• 터널과지하공간
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• 제26권2호
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• pp.59-67
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• 2016

본 논문에서는 해저 하이드레이트 퇴적층에서의 메탄가스 생산 과정에서 발생 가능한 생산정 주변 단층의 재활성화 가능성을 수치해석을 통해 평가하고 재활성화에 따른 미소지진 규모를 예측한 결과를 소개하였다. 가스 생산에 의한 하이드레이트 퇴적층의 유효응력 변화 및 역학적 변형은 TOUGH+Hydrate 코드와 FLAC3D 코드를 순차적으로 연계해석함으로써 시뮬레이션하였다. 단층면 재활성화 기준은 모어쿨롱(Mohr-Coulomb)법칙이 유효한 것으로 가정하였다. 30일간의 시험생산 해석 결과, 감압에 의한 공극압력 감소 및 유효응력의 증가가 주변 단층의 활성화를 일으킬 가능성은 크지 않은 것으로 나타났다. 초기응력 조건에 따른 활성화 가능성을 활동마찰각으로 평가한 결과로부터 수평응력에 비해 수직응력이 상대적으로 큰 정단층 응력조건(normal fault stress regime)에서 단층 재활성화 가능성이 상대적으로 큰 것으로 파악되었다. 또한, 정단층 응력조건에서 단층 재활성화에 기인한 유도지진 발생규모를 모멘트 크기(moment magnitude)로 추정할 경우, 모두 음(-)의 값을 보여 인간이 감지하지 어려운 수준의 미소지진에 해당하는 결과를 보였다. 다만, 본 해석은 하이드레이트 생산과정에서의 단층재활성화 가능성 평가를 목적으로 한 해석기법 구축 및 그 적용성을 소개할 목적으로 상당히 단순화된 지질구조 모델을 가정한 결과이므로, 향후 하이드레이트 시험 생산 및 상업 생산 지역에서의 상세 지질구조, 입력 물성 및 생산 설계조건을 반영한 해석에서는 상이한 결과를 보일 수 있을 것이다.

• 지질공학
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• 제21권3호
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• pp.213-219
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• 2011

간척지를 대상으로 시간영역 전자 탐사를 수행하였다. 간척에 사용한 준설 토양은 인접 바다에서 채취한 해양 퇴적물 점토로서, 현재 준설층은 상부의 일부분만 고결된 상태이고, 그 하부는 점토와 해수가 혼재된 미고결 상태이다. 해양기원 퇴적 점토는 일반적으로 0.3 S/m 이상의 매우 높은 전기전도도를 갖는다. 연구지역은 암반 상부에 전도성 표토층이 두껍게 존재하는 환경으로서, TEM 탐사를 실시하여 전도성 표토층 하부에 존재하는 기반암의 공간적 분포를 파악하였다. TEM 탐사에서 사용된 송수신 배열은 $30m{\times}30$ m 동위치 송수신 배열이고, SIROTEM MK3의 이른 지연 시간대(0.050~20.575 ms)에서 TEM 반응을 측정하였다. TEM 자료에 대한 역산 결과를 시추 자료와 비교한 결과, 해성 점토로 구성된 준설층과 원지반 퇴적층의 전기비저항 값은 약 2 ${\Omega}$-m 이하로 해석된다. 퇴적층 하부에 존재하는 풍화암은 약 $10{\sim}20\;{\Omega}-m$ 범위의 전기비저항 값을 보이며, 연암은 약 70 ${\Omega}$-m 이상의 값을 갖는다. 지표로부터 풍화암까지의 심도는 26~58 m 범위이며, 풍화암의 하부에 분포한 연암의 심도는 지표로부터 46~75 m 범위를 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.680-687
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• 2018

