• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.11-16
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• 2019

한랭지역에 설치된 터널의 경우, 저온 및 온도차이로 인하여 터널구조물의 내구성이 저하될 수 있다. 외기온도의 변화에 따른 터널라이닝 및 배면 지반의 온도변화를 감소시키기 위하여 단열성능을 가진 도료(단열재)를 개발하였으며, 단열재를 공용 중인 터널 라이닝에 도포하였다. 단열재는 라이닝의 바닥면으로부터 1.5m 높이까지를 도포하였으며 동절기 기간동안 단열재가 도포된 구간과 도포되지 않은 구간의 라이닝 온도를 측정하여 단열재의 효과를 분석하였다. 라이닝의 온도측정은 위치별, 거리별, 외기 온도가 가장 높을 때, 가장 낮을 때를 중심으로 측정하여 비교하였다. 측정결과 단열재를 도포한 구간의 라이닝 온도저하가 적은 것으로 나타났으며, 최고 및 최저온도간의 온도차이도 적은 것으로 나타나 단열재의 성능을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.17-21
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• 2019

국내 한랭지역의 경우 고속도로터널 및 일반도로터널에서 발생하는 동결피해 사례는 조사 및 보고되고 있지만, 이에 대한 방안대책은 미흡한 상황이다. 한랭지역의 경우 영상권을 유지하는 다른 지역들과는 달리 평균온도가 영하로 떨어지는 지역이며, 동일지역 터널 내에서도 기온이 낮은 입출구에서 손상이 좀 더 발생하는 것으로 조사 되었다. 터널 라이닝의 온도저하를 방지하기 위하여 동절기에 라이닝의 온도를 강제로 상승시킬 수 있는 발열체를 제작하였다. 발열체는 실규모 터널의 라이닝에 부착하여 발열체의 열에 의한 터널 라이닝 주변의 온도변화를 측정하였다. 연구결과 발열체의 발열에 의해 라이닝의 온도상승 정도를 확인하였으며, 일정시간이 경과하면 라이닝의 온도상승이 수렴하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 활용하여 동절기 터널라이닝 및 배면의 동결피해를 줄일 수 있음을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.5-12
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• 2017

한랭지역에 건설된 터널 라이닝은 터널주변 지하수의 결빙 등으로 인한 균열, 누수 및 백태 등이 빈번하게 발생하게 된다. 이러한 터널의 동결피해는 동절기 외기온도에 의해 터널내부 라이닝 및 배면의 지반온도의 하강으로 발생하게 되므로 시공 시 단열재를 설치하여 동결로 인한 피해를 저감하거나 기 시공된 터널에서는 단열재를 설치하거나 발열체 등을 설치하여 동결로 인한 피해를 저감할 수 있다. 본 연구에서는 대기온도의 변화에 의한 라이닝 배면의 지반온도 변화와 발열체가 설치되었을 경우 라이닝 및 배면 지반의 온도변화를 분석함으로써 동결피해 저감을 위한 대응방안 시 나타나는 효과를 분석하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권11호
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• pp.35-40
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• 2017

한랭지역에 건설된 터널은 낮은 기온으로 인하여 콘크리트 라이닝 배면의 동결이 발생하게 되며, 콘크리트 라이닝의 손상을 발생시켜 터널구조물의 내구성을 감소시킨다. 터널 라이닝 배면 지반의 동결을 억제시키기 위하여 터널 라이닝 표면에 발열체를 부착하고 일정시간 동안 발열시켜 콘크리트 라이닝 내부의 온도변화를 측정하였다. 냉동챔버를 제작하여 현장현황을 모사하고 발열체는 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube) 재료를 플레이트로 제작하여 표면에 부착하고 전기공급을 통해 발열시켰다. 발열체를 발열시킴에 따라 콘크리트 라이닝의 내부 위치별 온도변화 분포를 측정하였으며, 외기온도 및 발열온도의 유지시간에 따른 영향을 분석하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.49-58
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• 2017

국내 한랭지역(강원권)의 경우 낮은 연평균 기온에 의한 도로터널 라이닝 내구성에 문제가 발생하게 된다. 이에 따라 라이닝에 균열, 망상균열, 박락, 박리, 누수 등의 문제가 발생하며, 해마다 경제적 손실 및 인명피해가 증가하고 있는 실정이다. 하지만 국내에서는 기온에 따른 도로터널 라이닝의 피해에 대한 연구는 미비한 상태이다. 따라서, 본 논문에서는 한랭지(강원권) 터널 70개를 조사함으로써 현재 한랭지역의 피해현황을 분석하였고, 같은 한랭지역 중 비교적 따뜻한 기온을 가지는 강릉 지역과 기온이 낮은 홍천 지역의 터널 라이닝 피해를 비교함으로써 기온이 도로터널 라이닝에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제13권4호
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• pp.319-345
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• 2011

