• 한국지리정보학회지
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• 제23권4호
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• pp.173-183
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• 2020

도심지 지하시설물 노후화가 진행되고, 도로 굴착 안전사고에 불안이 형성되고 있는 가운데, 국토교통부에서는 「지반침하 예방대책」과 지하공간의 효율적 활용방안의 일환으로 2015년부터 지하공간통합지도를 구축하기 시작하여 그 범위를 매년 확산하고 있다. 현행 지하공간통합지도 정보는 웹기반으로 데스크탑 환경에서 운용되고 있는 바, 굴착 공사장과 같은 현장 환경에서의 활용에는 제한되는 부분이 있는 것이 사실이다. 웹기반 환경에서 구축 운영되고 있는 지하공간통합지도는 대용량 3차원 데이터이다. 따라서 데이터를 현장으로 지체 없이 전송하여 서비스하기 위해서는 지하공간통합지도 데이터를 가볍게 할 방안이 필요하다. 또한 현재 지하공간통합지도는 3DS, COLLADA등 데이터포맷이 일원화 되어있지 않으며, 좌표체계 방식도 상대좌표, 절대좌표 등으로 상이하다. 본 연구에서는 국내외 선행연구와 기술적용 사례를 분석하여 모바일용 지하공간통합지도 데이터포맷 및 경량화 방법을 제시하고, 제시된 포맷의 모바일용 지하공간통합지도를 생성할 수 있는 기술 개발을 실시하였다. 또한 현장에서 빠르게 데이터를 전송받을 수 있도록 3차원 데이터 압축기술을 적용하여 경량화율을 테스트해 보았으며, 현장에서 압축된 3D 데이터를 해제하여 활용할 수 있는 기술개발을 하였다. 아울러 향후 본 연구에서 실험적으로 개발한 기술을 보완하고 추가 연구실시하여 굴착현장에서 활용할 수 있는 소프트웨어로 제작하여 활용에 쓰이는 것을 목표로 한다.

• 터널과지하공간
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• 제31권1호
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• pp.41-51
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• 2021

치밀 저류층의 투과도 증진을 위해 개발된 수압파쇄 기술은 셰일가스와 같은 비전통자원과 심부지열 개발에 필수적인 기술 중 하나이다. 파쇄형태가 단순하고 파쇄효율이 좋지 않은 수압파쇄를 개선하기 위해 다양한 파쇄유체를 이용한 실험적 연구가 진행되었다. 물, N2, CO2 가스를 파쇄유체로 사용하여 치밀 암석에 대한 파쇄형태와 효율성을 분석하였다. 파쇄유체로 물을 일정 주입속도로 주입한 경우 순간적으로 압력이 상승하여 파쇄가 발생하였으나, 파쇄유체로 가스를 주입한 경우 서서히 압력이 증가되면서 물보다 낮은 파쇄압력을 보였다. 3D 단층촬영 기법을 이용하여 물과 가스 주입으로 생성된 균열을 관찰한 결과는 기존 공극부피 대비 파쇄 자극부피가 각각 5.71%(물), 12.72%(N2), 43.82%(CO2) 증가되었다. 또한 파쇄유체의 파쇄 효율성을 검정하기 위한 파쇄 전후 투과도 변화 실험에서는 가스 파쇄에 의해 증가되는 투과도 증가 값이 물을 이용한 파쇄보다 훨씬 높게 측정되었다. 파쇄 이후 인공균열의 생성과 주변응력에 의해 다시 균열이 닫히는 현상을 고려하여 생성된 인공균열에 구속압을 단계별로 증가시켜 투과도 변화를 측정하였다. 구속압이 2MPa에서 10MPa로 증가시켰을 경우 초기 투과도 대비 각각 89%(N2), 50%(CO2) 감소하였다. 본 연구는 가스파쇄기술이 수압파쇄보다 투과도 증진 효과가 크고 이후 주변 응력에 의한 투과도 감소가 적은 것으로 나타났다.

• 공업화학
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• 제32권3호
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• pp.290-298
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• 2021

천연 흑연의 음극재 적용을 위하여 정제 공정을 실시하였으며, 공정에 따른 흑연의 구조적 변화와 불순물 함량이 음극 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 천연 흑연은 불화암모늄과 황산을 동일 비로 하여 사용량을 달리한 산처리 및 온도(800~2500 ℃)를 달리한 열처리를 통하여 화학적/물리적으로 정제되었다. 산을 이용한 불순물 제거는 한계가 있었으며, 이후 진행된 2500 ℃까지의 열처리를 통해 Si과 같은 일부 원소를 제외하고 대부분의 불순물이 전량 제거되는 것을 확인하였다. 복합 정제 공정에 따라 제조된 흑연 음극재의 특성이 향상되었으며, 구조와 불순물 함량 변화는 각각 용량 및 속도 특성과 초기 쿨롱 효율에 지배적인 영향을 미쳤다. 복합 정제 공정은 흑연 구조를 향상시켰으며, 불순물을 효율적으로 제거하여 SEI층 형성 억제 및 Li⁺ 삽입 공간 확대를 통해 리튬 이온 전지의 성능을 향상시켰다.

