• 한국지리정보학회지
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• 제19권4호
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• pp.17-35
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• 2016

지진으로 인한 재난은 지반운동의 증폭과 관련된 부지효과의 차이로 인해 흔히 견고한 토사나 암반에 비해 연약한 토사 지역에서 심하게 나타나고 있다. 지역적 관점에서 이러한 차이는 대상 영역 전체의 토사 지층 분포의 예측을 통해 우선 파악할 수 있다. 토사는 대개 내륙에 비해 강이나 해안 주변에서 두껍게 발달하고 있다. 본 연구에서는 해안 대도시 인천을 대상으로 부지효과를 평가하고 지진재해 정보를 제공하고자, 연구 영역 전체의 지반지층에 대해 GIS 기반의 공간예측을 수행하였다. 약 7,000 여공의 기존 시추조사 자료를 수집하여 GIS DB로 구축하였으며, 추가적으로 현장답사를 통해 지표지반 자료들을 확보하였다. 구축된 지반 DB를 토대로 부지고유 지진응답 매개변수들에 관한 공간구역화 지도들을 지역 지진대책에서의 활용을 위해 제시하였다. 지반지진공학 매개변수별 공간 구역화 수행을 통해 인천 확장영역의 지진위험도를 평가하고, 부지분류 구역정보를 도출함으로써 내진설계의 부지증폭계수를 결정하였다. 이 때 대상 영역 전체에 걸쳐 부지분류에 관한 공간구역화를 부지응답 매개변수별로 수행하고 각 매개변수별 공간분포를 비교하였다. 이에 따라 인천 행정 단위별로 부지주기의 공간구역화를 수행하였으며, 지반지진공학적 취약부지를 평가함으로써 해안 대도시에서의 지진재해 저감을 위한 의사결정 지원의 활용가능성을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제28권3호
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• pp.258-276
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• 2018

정확하고 정량적인 현지 암반 수리특성 정보들은 고수압 조건 굴착 공동 주변의 수리 지질학적 거동에 대한 신뢰성 있는 평가에 필요한 핵심 인자들 중의 하나이다. 상부의 해수가 무한 수원으로 작용하는 해저지반 내 터널이나 암반 구조물 설계에서 계획 구조물의 규모와 작용 수압이 커질수록 수리특성 정보의 중요성은 크게 증가된다. 본 연구에서는 기존 수압시험 시스템의 부적절한 구성이나 부정확한 자료 획득과 관련된 제반 문제점들의 개선을 통해 고수압 해저지반에 최적화된 일체형 메인 프레임과 30 bar 급 완전방수구조 공내측정장치를 독자적으로 개발하였다. 수리특성 조사 시스템을 구성하는 개별 시험장치들을 단일 프레임에 통합함으로써 협소하고 위험요소가 많은 해상 시추용 플랫폼에서도 안전하고 효율적으로 시험을 수행할 수가 있게 되었다. 또한 유압유 이중 조절장치를 고안하여 공내 순 주입압력 기준 $2.0kgf/cm^2$ 이하 간격으로 정밀한 단계적 가압과 압력 유지가 가능하도록 하였다. 개발 장치들의 시스템 성능과 작동 안정성을 실증적으로 확인하기 위해 연구 시험공 2개소에서 현장 적용성 시험을 완료하였으며 제주 현무암 분포 지역 내 시험공 1개소에서 대표요소체적 규모 수리특성 시험을 성공적으로 수행하였다. 본 논문에서는 개발 장치들의 주요 특성들과 다양한 실내 및 현장 성능시험에서 획득된 주요 결과들을 간단히 소개하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제7권5호
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• pp.139-150
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• 2007

