• 터널과지하공간
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• 제33권4호
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• pp.265-280
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• 2023

터널누수는 주변지반의 응력 및 간극수압을 변화시켜 터널 안정성 및 지반변형에 영향을 미칠 수 있는 결함요소이다. 장기간 또는 큰 규모의 누수발생은 터널 라이닝의 불안정성 및 지표침하와 같은 터널 구조물 및 주변지반 환경에 손상을 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 누수발생 시 터널의 구조 안정성 및 지반거동에 미치는 영향을 수치해석적으로 분석하였다. 고려된 터널은 내부로 주변 지하수의 유입을 허용하지 않는 비배수 조건으로 가정하였고 터널 완공 후 라이닝에서 누수가 발생하는 것으로 설정하였다. 누수로 인한 터널 구조물 및 지반의 거동을 모사하기 위해 수리역학 연계해석이 수행되었으며 파이썬으로 개발된 TOUGH-FLAC 시뮬레이터가 사용되었다. 누수 발생량과 누수위치를 변화시켜 수치모사가 수행되었으며 수리역학 해석을 위한 연계항들이 복합거동 결과에 미치는 영향을 조사하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.311-320
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• 2014

화재 시 고강도 콘크리트는 보통강도 콘크리트보다 강도의 감소가 빠르게 나타날 뿐만 아니라 단면손실을 발생시키는 스폴링(spalling)에 취약하다. 본 연구에서는 PET섬유가 혼입된 고강도 세그먼트 콘크리트를 대상으로 ISO834 화재곡선과 RABT 화재곡선 하에서 화재저항성을 평가하였다. 화재저항성을 시험한 결과, PET섬유가 혼입되지 않았을 경우에 ISO834 화재곡선과 RABT 화재곡선 하에서 콘크리트의 단면손실은 약 8 cm, 9.5 cm로 측정되었다. ISO834 화재곡선 하에서 PET섬유가 0.1% 혼입되었을 경우에는 단면손실이 발생하지 않았으나, RABT 화재곡선 하에서는 PET섬유가 0.1% 혼입되었을 경우에는 6.5 cm의 단면손실이 발생하였다. RABT 화재곡선 하에서는 PET섬유가 0.2% 혼입되었을 경우에 단면손실이 발생하지 않았다. 따라서 본 연구에서 사용한 세그먼트 콘크리트는 PET섬유의 혼입량이 0.1%일 때 ISO834 화재곡선 하에서 내화성능을 확보하였으며 RABT 화재곡선 하에서는 PET섬유의 혼입량이 0.2%일 때 내화성능을 가지는 것으로 나타났다. 그러나 단면손실이 발생하지 않았더라도 가열면으로부터 4 cm까지의 손상된 표면의 보수보강이 필요한 것으로 판단된다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.85-94
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• 2008

본 연구는 HSC의 폭렬제어 및 내화성능 확보 방안 중 하나인, HSC에 내화성능을 갖는 피복층을 형성하는 방안에 대하여, 피복층을 ECC로 이용하는 경우 이에 대한 화재성상 및 내화특성을 실험적으로 검토하고, 수열온도 예측 등과 같은 내화설계를 위한 기초자료를 제시하기 위한 것이다. 이를 위하여 HSC 부재에 대한 내화시험을 실시하였다. 실험변수는 ECC의 피복층 두께(20, 30, 40 mm), 시공방식(라이닝, 보수)으로 하였으며, 비교 및 검증을 위하여 피복층이 없는 HSC 및 FRCC 2종류의 충전두께의 변화에 따른 실험을 실시하였다. 도입 화재하중은 ISO 834 기준 3시간 가열곡선으로 하였으며, 각 깊이별 수열온도, 폭렬 및 균열성상, 중성화깊이를 측정 평가하였다. 실험결과 ECC는 HSC 보다 높은 차열성능을 가지고 있으며, 폭렬저감성능을 확인 할 수 있었다. 또한 회귀분석을 통하여 ECC를 HSC의 피복층으로 사용하는 경우에 대한 수열온도 간편 예측식을 제시하였으며, 이에 대한 검증을 실험결과를 통해 수행하였고 HSC를 이용한 부재에 대한 본 예측식의 적용 방법을 제시하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제24권3호
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• pp.145-151
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• 2010

