• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.401-417
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• 2020

증가하는 도심지 전철 급행화의 요구에 따라, 완행과 급행철도를 동시에 운영할 수 있도록 하는 부본선의 건설이 필요하다. 그러나 기존 대피선 설치 방안은 열차의 운행을 차단한다는 점에서 긴 공사기간이 필요할 뿐만 아니라 막대한 경제적 손실을 발생시키는 문제점이 있다. 이를 개선하고자 기존 지하철 터널 운영 중이라는 특수한 상황에서의 대피선 설치 방안 연구가 필요하며 대피선 건설방안 적용에 따른 시공 리스크 분석 또한 요구된다. 따라서 본 논문에서는 지하철 4호선 과천정부청사역을 가상의 대피선 건설 대상역으로 선정하여 최적의 대피선 건설방안을 도출하였으며, 기존 지하철 터널운영 중 대피선 건설 예비 설계단계 시 발생 가능한 리스크 사건에 대한 리스크 식별 및 대응계획 수립, 리스크 평가, 리스크 통제 및 관리의 일련의 리스크 관리 프로세스를 수행하였다. 총 8가지의 발생 가능한 리스크 사건과 리스크 저감 대책을 선정하였으며 5단계의 리스크 사건 발생확률 및 영향도 기준을 활용한 리스크 평가 매트릭스를 구축하여 리스크 및 잔류 리스크 평가를 수행하였다. 리스크 평가 결과를 바탕으로 각 리스크 사건의 평가 점수와 리스크 저감 대책공법의 저감효과를 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.41-52
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• 2016

터널 화재시 정체차량에 의한 정체길이가 터널연장을 초과할 경우, 환기저항의 증가에 따른 제연설비 용량의 증가가 발생하게 된다. 그러나 현행 방재지침에는 정체길이에 대한 정의가 없기 때문에 합리적 산출식의 제시가 필요하다. 본 연구에서는 터널 화재시 정체차량 대수에 의한 정체길이의 산정식을 제시하고, 터널연장별 적용성 분석을 수행하였다. 일반적인 터널의 경우, 화재시 정체길이의 과도한 적용을 방지하기 위해서는 터널연장 1,200 m 까지는 정체길이와 터널연장과의 상호비교가 필요한 것으로 분석되었고, 모델터널에 대한 적용성 평가결과 제연용 제트팬의 절감효과가 있는 것으로 분석되었다. 더불어 정체길이의 판별여부를 대형차혼입률과 터널연장의 관계로 설명할 수 있는 정량화 선도를 제시하였다. 결과적으로 제연설비 용량결정시, 정체차량에 의한 정체길이가 터널연장을 초과하는 경우에는 터널연장을 초과하는 차량대수는 차량에 의한 환기저항 산정에서 제외하는 것이 타당한 것으로 분석된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.153-166
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• 2015

일반적인 장대 철도터널에 비해 해저터널은 환기 및 방재를 위한 별도의 연직갱 또는 경사갱 설치에 공간상 많은 제약을 받게 되므로, 인공섬을 건설하여 환기를 수행할 필요가 있다. 그러나, 인공섬 설치에는 시공상의 문제 뿐만 아니라 건설비용이 증가하게 되므로, 인공섬 설치를 최소화하여 환기구간 거리를 늘려야 한다. 이에 따른 환기거리의 증가시, 누풍에 의한 신선공기 공급량이 커지게 된다. 공급풍량이 과대해지면, 구조물 한계에 의해 설치가능한 덕트직경이 제한적이므로, 팬 정압 및 동력도 상당히 증가하게 된다. 따라서, 초장대 해저터널을 건설하기 위해서는 이러한 현실적인 문제를 극복하고, 시공중 터널내 환경을 쾌적한 상태로 유지할 수 있는 기술력이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 초장대 해저터널에 적합한 공사중 환기 방식을 개발하기 위한 기본연구로써, 국내외의 공사중 환기용량 산정방법 비교를 통해, 스위스의 SIA 196 코드가 초장대 해저터널계획에 적합함을 확인하였다. 또한, 덕트 접속부의 누출에 관한 실험을 통해, 국내의 덕트 접속방식은 100 m당 누풍율이 1.5~3.0% 사이임을 확인하였다. S등급 덕트의 경우 환기가능거리가 10.2 km 이므로, 덕트의 접속방법을 개선한다면, 환기가능거리는 더 길어질 수 있다. 따라서, 공사중 덕트의 누풍개선이 초장대 해저터널의 공사중 환기의 주요 이슈임을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.121-141
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• 2017