• 문화기술의 융합
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• 제7권3호
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• pp.583-589
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• 2021

본 연구는 반려동물의 증가로 인한 반려동물 동거가구의 재난증가를 대비하기 위한 가상현실 개발에 대한 연구이다. 저출산·고령화와 함께 나타나는 1인가구와 딩크족의 증가는 특히 반려동물로 인한 재난의 위험성을 높이고 있다. 이러한 재난에는 우선적으로 반려동물 양육에 따른 화재발생 증가가 있다. 화재발생 빈도가 제일 높은 것은 반려동물로 인한 전기레인지 화재이다. 특히 고양이로 인한 전기레인지 화재의 빈도수가 제일 높다. 반려동물로 인한 화재를 줄이기 위해 주인의 주의깊은 예방조치가 필요하다. 반려동물의 양육은 정서적 교류로 인한 펫로스 증후군을 유발한다. 주인의 부주의로 인한 재난으로 에스컬레이터에서의 반려동물의 상해와 엘리베이터에서의 주인의 상해가 있다. 에스컬레이터와 엘리베이터에서의 상해를 줄이기 위해서는 기본적 예절로서 반려동물을 안고 에스컬레이터와 엘리베이터를 이용하는 기본예절이 필요하다. 이러한 반려동물로 인한 재난을 줄이기 위해서 가상현실을 활용할 필요가 있다. 가상현실은 재난을 극복하기 위한 사전 훈련에 있어 물리적 공간이 없어도 체험이 가능하므로 실제 재난사례들을 몰입감 있게 경험할 수 있다. 따라서 반려동물로 인한 화재, 주인의 부주의로 인한 재난, 펫로스 증후군의 감소 방안을 가상현실을 통해 학습하는 것은 재난예방과 사회적 비용 감소에 크게 공헌할 것이다.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.494-507
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• 2021

TBM의 활용이 증가하면서 최근 국내에서도 머신러닝 기법으로 TBM 데이터를 분석하여 TBM 전방의 지반을 예측하고 디스크커터의 교환주기 예측 및 굴진율을 예측하는 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 TBM 굴진 시 기계 데이터를 대상으로 전통적 암반에 대한 분류 기법과 최근에 다양한 분야에서 널리 사용되고 있는 머신러닝 기법들을 접목하여 슬러리 쉴드 TBM 현장의 암반 특성에 대한 분류 예측을 하였다. 암반 특성 분류 기준 항목을 RQD, 일축압축강도, 탄성파속도로 설정하고 항목별 암반상태를 클래스 0(양호),1(보통),2(불량)의 3개 클래스로 구분한 다음, 6개의 분류 알고리즘에 대한 기계학습을 수행하였다. 그 결과, 앙상블 계열의 모델이 좋은 성능을 보여주었고 특히 학습성능과 더불어 학습속도에서 우수한 결과를 보인 LigthtGBM 모델이 대상 현장 지반에서 최적인 것으로 나타났다. 본 연구에서 설정한 3가지 암반 특성에 대한 분류 모델을 활용하면 지반정보가 제공되지 않은 구간에 대한 암반 상태를 제공할 수 있어 굴착작업 시 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.623-646
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• 2021

국내외적으로 전기화의 가속으로 인해 전력수요가 급증됨에 따라, 석탄화력발전소의 수요가 늘어나고 있다. 석탄화력발전소는 경제적으로 많은 이점이 있지만, 대기오염물질 증가, 발전회의 매립 처분에 의한 오염 유발 가능성 등의 환경적인 문제를 수반하고 있다. 특히, 발전부산물인 발전회의 경우에는 재활용률이 70%에 그치고 있으며, 나머지는 전량 매립되고 있다. 본 연구에서는 발전회의 재활용률을 증대시키고 지하에 위치하는 폐광산의 지반 안정성을 확보하기 위하여, 발전회를 폐광산 채움재로 이용하여 지하 폐광산의 채굴 공동을 충전하는 방안에 대한 기초연구를 수행하였다. 암반과 폐광산 채움재의 접합부에서 상호작용에 의한 충전 및 지반보강 효과를 분석하기 위하여, 다양한 거칠기를 갖는 절리면 모사 시료를 제작하여 접합강도 시험과 직접 전단시험을 수행하고 이에 대한 통계분석을 수행하여 절리면의 거칠기와 재령일에 따른 접합 및 전단거동 특성을 규명하였다. 또한 접합부 거동특성이 전산해석 기법을 이용한 지반안정성 분석에 미치는 영향을 검토하기 위하여 지하광산을 모델링하고 접합부 유무에 따른 거동특성을 비교하였다.

