• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.637-644
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• 2016

본 논문은 터널 환경 측정 시스템 개발 및 측정 I [1], II [2]의 후속논문이다. 본 연구의 대상이 되는 터널인 솔안터널은 백두대간을 관통하는 연장 16.7 km의 루프식 단선 터널로 산악지형에 위치하며 화물열차와 승객열차가 혼용인 일반철도 터널이다. 본 논문에서는 솔안터널의 환경 측정을 위하여 터널 내부에 3개의 위치에 설치된 환경 측정 장치에서 약 1년간 측정된 온도 및 습도를 분석하였다. 선행의 연구에서는 도심지 및 도심지 인근에 위치한 터널 내부에서 측정 결과 결과에 대하여 분석하였지만, 본 논문에서는 산악지형에 위치한 터널 내부에서 측정한 온도 및 습도 등을 외부에서의 기상 측정 결과와 비교한 것으로 선행 연구와 차별성을 지닌다. 솔안터널 내부에 측정된 온도 및 습도를 월별로 지역에서의 기상 측정 결과와 비교하였으며, 여름과 겨울을 대표하는 대표적인 일자에 대해서 철도터널에서의 시간별 온도 및 습도의 변화도 분석하였다. 또한 터널 내 측정 위치에 따른 환경 특성도 분석하였다. 본 연구에서 제시한 철도터널의 환경측정 분석 결과는 터널의 환기 및 화재 시뮬레이션 등 터널의 기류의 컴퓨터 해석 및 터널의 공기질 및 온열환경과 관련된 연구에 폭넓게 사용될 수 있다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제8권4호
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• pp.293-301
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• 2010

한국원자력연구원 내에 위치하는 방사성폐기물지하처분연구시설의 터널 내 벽면의 지반변위 및 온도 변화를 실시간으로 감시할 수 있는 시스템을 구축하였다. 이 시스템은 광섬유케이블(Optical Fiber Cable)의 Brillouin 산란현상을 이용하는 분포개념의 온도 및 변형율 측정기법(Distributed Temperature and Strain Sensor: DTSS)을 적용하는 기술이다. 2년여 동안 감시한 결과 터널 벽면 쇼크리트 표면에서 균열 등과 관련한 뚜렷한 벽면 변위 징후는 발견되지 않았다. 다만, 시간이 경과함에 따라 터널 내에서 지하수 누출 지점을 중심으로 벽면에서 변형의 누적 크기가 증대되어가는 경향을 보이나 그 크기는 미약하고 완만하게 진행함을 확인하였다. 계속적인 지하수에 의한 포화-습윤-건조 등의 현상이 반복되는 구간이나 포화상태에 있는 구간은 점진적으로 영향이 커질 것으로 예상된다. 광섬유센서케이블을 이용한 분포 개념의 측정 및 분석기술은 구조물의 특성에 따라 선택적 탄력적 적용이 가능하다. 변형률의 계측 범위는 $20{\mu}{\varepsilon}{\sim}28,000{\mu}{\varepsilon}$ 크기까지 변위 계측이 가능하다. 변형률의 해상도는 0.01mm로서 최소 매 1m 간격, 온도는 $0.01^{\circ}C$ 해상도를 가지고 최소 0.5m 간격으로 감시가 가능하다. 기존의 특정지점 계측방법(Point Sensing)과는 확연하게 차별된다. 현재까지 운영한 결과 본 감시시스템은 방사성폐기물 처분시설 등 공동과 사면의 장기감시시스템으로 적용 가능성을 확인하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.381-387
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• 2012

본 논문에서는 서울지하철 5~8호선에 운영 중인 터널모니터링 시스템의 운영성과를 분석 평가하고 개선방안을 제시하였다. 터널모니터링 시스템 도입으로 종래에는 열차운행이 끝나야만 가능했던 터널 내 시설물 점검이 주간에도 가능해졌다. TMS 도입으로 전에 비해 점검능력이 확대되었고, 정확성도 향상되었으며, 점검주기가 단축되었다. 인력활용 효율이 향상되어 중요 시설물에 대한 점검과 유지보수에 인력을 추가로 배치할 수 있게 되었다. 그 결과 예방정비 건수는 225% 증가하였고, 열차운행 장애는 53% 감소하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제2권3호
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• pp.59-69
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• 2000

3차원 광파기 계측장비와 당사에서 개발한 핵심부품인 Target Pin 및 자료처리 분석프로그램 TEMS3D을 통합한 3차원 광파기 계측시스템을 구축하여 터널의 시공중 내공변위 및 천단침하를 계측하였다. 적용결과 천단침하 계측 및 전방지반 예측 측면에서 시스템의 효용성을 검증하였다. 터널의 유지관리 단계의 내공변위 계측을 위해 DOCS시스템을 지하철 단면에 적용하여 계측치의 진동, 시스템의 검증, 열차 운행, 터널내 온도변화 및 고전압에 의한 영향을 검토하여 향후 유지관리 방안을 제시하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.1376-1381
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• 2010

In this study, we dealt with an analysis and development of measurement systems for tunnel and slope structures under a high velocity. Deterioration of tunnel and slope structures becomes a critical issue in regard to both safety and economic concerns. Deterioration itself is inevitable, but condition assessment technology and nondestructive evaluation techniques could provide solutions to ensure public safety by means of detecting damage before serious and expensive degradation consequences occur. We reviewed the existing monitoring and maintenance systems of slopes and tunnels and more advanced directions, especially for highways under high-speed vehicles.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.1196-1203
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• 2013