최근 전력구 지중 송전선의 허용 전류용량에 대한 정부규제로 인해 전력구 공사에 현장 되메움재의 열적 거동에 대한 연구가 중요해졌다. 점차 증대되는 고용량 전력공급에 대한 수요와 더불어, 허용 전류용량을 산정하기 위해, 전력 케이블 주변 온도 증가를 유발하는 요인을 예측하고 분석하는 것이 시급하다. 전력구 내부의 과도한 열확산으로 인한 지중 송전선로 주변의 온도 증가는 지중 송전선 자체의 열저항을 증가시켜 절연 파괴 및 열 폭주 현상을 야기한다. 따라서 전력구 설계 및 시공시, 되메움재에 따른 전력구 현장 열거동 메커니즘을 규명하는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 현장 시험시공을 기반으로, 전력구내부와 주변지반의 온도 변화 및 열저항을 산정하기 위한 수치해석 모델을 개발하였다. 전력구 열거동 파악을 위한 수치해석은 현장시험 시공시 획득한 4개의 다른 종류의 되메움재의 열적 그리고 물리적 물성치를 기반으로 수행되었다. 또한, 실내 시험을 통해 산정한 각 되메움재의 열저항을 수치해석 모델에 입력변수로 적용했다. 전력구 내부에 일정한 열량이 공급될 때, 되메움재의 단위중량, 함수비, 열적 특성 등 여러 변수를 고려한 열거동 메카니즘을 모사할 수 있도록 열거동 수치해석 모델을 구성하고 1년 동안의 수행된 현장계측값과 비교를 통하여 개발된 수치해석 모델을 검증하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.583-598
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• 2022

인력기반 터널 점검은 점검자의 주관적인 판단에 영향을 받으며 지속적인 이력관리가 어렵다. 따라서 최근에는 딥러닝 기반 자동 균열 탐지 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 대부분의 연구에서는 사용하는 대규모 공개 균열 데이터셋은 터널 내부에서 발생하는 균열과 매우 상이하다. 또한 현행 터널 상태평가에서 정교한 균열 레이블을 구축하기 위해서는 추가적인 작업이 요구된다. 이에 본 연구는 균열 형상이 다소 단순하게 표현된 기존 데이터셋을 딥러닝 모델에 입력하여 균열 탐지 성능을 개선하는 방안을 제시한다. 기존 터널 데이터셋, 고품질 터널 데이터셋과 공개 균열 데이터셋을 조합하여 학습한 딥러닝 모델의 성능 평가와 비교를 수행한다. 그 결과 Cross Entropy 손실함수를 사용한 DeepLabv3+에 공개 데이터셋, 패치 단위 분류와 오버샘플링을 수행한 터널 데이터셋을 모두 학습한 경우 성능이 가장 좋았다. 향후 기 구축된 터널 영상 취득 시스템 데이터를 딥러닝 모델 학습에 효율적으로 활용하기 위한 방안을 수립하는 데 기여할 것으로 기대한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.525-538
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• 2022