컴퓨터 기술이 급속히 발전됨에 따라, 최근에는 많은 분야에서 지리정보시스템(GIS)이 활용되고 있다. 이 연구에서는 서울 내의 한 시범 지역을 대상으로 지하 지반 조건에 따라 영향을 받는 부지 효과에 관련된 지진피해 가능성을 GIS 기법을 이용하여 평가하였다. 시범 지역에서의 지역적 부지고유 지진 응답의 평가를 위하여 서울 대도시 지역에 대한 기존 시추 조사 자료의 분포를 파악하였다. GIS 토대의 지반 정보 시스템(GTIS)을 구축하여 시범 지역 전체에 대한 공간 지층 정보를 예측하였다 서울 시법 지역의 부지고유 지진응답 예측을 위한 부지 주기$(T_G)$의 정밀구역화를 GTIS 내에서 수행하였다. 공간 분포 정밀구역화 지도로부터 시범 지역 내 2 층에서 4 층 건물들의 지진 취약성을 확인하였다. 또한, GTIS 내에서 $T_G$ 분포를 토대로 설계 지반 운동 결정을 위한 지반 분류 지도를 작성하였으며, 그로부터 대상 시범 지역 부지의 거의 대부분이 현행 지반 분류 C 와 D로 분류됨을 확인하였다. 이와 같은 서울 시범 지역에 대한 지진 정밀구역화 적용 구조 체계는 특별히 기존 시추 자료를 활용하여 대도시 서울 지역 전체에 대해 적용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.597-604
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• 2015

발파공법을 적용한 터널건설 시 발파에 의한 영향으로 굴착벽면은 평탄하지 않으며, 이후 타설되는 숏크리트의 두께가 불규칙하게 된다. 이 경우 균일한 두께의 터널 라이닝에 대한 응력해석 방법의 적용이 적절하지 않을 수 있다. 본 연구는 비평탄 굴착벽면을 모사하기 위해 주기함수를 적용하였으며, 함수의 진폭과 파장을 이용하여 숏크리트 라이닝의 두께변화를 조절할 수 있도록 하였다. 라이닝의 응력해석을 위한 이론해에 주기함수를 적용하여 근사해를 제안하였으며 이를 통해 불규칙한 숏크리트의 응력분포를 검토하였다. 다양한 응력, 물성, 기하학적 조건에 대한 수치해석을 통해 근사해의 적용성을 검증하였다. 숏크리트의 축응력은 초기응력과 지반물성뿐만 아니라 비평탄 굴착벽면에 의한 불규칙한 라이닝에 의한 영향이 큰 것을 확인하였다. 또한 숏크리트의 전단응력은 불규칙한 라이닝의 파장과 초기응력 상태의 영향이 큰 것으로 나타났다. 본 연구의 응력해석을 통해 숏크리트의 두께가 얇은 부분의 응력상태가 균일한 두께의 숏크리트 해석에 의한 결과보다 불리한 것으로 나타나, 숏크리트 타설 시 이에 대한 보완이 필요할 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제15권1호
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• pp.29-39
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• 2005

지반오염을 조사하기 위해서는 시추작업을 통하여 시료를 채취하는 방법이 일반적이지만, 실시간으로 원위치에서 다양한 오염물질들의 오염 도 변화를 체계적으로 모니터링 하는 것은 대단히 어렵다. 본 연구에서는 frequency Domain Reflectometry (FDR) 장비를 고안하여 지반의 유류오염을 파악하기 위한 유전율 측정법의 실험적 접근을 시도하였다. 구체적으로 포화 및 불포화 매질에 대한 유류 오염도 측정 및 체적함수비 (θ/sub w/)와 체적 유류비 ( θ/sub al/)의 관계에서 유전율 상수 반응에 따른 매질의 유류 오염도 등의 측정 가능성을 실내 시험을 통해 검토하였다. 뿐만 아니라 실내 칼럼 시험을 수행하여 포화 매질 내에서 유류 거동 특성을 각기 설치된 FDR 측정 센서를 이용해 모니터링하여 포화 매질의 유효공극률과 유류 잔류비를 측정하였다. 그 결과 초기 공극률 0.40으로 제작된 포화 매질의 유효공극률은 약 0.35로 공극률 대비 약 87.5% 범위내에 존재함을 알 수 있었으며, 유류 잔류비는 약 62.5% 정도로 매우 높게 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.23-29
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• 2014

