위가 존재하므로 세그먼크 간의 연결 상태를 어떻게 반영하는지가 해석결과의 신뢰성 확보에 큰 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 논문에서는 도심지 토사지반에 건설된 TBM 터널의 내진해석을 위해 라이닝은 세그먼트 조인트 모델(Janssen Model)을 적용하고, 지반은 도시철도 내진설계기준에 따라 비선형모델을 일부 활용해 수치해석을 수행 후 터널의 거동특성을 분석하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제4권3호
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• pp.229-234
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• 2002

현재 우리 나라의 각종 건설공사에 수반되는 암반 굴착작업은 아직까지 화약류에 의한 발파공법이 주를 이루고 있는 실정이다. 이는 발파공법이 다른 굴착방법에 비하여 경제성 및 작업 효율성 등에서 효과적이기 때문이다. 그러나, 도심지에서 발파작업은 작업에 수반되는 환경 공해적 요소인 소음, 진동, 암석의 비산 및 분진 등의 끊임없는 민원발생과 많은 피해가 발생되어 미진동 및 무진동 굴착방법이 대체공법으로 사용되고 있기는 하나 이들은 경제성 및 효율성이 낮아 궁극적인 해결책이 절실히 요구되고 있는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 백열광에 의해 유도된 열 응력 (인장 및 전단 응력)을 이용한 무진동, 무소음 암반 파쇄공법의 특성, 암석파쇄효과 및 경제성에 대하여 검토하였다. 본 연구에서 백열광에 의한 암반굴착방법은 500Kw의 전력소비로 $16ft{\times}16ft$정도의 터널단면을 하루에 약 90ft 굴진이 가능한 것으로 분석되었다. 또한 본 굴착방법은 전기를 동력원으로 이용하기 때문에 화약발파에 의한 작업 중단이 필요 없으며 화이트라이트 유니트를 추가로 설치하면 굴착속도를 더욱 단축할 수 있게 된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.49-55
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• 2009

1960년대 이후 국내의 경제성장은 비약적인 발전을 해왔으나, 이로인해 교통량의 급증 및 생활환경오염문제가 크게 급증하고 있는 실정이다. 특히, 급속한 경제성장은 대규모 도로건설 및 물류에필요한 차량의 대형화 및 고속화를 유도하였으나, 이로인해 발생하는 대기오염 및 자동차의 소음, 진동은 사회적 문제로 대두되고 있는 실정이다. 도심도로의 경우 측정한 차량소음의 57% 이상이 환경기준을 초과하는 것으로 나타났다. 이러한 문제를 해결하기 위해 저소음 도로포장에 대한 사회적 관심이 커지고 있는 실정이다. 저소음 포장은 기본적으로 배수성포장과 같은 형식을 이용하며, 단지 기능적인 측면에서 소음저감효과부분이 강조된 것이다. 최근 국내에 저소음 포장 기술이 도입되고 있고, 이를 국내 실정에 맞는 기술로 변환하는 것이 시급한 실정이다. 이에 본 연구에서는 국내에 적합한 저소음 도로포장 연구중 저소음포장체를 구성하는 골재입도, 아스팔트 혼합물의 기본적인 역학적 특성을 평가하였다. 평가항목은 마샬안정도, 회복탄성계수, 간접인장강도 및 소성변형특성평가를 위한 선회다짐곡선 활용등이 포함되고, 실험을 통해 복층구조의 저소음 포장체를 구현하기 위한 기본자료를 정리하여 제시하였다. 복층형 구조의 저소음 아스팔트 포장체 구성을 위한 아스팔트혼합물의 역학시험결과 기본적인 구조성능은 충분히 만족시킴을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.153-170
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• 2022