• 한국경제지리학회지
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• 제24권4호
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• pp.367-385
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• 2021

본 연구는 태양광 모듈 탄소인증제를 중심으로 에너지경관의 변동에 주목했다. 세계 태양광시장이 중국 기업 중심으로 재편됨에 따라, 정부는 태양광산업의 경쟁력 강화를 추진했다. 그러나 정부 주도로 구성된 제도는 에너지경관의 역동적인 변화를 담지 못하는 한계가 존재했다. 이를 배경으로, 다층적 관점(multi-level perspective)의 "거시환경-사회기술체제-틈새"로 이어지는 층위를 탐색해 사회기술체제로서 정부와 국내 태양광 기업이 세계시장 변화에 대응하는 과정을 추적했다. 각 층위의 변화 속도와 혁신적 실험이 일어나는 틈새에 대해 주목했던 다층적 관점의 개념적 논의에 문제를 제기하며, 공간에 따라 차별적으로 변동하는 에너지경관을 추적해 이러한 간극을 메우고자 했다. 이러한 공간적 논의는 각 국가별로 상이한 탄소배출계수, 산업 특성 등을 추적해, 구성된 제도에 대해 보다 높은 설명력을 가질 수 있다. 또한, 정부 주도의 재생에너지 정책 도입의 문제점과 함의에 대한 토론을 통해, 보다 현장 중심적인 제도의 형성과 이행의 필요성을 제시한다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.373-385
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• 2022

굴착기의 어태치먼트 형태로 사용하는 드럼커터는 현장에서 다양한 작업이 가능한 굴착기와 연계하여 사용하는 점에서 그 효용이 크다. 본 연구에서는 굴착기에 설치된 드럼커터 어태치먼트를 이용하여 노출된 암반사면을 대상으로 굴착 시 나타나는 유압과 변형률을 측정하여 드럼커터에 작용하는 하중과 토크를 추정하였다. 굴착기의 붐과 암의 작업각도와 sumping, lowering작업에 따라 8가지 작업모드로 구분하고 작업모드에 따른 유압과 작용력 변화를 분석한 결과, 유압과 유량은 드럼커터 어태치먼트의 제작사양에서 고려된 범위 내에서 문제없이 구동될 수 있음을 확인하였다. 드럼커터 어태치먼트에 작용하는 평균 하중과 토크는 제작사양의 범위 안에 있었지만, 최대하중은 제작사양의 4배까지 나타났다. 높은 지반강도의 영향으로 sumping이 적정하게 이루어지지 못한 점과 일부 위치에서 불연속면의 포함 등으로 인하여 굴착기의 붐과 암의 각도에 따른 하중과 토크의 경향을 발견하지 못하였다. 그러나 해당 결과는 높은 강도의 지반을 굴착할 경우에 드럼커터 어태치먼트에 나타나는 하중과 토크의 범위를 파악하는데 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.502-517
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• 2022

TBM의 활용이 증가하면서 최근 국내외에서 머신러닝 기법으로 TBM 데이터를 분석하여 디스크커터의 교환주기 예측 및 굴진율을 예측하는 연구가 증가하고 있다. 본 연구에서는 굴진 시 획득되는 기계 데이터와 지반 데이터를 기반으로 최근에 다양한 분야에서 널리 사용되고 있는 머신러닝 기법들 중 회귀 모델을 접목하여 슬러리 쉴드 TBM 현장의 디스크 커터 마모 예측을 하였다. 디스크 커터 마모 예측을 위해서 Training과 Test 데이터를 7:3으로 분할하였으며, 최적의 파라미터를 선정을 위해서 분할 교차검증을 포함하는 그리드 서치를 활용하였다. 그 결과, 앙상블 계열의 그레디언트 부스팅 모델이 결정계수가 0.852, 평균 제곱근 오차가 3.111로 좋은 성능을 보여주었고 특히 학습성능과 더불어 학습속도에서 우수한 결과를 보여주었다. 현재 도출된 결과로 볼 때, 슬러리 쉴드 TBM의 기계데이터와 지반정보가 포함된 데이터를 활용한 디스크 커터 마모 예측 모델의 적합성은 높다고 보인다. 추가적으로 지반조건의 다양성과 디스크 마모 측정 데이터양을 늘리는 연구가 필요한 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.363-372
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• 2022

프리캐스트 콘크리트는 제작조건을 최적화하고 유사하게 함으로써 시공품질과 시공속도를 높일 수 있는 효과적인 방법이다. 본 연구에서는 좀 더 효과적으로 내화재 일체형 프리캐스트 슬래브 제품을 제작하기 위해, 경화촉진제를 사용하여 양생속도를 증가시키는 방법을 사용할 경우 내화재의 화재저항성능이 유지되는지를 파악하고자 하였다. 경화촉진제 포함 여부에 따라 구분된 시험체에 대해 화재저항성능시험을 수행한 결과, 경화촉진제를 사용한 시험체에서 시험체 내부의 온도증가가 높게 나타났으며, 화재가열면에서 내화재의 단면손실이 국부적으로 발생하였다. 결론적으로 본 연구에서 사용한 조건과 같이 경화촉진제를 사용하여 재령 3일 강도를 재령 1일에 발현시킨 경우의 내화재는 RWS화재시나리오 하에서 충분한 화재저항성능을 보장하지 못하는 것으로 판단된다.