• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.397-418
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• 2019

터널 굴착으로 인한 지반 및 인접 구조물의 거동을 이해하고 분석하는 것은 매우 중요하며, 이는 현대사회에서의 과학기술의 발전과 함께 토목공학 분야에서 폭넓게 활용되고 있다. 근거리 사진계측기법은 지반공학 분야에서 주로 쓰이고 있으며, 최근 GeoPIV 등을 이용한 계측기법의 연구가 증가하고 있는 추세이다. 본래에는 지반의 거동을 계측하여 시각화하는 방법으로 알루미늄 봉과 타겟 포인트를 이용한 VMS 프로그램이 주로 사용되어 왔다. 하지만 이러한 방법을 적용할 경우, 타겟 포인트가 손에 의해 인위적으로 설치되기 때문에 외부적인 오차가 발생할 수 있다. 또한 포인트 사이의 그리드가 넓거나 좁을 경우 희박한 데이터가 도출될 수 있는 문제점을 안고 있다. 따라서 본 연구에서는 타겟의 사용 없이 변위를 분석할 수 있는 MATLAB 기반의 No-target 프로그램을 개발하였고 수치해석과 실내 모형시험을 통해 기존의 프로그램과의 비교 및 검증에 초점을 맞추었다. 연구 내용으로는 greenfield condition, strip foundation, pile foundation 3가지 Case에 대하여 실내 모형시험을 실시하였으며, VMS 프로그램과 No-target 프로그램의 결과로부터 total displacement와 vertical displacement의 오차율을 분석하였다. 또한 유한요소 수치해석 프로그램인 PLAXIS를 통하여 실내 모형시험과의 결과와 비교 및 검증하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제38권4호
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• pp.16-25
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• 2020

터널 발파 굴착 시 발생되는 진동을 저감시키기 위해 사용되는 MSP(Multi-setting smart-investigation of the ground and pre-large hole boring method) 공법은 1회 천공 시 수평방향으로 50m에 달하는 장거리를 천공하기 때문에 고 중량 해머비트와 롯드의 일방향 회전으로 롯드의 처짐과 우향 현상이 동반된다. 이는 전문가의 경험과 시공 이력을 바탕으로 가변적인 세팅을 통해 일부 보정되고 있다. 그러나 암반 특성, 장비 상태, 경험 부족 등은 목표 지점으로부터 천공 오차를 발생시키는 원인이 되며, 큰 이격 오차 발생 시 재시공으로 인한 공기 증가와 경제적 손실이 발생된다. 본 연구에서는 딥러닝을 활용하여 상황별 천공 장비의 최적 세팅조건 산정 모델을 개발하였으며, 학습 과정에서 발생 가능한 과적합 문제를 방지하기 위해 dropout, early stopping, pre-training 기법들을 사용하여 향상된 결과를 도출하였다. 본 연구를 통해 대구경 천공 장비의 상황별 초기세팅 산정 모델 개발의 높은 가능성을 확인했으며, 지속적인 데이터 수집과 다양한 인자들의 추가 학습을 통해 최적화된 세팅 가이드라인을 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.520-533
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• 2021

갱내채광개발의 안정성 문제로 굴착단면을 축소하였을 때 발생한 경제적 손실을 최소화하기 위해 발파효율을 증가시킬 필요가 있으며, 이를 위해 새로운 발파 설계를 제안하였다. 본 연구에서는 현장의 생산발파, 생산발파에 확대공을 2열 추가한 1차 제안발파 그리고 확대공에 1열만 추가하여 비대칭을 이루는 2차 제안발파의 발파효율을 비교하였다. 발파효율 평가지표로는 굴진율과 파쇄입도로 선정하였다. 굴진율의 경우 일반대비 1차 제안발파는 6.07%, 2차 제안발파는 4.65% 향상하였고, 파쇄입도의 경우 P80 기준으로 일반발파 대비 1차 제안발파는 약 58%, 2차 제안발파는 약 47% 파쇄입도가 감소하였다. 평가지표에 따라 1차 제안발파가 2차 제안발파보다 좋은 발파효율을 보이지만, 평가지표의 결과의 차이가 미비하여 1차 제안발파에 추가적으로 소요된 작업시간과 비용을 고려하였을 때 2차 제안발파인 비대칭 V-cut이 현장에 더 적합한 발파설계라 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제32권2호
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• pp.107-119
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• 2022