시추공 레이다는 지하자원 및 지질탐사 목적으로 사용되는 레이다로서 수 ns의 펄스폭을 갖는 전자파를 송신하고 탐사 대상으로부터 반사되어 입력되는 수십에서 수백MHz의 반사파를 수신하기 위하여 고속 샘플러가 반드시 필요하다. 수십MHz의 샘플링 클럭 주파수로도 수GHz급의 샘플링 성능을 낼 수 있는 ETS(Equivalent-Time Sampling)는 시추공 레이다용 수신기의 샘플러로 사용이 적합하다. ETS 샘플러 설계에 있어 가장 중요한 요소인 샘플링 클럭 지연을 제어하는 방법으로 본 연구에서는 하나의 클럭 소스에 대해 각 $90^{\circ}$씩 위상 차이를 가지는 4개의 클럭을 이용한 방법을 제시하였다. 제안하는 방법은 기존의 지연 발생기를 이용하는 방법보다 설정한 구간 내에서 데이터를 획득하는 시간이 1/23로 단축 가능하다. 구현된 샘플러를 기존 시추공 레이다의 수신기에 적용하면 단축된 샘플링 시간으로 인해 추가로 64회 누적이 가능해져 지하 터널 탐사를 위한 수신신호 품질 개선 효과를 얻을 수 있다. 또한, 목표 샘플링 범위를 만족하기 위해서 여러 개의 샘플링 클럭 지연제어 로직을 사용하는 기존 방식에 비하여 하나의 지연제어 로직을 사용함으로써 그간 반드시 필요하였던 보정 과정의 생략이 가능하다. 그 결과 시스템의 구조를 단순화할 수 있었으며 균일한 샘플러의 구현이 가능하였다.

• 터널과지하공간
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• 제24권2호
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• pp.176-186
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• 2014

절리면의 수리특성에 영향을 미치는 요소는 절리면의 거칠기, 절리면의 틈새, 충진물 등이 있다. 본 연구에서는 절리면의 거칠기에 따른 수리특성을 분석하고자 Barton and Choubey(1977)가 제안한 표준 프로파일을 이용하여 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 인공 프로파일을 생성시켰다. 표준 프로파일과 인공 프로파일을 조합하여 유동채널 모델을 제작하였으며, 최소 간극의 변화와 유동채널의 형상에 따른 수리특성을 수치해석적으로 분석하였다. 두 프로파일이 이루는 최소 간극지점을 통과한 이후 유동면적이 증가하는 지점에서 최대 유동률을 나타냈으며, 최소 간극이 증가할수록 최대 유동률은 감소하였다. 또한 유동채널의 형상과 유동채널내의 최소 간극 지점의 위치가 모델마다 상이하기 때문에 단위면적당 최대 유동률은 모델마다 다른 값을 나타내고 있었다. 유동채널 내의 역학적 간극과 수리적 간극은 1.07 ~ 3.00 배 정도의 차이를 나타내고 있으며, 본 수리해석에서 분석된 $A_i$ 값과 역학적 간극은 $e_m=0.519A^{0.7169_i}$의 관계를 나타내고, 수리적 간극은 $e_h=0.6182A^{0.239}_i$의 관계를 나타는 것으로 분석되었다.

• 터널과지하공간
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• 제28권4호
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• pp.325-342
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• 2018

${\bigcirc}{\bigcirc}$광산은 연약한 암반특성에서 2차, 3차 채광을 하기 위한 다양한 방법이 시도되었다. 이러한 채광을 위해서는 패널형태로 채광구획을 나누고 패널채광을 하는 동안 패널이 유지되어야 한다. 본 과업에서는 패널 사이의 채광갱도를 강지보에 의하여 유지하고 확률론적으로 패널의 유지기간을 평가하였다. 패널 유지기간 평가를 위하여 Taylor 식을 이용하고, Pert 분포를 개념적으로 변형하여 적용하였다. 주요 입력자료는 Pert 분포에 의하여 결정하고 Monte Carlo 시뮬레이션을 실시하여 확률분포에 대한 패널의 유지기간을 평가하였다. 그 결과 패널폭 18-25 m일 경우 최소 6.5일에서 최대 20.6일 까지 패널의 자립이 가능한 것으로 분석되었다. 신뢰수준 90%에서 무지보 유지기간은 8.2-15.6일 정도로 분석되었다. 이러한 짧은 패널의 유지기간은 패널채광이 불가능하기 때문에 패널의 유지를 위하여 강지보를 계획하였다. 그 결과 광산별 3년 이내의 채광계획으로 패널유지를 위한 강지보를 적용하면, 90% 신뢰수준 내에서 패널의 유지가 가능한 것으로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.5-21
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• 2014