워터젯은 콘크리트와 암석 절삭에 적합하며 소음과 진동이 적어 도심지 시공에 널리 활용되는 기술이다. 최근 한국원자력연구원은 처분터널 내 공학적방벽의 열-수리-역학적 복합거동 현장시험의 콘크리트 플러그를 교란 및 손상 없이 해체하기 위해 연마재 워터젯 기술을 채택 및 적용하였다. 본 연구에서는 플러그 해체를 통한 연마재 워터젯의 터널 내 적용성을 평가하였고, 절삭 결과를 개발된 절삭 모델 결과와 비교하였다. 현장 적용성에 관해서는, 워터젯 활용은 경로선택이 용이하였으며 주변부의 추가적인 교란을 발생시키지 않았다. 펌프의 소음은 공회전 시 64.9 dB로 국내 생활소음·진동의 규제기준을 만족하였으나 공중 분사 및 절삭 시에는 터널 내에서 측정되어 그 기준을 상회한 것으로 나타났다. 절삭 모델 검증을 위해 연마재 워터젯의 반복 절삭, 유량, 연마재 투입량 및 이격거리를 주요 변수로 선정하였고 절삭 모델로 계산된 절삭 부피와 측정된 부피의 오차는 1회 절삭 시 12~13%, 2회 절삭 시 16%를 보였다. 절삭 깊이와 폭은 이격거리에 큰 영향을 받았으며, 이격거리가 작을수록 오차가 감소하는 경향을 보였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권4호
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• pp.401-409
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• 2003

최근 지속적으로 늘어나는 인구와 교통량의 증가로 인하여 도심지국토이용 및 차도가 포화상태가 되어 지하공간의 활용이 매우 절실하게 되었다. 이에 지하 운송수단 및 지하상가 등 지하구조물이 증가하게 되었으며, 공사로 인한 지상의 교통지연, 불량한 지반조건 등으로 인한 각종 안전사고, 주변환경의 훼손, 소음진동에 의한 수많은 민원 발생 등은 사회적인 문제점으로까지 비약되는 경우가 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 이런 문제점등을 해결함과 동시에 기존 지히구조물 축조공법으로는 안정성을 확보할수 없는 열악한 지반조건에도 안전하고 경제적으로 지하 구조물을 시공할 수 있도록 N.T.R.공법을 수정 보완하였다. 기존의 터널굴착 공법에서 많은 문제점으로 나타난 천정 및 벽체부의 누수문제와 이로 인한 안전성감소, 그리고 장기적인 유지보수 문제 등 시공상의 여러 단점을 보완하여 국내실정에 적합한 N.T.R. (NEW TUBULAR ROOF)공법을 개발하게 되었다. 본 논문에서는 N.T.R.공법 적용 구조물에 대한 수치해석의 결과와 현장 계측자료를 토대로 N.T.R.공법의 특징, 시공방법 및 국내 지하공간개발 적용가능성에 대하여 정리하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.93-101
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• 2017

1980년대에서 1990년대 중반까지 건설된 노후 공동주택 단지의 주차장 부족 현상은 심각하다. 노후 공동주택의 주차장 확대 사례를 살펴보면 수직으로 지하 주차장을 확장하는 방식이 대부분을 차지하고 있다. 기존 건축물을 증축할 경우 기초의 구조적 안전성 확보는 매우 중요하며, 지하 수직방향 공사의 경우 작업 공간이 협소하기 때문에 안전성, 환경성 및 시공성이 우수한 공법을 적용해야 한다. 도심지 공사는 소음과 진동이 작은 공법과 장비의 사용도 필수적이다. 이 연구는 지하주차장 확대 공사에 필요한 기초보강 공법 선정에 영향을 미치는 요인을 분석하고 영향요인의 가중치를 산정하여 기초보강공법의 적용성을 분석 할 목적으로 수행되었다. 기초보강 공법의 적용성에 영향을 미치는 요인은 전문가 면담조사를 통하여 도출하였고, AHP기법을 통하여 영향요인의 가중치를 산정하였다. 전문가를 대상으로 기초보강 공법의 적용성을 평가 하였다. 2건의 지하주차장 확대 유형에 대한 사례연구를 실시하여 기초보강공법의 적용성을 비교 분석하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.519-534
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• 2019

최근 국내 터널공사에서 낙반사고의 위험성이 낮고 진동과 소음이 적은 쉴드 TBM을 이용한 기계화 터널공법이 많이 적용되는 추세이며, 이러한 쉴드 TBM으로 터널 굴착 시 적절한 굴착속도를 설계하는 것이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 ${\bigcirc}{\bigcirc}{\sim}{\bigcirc}{\bigcirc}$ 고속철도 쉴드 TBM 공사구간에 대하여 지반조사 결과와 TBM 굴진데이터를 분석하고 이를 기존 연구자들에 의해 제안된 경험적 굴착속도 예측방법에 적용하였다. 또한, 현장 굴진데이터 중 커터 당 추력과 지반 일축압축강도와의 상관관계를 분석하고 이를 통해 TBM 터널 설계 시 커터 당 추력과 일축압축강도를 변수로 굴착속도를 예측할 수 있는 간편 모델을 도출하였다. 기존 해외의 여러 굴착속도 예측 모델들을 해당 TBM 현장에 적용한 결과 예측치와 측정된 굴착속도는 약 50~500%의 비교적 큰 오차를 보인 반면, 본 연구에서 도출된 굴착속도 예측모델은 평균 약 15%의 오차율을 나타내어 추후 유사한 지반조건을 가진 쉴드 TBM 현장에 대해서 적용성이 높을 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.347-362
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• 2019

