• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제3권4호
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• pp.263-273
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• 2011

The diffuse interface model of Saurel et al. (2008) is used for the computation of compressible cavitating flows around underwater missiles. Such systems use gas injection and natural cavitation to reduce drag effects. Consequently material interfaces appear separating liquid and gas. These interfaces may have a really complex dynamics such that only a few formulations are able to predict their evolution. Contrarily to front tracking or interface reconstruction method the interfaces are computed as diffused numerical zones, that are captured in a routinely manner, as is done usually with gas dynamics solvers for shocks and contact discontinuity. With the present approach, a single set of partial differential equations is solved everywhere, with a single numerical scheme. This leads to very efficient solvers. The algorithm derived in Saurel et al. (2009) is used to compute cavitation pockets around solid bodies. It is first validated against experiments done in cavitation tunnel at CNU. Then it is used to compute flows around high speed underwater systems (Shkval-like missile). Performance data are then computed showing method ability to predict forces acting on the system.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.183-204
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• 2007

지하수위 아래에 터널이 굴착되면,지하수가 터널내로 유입되면서 터널 단면에 침투력이 작용하게 된다. 이 침투력은 내압과 터널 내공단면의 변위 관계로 정의되는 지반반응곡선에 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 터널내로의 지하수 흐름으로 발생하는 침투력을 정량적으로 평가하였다. 침투력은 터널 주위의 동수경사의 분포를 바탕으로 계산되었으며, 이 결과를 바탕으로, 정상류 흐름일 때 침투력을 고려한 지반반응곡선의 이론해를 유도하였다.보강이 없는 경우와 전면 접착형 록볼트와 숏크리트 라이닝으로 보강된 경우의 변화가 고려되었다. 본 연구에서 유도된 이론해는 수치해석을 통해 검증되었으며, 다양한 토피고와 지하수위 조건에 따른 지반반응곡선의 변화가 연구되었다. 이를 바탕으로 이론해의 적용한계가 제시되었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2001년도 춘계학술대회논문집
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• pp.342-349
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• 2001

Water tunnel에서 반향음의 영향을 효과적으로 배제하고 수중 소음원의 위치 및 소음 수준을 계측하기 위하여 하이드로폰 어레이 시스템을 개발하였다. 계측 시스템의 신호 대 잡음비를 개선하기위해 48채널의 하이드로폰 어레이를 사용하였고, 당사 고유의 하이드로폰 설치 방법을 개발하였다. 개발된 설치 방법은 터널 벽면의 난류 변동 압력의 영향을 감소시켜 200Hz-1KHz 영역에서 통상적이 설치 방법 대비 약 20㏈ 의 신호 대 잡음비 개선 효과를 얻었다. 또한 40KHz 이상의 주파수까지의 수중 방사 소음 계측을 위하여 100kS/s의 고속 동시 데이터 획득 장치를 개발하였다. 개발된 하이드로폰 어레이 시스템은 성능 시험을 통하여 20KHz 이내의 주파수 영역에서 단일 소음원의 위치를 비교적 정확하게 찾아낼 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.77-89
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• 2020

수중 부유식 터널은 터널 세그먼트가 부력에 의해 수중에 부유하도록 하는 터널의 한 유형으로, 최근 활발히 연구되고 있다. 수중터널이 지면에 연결되면 수중터널과 지반 내부의 지중터널이 연결되어야 하는데, 두 터널의 서로 다른 구속조건과 거동 특성에 의해 두 터널의 연결부위에 응력이 집중될 가능성이 매우 높다. 따라서 연결부 주변의 안정성을 보장하기 위해 특별한 설계 및 시공 방법을 적용해야 한다. 그러나 연결부 안정성에 대한 기존 연구가 충분히 수행되지 않아서 기본적인 단계의 연결부 안정성 검토에 대한 연구가 필요하다. 이 연구에서는 수중터널과 지중터널의 연결부를 수치해석을 통해 모사하여 연결부 주변 지반에서 전단 변형 집중이 발생하는 것을 확인하였고, 시공 시 처리할 수 있는 구조적 인자가 연결부 주변 지반의 안정성 확보에 어떠한 영향을 가지는지에 대해 분석하였다. 수치해석 결과는 두 종류의 터널이 가지는 변위의 불균형으로 인한 위험이 그라우팅 재료 및 조인트 자유도 구성을 통해 완화될 수 있음을 보였다. 이 연구에서 도출된 결과는 비록 수치해석을 통한 정성적인 결과이지만, 향후 연구에서 수중터널과 지중터널의 연결의 설계 시 주요하게 고려해야 하는 구조적 인자 및 위험 지역을 판단하는 것에 기여할 것이라 판단된다.