사용후핵연료 최종처분장 건설 과정에서 발생하는 굴착손상영역(EDZ)은 처분시설의 역학적 안정성 및 처분공 간격 설정 등의 설계요소로서 고려해야 할 뿐만 아니라 영역 내 투수특성은 폐쇄 후 지하수 유입량 변화에 따른 처분용기 부식 속도 및 핵종유출 등에도 막대한 영향을 미치게 된다. 따라서, 처분시설 및 관련 지하연구시설(URL)의 건설과정에서는 EDZ의 발생양상을 현장에서 정확하게 파악하고 미리 규정된 요건을 만족할 수 있도록 철저하게 관리할 수 있어야 한다. 이 논문에서는 핀란드 온칼로 시설에서의 EDZ 관련 연구사례를 검토하고 처분시설 굴착과정에서의 EDZ의 현장평가방법 및 시공품질관리 체계에 대해 검토하였다. EDZ 현장 평가를 위해서는 굴찰 갱도 주변의 교란을 유발하는 시추공 굴착이 불필요한 GPR 탐사가 가장 적합함과 온칼로 처분시설의 EDZ는 바닥부에서 두드러지게 발생하여 0~70 cm의 두께로 발생함을 확인하였다. 이들 결과는 국내 처분환경에 적합한 EDZ 관련 규제요건 개발에 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 스마트미디어저널
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• 제10권4호
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• pp.35-44
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• 2021

최근 국가적으로 수도권광역급행철도 공사가 진행되고 있다. 도심 내의 터널 굴착공사 시 진동, 소음이 발생하며 이로 인한 인근 거주자에 불편한 영향을 미칠 수 있다. 이와 같은 상황을 대비하고자 건설사는 공사계획단계에서부터 인근지역의 주민들과의 협의, 제기된 민원에 대한 대응방안 수립 등으로 현장내 소음 및 진동 관리계획을 수립한다. 그러나 소음 및 진동 관리계획수립에도 불구하고, 공사기간 동안 산발적으로 발생하는 소음과 진동으로 인해 민원이 근본적으로 해결되지 못하고 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 프로젝트 계획단계에서부터 인근지역 주민들 대상으로 현실과 몰입감이 높은 소음 및 진동 시뮬레이션 기술을 제공하는 것이 하나의 해결책일 수 있다. 따라서 본 연구는 현실감과 몰입감을 높일 수 있는 가상현실을 기반으로 발파소음 및 진동을 직접 체험할 수 있는 시뮬레이션 시스템 개발의 필요성을 인지하고 개발에 앞서 시스템 사용의 용이성 및 편이성을 고려한 UI를 설계하고자 한다. 본 연구 결과는 향후 가상현실 기반 발파소음 및 진동 시뮬레이션 개발에 기여할 것으로 사료하며, 최종 결과물은 도심 내의 터널 굴착공사계획 수립 및 민원대응에 효과적일 것으로 예상된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.263-278
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• 2022

본 논문에서는 가소성 특성을 지니는 TBM 뒤채움재의 개발과 성능을 연구하기 위하여 실험한 내용을 다루고 있다. 쉴드 TBM 굴진 시 배면을 충전하는 방법으로 현재 LW 뒤채움재를 사용해오고 있는데, LW 뒤채움재는 강도 저하로 인한 침하발생, 지하수에 의한 재료분리, 가소성 저하와 같은 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 개발한 무기질계 가소성 뒤채움재의 성능을 분석하기 위해 실내시험과 모형실험을 수행하였다. 실내시험 결과, 무기질계 가소성 뒤채움재는 LW 뒤채움재 대비 재령 1시간의 일축압축강도가 12배 이상 높게 나타났고 블리딩률은 8.3배 이상 낮게 측정되었으며 플로우 값은 27배 이상 높게 나타났다. 이러한 결과로 미루어볼 때 무기질계 가소성 뒤채움재가 강도 저하, 재료분리, 주입성면에서 LW보다 성능이 우수한 것으로 판단된다. 또한 충전 성능을 분석하기 위해 모형 주입장치 시험기를 제작하였고, 수중에서 재료분리 발생여부를 육안으로 확인하였으며, LW 뒤채움재보다 ITB의 충전율이 20% 이상 높게 나타났다. 이는 무기질계 가소성 뒤채움재가 지하수에 의한 재료분리를 방지하며, 터널의 공동 발생을 억제시킬 것으로 판단된다.

• 보존과학회지
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• 제37권6호
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• pp.748-766
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• 2021

익산 쌍릉은 대왕릉과 소왕릉을 포함하는 명칭으로 백제 사비기(538~660 AD)의 횡혈식석실묘이다. 소왕릉의 발굴과정에서 노출된 봉분 동측 토층은 하부로부터 기반층, 정지층, 백제시대 판축층, 도굴층 및 일제강점기 복토층으로 나눌 수 있다. 이 연구를 위해 층준을 세분하여 시료를 확보하고 재료학적 특성을 분석하였다. 토층의 입도분석 결과, 대체로 사양토의 토성을 보이며, 백제시대 판축토층에서는 양질사토가 성토되어 있고 그 위로 사양토가 판축의주를 이룬다. 백제층의 중앙부와 최상부에는 점토 함량이 많고 일정한 입도를 가진 양토를 사용하였다. 모든 토층은 층위에 따라 약간의 차이가 있지만, 유사한 지구화학적 거동특성을 보여 토양의 모재와 성인은 거의 같은 것으로 나타났다. X-선 회절분석으로 모든 층위에서 카올리나이트를 동정하였으며, 주사전자현미경으로 카올리나이트와 할로이사이트를 확인하였다. 따라서 소왕릉 봉분의 백제시대 판축토층은 유적 일대에서 조달한 고령토가 함유된 사양토로 성토하였으며, 중상부에 점성이 강한 양토를 사용하여 불투수층을 조성하고 봉분 최상부를 밀실하게 마감한 것으로 해석된다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.502-517
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• 2022

