• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권4호
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• pp.327-343
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• 2004

터널 시공 도중이나 터널 굴착 직후 주지보재에 의한 보강 전에 터널막장 전방에 존재하는 연약암반 혹은 단층파쇄대로 인해 유발되는 터널막장의 붕괴사고가 빈번이 일어나고 있다. 기존의 지반탐사방법으로는 터널막장부근에 있는 연약암반이나 단층파쇄대를 찾기 어렵다. 본 연구에서는 이러한 문제점들을 극복하고 기존의 탐사방법들을 보완하기 위해 전자기파를 이용한 터널전방 예측방법을 제안하였다. 전기장의 특성을 고려한 Coulomb 및 Gauss 법칙을 이용하여 절리를 가지는 암반에서의 전기장을 해석하였다. 이를 바탕으로 터널막장 전방에 구형연약암반과 단층파쇄대가 존재하는 경우에 대하여 각각 전기장해석을 수행하여 이론식을 도출하였다. 또한 개발된 해석기법을 작용하여 터널 전방에 구형연약이역과 단층파쇄대가 존재하는 경우에 대하여 예제해석을 수행하였다. 해석결과는 터널 전방에 부착된 몇 개의 전극에서 측정된 암반의 저항으로부터 역함수기법을 이용하여 터널 전방에 존재하는 연약지역의 등가 크기, 위치 및 성질을 정확하게 예측할 수 있음을 보여주었다. 암반에서의 전기저항 가탐심도는 터널막장의 크기, 자연전위 및 기타 전기적 신호에 의해 영향을 받음을 알 수 있었다. 제시된 해석기법은 실내시험을 통하여 검증하였다. 가로, 세로, 높이가 각각 5cm인 콘크리트 블록 1800여 개를 가지고서 3방향 절리를 가진 암반상태를 구현하였고 터널 전방에 전기전도도가 콘크리트 블록보다 상대적으로 높은 물질을 이용하여 연약지반을 구현하였다. 모델링을 통한 실험결과는 해석결과와 거의 일치함을 보여주었다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.449-457
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• 2020

연구목적:서울시는 공동관리 등급 기준에 따라 공동의 규모, 아스팔트포장 두께, 포장면의 균열깊이를 고려하여 긴급, 우선, 일반, 관찰등급으로 공동의 위험도를 분류하고 있다. 본 연구에서는 2019년 서울시 공동조사용역에서 발견된 265개소의 공동의 상부 포장상태를 확인하여 포장균열이 확인된 17개소에 대하여 균열깊이를 측정하였다. 연구방법: 1차에서는 확인된 공동의 균열 확인을 위하여 버니어 캘리퍼스, 테이퍼 게이지, 깊이 게이지를 활용하여 균열 폭 및 깊이를 측정하였다. 2차에서는 상부 노면에서 가장 크게 균열이 발생한 위치를 확인하여 아스콘을 천공 후 균열 깊이를 추가로 측정하였다. 연구결과:확인된 시험공동 17개소 중 9개소에서 공동 관리 등급이 상향 조정되었다. 따라서, 긴급복구와 우선복구의 경우에는 포장 균열 깊이와 잔여 아스팔트 콘크리트 포장 두께에 따라 등급 조정이 필요하다. 결론:공동 상부에 균열이 발생한 경우는 천공을 통하여 균열 진행 상태를 파악하고 잔여 아스팔트 콘크리트 두께를 확인하여 공동등급을 결정해야한다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제24권3호
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• pp.215-226
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• 2021

To study the evolution mechanism of cracks in rocks with multiple defects, rock-like samples with multiple defects, such as strip-shaped through-going cracks and cavity groups, are used, and the crack propagation law and changes in AE (acoustic emission) and strain of cavity groups under different inclination angles are studied. According to the test results, an increase in the cavity group inclination angle can facilitate the initial damage degree of the rock and weaken the crack initiation stress; the initial crack initiation direction is approximately 90°, and the extension angle is approximately 75~90° from the strip-shaped through-going cracks; thus, the relationship between crack development and cavity group initiation strengthens. The specific performance is as follows: when the initiation angle is 30°, the cracks between the cavities in the cavity group develop relatively independently along the parallel direction of the external load; when the angle is 75°, the cracks between the cavities in the cavity group can interpenetrate, and slip can occur along the inclination of the cavity group under the action of the shear mechanism rupture. With the increase in the inclination angle of the cavity group, the AE energy fluctuation frequency at the peak stress increases, and the stress drop is obvious. The larger the cavity group inclination angle is, the more obvious the energy accumulation and the more severe the rock damage; when the cavity group angle is 30° or 75°, the peak strain of the local area below the strip-shaped through-going fracture plane is approximately three times that when the cavity group angle is 45° and 60°, indicating that cracks are easily generated in the local area monitored by the strain gauge at this angle, and the further development of the cracks weakens the strength of the rock, thereby increasing the probability of major engineering quality damage. The research results will have important reference value for hazard prevention in underground engineering projects through rock with natural and artificial defects, including tunnels and air-raid shelters.