우리나라에서는 지하시설물의 노후화와 체계적인 관리 부족으로 인한 안전사고가 지속적으로 발생하고 있다. 하지만 지하공간이 지속적으로 개발되고 있음에도 지하시설물의 관리 주체가 다양하고 이에 대한 현황정보가 명확하게 기록·관리되고 있지 않아, 체계적인 지하시설물 관리에 한계가 있는 상황이다. 따라서 본 연구는 지하에 위치해 확인하기 어려운 지하시설물을 증강현실로 구현하여 유지관리 과정에서 효과적으로 사용할 수 있는 시스템을 개발하였다. 증강현실기반 지하시설물 관리 시스템 개발을 위해 세 가지 필수 요구사항인 '정밀 위치파악', 'BIM 설계정보 활용', '사용성 확보'를 도출하여 이를 시스템 개발에 반영하였다. Broadcast-RTK를 활용하여 위치정밀도를 cm급으로 확보하였고, BIM 모델의 형상 및 속성정보를 IFC포맷으로 변환하여 증강현실로 구현하는 시스템을 구성하였다. 또한 사용성을 최적화할 수 있는 Application을 개발하였다. 마지막으로, 시뮬레이션을 통해 지하시설물을 구성하는 구조체 및 기계 시스템의 형상, 속성정보를 증강현실로 구현하였다. 또한 가혹한 환경(고층 빌딩 인접)에서도 정밀하고 정합성 높은 증강현실 시스템이 작동함을 확인할 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.559-575
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• 2021

최근지반굴착 공사의 증가로 인해 지반침하사고 발생 가능성은 점점 높아지고 있지만, 지하안전관리에 관한 특별법 제정 등 제도적인 강화에도 불구하고 지반침하사고를 근본적으로 예방하는 것은 매우 어려운 실정이다. 도심지 지반굴착의 여러 사례를 살펴보면, 굴착 전에 다양한 정보를 활용해 예측했던 지반침하 거동특성은 시공 중에 확인된 결과와 무시할 수 없을 정도의 차이를 보이고 있다. 이러한 원인은 지반조건의 변화, 지반침하 예측방법의 한계, 설계와 착공 시기의 계절적인 차이, 현장여건을 고려한 공법의 변경 및 기타 다양한 사유에 의한 장기간의 공사 중지 등의 현장 여건 변경이 주요 원인으로 고려될 수 있다. 이에 대응하기 위한 방안으로, 다양한 시공정보를 통한 안전관리시스템 도입을 예를 들 수 있으나 아직까지는 굴착으로 인한 영향 및 위험도를 예측할 수 있는 시스템은 부재한 실정이다. 본 연구에서는 도심지 굴착사업의 설계·시공에 있어서 지반침하와 주변 구조물에 미치는 굴착 영향도를 사전에 예측하고 위험도 평가를 할 수 있는 시스템을 개발하였으며, 과거에 획득된 현장계측 데이터를 통해 현재 및 장래 지하수위와 침하량 등을 예측할 수 있는 시계열 분석기법과 지반공학 데이터 시각화(Geotechnical Data Visualization, GDV) 기술을 적용하였다. 본 연구에서 개발된 웹기반 평가시스템을 통해 과거에 획득된 데이터를 이용하여 현재 및 장래 지하수위 변화 및 침하량 예측 등 굴착으로 인한 위험도 예측 및 관리가 가능할 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.357-371
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• 2023