터널의 화재는 초동진압에 실패할 경우 터널의 내부는 상당한 화재하중이 존재하고, 제연설비의 영향으로 화재전파속도가 빨라 단시간 내에 화재의 확산과 함께 고온으로 발전하여 터널 구조체 및 인명에 대한 피해를 증대시킨다. 이에 본 연구에서는 초기 가장 급격한 온도상승이 발생하는 시나리오인 MHC(Modified Hydrocarbon) 화재곡선을 대상으로 하중비를 0, 20, 40, 60, 70%를 조정한 화재실험을 수행하여 하중재하에 의한 콘크리트 폭렬영향성 및 화재손상범위에 대한 열적특성을 규명하고자 하였다. 실험체는 EFNARC에서 규정한 소규모 실물실험체 형상조건을 준용하였으며, 배합강도는 일반강도인 24MPa로 실험제반조건을 선정하였다. 실험수행결과 비재하조건의 라이닝의 경우 16mm의 폭렬이 발생하였으나 하중비 20%와 40%에서는 폭렬이 발생하지 않았다. 재하 하중비를 증가시킨 60%의 경우 24mm의 폭렬이 발생하였으며, 70% 재하조건의 경우 가열시작 10분 이후에 파괴되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권6호
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• pp.95-104
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• 2006

콘크리트 도로 상판 또는 터널 라이닝의 배면 공동은 구조물의 함몰 또는 붕괴로까지 이어질 가능성이 있다. 이 공동을 비파괴로 검출하기 위한 방법 중의 하나가 저주파수대 레이더(GPR)의 사용이다. 그러나 이와 같은 토목구조물에는 분해능이 좋지 않은 저주파수대의 레이더를 사용할 수밖에 없기 때문에 작은 공동의 크기나 두께까지 탐사하는 일은 현재 기술로는 거의 불가능하다. 본 연구는 이와 같은 문제와 한계를 극복하기 위해 다양한 공동의 크기와 두께, 깊이를 대상으로 많은 량의 실측 실험을 통해, 저주파 레이더 측정치와 공동 간의 상관관계를 분석함으로 해서 공동의 깊이, 크기와 두께까지를 추정하기 위한 새로운 해석방법을 제안하고 그 적용성을 검토하였다. 또한 본 검토에서는 공동만을 그 크기(횡폭)에 맞게 화상처리에 의해 나타낼 수 있는 역치를 산정하였다. 그 결과, 본 연구에서 제안된 방법에 의해 실험실 수준에서는 정도 좋게 공동의 깊이와 크기, 두께를 추정하는 것이 가능하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.307-315
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• 2016

국내 외 기후변화 대응 체제의 강화에 따라 전 세계적으로 온실가스 감축을 위한 노력을 기울이고 있다. 건설 분야에서는 건축물을 중심으로 온실가스 저감을 위한 연구가 활발히 이루어지고 있으나, 온실가스 이외에 지구환경에 영향을 미치는 각종 오염물질을 고려한 종합적인 환경부하 저감을 위한 연구는 다소 부족하다. 이에 본 연구에서는 NATM터널을 대상으로 LCA (Life Cycle Assessment, 전과정 평가) 방법론을 이용하여 공종별 환경부하 특성을 분석하였다. 분석 결과, 라이닝콘크리트공, 숏크리트공, 갱문 및 개착터널 등 7대 공종이 NATM터널의 주요 환경부하 공종으로 나타났으며 전체 환경부하량의 89.22%를 차지하는 것으로 나타났다. 또한 대표공종들의 연장(m)당 환경부하량을 산정하여 비교 분석한 결과 개착구간에 해당하는 갱문 및 개착터널 공종의 환경부하량이 가장 큰 것으로 나타났으며, 전체 터널 구간을 대상으로 할 경우 라이닝콘크리트공과 숏크리트공에서 환경부하량이 많이 발생하는 것으로 분석되었다. 본 연구의 결과는 설계초기단계에서 환경부하 대표공종의 물량을 개략적으로 산출하여 전체 환경부하량을 추정하는 모델 개발 시 활용할 수 있을 것으로 판단되며, 향후 친환경 SOC건설을 위한 환경부하 관리방안을 수립하는데 큰 역할을 할 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.749-760
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• 2017

최근 들어 터널구조물이 도로 및 철도에서 차지하는 비율들이 급증하고 있다. 이러한 추세와 더불어 유지관리상에서 터널 콘크리트 라이닝 균열 및 라이닝 국부적인 탈락 발생 비율이 점차 증가하고 있다. 터널유지관리에서 터널 콘크리트라이닝에 대한 유지관리는 유지관리 업무의 핵심으로 관리되고 있다. 이와 더불어 터널 주행자의 안전성 확보 측면에서는 터널 포장부에 대한 유지관리가 중요하다. 일반적으로 터널 설계 시 터널 하부 지반조건은 양호한 암반조건으로 설계되므로 과거에는 터널포장부에서 지반지지력 부족 등으로 균열들이 발생한 경우가 많지 않았다. 최근에 터널구조물 건설이 급증하고 터널길이가 장대화 되면서 국부적으로 터널하부에 지반조건이 파쇄가 심한 토사구간이 존재하는 경우가 종종 발생하고 있다. 이러한 지반조건에 포설된 터널포장은 장기간 시간 경과후 지하수 침투등으로 포장부 하부 지지력 감소로 인한 포장부 균열이 발생하고 있는 것으로 조사되고 있다. 본 연구에서는 공용중인 터널 내 포장부에 균열이 발생한 사례를 대상으로 터널 내 포장 균열 발생 형태와 지지력 감소를 평가하기 위하여 터널 포장균열 발생구간의 ISM값과 동적지지력 특성, 특이구간 분포정도를 조사분석하였고 터널포장부에 대한 균열대책 보강방안을 분석하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.999-1012
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• 2017

