• 한국해양공학회지
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• 제31권3호
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• pp.227-232
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• 2017

Subsea pipelines are one of the most important structures used to transport fluids such as oil and natural gas in offshore environments. The uplift behavior of the pipeline caused by earthquakes and buoyancy can result in a pipeline failure. The objective of this study is to examine the peak uplift resistance through parametric studies with numerical modeling by PLAXIS 3D Tunnel. The effects of the embedment ratio and pipe diameter were first examined for uplift resistance in sand and soft clay conditions. Then the length of geogrid layers and the number of geogrid layers were examined in terms of ability to resist uplift behavior.

• 자연, 터널 그리고 지하공간
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• 제13권6호
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• pp.68-80
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• 2011

해저터널은 태풍, 폭우 등과 같은 악천후에도 안정적으로 자국내 도서지역 및 인접국가간 교통 및 물류수송체계 운용을 가능하게 하는 주요 사회기반시설로서 활용되어왔다. 이러한 해저터널 프로젝트를 안전하고 경제적으로 수행하기 위해서는 해저터널의 공학적 특성을 정확하게 이해하는 것이 매우 중요하다. 이에 해저터널의 지반조사를 중심으로 전반적으로 언급하였다. 해저터널은 육상터널과는 달리 조사, 설계 및 시공단계에 있어 많은 불확실성과 위험성을 가지고 있으므로, 프로젝트의 특성에 맞는 정밀하고 정확한 조사는 해저터널의 성공여부를 좌우할 수 있다. 따라서 계획단계에서 철저한 문헌조사 연구 및 해저지형, 지질구조 등에 대한 이해를 기반으로 해저지반 조사계획을 수립 및 수행하여야 한다. 또한 해저터널의 특성상 완벽한 지반조사는 불가능하므로 광범위한 조사에도 불구하고 사전에 예상치 못한 불량한 지반조건을 마주칠 가능성이 크므로, 불확실성과 위험성을 염두에 두고 설계 및 시공에 임하여야 한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.413-418
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• 2016

최근 한중, 한일 해저터널과 같은 대규모 프로젝트가 구체화되고 있으며, 해저터널에 대한 관심이 높아지고 있다. 해저터널은 일반 지상터널에 비해 열차화재에 따른 대규모 피해가 발생할 수 있으며, 기존의 일반터널 방재설계 이외에도 효율적인 소화방안에 관한 연구가 필요하다. 이에 따라, 본 연구에서는 열차화재를 구난역에서 신속하게 진압하기 위하여, 일반적인 포 소화설비를 개량한 '압축공기포(CAF) 소화설비'를 활용한 실물 화재실험을 7차례 수행하였다. 실험은 가상의 터널에 구난역을 설치하고 KTX 열차의 1 량 규모의 가상열차를 대상으로 실시하였다. 압축공기포를 화원에 직접 분사한 경우에 햅탄(Heptane) 원료 30 L의 가연물을 1분 이내에 소화시켰다. 본 실험 연구를 통하여 해저터널 구난역 열차화재 소화설비에 압축공기 포 소화설비가 적합한지 확인하였으며, 해저터널 외에 일반터널에서도 CAF가 갖는 장점을 활용하여 빠르고 손쉬운 소화가 가능하도록 노즐 각도 및 설치위치 등을 변경하여 소화수와 소화약제를 최소화하기 위하여 추가로 실험 연구를 진행해야 한다고 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.175-181
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• 2016

본 연구는 액체질소와 같이 급속 동결이 가능하면서 질식의 위험을 배제할 수 있는 냉매로서 액화공기를 선정하였고 이의 적용성을 평가하였다. 액화공기의 안정성을 평가하기 위해 액체질소와 액체산소가 혼합된 액화공기의 산소 농도가 산업안전보건법에 제시된 산소 농도 기준에 부합되는지를 실험적으로 검증하였으며, 액체질소 및 액체산소의 혼합 비율, 액화공기 저장용기의 압력변화 및 유량변화에 따른 액화공기 산소 농도변화를 살펴보았다. 그 결과, 액체질소 및 액체산소를 8:2로 혼합하였을 경우 산업안전보건법에 제시된 산소 농도 기준에 부합되는 것을 확인하였다. 액화공기 저장용기의 압력변화 및 유량변화는 액화공기의 산소 농도에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제29권3호
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• pp.207-218
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• 2022