지진시 불포화 도로성토의 붕괴는 지하수 및 강우의 침투에 기인한 함수비의 증가가 그 원인이 됨이 지적되어 왔다. 따라서, 이와 같은 지반재해의 방지를 위한 합리적 보강방안 및 적절한 설계기준의 정립을 위해 불포화 도로성토의 동적안정성 및 변형모드에 대한 함수비의 영향을 연구할 필요가 있다. 본 연구에서는 불포화 도로성토의 변형 및 파괴거동에 대한 함수비의 영향을 연구하기 위해 상이한 함수비를 갖는 도로성토 모형에 대하여 동적 원심모형실험을 진행하였다. 본 실험에서는 도로성토 모형에 대한 동적하중 부가시의 변위, 간극수압 및 가속도의 계측을 통해 최적함수비 부근 및 최적함수비보다 높은 함수비를 갖는 불포화 도로성토에 대한 동적 거동을 고찰하였다. 이와 함께, 화상해석에 의한 변위 및 변형율 분포의 분석을 통하여 최적함수비보다 높은 함수비를 갖는 불포화 도로성토의 변형모드를 구명하였다. 이로부터 사면 천단부의 침하는 천단부 아래에서의 체적압축에 기인하며, 구속압력이 작은 사면 선단부 및 사면 표면부 부근에서는 체적팽창을 동반한 큰 전단변형이 발생함을 확인하였다.

• 자원환경지질
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• 제39권4호
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• pp.441-450
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• 2006

우리나라에서 최초로 육상탄성파탐사를 실시한 것은 1960년대 중반이다. 탄성파탐사와 관련된 최초의 보고저가 나온 것은 국립지질조사소의 김종수박사 등이 1964년 포항지역의 석유부존 가능성을 조사하기 위하여 수행한 반사법 탄성파탐사와 서울대학교의 현병구교수가 탄광의 갱도 주벽의 상태를 조사하기 위하여 실시한 굴절법탐사이다. 이후, 국립지질조사소 기본연구계획의 일환으로 경상계 퇴적분지의 층후 및 지질구조 조사를 위한 굴절법탐사가 실시되었다. 1970년대 들어서는 지하수조사, 광물자원탐사, 땅굴조사, 원자력 발전소 지반조사 등 탐사의 대상과 목적이 다양해졌으며, 1978년에는 CDP기법을 이용한 반사법탐사가 경상분지 지역에서 처음으로 실시되었다. 이후, 육상 탄성파탐사는 토목건설 분야에서 지반조사를 위한 굴절법탐사를 위주로 이루어지다가, 1990년대 들어서서 고해상반사법탐사와 탄성파토모그래피 및 다양한 시추공 탄성파탐사가 시도되었다. 이와 함께 응용분야도 단층대나 조간대와 같은 특정 지역에 대한 학술적 목적의 연구와 더불어 고속도로, 철도, 댐 건설 등 각종 토목엔지니어링, 지열과 광물 자원탐사, 매립지나 해수침투 지역 등의 환경영향 조사, 문화재 안전관리를 위한 고고학에의 응용 등 다양한 분야로 확대되었다. 2002년에는 한반도를 가로지르는 측선 상에서 지각규모의 탄성파탐사가 이루어져 육상탄성파탐사 연구의 새 장을 열게 되었다. 그 동안 우리나라 대륙붕과 해외 유전지역에서의 활발한 석유탐사를 통하여 이룩한 탐사기술의 자립화와 자료 처리를 위한 소프트웨어 부분에서 이룩한 기술적 발전은 앞으로 육상탄성파탐사의 활성화에도 크게 기여할 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제25권2호
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• pp.199-209
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• 2015