TBM의 활용이 증가하면서 최근 국내외에서 머신러닝 기법으로 TBM 데이터를 분석하여 디스크커터의 교환주기 예측 및 굴진율을 예측하는 연구가 증가하고 있다. 본 연구에서는 굴진 시 획득되는 기계 데이터와 지반 데이터를 기반으로 최근에 다양한 분야에서 널리 사용되고 있는 머신러닝 기법들 중 회귀 모델을 접목하여 슬러리 쉴드 TBM 현장의 디스크 커터 마모 예측을 하였다. 디스크 커터 마모 예측을 위해서 Training과 Test 데이터를 7:3으로 분할하였으며, 최적의 파라미터를 선정을 위해서 분할 교차검증을 포함하는 그리드 서치를 활용하였다. 그 결과, 앙상블 계열의 그레디언트 부스팅 모델이 결정계수가 0.852, 평균 제곱근 오차가 3.111로 좋은 성능을 보여주었고 특히 학습성능과 더불어 학습속도에서 우수한 결과를 보여주었다. 현재 도출된 결과로 볼 때, 슬러리 쉴드 TBM의 기계데이터와 지반정보가 포함된 데이터를 활용한 디스크 커터 마모 예측 모델의 적합성은 높다고 보인다. 추가적으로 지반조건의 다양성과 디스크 마모 측정 데이터양을 늘리는 연구가 필요한 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권11호
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• pp.55-64
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• 2006

터널과 같은 지하 공동 굴착을 위한 발파로 주변에 손상이 발생하였을 경우, 암반의 역학적 및 수리적 불안정성을 유발하기 때문에 암반의 최종손상영역의 예측은 매우 중요하다 그러나 복잡한 발파거동으로 인해 손상영역을 적절히 예측하는 데에는 상당한 어려움이 따르고 있다. 이러한 어려움을 효과적으로 해결하기 위해 발파하중을 응력파와 가스압으로 분리한 많은 연구가 진행되었다. 응력파는 발파공 주위에 분쇄환(crushing annulus)과 파쇄균열대(fracture zone)를 형성시키며, 상당시간 지속되는 준정적인 가스는 파쇄균열대의 닫힌 균열내부에 침투하여 균열을 다시 진행시키는 역할을 하게 된다. 즉, 가스압은 최종적으로 암반에 손상을 가하는데 기여를 한다. 따라서 본 논문은 이러한 가스압에 의해 생성되는 균열의 최종 진행 길이를 예측함으로써 발파로 인한 최종 손상영역을 간단하게 예측할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. 이를 위해 균질한 무한 탄성평면에서 발파공 주위에 대칭으로 형성되는 방사균열을 모델로 사용하였다. 이 모델에서 균열이 진행할 수 있는 조건과 가스의 질량이 일정하다는 두 가지 조건을 사용하였다. 그 결과 응력확대계수는 균열이 진행할수록 감소하여 최종균열의 길이를 산정하였으며, 또한 발파공에 작용하는 압력도 감소하는 것을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6D호
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• pp.737-743
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• 2009

터널 공사에 있어서 Shield TBM 장비의 활용이 증가함에 따라 Shield 공법의 효율성 증대를 위한 다양한 연구 또한 수행되어졌다. Shield TBM에 대한 연구들은 대부분 굴착 대상이 되는 지반의 특성을 고려하여 Shield TBM 장비 선정, 굴진속도 계산, 모델식 개발 등에 초점을 맞추고 있으며, 굴착의 주체가 되는 Shield TBM 장비와 장비에 의해 발생하는 트러블로 인한 공기지연에 대한 연구는 수행되어지지 않았다. 따라서 본 연구에서는, Shield 터널 공사 중 Shield 장비의 초기굴진을 대상으로 하여, 굴진 시 발생하는 트러블에 의해 야기되는 공기지연 시간 및 원인을 FMEA기법을 이용하여 분석하였고, 공기지연 방지를 위한 관리 방한의 제시를 목적으로 각각의 트러블 항목들에 대한 우선순위를 결정하는 연구를 수행하였다. 그 결과 이전까지의 연구들에서 지반적 요소들에 비해 상대적으로 소홀히 다루어진 Shield TBM의 기계적 요소들의 트러블이 공기지연을 일으키는 주요 원인이라는 것을 알 수 있었다. 각각의 공기지연 발생 요소 중 공기지연 위험도가 큰 몇몇 항목을 대상으로 트러블 관리방안을 제시함으로써, 본 굴진 및 향후 유사 조건의 프로젝트 수행 시 보다 효율적으로 공사를 수행할 수 있을 것으로 기대된다.