한랭지에 건설된 터널의 경우 터널 주변지반 지하수의 동결은 동절기 터널 배수 장애의 원인이 되며 라이닝을 내공 측으로 압출시키는 원인으로 작용하기도 한다. 노르웨이 등 해외에서는 이미 한랭지에 건설되는 터널의 동해방지를 위한 단열기준을 가지고 있으나 국내에서는 아직까지 터널 라이닝 동해방지를 위한 단열설계가 도입되어 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 국내 도로터널의 동결 사례를 고찰하여 터널 라이닝 동해방지 대책이 필요함을 파악하였다. 또한 터널 주위의 온도분포를 파악하기 위해 화악터널에서 터널 종단길이에 따른 온도분포, 라이닝 내부의 온도, 포장면 하부지반의 온도 분포를 계측하였으며 이로부터 외기 온도변화에 따른 터널 내부 온도 분포 특성을 분석하였다. 화악터널의 온도분포 계측 결과를 바탕으로 단열재의 성능시험을 위해 인공기후실에서 단열재 설치 유무에 따른 암석시편의 열유동 실험을 수행하였다. 또한 터널 라이닝 동해를 방지할 수 있는 적정 단열재 두께를 제안하기 위해 3 차원 수치해석을 실시하였다. 수치해석 결과로부터 터널배면 지하수 동결기준으로 동결지수를 약 291$^{\circ}C{\cdot}$ Hr로 제안하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.410-414
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• 2014

본 연구에서는 도심지 지하철 터널의 콘크리트 라이닝에 계측센서를 설치하여 터널 내부의 온도변화에 따른 콘크리트 라이닝의 거동을 분석하였다. 계측결과, 터널 내부의 온도변화에 따라 콘크리트 라이닝의 응력과 내공변위, 균열이 변화하는 것을 알 수 있었다. 특히 균열의 경우, 온도변화에 따라 수축과 팽창이 이루어지고 있으나 균열의 크기와 상태에 따라 변화의 폭이 다른 것으로 나타났다. 또한 온도변화에 따른 콘크리트 라이닝의 수치해석을 통하여 터널 내부 온도변화에 따른 콘크리트 라이닝 응력과 내공변위의 보정식을 제안하였다. 본 연구 결과는 도심지 지하철 터널 내부의 온도변화에 따른 거동 파악 및 온도변화를 고려한 터널의 유지관리에 크게 활용될 것이다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제38권6호
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• pp.593-601
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• 2024

In this paper, the quantitative evaluation method is presented for the durability performance of mountain tunnel concrete linings experiencing freezing and thawing during winter season. To analyze the freeze-thaw characteristics of lining, the freezing time of the concrete lining was measured by the outside temperature. The heat flow analysis was conducted based on the freezing time measured through the indoor experiment, and based on this, the energy required to freeze the concrete lining by the temperature of the outside air could be analyzed. In addition, the temperature change during the winter season was measured through an instrument installed on the actual tunnel concrete lining, and based on the results of indoor and field experiments, criteria for freeze-thaw environment evaluation and progress evaluation were prepared. Also, an equation using the freezing index was proposed through regression analysis.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2001년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.33-40
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• 2001

In this research, the cracking of tunnel concrete lining was investigated and analyzed through long-term measurement and nonlinear numerical analysis. For one year after the casting of lining, the stresses and strains were measured by the sensors installed in hard rock tunnel lining. The measurements showed that only small stresses which were less than cracking stress occurred in every survey sections regardless of sensor directions. It could be induced that the external load applied to the lining was small or ignorable. Also, it was carried out short-term numerical analysis based on such site condition as ambient temperature, the- degree of overbreak and mold staying period. Long-term numerical analysis based on creep & shrinkage and nonlinear cracking was carried out. The output showed that construction condition and ambient environments could make the lining concrete crack without external loads. The cracks formed in this process does not indicate the structural instability of the tunnel.

• 터널과지하공간
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• 제7권1호
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• pp.75-83
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• 1997

The interest of diagnosis and maintenance of construction is increasing due to the collapse of infastructures. To obtain the complete, reliable and reproducible data ont he state of the entire structure, various non-destructive techniques are available, Especially, specific constructional characteristics of tunnels make the application of non-destructive tests more difficult. Despite of the complications of these conditions, non-destructive techniques should be capable of providing a description of the state of the tunnel lining, without the removal of the tunnel installations. In this paper, the infrared thermography technique using the difference of surface temperature was studied. The optimum equipment was selected and introduced, the principle, testing method and data anlaysis were investigated. Also, through the case study for inspection of concrete tunnel lining, this technique has proven to be a valuable non-destructive test for detecting the defects such as crack, leakage of water and exfoliation of concrete. The applicability and usefulness of this technique for estimation of concrete tunnel lining have been conformed.