• 화약ㆍ발파
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• 제20권1호
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• pp.67-75
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• 2002

수중수로관통 발파는 수로터널을 호수 바닥에 근접하도록 터널을 뚫고 최종적으로 플러그를 발파하여 수로와 호수 바닥을 연결시키는 발파 기술로서 수력발전에서 경비와 공기를 단축시킬 수 있는 매우 유용한 기술이다. 이 기술은 본질적으로는 수중발파와 동일하지만 완벽한 성공을 보장하기 위한 별도의 조치를 해야하고 수갱의 수문과 여타의 설비를 보전할 수 있는 대책을 강구하여야 한다. 논문에서는 노르웨이에서는 보편화되어 있는 이 기술의 핵심 내용과 적용의 예를 실어 소개하고자 한다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제21권2호
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• pp.195-203
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• 2018

Among the techniques of reducing the drag to increase the speed of underwater moving bodies, we studied on the drag reduction method by gas injection. Researches on gas injection method have been paid much attention to reduce the drag of vessels or pipe inner walls. In this study, we used a sintered metal mesh that can uniformly distribute fine bubbles by gas injection method, and applied it to a cylindrical underwater moving body. Using the KRISO medium-sized cavitation tunnel, we measured both the bubble size on the surface of the sintered mesh and the bubble distribution in the boundary layer. Then, drag reduction tests were performed on the cylinder type underwater moving models with cylindrical or round type tail shape. Experiments were carried out based on the presence or absence of tail jet injection. In the experiments, we changed the gas injection amount using the sintered mesh gas injector, and changed flow rate accordingly. As a result of the test, we observed increased bubbles around the body and confirmed the drag reduction as air injection flow rate increased.

• Geomechanics and Engineering
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• 제16권1호
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• pp.59-69
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• 2018

This study focused on the mechanical and hydraulic characteristics of underwater tunnels based on Mohr-Coulomb (M-C), Hoek-Brown (H-B) and generalized H-B failure criteria. An improved approach for calculating stress, displacement and plastic radius of the circular tunnel considering hydraulic-mechanical coupling was developed. The innovation of this study was that the radius-incremental-approach was reconstructed (i.e., the whole plastic zone is divided into a finite number of concentric annuli by radius), stress and displacement of each annulus were determined in terms of numerical method and Terzaghi's effective stress principle. The validation of the proposed approach was conducted by comparing with the results in Brown and Bray (1982) and Park and Kim (2006). In addition, the Rp-pin curve (plastic radius-internal supporting pressure curve) was obtained using the numerical iterative method, and the plastic radius of the deep-buried tunnel could be obtained by interpolation method in terms of the known value of internal supporting pressure pin. Combining with the theories in Carranza and Fairhurst (2000), the improved technique for assessing the reliability of the tunnel support was proposed.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권7호
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• pp.3244-3251
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• 2012

