• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.257-266
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• 2015

본 연구는 국내에서 계획하고 있는 호남-제주간 초장대 해저터널에서 철도차량의 화재 발생시 구난역 (Rescue Station)에 정차후 대피자의 안전한 대피경로를 확보하고 플랫폼 내부에 연기가 유입되는 것을 방지하기 위해 구난역 플랫폼과 화재열차 사이에 에어커튼 시스템(Air curtain system)을 설치하여, 15MW급 화재연기에 대한 차단성능 및 최적화방안을 도출하기 위해 다양한 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과, 모든 CASE에서 15 MW급 화재강도에 발생되는 연기에서도 효과적인 차연성능을 발휘하였으며, CASE1(화재열차 방향으로 15도 분사)와 CASE5(화재열차 방향으로 15도 분사 + 가압송풍)가 구난역 플랫폼 내부에 CO가스 유입이 가장 적은 것으로 도출하였다. 이러한 결과를 통하여 에어커튼 시스템은 초장대 해저터널 구난역에 화재시 플랫폼에 화재연기가 유입되지 않고 안전한 대피 경로를 확보하여 대피자가 서비스 터널로 안전하게 대피하여 인명피해를 최소화 할 수 있는 방재시설로서 활용되기를 기대한다.

• 터널과지하공간
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• 제28권6호
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• pp.528-546
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• 2018

국내외 터널공사에서 TBM의 적용사례가 지속적으로 증가하고 있으며, 특히 도심지터널과 하 해저터널의 시공에서 TBM 굴착 공법은 발파공법에 비해 여러 장점을 가지므로 우선적으로 고려되는 경우가 많다. 도심지와 하 해저 터널에서는 연약지반 혹은 특수지반을 조우할 가능성이 높으며, 이러한 지질특성으로 인한 지반보강과 지반개량을 필수적으로 고려하여야 한다. 터널공사에서 지반 보강 및 개량 공법으로 그라우팅 공법이 널리 활용되고 있다. TBM 공법이 가지는 고속굴진, 굴진안정성, 환경피해 최소화 등 장점을 극대화하기 위해서 특수지반 조우 시 지반조건에 적합한 그라우팅재료와 공법을 선정하는 것이 공사비와 공기의 증가를 줄이는데 매우 중요하다. 하지만 현재까지 국내에서는 특수지반에 대한 보강 체계가 정립되어 있지 않으므로 본 논문에서는 특수지반에서의 효율적인 시공을 위한 기초연구로서, 일반적인 암반 토사 지반조건 이외 특수지반에서 쉴드TBM 굴착 시 적용될 수 있는 그라우팅 공법에 대하여 고찰하였다. 또한 국내외에서 특수지반 쉴드TBM 시공사례로부터 지반조건에 따른 그라우팅 공법의 적용성을 분석하여 정리하였다. 향후 쉴드TBM을 적용한 터널 시공 시 지반조건에 따른 적합한 그라우팅 재료와 공법을 선정하는데 기초자료로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제29권6호
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• pp.394-406
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• 2019

도심지와 하·해저 터널에서는 연약지반 혹은 특수지반(단층대, 복합지반 등)을 조우할 가능성이 높으며, 이러한 조건에서는 TBM의 굴진율이 저하되고 다운타임이 증가하는 등의 문제점이 발생한다. 이러한 문제점들은 지반조사에서 발견되지 않은 불리한 지반조건에 기인하는 경우가 많으며, 굴진 중 수집된 굴진데이터를 근거로 향후 지층조건에 대한 최적의 운용조건을 결정하는 것이 최선이다. 본 연구는 향후 쉴드 TBM을 이용한 터널공사에서 단층대 및 복합지반에서의 효율적인 시공을 위하여 수행되었다. 외국의 사례를 통해 수집된 TBM의 굴진데이터를 활용하여 굴진율과 다운타임 발생 특성을 지층조건에 따라 분석하였다. 추력, 토크, RPM 등 주요 TBM의 기계데이터와 굴진율, 다운타임은 단층대와 복합지반의 특징에 따라 크게 영향을 받는 것을 확인하였고, 그 특징에 대하여 논하였다. 향후 국내외 유사한 지반에서의 TBM 시공 시 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제25권2호
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• pp.133-143
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• 2015

가스하이드레이트는 천연가스가 저온 고압 상태에서 물과 결합하여 형성되는 고체 물질로 전세계 영구동토 및 심해저 퇴적층에 광범위하게 분포하는 것으로 파악되고 있다. 미국과 캐나다의 육상 영구동토에서 소량의 가스 생산 실증시험 사례가 보고된 바 있으나 심해저 가스하이드레이트로부터의 해상 가스 생산 사례는 일본 난카이 해구에서의 시험 생산이 유일하다. 본 연구에서는 일본 난카이 해구에서 실시된 해저 가스하이드레이트 함유층으로부터 감암법을 이용한 해리 가스 생산 사례를 분석하고 관련 핵심기술을 파악함으로써 국내에서 준비 중인 동해 울릉분지 유망 부지에서의 가스 시험생산에 활용코자 하였다.