TBM을 이용한 전력구 공사에서 수직구는 TBM 장비 및 전력선의 진출입을 위해 필수적인 구조물이다. 수직구는 지반을 수직으로 관통하여 굴착하기 때문에 암반을 굴착하는 경우가 많다. 암반 지반은 대부분 발파나 할암 공법을 적용하여 굴착하므로 이때 발생하는 소음 및 진동, 도로 점유로 인해 민원이 발생하고 있다. 따라서 기존 공법의 대안으로 기계식 굴착장비를 이용한 수직구 굴착을 고려하였다. 다만, 현 기술 수준에서 수직구 굴착장비는 암반의 압축강도 약 120 MPa 이상에서는 굴착성능이 현저히 저하되어 고강도 암반 지반 적용에 한계가 있다. 본 연구에서는 암반에서 기계식 굴착 성능 개선을 위해 연마재 워터젯 기술을 굴착 보조공법으로 활용하는 방안에 대해 검토하였다. 연마재 워터젯 절삭성능에 대한 검증을 위해 암석 절삭실험을 수행하고, 실험결과로부터 이격거리, 이송속도, 수압 조절을 통해 지반조건 변화에 대응하여 굴착성능을 확보하는 것이 적절할 것으로 판단하였다. 또한, 일축압축강도와 RQD, 굴진율의 관계를 이용하여 연마재 워터젯을 이용한 인위적인 절리생성을 통해 굴착성능을 향상시키는 방안을 제시하였다. 본 연구결과는 향후 수직구 기계식 굴착장비 도입을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.469-478
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• 2023

도심지 대심도 터널은 자동차와 열차가 다니던 지상공간을 친환경적인 공원으로 시민에게 돌려주고, 지하는 복합적인 교통인프라 시설의 구축이 가능한 미래지향적인 건설방안이다. 하지만 일부 언론과 영화에서 터널공사는 지반침하, 붕괴 등의 재난의 대상으로 묘사하는 경우가 종종 있었다. 실제로 대부분의 도심지 대심도 터널공사 진행 과정에서 노선 부근 주민의 굴착 반대 민원으로 인해 사업추진에 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 대심도 터널과 관련된 시민여론조사를 통해서 지하 공간개발에 대한 인식과 대심도 터널 공사에 대한 시민 우려사항을 파악하고 이해관계자의 손실보상에 대한 의견을 조사하였다. 대심도 터널공사와 관련된 현행법령을 검토하여 공사단계별 공공참여 가능성을 분석하고 지하공간의 보상과 관련된 구분지상권에 대하여 살펴보았다. 여론조사에서 시민이 우려하는 대심도 터널공사의 이슈사항이 현행기술로 해결 가능한 문제임을 파악하고 공공참여를 통해 터널공사의 안정성을 확신시키기 위한 제도적 개선 방향과 구분지상권 설정에 이해관계자의 협조를 증진하려는 개선방안을 제시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.569-582
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• 2023

최근 국내 주요 SOC 시설물의 사용 연수가 30년 이상을 넘어가고 있어, 10년 내 노후화가 급속도로 진행될 것으로 예상되면서 시설물의 선제적 유지관리에 대한 필요성이 대두되고 있다. 이에 따라 유지관리 분야에도 스마트 점검 기술을 도입하기 위한 연구가 다수 수행되고 있다. 하지만 현재 시설물 유지관리는 인력위주의 안전점검 및 진단에 맞춰 제도가 마련되어 있어, 실제 현장에서 육안조사에 의존하여 조사가 이뤄지고 있는 실정이다. 인력점검의 경우 점검시간이 과다 소요되고 결과 분석 시에 주관적인 오류 등이 발생할 수 있으며, 터널의 경우 일부 구간 차단으로 사회간접비용 손실 등이 발생한다는 단점이 있다. 따라서 스마트 안전점검을 제도적으로 도입하기 위해서는 첨단 장비 사용, 전문가 자격 변경 등 구체적인 방안 마련을 위한 검토가 필요하다. 또한 제도적 변경에 앞서 첨단 장비를 통한 안전점검 결과에 대한 확인 및 검증이 필요하므로, 국가차원의 공식적인 연구나 검증 기관 운영 등이 필요하다. 이를 통해 유지관리 분야에 스마트 점검 기술이 도입되면, 터널 등 SOC 시설물의 일상적인 점검이 가능해질 것으로 예상된다. 결과적으로 시설물 상태변화에 의한 안전사고를 미리 인지하고 선제적으로 대응할 수 있는 유지관리 기술이 정착될 수 있을 것으로 기대된다.