• 대한토목학회논문집
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• 제43권6호
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• pp.785-791
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• 2023

TBM 터널 프로젝트 내 불확실성으로 인한 사고를 예방하기 위해 리스크 관리는 필수적이다. 특히, 터널 막장면부터 지표면까지의 광범위한 피해를 초래할 수 있는 TBM 터널 붕괴는 더욱 신중히 관리되어야 한다. 또한, 각 TBM 터널 프로젝트의 시간과 비용의 제약으로 인해, 합리적 수준의 대응조치 계획을 수립하기 위한 리스크 우선순위를 도출할 필요가 있다. 이에 따라, 본 연구는 TBM 사고 사례조사를 통해 TBM 리스크 데이터베이스를 구축하였고, 베이즈 정리를 활용하여 지질요인의 TBM 터널 붕괴 리스크 우선순위를 도출하였다. 총 87건의 TBM 사고사례를 기반으로 3가지 사건과 5가지 지질요인을 포함한 TBM 리스크 데이터베이스가 구축되었다. 이때, 자갈층 지반, 고수압 함수대는 관련 사례 수가 적어 통계적 편향을 방지하기 위해 제외되었다. 데이터베이스에 베이즈 정리를 적용한 결과, 단층대와 연약지반은 TBM 터널 붕괴의 발생확률을 상당히 증가시키나, 그 외 3가지 지질요인(복합지반, 높은 상재압력, 팽창성 지반)은 붕괴와 낮은 상관성을 보였다. 결과적으로, 지질요인의 TBM 터널 붕괴 리스크 우선순위는 다음과 같다: 1) 단층대, 2) 연약지반, 3) 복합지반, 4) 높은 상재압력, 5) 팽창성 지반.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권6호
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• pp.721-733
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• 2023

기후변화로 인하여 도시에서 발생하는 집중호우가 증가함에 따라 정부와 지자제는 기후변화 적응대책을 통해 홍수로 인한 피해를 저감시키고자 노력하고 있다. 도시 유역 침수 피해의 감소를 위해 우수관거 용량 증대와 물순환 개선을 통한 지속가능한 치수 정책인 저영향 개발 기법 등 다양한 홍수 대응 정책들이 제시되고 있다. 이러한 정책들을 이행하는데 있어 지역별 특성을 고려한 대책 수립이 필요하며, 이를 위해선 홍수 저감 효과를 비용-편익 측면에서 분석하여 국가 예산을 효율적으로 사용하여야 한다. 본 연구에서는 침수 피해 위험이 있는 도시 소유역에 적용할 수 있는 대응 정책으로 우수관거의 용량 증대와 저영향개발 기법 중 옥상녹화와 투수성 포장 기법을 선정하고 서울대학교 관악캠퍼스 유역의 홍수 저감 효과를 도시유출해석모형인 SWMM 모형으로 분석하였다. 또한, 정책별 공사 및 운영 비용을 계산하고 월류량 감소를 편익으로 고려한 비용-편익 분석을 수행하였다. 분석 결과, 투수성 포장과 우수관거 용량 확대 정책을 100% 반영하는 정책 시나리오가 유출 저감 측면에서 비용 대비 효과가 가장 우수한 시나리오로 분석되었다. 본 연구를 통해 제안된 방법론은 지역별 맞춤형 치수 계획 수립 단계에서 의사 결정을 위한 자료로 높은 활용성을 보일 수 있을 것으로 기대된다.

• 화약ㆍ발파
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• 제41권3호
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• pp.62-72
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• 2023