압력주입에 의한 그라우팅은 지반교란 및 인접지반에 미치는 영향이 적어 현재까지 광범위하게 활용되어 왔다. 반면 저압주입의 한계로 확산범위가 제한적이므로 그 단점을 보완하고자 최근 시멘트 입자에 주파수를 도입하여 주입효과를 개선한 진동주입공법이 개발되었다. 본 연구에서는 진동주입 방식에 의한 시멘트 그라우팅 공법의 주입효과를 기존의 압력주입방식과 비교하기 위하여 현장시험을 실시하였다. 점토코어 및 풍화토 지반으로 구성된 제방에서 진동주입 및 기존의 압력주입 방식으로 주입하고 그 효과를 비교하기 위하여 주입량, 표준관입시험, 현장투수시험과 전기비저항탐사를 실시하였다. 주입량을 비교한 결과 가진주입 시 일반주입 대비 약 15 % 주입량이 증가하여 확산 효과가 큰 것으로 분석되었다. 가진주입한 지반의 투수계수는 일반주입 대비 평균 50 %까지 감소하여 균질한 주입이 이루어짐이 확인되었다. 표준관입시험 결과 일반주입과 비교하여 가진주입 시 평균 17.4 %가량 N치가 증가하였고, 특히 풍화토층에서 개선효과는 일반주입 대비 19 %로 주입효과가 큰 것으로 나타났다. 전기비저항탐사를 이용하여 전체적인 주입효과를 판단한 결과 진동주입 구간의 경우 상대적으로 높은 비저항을 나타내어 균일하고 광범위하게 주입이 이루어진 것으로 나타났다. 이상의 주입효과 비교를 통하여 동일한 지반에서 압력주입을 진동주입으로 대체할 경우 주입공당 주입재의 양은 증가하지만, 주입재의 확산반경이 커짐에 따라 주입공의 천공간격이 감소함으로써 경제성 개선이 가능할 것으로 판단되었다.

• 지질공학
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• 제25권4호
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• pp.473-484
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• 2015

제주도에서 기존에 알려진 동굴 이외에 새로운 지하동굴의 존재를 확인하기 위해 제주시 구좌읍 일대에서 지구물리탐사(전기비저항탐사, GPR탐사, ZHF탐사)를 실시하였다. 탐사결과 여러 지점에서 동굴로 추정되는 이상대가 발견되었고, 이상대의 위치와 규모가 일치하는 27개 지점을 선별하여 시추조사를 실시하였다. 그러나 예상과 달리 이상대의 대부분은 용암의 상하부에 형성된 클링커층이거나 용암 사이에 협재된 고토양층이었으며, 5곳에서만 동굴이 발견되었다. 클링커층과 고토양층은 용암과 다른 암석의 물리적 특징으로 인해 이상체로 반응한 것으로 해석된다. 한편 동굴이 확인된 5개 지점 중 2공은 기존에 알려진 용천동굴을 관통하였고, 3공에서 새로운 동굴이 확인되었다. 용천동굴을 관통한 시추공은 시추당시 동굴의 존재가 확인되지 않았던 구간이었으나 용천동굴이 관통됨에 따라 기존 측량도의 오류를 수정하였다. 한편 시추조사로 새롭게 발견된 석회장식 용암동굴은 길이가 약 180 m이며, 상류방향으로 당처물동굴(약 110 m)과 연결되어 있다. 또한 동굴내부에는 용암곡석, 용암제방, 밧줄구조 등이 발달해 있으며, 탄산염 동굴생성물로는 종유관, 종유석, 석순, 석주, 동굴산호 등이 잘 보존되어 있다. 특히 동굴에서 발견되는 탄산염 동굴생성물은 식물 뿌리를 따라 유입된 지표수에 의해 성장하여 독특한 형태를 띠게 된 것으로 추정된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.109-128
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• 2022

시설물안전법에 의한 터널의 정밀안전진단은 세부지침에 의거하여 수행되나, 현재의 TBM터널 세그먼트라이닝 평가체계에는 유압잭 사용의 장비특성, 세그먼트를 고려한 외관조사, 건전도를 위한 비파괴 시험방법 등의 결함특성을 반영하지 못하는 한계를 지닌다. 시설물정보관리시스템에 등재된 TBM터널은 1% 미만이지만 다중이용시설 및 국가 중요시설의 사용을 감안하여 많은 유지관리가 필요하다. 발파로 굴착하며 터널 축을 따라 6~12 m의 라이닝을 연속하여 현장 타설하는 NATM터널과 비교하여 TBM터널은 디스크커터와 커터비트가 달린 원형의 회전판을 회전하여 굴진하며 공장 제작된 폭 1.2~1.4 m 세그먼트를 조립하여 구조체를 형성한다. TBM터널에 대한 정확한 평가를 위해서는 설계, 시공, 운용단계의 특징이 고려되어야 한다. 11개 구간에서 운용중인 국내 지하철 TBM터널의 결함특성을 유형별로 분석하였으며 TBM터널 세그먼트라이닝의 공통된 결함 특성 이외에 특수한 결함에 대해서는 해외 논문 연구내용을 발췌하여 이해를 돕고자 하였다. 균열과 누수는 위치 및 형상에 따라 7가지 유형으로 구분하였으며, 박락 및 파손과 부식에 대해서는 3가지 유형으로 구분하여 분석하였다. 향후 설계, 시공의 피드백과 유지관리에 도움이 되고자 한다.