남극 바톤반도 세종과학기지 주변에서 관찰되는 섬록암, 화강섬록암, 안산암 노두에서 실버슈미트 반발경도측정을 실시하였으며, 그 결과로부터 얻은 Q값을 이용하여 암석의 R값과 일축압축강도(UCS)을 추정하였다. Q값의 경우, 섬록암은 67.0~89.5, 화강섬록암은 57.5~89.0, 안산암은 58.0~76.5 범위를 보였다. Q값 평균은 섬록암 76.0, 화강섬록암 72.0, 안산암 67.0을 보였다. Q값으로부터 환산한 UCS의 경우, 섬록암은 118~195 MPa, 화강섬록암은 91~193 MPa, 안산암은 92~148 MPa 범위를 보였으며, UCS 평균은 섬록암 147 MPa, 화강섬록암 136 MPa, 안산암 117 MPa를 나타내었다. 또한 Q값으로부터 환산한 R값의 경우, 섬록암은 53.0~72.2, 화강섬록암은 45.4~71.8, 안산암은 45.8~60.9의 범위를 보였으며, R값 평균은 섬록암 60.0, 화강섬록암 58.0, 안산암 53.0을 나타내었다. R값은 Q값의 약 20% 정도로 낮게 나타났다. Q, UCS, R값의 범위를 고려해 볼 때, 섬록암은 대체적으로 높은 값에 분포한 반면, 안산암은 낮은 값에 분포하였고, 화강섬록암은 낮은 값에서 높은 값까지 넓은 범위에 분포하였다. 결과적으로 실버슈미트 Q값으로부터 극한 지역에서의 암반에 대한 R값과 UCS 평가는 가능할 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제26권1호
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• pp.24-31
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• 2016

최근 노천광산 현장의 지형측량을 위해 고정익 무인항공기와 회전익 무인항공기를 이용한 항공사진측량 기법들이 활발하게 연구되고 있다. 고정익 무인항공기와 회전익 무인항공기는 비행고도, 비행속도, 비행시간, 탑재된 광학 카메라의 성능 등에서 다양한 차이가 있으므로 동일한 현장을 대상으로 지형측량을 수행한 후 그 결과를 비교해 볼 필요가 있다. 본 연구에서는 경상남도 양산시에 위치한 토목건설 현장을 연구지역으로 선정하고, 고정익 무인항공기인 eBee와 보급형 회전익 무인항공기인 Phantom2 Vision+를 이용하여 지형측량을 수행한 후 그 결과를 비교하였다. eBee와 Phantom2 Vision+에서 촬영된 항공사진을 각각 자료처리한 결과 약 4 cm/pixel 공간해상도의 정사영상과 수치표면모델들을 제작할 수 있었다. 7곳의 지상기준점들에 대한 고정밀 위성측정시스템 좌표 측정결과와 비교할 때 eBee와 Phantom2 Vision+의 지형측량 결과 모두 평균 제곱근 오차가 X, Y, Z 방향에서 10 cm 내외로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제24권4호
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• pp.297-307
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• 2014

암반공동을 이용한 열에너지 저장은 대용량 저장이 가능하며 열저장매체를 선택할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 사일로 형태의 열저장공동이 지반 내 두 개 이상 배치될 때 공동 사이에 형성되는 암반 필라의 안정성에 대해 3차원 유한차분해석 프로그램인 $FLAC^{3D}$를 이용하여 분석하였으며, 저장된 열에너지로 인해 암반에 발생하는 열응력을 반영할 수 있도록 열-역학적 연계모델을 사용하였다. 해석 결과, 열에너지 장기 저장으로 인해 암반 필라에 작용하는 최대주응력이 상당량 증가하였으며, 필라 폭이 좁아질수록 근접한 열원 때문에 열응력 증가량도 커짐을 확인하였다. 필라 안정성에 영향을 미치는 주요인자로서 저장공동 간격, 측압계수, 심도를 선정하고 민감도 분석을 실시한 결과, 측압계수, 저장공동 간격, 심도 순서로 영향력이 크게 평가되었다. 저장공동 간격의 경우 동일한 크기의 공동 건설 시 필라 폭을 최소 저장공동 직경 이상 확보해야 할 것으로 판단되었다. 큰 규모의 저장공동 주변에 소규모 수직갱이 설치될 때는 최소한 저장공동 직경의 0.5배 이상 이격함으로써 크기 차이로 인해 수직갱에 응력이 집중되는 현상을 해소할 수 있었다. 또한 최대수평주응력 작용방향과 공동 중심을 잇는 축이 평행하도록 배치하여 저장공동에 의한 방패효과가 발휘될 수 있게 함으로써 현지응력이 공동 사이 암반 필라에 미치는 영향을 최소화할 수 있었다.