• 지질공학
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• 제3권2호
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• pp.167-176
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• 1993

Digital 지진계와 고성능 지오폰을 사용해서 고해상 지진파 탐사를 수행한다. 미소단층, 파쇄대, 균열대, 공동과 같은 지하구조를 탐지하기 위해서는 탐지목표물의 수평, 수직 고해상도를 올리는 것이 중요하다. 즉 Nyquist주파수는 기록지의 최고 주파수보다 커야 하고 또한 최고파수는 Nyquist파수($1/2{\Delta}x$)를 초과해서는 안된다. 최고 주파수는 저주파 통과 필터 혹은 Anit-alias 필터를 이용해서 제거되고 최고파수는 지오폰 간격 ${\Delta}x$를 조절해서 제외시킬 수 있다. 공통 발파 거리와 Single-end Shooting 방법에 의해서 얻어진 지진기록지는 적절한 최적간격, 저주파와 고주파 통과 필터, 그리고 지오폰 간격(0.5m~2m)을 이용해서 고해상도를 얻는다. 터널 상부 지표에서 Single-end Shooting에 의해서 획득한 반사지진파 기록지는 쌍곡선형의 Fraunhofer회절이 생기는 것을 볼 수 있다. 공통발파 기록에서는 터널을 통과한 초동이 낮은 진폭으로 감쇠되었고 공동에 의한 반사파는 지연된 단순 충격 파형(Single Impulsive Wave-form)임을 보여 준다. Cherveny와 Psencik(1983)의 Ray Method에 의한 이론적 결과도 실측 결과와 유사함을 알 수 있다. 즉 터널을 통과한 지진파는 지연되었고 반사된 파도 낮은 속도때문에 지연되어서 나오나 공동과 암석의 큰 음향 임피던스(Acoustic Impedance)는 강한 단순 충격파형을 보여주었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.566-572
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• 2021

본 논문에서는 도시환경과 모래가 많은 토양 아래에 구 형태의 빈 공간이 있을 경우를 가정하고, 해당 목표물의 고유 pole과 고유 공진주파수를 활용하여 목표물을 식별 및 위치를 추정하는 방안을 제시하였으며 가능성을 분석하였다. EM(Electromagnetic) 시뮬레이터를 활용하여 다양한 형태와 크기를 가진 완전도체(PEC: Perfect Electric Conductor)들을 모델링하였고, 이를 통해 획득한 EM 산란응답에 Cauchy 방법을 적용하여 물체의 고유 특성에 해당하는 고유 pole을 축적하여 pole 라이브러리를 생성하였다. 생성된 pole 라이브러리는 목표물에서 추출한 고유 pole과의 비교를 통해 목표물을 식별할 수 있는 가능성을 제공해 준다. 도시환경과 모래가 많은 토양 아래에 구 형태의 빈 공간이 있음을 가정하고 EM 시뮬레이션 모델링을 통해 얻은 전자파 산란 데이터로부터 관심 목표물의 응답을 추출하였으며, 시간영역에서 임펄스 응답의 시간 지연을 이용하여 목표물의 위치를 추정할 수 있었다. 또한 MP(Matrix Pencil) 방법을 적용하여 목표물의 고유 pole을 추출하였다. 최종적으로 계산된 고유 pole과 고유 공진주파수를 pole 라이브러리와 비교하여 탐지된 목표물을 구 형태의 빈 공간(직경 0.2m)으로 추정할 수 있었으며, 계산된 목표물의 위치(깊이)는 약 84 ~ 93%의 정확도를 보였다.

• 터널과지하공간
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• 제31권3호
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• pp.145-166
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• 2021

지난 40여 년간 국내에서 수압파쇄법 및 오버코어링법을 이용하여 실제로 측정된 전국 1,400여개의 현지응력 실측자료를 통합하여 데이터베이스를 구축하고, 세계응력지도 프로젝트에서 제안한 가이드라인에 따라 한국응력지도 2020을 제작하였다. 이와 함께 세부 자료로 전국 각 지역별 현지응력 측압계수와 최대수평응력 방향 분포도를 제시하였다. 한반도 전역에서의 최대수평응력 방향은 북동에서 남동 방향으로 나타났고, 현지응력의 크기도 비교적 분산폭이 넓은 분포양상을 보였다. 이는 천부 심도에서 개별 측정 지역의 지형이나 암질 등과 같은 국지적 특성을 크게 반영한 것으로 보이며, 산악지형, 파쇄대의 암질변화, 광산 채굴과 지하공동의 유무, 단층대 지질구조 등이 암반 응력에 영향을 미친 사례들에 대해 조사해 보았다.