• 한국측량학회지
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• 제40권5호
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• pp.413-419
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• 2022

지하공간의 개발이 활발해짐에 따라 최근에는 지하와 관련된 안전사고가 자주발생하고 있다. 이와 관련하여 국토교통부에서는 『지하안전관리에 관한 특별법』(2018.01.01. 시행, 이하 지하안전법)을 시행하고 있다. 지하안전법의 핵심이 되는 내용 중에는 현재 우리나라에서 지하공간에 존재하는 지하시설물, 지하구조물, 지반의 지하정보를 3차원으로 가시화 할 수 있도록 지하공간통합지도를 구축하고 이를 활용하는 것을 포함하고 있다. 본 연구는 지하공간통합지도 중 3차원의 지하구조물 데이터를 대상으로 3차원 모델 생성 후 이를 빠르게 검수할 수 있는 프로그램을 개발하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 우선 3차원 지하구조물 데이터를 생성하고 자동 검수하는 기술에 대하여 국내·외 현황을 조사하였다. 핵심이 되는 연구내용으로는 지하공간통합지도를 구축할 때 3차원 지하구조물의 검수기준에 따라 자동으로 3차원 모델 품질을 검수하는 프로그램을 개발하였다. 본 연구를 통하여 현재 수작업 방식으로 진행하고 있는 3차원 모델 검수과정을 98% 이상 자동화함으로써 지하공간통합지도 지하구조물의 3차원 모델의 품질향상을 도모할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.15-22
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• 2022

본 연구는 국내 대표 암석의 팽윤성을 관찰하고 암석의 풍화와 관련하여 시험법의 활용과 선행 분석의 개선점을 제시하고자 한다. 국내 고속도로 시공현장에서 지반조사를 위해 획득한 시추코어를 대상으로 스웰링시험 및 분석하였다. 연구 시험용 암종의 선정은 암석의 분류기준과 분포면적을 고려하였으며, 화성암은 화강암을 선정하였고 퇴적암은 사암과 이암을 선정하였다. 변성암은 편암과 편마암을 선정하였다. 암석의 흡수팽창지수를 결정하는 방법은 ISRM과 한국암반공학회 표준암석시험법(2005) 중 "암석의 시료채취와 시험편 제작 표준법"에 제안된 방법을 이용하였다. 팽창변위의 측정을 위한 시편은 높이 10cm, 지름 5cm의 원주형 이었다. 이에 수직되는 단면에 대해 흡수팽창변형률을 측정하였으며 단면 방향의 변형률은 팽창 방향의 길이를 보정하였다. 본 연구의 스웰링에 의한 풍화민감도 분석 시험 결과, 최대팽창변위보다 변화율이 암석의 팽윤성 판단에 효과적임을 알 수 있었다. 기존 스웰링분석법은 팽창변위의 최고점(최대팽창변위)을 이용하여 풍화민감도를 평가하고 있으나 암반등급별 구분이 불명확하므로 침수시간에 따른 팽창변위의 변화율(기울기)을 이용하는 것이 타당하다. 암반등급외 암석의 등방성과 이방성의 구분, 암종별 장축과 단축의 팽창변위(차이)를 활용한 풍화 특성의 판별이 필요하다. 풍화변질과 단층변질을 구분한 실험이 필요하며 이를 위해 선행적으로 구성 광물의 정량 분석이 필요하다. 또한, 화학적 풍화 단계의 팽창변위 분석을 통한 암종별 장기풍화 예측기술이 필요하다.