도심지 터널 공사가 많아지면서 이에 따른 소음, 진동, 교통불편 및 민원 저감을 위해 TBM 굴착이 증가하고 있다. 그러나 이러한 추세에도 불구하고 국내 TBM 공동구 설계 및 시공을 위한 기준들은 대부분 해외기술(일본, 독일 등)을 이용하고 있어 국내환경을 고려하지 못하고 있다. 특히, 공동구 TBM 설계의 주요 기준이 되는 굴진율은 대부분 일축압축강도만으로 산정되며 이마저도 실제 현장 특성과 맞지 않아 개선이 필요하다. 본 연구에서는 국내 현장에 적합한 굴진율을 예측하기 위해 수행되었다. 이를 위해 시공 중인 소단면 쉴드 TBM 굴착 현장의 지반 및 굴진데이터를 수집하고 상관관계 분석을 통해 굴진율에 영향을 미치는 주요인자를 파악하였다. 도출된 영향인자들은 통계적 분석기법을 기반으로 한 다중선형 회귀분석에 적용되어 굴진율을 예측하는 회귀식의 예측변수로 이용되었다. 결과적으로 회귀분석을 통해 도출된 회귀식은 일축압축강도와 절리간격을 예측변수로 추정되었으며, 해외 경험식과 비교하여 국내현장 굴진율의 예측 정확도가 높은 것으로 나타났다. 다만, 이 회귀식을 타 국내 현장에 적용할 경우 예측오차가 다소 증가하였다. 회귀식이 갖는 이와 같은 적용 한계를 개선하기 위해서는 추가적인 연구를 통해 현장조건에 제약을 받지 않는 굴진율 예측모델 도출이 필요할 것으로 보인다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.421-435
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• 2017

최근 국내 지상 구조물의 포화 및 파이프 라인 시설 과밀화 현상과 난개발로 인해 지상 구조물의 대안으로 지하 구조물에 대한 개발이 지속적으로 요구되고 있다. 도심지 인프라 구축을 위한 NATM 터널 공사에 발생하는 진동 및 소음 문제를 예방하기 위해 기계식 터널 공법인 쉴드 TBM 공법의 기계화 터널 시공이 증가하는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 기계화 터널의 직선 시공과 급곡선 시공 시 쉴드 TBM의 구조적 안정성을 위한 쉴드 TBM 추력에 대한 중절잭, 쉴드 잭, 스킨 플레이트의 구조적 안정성 기술에 대해 연구하였다. 시공 사례 및 쉴드 TBM의 작동원리를 이론적 접근 방법으로 검토, 분석한 결과, 쉴드 TBM의 직선 및 급곡선 시공시 주요 인자에 의해 커터헤드의 회전력, 중절잭, 쉴드 잭에 대한 추력 및 커터헤드의 여굴량이 중요한 것으로 나타났다. 또한 굴진 내부 작업자의 안전 및 장비의 원활한 작동을 위해 스킨 플레이트 구조의 안정성 확보는 매우 중요 사안이므로 이번 연구를 통해 장비의 일반적인 구조 및 구성을 검토하여 직선 및 급곡선 시공 시 스킨 플레이트 구조에 미치는 주요 인자 및 구조 안정성을 실험적인 시뮬레이션 수치해석을 통해 검토하였다. 이에 직선 및 급곡선 시공 시 작용 되는 가상의 토질을 선정하여 중절잭의 하중을 비교 검토 하여 스킨 플레이트의 구조 안정성을 평가하고 형상을 최적화 하였다. 현재 국내 시공 중인 쉴드 TBM 타입의 구조 및 작동 방식이 매우 유사하므로, 추후 국산화 기술 개발 및 신규 장비 개발과 쉴드 TBM의 취약부 및 안정성을 검토하는데 기여 할 것으로 기대된다.