1970년대 산업화에 따른 플랜트 구조물이 노후화됨에 따라 구조적 기능을 상실해 발파 해체 공법을 활용한 해체 철거 수요가 증가하고 있다. 발파 해체공법은 기계식 해체공법에 비해 해체 공기가 짧아 환경공해 발생 노출 시간을 최소화할 수 있지만 잘못된 발파 설계 및 시공 계획에 따른 붕괴거동의 실패는 안전성에 매우 큰 위험을 유발한다. 따라서 붕괴거동 모사를 통해 최적의 발파 해체 조건과 이에 따른 영향을 고려하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 Finite element method (FEM)와 Discrete element method (DEM)의 장점을 활용해 구축된 3-D Combined finite discrete element method (FDEM) 코드 기반 3-D DFPA 를 적용해 (구)서천화력발전소의 연돌 구조물에 대한 해체 모사를 수행하였으며 실제 구조물의 연돌 구조물 발파해체의 붕괴거동과 비교 분석하였다. 수치 모사 결과, 실제 구조물과 붕괴 거동 및 붕괴 완료 시간이 동일하게 나타났다. 또한, 발파구간 개구부 상부에 위치한 후드부의 크기가 연돌의 붕괴거동에 미치는 영향을 분석하기 위해 후드부의 면적을 조정하여 해체 모사를 수행하고 균열 발생 양상 및 z-방향 변위 곡선을 통해 비교 분석하였다. 분석 결과, 후드부의 면적이 증가함에 따라 하중을 지지하는 면적이 줄어들고 그에 따른 균열 발생 증가 및 전도 시간 감소를 확인하였다.

• 광물과 암석
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• 제36권4호
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• pp.233-257
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• 2023

충남 서부 홍성 및 비봉 사문석 광산의 암석 및 토양에는 석면이 산출된다. 이 지역은 기반암인 선캠브리아기의 편마암류 및 변성퇴적암류가 있고, 이들 암체를 관입하는 중생대의 화성암류, 그리고 시대 미상의 편마암류, 중생대 퇴적암류로 구성되어 있다. 상세한 지질조사와 더불어 사문암과 각섬암 시료를 채취하였고, 석면으로 추정되는 부분에서 광물시료도 채취하였다. 이들 중 대표시료에 대해 PLM, XRD, SEM, EPMA 분석을 실시하였다. 사문암은 급경사 단층으로 인접한 편마암 및 변성퇴적암과 NNE 방향을 이루며 발견되고 있고, 반복적인 사문암화와 활석화 작용이 사문암의 정치 방향에 따라 발생하였다. 각섬암은 선캠브리아기의 복합체내에서 관입암 또는 층상으로 산출된다. 사문암 및 각섬암에서 각섬석은 석면형 또는 비석면형으로 산출된다. 사문암들은 백석면과 트레모라이트 석면, 악티노라이트 석면을 포함하는데, 이 석면들은 단구, 벽개, 층상면을 따라 발견이 되고 산출상은 교차, 미끄럼, 덩어리 형이다. 각섬암들에는 트레모라이트 석면, 악티노라이트 석면이 덩어리 형으로 산출된다. 전체적인 결과 사문석 광산에서 온 암석들은 사문석계와 각섬석계 석면을 포함하며 이는 열수의 변질에 기인 한 것이다. 광산 지역의 건설상황 및 석면의 환경적 위해성을 고려시 추가적인 토지 관리 방안이 필요하다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권3호
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• pp.74-82
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• 2024

본 연구는 특징점 기반 변위 계측 알고리즘에서 환경 변화 및 타겟의 종류에 따라 특징점 검출 성능을 비교 분석하였고, 특징점 검출 알고리즘에 따른 변위 측정정확도를 비교 분석하기 위해 진행되었다. 성능 평가를 위해 3층 전단 구조물을 설계하였으며, FHD(1920×1080)급 카메라를 활용하여 구조물의 변위 응답을 기록하였다. 촬영거리 증가와 조도 변화에 따른 성능분석을 위해 최초 촬영거리를 10m로 설정하여 10m씩 멀어지면서 최대 40m까지 실험을 수행하였으며, 두 가지 조도 환경(450lux와 120lux)을 조성하였다. 구조물에 설치된 인공 타겟과 자연 타겟(볼트연결부 및 슬래브 단면적)을 관심영역으로 설정하여 Shi-Tomasi corner, SURF, BRISK 및 KAZE 특징점 검출 알고리즘으로 특징점을 검출하였다. 특징점 검출 성능분석 결과 Shi-Tomasi corner와 KAZE 알고리즘이 타겟 종류, 조도변화 및 촬영거리 증가에 강건한 것으로 보여줬으며, 두 알고리즘을 활용한 변위 측정정확도도 가장 높은 것으로 나타났다. 하지만 자연 타겟 활용시 변위 측정정확도는 인공 타겟의 경우보다 낮아지는 것을 보여주며, 밝기 대비가 가장 낮은 슬래브 단면적을 타겟으로 활용시 비전센서 운용거리가 20m로 적용 한계성을 보여줬다. 이는 촬영거리 증가에 따라 자연 타겟의 해상도가 저하되어 특징점을 추출에 한계성을 나타냈다.