대형 해양구조물의 건설과 운영에서 중요한 항목 중의 하나가 재해위험도를 분석하고 평가하는 것이다. 이에 본 연구에서는 수중터널의 건설과 운영 시에 발생할 수 있는 재해 위험요소를 도출하고 퍼지 AHP(Analytic Hierarchy Process) 방법으로 이러한 위험요소의 수준을 파악하고자 하였다. 재해 위험도로는 자연재해 위험도와 인적재해 위험도로 구분하고 이러한 위험도 항목들이 수중터널에 미치는 영향을 전문가 설문을 통하여 조사하였다. 조사된 전문가 설문결과 데이터를 퍼지 AHP 기법으로 분석하여 재해위험도를 각 위험요소별로 정량화하였다. 또한, 수중 터널과 교량, 해저터널, 침매터널의 재해위험도 수준을 분석하여 수중터널이 가지고 있는 고유의 재해위험도 수준을 평가하였다. 재해위험도에서는 쯔나미와 지진이 가장 위험도 인식수준이 높았고, 인적재해 위험도는 화재와 폭발의 위험도 인식이 높은 수준이었다. 또한, 수중터널은 침매터널에 비해서는 1.4배, 교량에 비해서는 3.2배 위험도 인식수준이 높은 것으로 조사되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제9권5호
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• pp.29-36
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• 2008

숏크리트는 NATM공법에서 터널 굴착 후 지반안정을 위한 주요 지보재로서 시공기간의 단축과 시공비용 절감을 위해 일반콘크리트 라이닝을 대신하여 영구 숏크리트 라이닝의 사용이 요구되고 있는 추세이다. 이러한 영구 숏크리트 라이닝으로 사용하기 위해 고성능고강도 숏크리트가 요구되고 있으며, 인체에 대한 유해성 및 환경오염의 감소방안도 해결해야 할 문제로 부각되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 NATM공법 시공시 조기에 고강도 발현이 가능한 숏크리트재료를 개발하기 위하여 시멘트광물계 급결재를 사용하여 강도측정용 공시체를 제작하여 기존에 쓰여지고 있는 숏크리트재료와 비교하여 일축압축시험, 휨강도시험, 수중불분리시험을 실시하였고, 환경영향성을 평가하기 위해 어독성시험을 실시하였다. 시험결과, 일축압축강도 및 휨강도는 연구대상재료의 재령 7일강도가 기존재료의 28일 강도와 대등하였으며, 수중불분리시험 결과 연구대상재료의 불분리성이 우수하게 나타났다. 환경영향성(어독성시험)평가 결과 기존숏크리트에 비해 연구대상재료가 친환경적인 것으로 나타났다.

• 화약ㆍ발파
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• 제22권3호
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• pp.57-64
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• 2004

국내에서 적용되는 수중발파는 교량의 기초를 위한 수중 우물통 발파와 항만의 수로 증심 또는 준설을 위하여 적용되고 있다 그 중 교각의 기초를 위한 우물통 발파는 우물통내 물을 인위적으로 배수시켜 건조한 상태에서의 천공과 장약을 실시한 후 물을 다시 채운 후 수중에서의 발파를 수행하고 있어 전체적인 작업이 일반 노천발파와 동일하다 할 수 있다. 그러나 항만의 수로 증심과 준설을 위한 수중 발파는 수중 천공이 가능하도록 고안된 바지선을 이용하여 수중에서 천공과 장약 발파 작업이 이루어지는 특수성을 가지고 있다. 따라서 일반 터널이나 벤치발파와는 다르게 장약의 방법과 결선의 방법에 주의를 기울이지 않으면 수압에 의한 사압 등 어려운 조건하에서 불발이 야기될 수 있다. 본 사례연구는 국내 부산항 증심 준설공사에서 수중발파의 특수성을 고려하여 다이너마이트 (메가마이트 I)를 이용한 수중 발파의 장약량 선정과 파이프를 이용한 장약의 방법, 그리고 TLD를 이용한 기폭시스템이 수면위에서 기폭 될 수 있도록 부이를 이용한 결선방법을 적용하여 수중발파를 실시하고 사례별 결과를 비교하였다. 그 결과, 수중발파 장약량 설계에 따른 지발당장약량에 따른 진동의 예측과 실 계측을 통하여 예측 진동식의 타당성을 검증하였으며, 장약의 방법과 결선방법에 따라 발생될 수 있는 불발을 최소화시킬 수 있을 것이다. 따라서, 최적발파 효과와 안전한 발파를 수행하기 위하여, 천공경은 150mm이상, 화약은 고성능 수중 다이너마이트(메가마이트 II), 그리고 뇌관은 비전기뇌관을 적용하는 것이 가장 유리할 것으로 판단된다.