• 터널과지하공간
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• 제25권4호
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• pp.332-340
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• 2015

광산지역에서 발생하는 지반침하는 인명과 지표시설물에 막대한 피해를 초래할 우려가 있으므로 지반침하 발생지역에 대한 일련의 현장조사와 지반안정성 분석은 체계적으로 수행되어야 한다. 본 연구에서는 충청북도 청원군에 위치한 석회석 광산의 일부 지점에서 발생한 지반침하의 원인을 규명하기 위하여 현장조사와 지반안정성 분석을 수행하였다. 이를 위하여 조사지역 암반의 공학적 특성을 조사하고, 전기비저항 탐사를 통해 지표 부근 연약대의 분포양상을 파악하였으며, 이 결과들을 토대로 침하원인 규명을 위한 전산해석을 수행하였다. 해석결과, 본 광산지역에서 발생된 지반침하는 석회암층에서 발달된 용식공동에 의한 것으로 분석되었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제10권1호
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• pp.44-49
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• 2007

고해상도를 가지는 지하 밀도 영상을 얻기 위한 3 차원 중력 역산은 모델 변수들이 급격하게 많아지는 문제가 발생한다. 이 논문에서는 모델 변수들의 수를 줄이기 위해서 오일러 디컨벌루션의 해를 사전정보로 활용하는 3 차원 중력역산을 제안하였다. 이 논문에서 고안한 역산 알고리즘의 핵심은 오일러 디컨벌루션의 해가 얻어진 주위로 역산 공간을 제한하여 역산 해의 비유일성을 줄인 점이다. 먼저 중력 자료에 대한 3 차원 오일러 디컨별루션의 해를 구하고, 오일러 디컨벌루션의 해가 나타나는 주위에서만 3 차원 확장 탐색 역산을 수행하여 지하 밀도 영상을 구하였다. 이 3 차원 중력 역산 방법은 합성 모델에 적용하여 그 성능을 검증하였고, 석회암 지대에 존재하는 공동의 분포를 밝히기 위한 고정밀 중력탐사 자료 역산에도 적용하였다. 결과적으로, 오일러 디컨벌루션의 해를 사전정보로 이용한 역산을 이용하여 분해능이 향상된 고해상도의 지하 멸도 영상을 구할 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제34권6호
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• pp.595-600
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• 2001

최근 들어, 지하철공사나 폐광의 관리와 같은 지하공간의 공사에 의한 지반침하에 대한 관심이 높아지고 있다 GIS (Geographic Information System; 지리정보시스템)를 이용한 지반침하의 분석은 공간자료의 처리 및 데이터베이스의 구축 차원에서 장점을 지니고 있다. GIS를 이용한 분석에 있어, 보다 나은 결과를 위해서는 기존의 침하 이론이나 모델의 보완이 필요하다. 복잡한 지형을 고려하기 위해서는 표면의 지형 기복을 고려한 모델의 민정이 필요하며, 3차원 상의 분석을 위해서는 2개의 직고하는 2차원 침하곡선을 동시에 고려할 필요성이 있다. 이러한 보완을 통해서 GIS를 이용한 지반침하 분석 모델을 구축할 수 있으며, 이의 실제 적용 가능성의 판단을 위해 이상적인 경우의 지하공동과 지반조건에 대해 분석을 수행하였다. 공동의 특성, 토층의 특성, 지하수 조건 및 지형조건의 현실적인 입력변수로의 활용을 통해, 보다 더 신뢰성 있는 결과와 활용분야의 확대를 기대할 수 있다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.231-240
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• 2017

최근 도심지에서 인적, 물적 피해를 초래하여 경제적 손실을 수반하는 지반함몰이 빈번히 발생하고 있다. 이는 노후화된 상하수관거의 파손으로 인한 토사유실, 다짐불량, 수평굴착, 수직굴착시 토류벽 차수미흡 등 인위적 요인에 의하여 대다수 발생한다. 지반함몰은 탐사를 통하여 사전 복구 및 보강을 통해 예방이 가능하지만 현존하는 공법으로는 긴급복구에 적용하기에 어려움이 있다. 본 연구에서는 비개착식 지반공동 긴급복구 기술 개발을 위해 지하수흐름에 의한 지중 내 공동을 모사하는 모형실험을 진행하였으며, 조성된 공동 주변을 자체제작한 이완영역탐지기를 이용하여 탐지하므로써 이완영역 범위를 추정하였다. 또, 모사지반내 형성된 공동에 석고를 주입함으로써 교란영역과 이완영역을 구분하였다. 지하수 흐름에 의한 지중 공동의 형상은 선행연구 되었던 상수관거 파손시 내부 압력에 의해 조밀한 상대밀도의 지반에서 조성된 파괴모드III와 유사하였으며, 이완영역탐지기를 이용하여 탐지된 공동은 상부에서 아칭형태로 형성됨을 확인 할 수 있었다. 또한, 지반에서 공동 중심 상부에서 이완영역과 교란영역의 길이비는 2:1로 형성되며, 외력에 대한 전단저항력의 감소의 차이인해 구분될 수 있음을 확인하였다. 즉, 사전보수 및 보강시 주입재로 사용되는 재료의 팽창성을 고려하여 2차 피해가 발생되지 않도록 주의해야함을 확인 할 수 있었으며, 추후 추가적인 실험을 통하여 다양한 지반변형 상태를 추가로 실시할 예정이다.