• 한국자원식물학회지
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• 제37권2호
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• pp.171-202
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• 2024

전 세계 수목원 및 표본관이 보유하고 있는 식물 유전자원 현황 및 정보 공유체계를 효과적으로 활용한다면, 현재 물리적으로 접근이 어려운 북한지역의 생물다양성 보전체계를 구축할 수 있을 것으로 생각된다. 본 연구는 북한에 자생하지만, 국내(남한)에는 자생하지 않는 식물들에 대한 학명을 검토하고 국내·외 수목원의 유전자원 보유 현황을 파악하기 위해 수행되었다. 북한식물 목록 선정을 위해 한반도 관속식물과 관련한 문헌이나 온라인 식물 종 데이터베이스를 참고하여 재배 및 외래식물 여부, 이명, 분포 범위 등을 검토하였으며, Botanic Gardens Conservation International Plant Database와 각 수목원의 Index Seminum을 활용하여 북한식물에 대한 전 세계 수목원의 유전자원 보유 현황을 파악하였다. 64과, 236속, 449종, 13아종, 21변종, 1품종, 2교잡종 등 486분류군에 대한 북한식물 목록을 선정하였으며 희귀식물, 특산식물, 북방계식물 등의 여부를 확인하였다. 전 세계 5개 대륙, 46개 국가, 333곳의 수목원 및 식물 연구기관에서 53과 190속 384분류군의 북한식물 유전자원을 보유 중인 것으로 확인하였다. 북한 지역과의 지리적 근접성, 과거 식물학자의 이동 등의 요인으로 한국, 일본, 러시아 등 동북아시아 국가가 보유하고 있는 북한식물 유전자원 종 다양성이 상대적으로 높은 것으로 확인된다. 본 연구는 북한 자생식물 종 목록 구축 및 응용을 도모하여 한반도 생물 다양성 보전을 위한 과학적 기반 마련과 글로벌 거버넌스 구축에 이바지할 것으로 생각된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제44권1호
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• pp.1-9
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• 2024

건설구조물인 교량은 1970년대 이후 584개소에서 38,405개소로 증가하였다. 하지만, 교량의 개소가 증가하면서 공용연수 30년 이상인 교량이 2030년까지 21,737개소로(71%) 증가하면서 시설물에 대한 인적자원 기본 유지보수에 따른 인명사고가 발생할 수 있다. 이에 따라 교량의 안전점검 및 유지관리 방안의 중요성이 높아지고 있으며, 다수의 교량을 관리하는 감독자의 의사결정 지원의 필요성도 요구되고 있다. 현재 교량의 안전점검 및 유지관리 방법은 외관조사망도에 손상 및 상태, 위치, 규격 등을 수기로 기입하거나, 카메라로 촬영하여 기록하는 방식을 사용하고 있지만, 손상·결함의 표기 오류나 감독관의 착각, 오타 등으로 인해 안전점검 및 진단 전체의 신뢰성이 저하될 수 있다. 이를 개선하기 위해 본 연구에서는 BIM 모델에 기록된 손상데이터를 AR 환경에 시각화하고, 감독자의 유지관리 의사결정 지원을 통해 소수의 인원이 많은 교량의 유지관리 방안에 대해 제안한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제44권1호
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• pp.49-62
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• 2024