In submerged floating tunnels (SFTs), a next-generation maritime transportation infrastructure, the tunnel module floats in water due to buoyancy. For the effective and economical use of SFTs, connection with the ground is inevitable, but the stability of the shore connection is weak due to stress concentration caused by the displacement difference between the subsea bored tunnel and the SFT. The use of an elastic joint has been proposed as a solution to solve the stability problem, but it changes the dynamic characteristics of the SFT, such as natural frequency and mode shape. In this study, the finite element method (FEM) was used to simulate the elastic joints in shore connections, assuming that the ground is a hard rock without displacement. In addition, a small-scale model test was performed for FEM model validation. A parametric study was conducted on the resonance behavior such as the natural frequency change and velocity, stress, and reaction force distribution change of the SFT system by varying the joint stiffness under loading conditions of various frequencies and directions. The results indicated that the natural frequency of the SFT system increased as the stiffness of the elastic joint increased, and the risk of resonance was the highest in the low-frequency environment. Moreover, stress concentration was observed in both the SFT and the shore connection when resonance occurred in the vertical mode. The results of this study are expected to be utilized in the process of quantitative research such as designing elastic joints to prevent resonance in the future.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권2호
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• pp.165-175
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• 2010

최근에 물류비 절감, 교통 편의성 개선, 지역발전 등 정치, 경제, 사회적 요구에 따라 장대 해저터널 건설의 필요성이 증가하고 있다. 또한, 도심지에 건설되는 도로 및 철도터널에서도 터널의 장대화에 따라 공사용 및 환기용 수직구의 설치가 필수적이다. 수직구 굴착 후 설치되는 콘크리트 라이닝의 설계시 결정해야할 요소는 직경, 단면두께, 소요철근량 등이다. 이러한 수직구 직경, 하중조건, 지반조건을 고려하여 최적의 라이닝 단면설계를 위해서는 많은 구조검토가 필요하다. 본 연구에서는 이러한 다양한 조건에 대하여 구조해석을 수행하여 라이닝 단면설계도표를 제시하였다. 제안된 도표를 이용하여 간편하게 규모 및 하중조건에 따른 라이닝 단면두께 및 소요철근량 산정이 가능하다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.355-364
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• 2016

최근 우리나라 서해안 산업단지의 폐열과 증기의 재활용을 위한 운송관로 수용목적으로 해저 퇴적층 지반에 3.25km의 해저터널이 쉴드 TBM으로 시공 완료되었다. 쉴드 TBM 터널은 지반조건 및 시공요인에 기인한 불확실성으로 인해 장비 침하 등 많은 위험요인을 겪게 되는데 터널 시공 중 쉴드 TBM 장비 침하로 인한 선형이탈이 발생하였으며 원인 분석결과 지지력이 부족한 연약한 점토층 지반조건이 주원인으로 작용한 것으로 검토되었다. 본 연구에서는 지반조건을 고려한 위험요인을 평가하고, 지지력을 고려한 이론식과 TBM 굴진조건 즉, 동적조건을 구현할 수 있는 3차원 수치해석을 통해 장비 침하 및 쉴드 TBM 굴진속도와의 상관관계에 대한 검토를 수행하였다. 연약한 점토층 지반에서 지지력 부족으로 쉴드 TBM 장비 침하가 발생할 수 있으며, 이를 방지하기 위해서는 지반특성에 적합한 최적 굴진속도의 적용이 필요한 것으로 검토되었으며 본 검토 대상구간 지반조건에서는 쉴드 TBM 굴진속도를 35~40 mm/min로 유지하는 경우에 장비 침하를 방지할 수 있는 것으로 검토되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권8호
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• pp.17-27
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• 2016