터널 굴착에 따라 발생하는 지반이완하중은 이론식, 경험식 및 수치해석적 방법에 의해 산정할 수 있다. 이론식 및 경험식에 의한 방법은 지반조건, 터널형상, 그리고 시공조건을 고려할 수 없다. 그러나 수치해석적인 방법은 터널 굴착으로 인해 발생하는 굴착면 주변의 변위와 응력 분석이 가능하며, 지반조건 및 시공조건을 고려한 지반이완하중 산정이 가능하다. 터널 굴착면 주변에 발생하는 응력전이효과를 파악할 수 있는 최대주응력과 최소주응력과의 차이와 최대주응력에 대한 비로서 응력전이비(e)를 제시하였다. 이 결과를 이용하여 터널 굴착에 따른 굴착면 주변에서의 이격된 거리에 따라 발생하는 주응력 차이에 의한 지반이완 영역을 확인할 수 있었다. 또한, 지반등급별 변화와 응력전이비(e) 변화에 따른 수치해석을 실시하여 지반이완하중 값의 차이를 확인할 수 있었다. 본 연구의 방법과 기존의 지반이완하중 산정 결과와 비교한 결과, 응력전이효과(e = 10%)를 고려한 결과값이 한계변형률을 이용한 방법보다는 지반이완하중이 다소 크게 나타났으나 대체로 이론식 및 경험식 보다는 작게 나타났다. 따라서 응력전이효과를 고려한 지반이완하중 산정은 실제 지반조건과 터널 시공조건을 고려한 것으로 콘크리트라이닝 설계에 적용 가능한 방법이 될 것으로 판단된다.

• 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.

• 지질공학
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• 제12권1호
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• pp.95-109
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• 2002

새로이 형성되는 이차광물들이 콘크리트의 조기 성능 저하 (열화)에 미치는 영향은 현재까지 명확히 규명되지 않고 있다. 이들 광물들은 시멘트 페이스트와 골재간의 화학적 반응의 결과로 시멘트 페이스트 내에 형성된다. 조기 성능 저하 현상을 보이는 미국 아이오와주의 콘크리트 포장의 고속도로들로부터 채취된 시료들 내의 골재와 시멘트 페이스트에서의 화학적 광물학적 변화를 규명하기 위하여 암석학적 관찰과 SEM/EDAX 분석을 실시하였다. 이러한 분석에 의거 성능 저하에 연관된 이차광물의 형성과 팽창 메카니즘에 대하여 연구하였다. 브루사이트(Brucite, Mg(OH)2)는 골재의 탈백운석화(dedolomitization) 반응의 결과로 시멘트 페이트스 내에 생성되는 잠재적인 팽창성 광물이다. 시멘트 페이스트의 균열현상은 이들 광물과 공간적인 연관성을 보여주지는 않으나, 대부분이 극 미세입자의 크기로 조기 성능 저하 현상을 나타내는 콘크리트의 시멘트 페이스트 내에 광범위하게 산재되어 나타난다. 무수한 미세공간들에서의 이들 광물 성장에 의한 팽창성 응력은 콘크리트내부의 약한 부분에서 균열로 나타난다. 에트린자이트(3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O)는 많은 작은 공극들을 완전히 채우고 있으며, 큰 공극들의 가장자리에 테두리와 같은 형태로 나타난다. 미세한 에트린자이트가 많은 콘크리트 시료들의 시멘트 페이스트에 산재해서 나타나기도 한다. 조기 성능 저하의 원인이 되는 시멘트 페이스트의 심한 균열이 에트린자이트와 공간적으로 연관되어 나타나는데, 이러한 사실은 에트린자이트가 콘크리트의 성능 저하에 기여한다는 것을 지시한다. 황철석 (FeS2)이 일반적으로 골재 내에 산재하는데, 이 광물의 산화작용의 산물이 많은 콘크리트 시료들에서 관찰된다. 이런 황철석의 산화작용은 에트린자이트를 형성하기 위한 황산염을 공급하게된다.