일반적으로 무선 네트워크는 유선 네트워크에 비하여 고가의 무선 송수신기를 사용하여 설치 및 유지비용이 높다. 하지만, 터널 내 환경관리 시스템의 경우는 기본적으로 터널 내 환경 정보를 감지하여 최소한의 정보만을 중앙통제장치와 유선으로 연결된 지시 노드로 보내는 것이기 때문에 전송되는 데이터양이 매우 적고, 따라서 저속의 무선 송수신기는 낮은 비용으로 구현하여 적용 가능하다. 그리고 무선 네트워크에서는 유선 네트워크와는 달리 데이터 전달 경로를 결정하는 라우팅 문제가 발생한다. 센서에서 감지한 신호를 디지털화하여 얻은 데이터를 무선 송신기를 사용하여 직접 지시노드로 보내는 경우에는 라우팅 문제가 발생하지 않지만, 이 경우에는 상대적으로 고출력의 무선 송신기가 요구되어 무선 송신기 구현 비용이 증가하게 되고, 해당 센서 노드의 전력소모가 커지는 문제점이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는, 무선송신기의 출력을 줄이는 대신 인접한 센서 노드의 무선 송수신기를 이용한 중계를 통하여 지시노드까지 전달하도록 하는 방식을 사용할 수 있다. 그러나, 이 경우에는 해당 센서 노드에서 지시노드까지는 복수의 경로가 존재하기 때문에 최적의 경로를 선택하는 라우팅 알고리즘이 필요하게 된다. 따라서 본 논문에서는 터널 내 자동환경 관리 시스템에 적합한 라우팅 알고리즘을 제안하였으며, 추가로 센서 노드들을 각 터널 내에 부착 후 노드 등록 등의 초기화 과정을 거치면 자동으로 노드 간의 협업과정을 통해서 무선 네트워크가 구성될 수 있는 방안을 구현하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.364-369
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• 2011

터널의 안전관리를 위해서는 효과적이고 지속적인 계측이 필요하다. 현재 적용되고 있는 대부분의 계측센서로는 터널의 국부적인 상태만을 파악할 수 있으므로 전체 터널의 안전상태를 파악하기 위해서는 다수의 설치가 필요하다. 철도터널의 경우 일정한 조건의 열차운행이 정기적으로 이루어지므로 터널구조물에 발생하는 진동을 지속적으로 관측하여 분석하면 상대적으로 넓은 범위의 영역에 대하여 터널 손상을 효과적으로 예측할 수 있다. 한편 철도터널 내에는 고전압으로 인한 전자기장의 간섭이 있으므로, 이를 배제할 수 있는 계측센서의 적용이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 광섬유격자센서를 이용한 가속도계를 개발하였다. 기존 터널의 진동계측 결과를 검토하여 철도터널 진동 계측에 적합한 가속도계의 사양을 결정하였다. 민감도와 측정범위의 향상을 위하여 새로운 구조를 적용한 가속도계를 개발하였으며 실내시험을 통해 그 성능을 검증하였다. 개발된 광섬유 가속도계를 적용하여 고속철도 터널의 상시 진동모니터링 시스템을 구축한 사례를 소개하였으며, 열차운행에 의하여 발생하는 진동 측정 결과를 통해 개발된 가속도계의 유효성을 제시하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.232-238
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• 2003

A health monitoring system becomes a very useful tool to obtain information on long term behavior of the important railway structures such as very long span and special type bridges. It can be also used to give a warning signal to the maintenance engineer when the structure shows abnormal behavior. However, due to long term use and temperature changes, the health monitoring system needs to be calibrated periodically. In this study, calibration and gauge factor readjustment process made for the health monitoring system installed in the railroad bridges and tunnel are reviewed and a few findings are updated. Future work will be concentrated on the long-term analysis of the measurement data and on the database structures so that the assessment of the structure is possible

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2015년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.15-16
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• 2015

Measuring sensor, equipment, ICT facilities and their software have relatively short life time comparing to constructional structure so that we should exchange or fix them continuously in the process of maintenance and management. In this paper, we propose a novel design of integrated maintenance, management, and measuring monitoring system applying the concept of mobile cloud. For the sake of disaster prevention for constructional structures such as bridge, tunnel, and other traditional buildings in the village of local heritage, we analyze status of these structures in the long term or short term period as well as disaster situations. Collecting data based on mobile cloud and analyzing future expectations based on probabilistic and statistical techniques, we implement our integrated monitoring system for constructional structures to solve these existing problems. Final results of this design and implementation are basically applied to the monitoring system for more than 10,000 structures spread over national land in Korea. In addition, we can specifically apply the monitoring system presented here to a bridge of timber structure in Asan Oeam Village and a traditional house in Andong Hahoe Village to watch them from possible disasters. Total procedure of system design and implementation as well as development of the platform LinkSaaS and application services of monitoring functions implemented on the platform. We prove a good performance of our system by fulfilling TTA authentication test, web accommodation test, and operation test using real measuring data.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.195.1-195.1
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• 2011

This paper presents an experimental study on a new potential geothermal energy source obtained from tunnel structures. An "energy textile", which is a textile-type ground heat exchanger, was fabricated between a shotcrete layer and a guided drainage geotextile in the tunnel lining system. To examine the long-term thermal behavior of the energy textile, the difference in temperatures of the inlet and outlet fluid circulating through the heat exchange pipe within the energy textile was monitored using a constant-temperature water bath. Daily heat exchange rate of the energy textile during cooling operation was estimated from the measured temperatures of the inlet and outlet fluid through the energy textile. The air and ground temperature was also continuously monitored. The operation of the energy textile as a ground heat exchanger was simulated using a 3D numerical CFD model (Fluent). The thermal conductivity of shotcrete and concrete lining components and temperature variation of air in the tunnel were incorporated in the model. The numerical analysis shows a good agreement with the long-term monitoring result.