최근에는 고속 열차와 관련된 인프라가 발전한 유럽, 일본 같은 고속철도 선진국뿐만 아니라 미국과 중국에서도 고속철도 건설에 대한 구체적인 계획이 증가하고 있으며, 국내의 경우 수도권 광역급행철도(GTX)와 같은 대심도 지하 교통망의 건설이 추진되고 있다. 열차가 고속으로 주행할 경우 발생하는 공기저항을 최대한 감소시키기 위하여 열차의 선두부는 유선형으로 설계된다. 열차가 터널 내로 진입할 때, 터널 내에서 발생한 공기저항으로 인하여 열차가 터널을 주행할 때 개활지에서 주행하는 경우보다 훨씬 큰 동력이 요구된다. 따라서 일반적으로 열차가 터널로 진입할 때 공기저항 저감을 위하여 열차의 주행속도를 감소시킨다. 이렇게 열차의 속도를 감소시킬 경우 고속 열차의 운송 능력 및 장점이 감소되기 때문에 터널 내에서 열차의 주행 시에 발생하는 공기저항을 감소시키는 설비가 필수적이다. 이 연구에서는 터널 내에서 열차의 고속 주행을 위해 필요한 공기압력 제어 시스템의 효과를 분석하기 위하여 터널의 단면적 및 공기압력 제어 덕트의 단면적과 덕트의 간격이 열차 주행으로 인한 공기저항에 미치는 영향을 1차원 네트워크 수치해석 프로그램을 이용하여 분석하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.319-333
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• 2017

초장대 해저터널의 건설은 건설공간의 제약 및 건설비용 측면에서, 공사중에 사용되는 환기 시스템 설치에 유리한 조건을 갖고 있지 않다. 공사중 환기시스템을 제공하기 위해, 환기갱이 설치되는 인공섬들이 해저터널의 루트를 따라서 일부위치마다 건설됨으로써, 건설 비용이 많이 소요된다. 따라서 이러한 인공섬의 수를 최소화하는 것이 경제적으로 필요하다. 그러나 이것은 환기갱 사이의 거리가 더 길어지게 되므로, 필요한 환기풍량을 이송하기 위한 높은 팬 압력으로 인해 환기 덕트 접속부에서 누풍이 더 많이 발생하게 된다. 선행 연구에서 공기 누설이 중요한 문제임을 조명하였다. 본 연구는 개선된 덕트 접속 방식을 개발하기 위한 실험들을 소개하고, 또한 SIA 의 "S" 등급 누풍율 및 다양한 조건들을 비교하여 터널 연장에 따른 달성된 누풍율의 환기 성능을 제시한다. 본 연구의 결과로 누풍율이 $1.46mm^2/m^2$인 새로운 접속방식을 개발하였으며, 개선된 방식이 30 km규모의 장대터널에 적합한 것으로 분석되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.91-104
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• 2008

터널의 경우 안정성을 정량적으로 평가하기 위해 안전율 개념이 제안된 바 있다. 이는 역학적 해석의 범주에 한정된 것으로 수리 역학적(hyro-mechanical) 연계해석의 범주에서는 해석 모델링의 복잡성으로 인해 안전율 개념이 적용된 연구는 극히 드문 실정이다. 최근 들어 수리-역학적 연계해석에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 해저 터널의 안전율을 정확히 산정하기 위해 수리-역학적 연계해석 시 유도배수 모델링 방법을 비교 분석하였다. 수치해석 시 터널 내부로 유도배수하는 방법으로는 숏크리트 수리특성을 조절하는 유도배수 방법과 집수정을 이용한 유도배수 방법이 고려되었다. 두 방법의 비교를 위해 암반등급, 숏크리트 두께, 암반 수리특성에 대하여 민감도 분석을 수행하였고, 연구 결과 해저터널의 수리-역학적 연계해석 시 집수정을 이용한 유도배수 방법을 사용하는 것이 터널의 안정성을 검토하는 데에 보다 신뢰성이 높은 것으로 나타났다.