급격한 도시화로 인한 지하의 무분별한 개발은 기존 지하매설물의 점검과 교체 그리고 새로운 지하시설물 설치에 지연을 일으키고 있다. 최근에는 체계화된 시스템을 도입하여 지하시설물을 관리하고 있지만, 실제 시공은 현장 여건에 따라서 설계 도면과 다르게 진행되기 때문에 기존 지하매설물의 부정확한 위치 정보로 사고가 끊임없이 발생하고 있다. 한편, 전기비저항 탐사는 전극을 지반에 관입시켜 전극 간 전위차로 지반의 전기저항을 측정하는 방식이며, 비파괴 물리탐사 기법으로서 널리 이용되고 있다. 그리고 다수의 전극 쌍을 이용하여 복잡한 지하 구조를 영상화하고, 딥러닝 알고리즘을 활용한 데이터 해석 기술들이 비약적으로 발전하였지만, 아직 지하매설물의 기하학적 조건에 따른 전기저항 변화를 정량적으로 평가한 기초적인 연구로서는 진행된 바가 없다. 본 연구에서는 전극과 지하매설물의 기하학적 매개 변수 해석을 통해서 전기저항 변화를 평가하였다. 먼저, 이론식과 수치 해석의 전기저항값 차이가 작게 나타난 정량화된 메쉬를 적용하여 3차원 전기저항 수치 해석 모듈을 개발하고, 매설물의 깊이, 크기, 그리고 전극과 매설물 간 이격거리에 따른 매개 변수 해석을 통해서 정상 직류 상태에서 전기저항 변화를 정량적으로 비교하였다. 전기저항은 매설물이 얕은 깊이에 위치하고, 크기가 크고, 전극과의 이격거리가 가까울수록 높게 측정되었다. 추가적으로 전극과 지하매설물 주변에 형성된 전위 및 전류밀도 분포를 분석하여 터미널 전극 주변에서 측정된 전기저항을 고찰하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제44권1호
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• pp.109-116
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• 2024

초속경 복합매트(Rapid Hardening Composite Mat)는 기존 GCCM의 초기 강도 발현 속도를 향상시킨 제품으로, 시공기면이 부족한 철도 비탈면에서 신속한 시공기면 확보가 가능하고 비탈면 유실 방지 및 식생억제가 가능한 장점이 있다. 본 연구에서는 실험을 통해 초속경 복합매트의 철도 현장 적용성을 분석하였다. 현장 적용성은 내화성, 내구성, 안정성으로 구분하여 난연 시험, 접지압 실험, 일일 변위량 분석을 통해 분석하였다. 국토 대부분이 산림구조로 이루어진 국내의 경우 비탈면 화재 예방이 필수적이며, 초속경 복합매트의 내화성을 분석하기 위해 난연 시험을 수행하였다. 내구성은 시공기면에 불가피하게 투입되는 중·소형 장비에 의한 초속경 복합매트의 변형 및 파괴 여부를 분석하기 위해 접지압 실험을 수행하였다. 또한 일일 변위량 분석은 초속경 복합매트 적용 시 발생되는 변위 및 거동을 철도 비탈면 관리기준과 비교·분석하여 구조적 안정성을 평가하기 위해 수행하였다. 실내시험 결과, 초속경 복합매트는 열방출률 및 가스유해성 판정기준에 충족하는 것으로 분석되었으며 재령 4시간~24시간 초속경 복합매트의 접지압은 모든 조건에서 약 50 kPa 이상인 것으로 나타났다. 또한 현장실험을 통해 분석한 일일 변위량은 -1.7 mm~1.01 mm로 나타나, 기준치에 만족하는 것을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.49-56
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• 2024

구조물의 동적 해석 자동화는 구조 통합 시스템에서 중요한 역할을 한다. 해석 결과에 따른 신속한 대피 또는 경고 조치가 신속하게 이루어지도록 해석 모듈은 짧은 실시간에 해석 결과를 출력해야 한다. 구조 해석법으로 세계적으로 가장 많이 사용되는 방법은 유한요소법이다. 유한요소법이 널리 사용되는 이유 중 하나는 사용의 편리다. 그러나 사용자가 유한요소망을 입력해야 하는데 요소망의 요소 수는 계상량과 정비례하고 요소망의 적절성은 에러와 연관된다. 본 연구는 시간 영역 동적 해석에서 전 단계 해석 결과를 사용하여 계산된 대표 변형률 값으로 오차를 평가하고, 요소 세분화는 절점 이동인 r-법과 요소 분할인 h-법의 조합으로 효율적으로 계산하는 적응적 요소망 형성 전략을 제시한다. 적용한 캔틸레버보와 간단한 프레임 예제를 통하여 적절한 요소망 형성, 정확성, 그리고 연산 효율성을 검증하였다. 이 방법의 간단함이 지진 하중, 풍하중, 비선형 해석 등에 의한 복잡한 구조 동적 해석에도 효율적으로 사용될 수 있는 것을 보여 준다.