• 지질공학
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• 제27권4호
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• pp.367-376
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• 2017

최근 전 세계적으로 해저터널 건설이 활발하게 진행되고 있으며, 국내에서도 본토와 제주도를 연결하기 위한 해저터널 건설에 관심이 집중되고 있다. 해저터널의 안전한 건설을 위해서는 설계 및 시공 단계에서 단층과 같은 지질구조의 파악이 매우 중요하다. 그러나 해저터널의 경우 육상터널과는 다르게 지반조사의 한계로 인하여 지질구조의 분포에 대한 정보를 취득하는데 어려움이 있다. 본 연구의 목적은 지구통계학적 방법을 이용하여 해저지반에 발달하는 대규모 지질구조를 자동으로 도출하는 알고리즘을 개발하는 것이다. 본 연구에서 가장 중요한 것은 최적 이동창의 크기, 최적 공간통계량 종류, 최적 백분위수 기준의 결정이다. 최종적으로 도출된 최적 분석 알고리즘으로 R을 이용하여 사용자 프로그램을 개발하였다. 개발한 프로그램은 다양한 공간통계량의 변화를 쉽게 파악할 수 있도록 하였다. 또한, 공간통계량의 종류와 백분위 기준을 손쉽게 지정할 수 있도록 하여 공간통계량의 변화에 따른 지질구조 분석을 용이하게 하였다. 따라서, 지질구조선 도출 알고리즘에서 공간통계량은 이동 분산값, 분위수 기준은 상위 10%, 이동창의 크기는 $3{\times}3$ 일 때 대규모 지질구조선의 선형적인 형태가 시각적으로 가장 잘 나타나는 것을 확인할 수 있다. 특히 분위수 기준을 상위 0.5%로 할 경우 등고선 그림에서 오류값들이 거의 제거가 되는 양상을 보여준다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.705-715
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• 2017

본 연구에서는 해저터널 내부에서 발생하는 해저유출수를 소화용수로 사용하기 위해서, 압축공기포(CAF) 소화설비의 소화용수 적용성을 확인하였다. KS B ISO 7203-1(비수용성 액체에 적용되는 상부주입식 저팽창 포원액 사양) 규격에 따라 포수집기를 제작하였으며, 소화용수를 담수로 19회, 해수로 15회로 총 34회 실험을 하였다. 포 환원시간은 담수는 평균 237.73초, 해수는 평균 215.60초로 측정되어, 해수의 압축공기포(CAF) 소화용수 적용성을 확인하였다. 아울러, 열차 내 화재를 직접적으로 소화할 수 있도록 창문 파괴장치를 제작하고, 3차례 실물화재 실험을 수행하였다. 마지막 3차 실험에서는 2초만에 유리를 파괴하고 소화활동을 할 수 있는 구멍을 만들었으며, 이동식 압축공기포(CAF) 소화기를 사용하여 3초 만에 화재를 진압하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권3호
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• pp.201-220
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• 2023

터널식 전력구는 지중으로 전력을 공급하기 위한 구조물 중 하나이며, 도심지 및 해저구간을 통과하는 구간에 쉴드TBM 공법을 활용하여 안정적으로 건설을 추진한다. 전력구 건설의 경우에는 수직구 심도가 깊어 주로 암반지반을 굴착하며, 암반대상 밀폐형 쉴드TBM 선정에 대한 고찰이 필요하였다. 또한, 지반조사 보고서 결과를 바탕으로 범용적이고, 간단한 설계방법이 필요하였다. 이에 실대형 굴진시험, 누적 굴진데이터, 수치해석을 종합하여 쉴드TBM 설계방법과 관련 프로그램을 개발하였다. 프로그램 결과에 대해 검증을 수행하고자 준공된 전력구 1개 현장의 굴진데이터를 활용하였다. 굴진데이터의 모집단을 추정하기 위해 커널밀도추정 방법을 도입하여 추력, 토크, 동력의 기본사양에 대해 검증을 완료하였다. 본 연구결과를 통해 쉴드TBM 설계업무 전문성 강화 및 안정적 전력공급의 사용자 편익증대를 기대할 수 있다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제6권3호
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• pp.305-313
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• 2020

전력송전을 위한 터널식 전력구는 점차 시공실적이 증가하고 있는 추세이며, 해저 및 대심도 등 시공환경이 어려운 구간의 건설도 증가하고 있다. 이에 소단면 쉴드TBM의 효율적 운영을 위해 굴진율 및 설계모델이 필요하다. 그러나, 제한된 지반조사 회수 및 굴착면 맵핑으로 인하여 암반특성과 굴진데이터를 정확히 매칭시켜 상호간 상관관계 및 굴진율 모델을 도출하는데 어려움이 있다. 이에 소단면 쉴드TBM에 적합한 굴진율 및 설계모델을 제시하기 위하여 커터헤드의 직경이 3.56 m인 실험용 EPB 쉴드TBM을 제작하고, 총 부피 87.5 ㎥인 인공암반 내에서 총 19번의 실대형 굴진실험을 수행하였다. 본 실험은 70MPa의 균질한 암반강도에서 수행되었기 때문에 운전변수인 추력과 커터헤드의 RPM에 따른 굴진율과 기계데이터간 상관관계를 효율적으로 분석할 수 있으며, 실제 굴착메커니즘과 동일하기 때문에 도출된 압입깊이와 토크값은 활용성이 높다. 본 연구를 통해 디스크커터 당 연직력과 압입깊이의 상관관계 및 연직력과 회전력의 상관관계를 도출하였다. 이러한 상관관계들을 이용하여 70 MPa급 암반에 대해 굴진율 예측과 TBM 설계가 가능할 것으로 판단한다. 또한, 인공암반의 RQD가 100%로 현장적용에 대한 한계점에 대해 FPI의 개념을 도입하여 굴진율 모델의 활용성을 증대시키고자 하였다.