윤 태 섭

연세대학교 건설환경공학과 교수

학술전담이사

(taesup@yonsei.ac.kr)

우리 학회는 2022년 9월 21일과 22일 양일간 KAIST 문지캠퍼스에서 가을학술발표회를 개최하였다. 보통 가을학술발표회는 매년 10월 중순경 우리 학회가 단독으로 개최하거나 대한토목학회 KSCE Convention과 함께 개최를 해 왔으나, 올해는 국제토질및지반공학회(ICSSMGE) TC104 Physical Modelling의 국제학술대회인 제10차 ICPMG도 함께 주관하게 되어, 2개의 행사를 함께 같은 장소에서 병행하여 실시하였다. 

정문경 학회장의 개회사를 시작으로, 국토교통부 가덕도신공항 이상헌 추진단장은 대형국책사업으로 추진하고 있는 가덕도 신공항 건설에 관련된 지반공학적 중요성과 성공적 사업 추진을 위한 전문가 집단의 왕성한 참여, 성공적인 학술발표회를 위한 축사를 하였다. 이어서 대한토목학회 손성연 부회장은 대한토목학회와 한국지반공학회의 오랜 학술적 교류와 학회간 유대감을 강조하며 축사를 하였다. 

초청 강연은 많은 공학적 도전이 예상되는 가덕도 신공항 건설 프로젝트를 앞두고 다양한 해상공항 설계 및 시공 경험이 있는 Masaki Kitazume 전 동경대 교수의 ‘Geotechnical Strategy for Land Reclamation’이라는 주제로 실시하였다.  기존 해상 공항 사례를 소개하며 지지력과 침하 등 다양한 기술 분야에서 고려해야 하는 요인들에 대해 소개하였다. 초청강연에 이은 가덕도신공항특별세션에서는 연약지반 및 공항 관련 전문가들이 기존의 경험과 지반공학적 도전에 대해 많은 회원이 참여한 가운데 심도 깊은 학술교류를 실시하였다. 또한 에너지플랜트기술위윈회 전문세션, 지반조사 및 지반굴착 분야에서의 세션도 병행하여 실시하였다. 

학생세션의 경우 메타버스를 활용하여 하이브리드로 개최하였다. 좌장, 발표자, 청중 모두 가상의 메타버스 환경에서 아바타를 통해 세션에 참여하고 준비된 발표를 하였다. 타 학회에서 거의 시도한 적이 없는 메타버스 플랫폼 학술발표는 신선한 시도였으나 몇 가지 아쉬움이 남았다. 아바타가 온라인 공간에서 자유롭게 활동하고 대화할 수 있는 장점이 있으나 학술발표의 특성상 발표 자료가 화면에 고정되고 발표간 참석자가 이동할 이유가 없어 기존 온라인 학술발표회에서 사용한 줌(zoom) 기능에서 크게 벗어나지 못하였다. 메타버스 참여를 위한 매뉴얼이 충분히 숙지되지 않은 발표자가 있었고 현장에서 다소 불안한 음향 문제가 있었으나 젊은 지반공학자들에게 익숙한 온라인 환경을 제공하고 새로운 학술발표회 플랫폼의 가능성에 도전한 점은 큰 의미가 있다고 생각한다.

9월 22일 이틀째 학술발표회는 총 8개의 세션이 오후에 진행되었다. 미래건설산업 신성장을 위한 지반기술에 대해 한국건설기술연구원 특별세션, 지속가능한 사회를 위한 비반역학 연구동향을 위한 지반역학및불포화지반기술위원회 세션, 국내액상화설계기준 및 흙막이개착공사현장 관련 지반진동기술위윈회와 지반IT융합기술위원회 세션이 이어서 진행되었다. 또한 댐제방 및 지반IT융합 분야의 일반세션과, 2개의 학생세션이 역시 메타버스 환경에서 진행되었다. 포스터 세션은 온라인에서 상시 오픈하여 시간과 장소의 제약 없이 연구결과를 공유할 수 있었다. 

가덕도신공항 건설이라는 주제를 연계하여 구성한 초청강연과 특별세션, 메타버스 플랫폼을 통한 학생세션 운영, ICPMG와 병행 개최 등 회원들의 관심을 유도할 수 있는 학술발표회 구성을 통해 학계, 연구소, 산업계에서 많은 회원 참여를 독려하였고, 온라인에서 오프라인 학술대회로의 자연스러운 전환이 가능하였다. 코로나가 아직 완전히 종식되지는 않았지만 지난 2년간 지속적인 학술교류의 장을 제공하기 위해 시도했던 다양한 플랫폼 구성과 운영 노하우를 바탕으로 우리 학회가 추구하는 학문교류의 수월성과 역량을 다시금 확인할 수 있었다. 가을학술발표회 준비를 위해 헌신적으로 노력한 사무국 및 학술분과 위원들, 지원을 아끼지 않은 회원사, 세션 구성을 위해 수고해주신 모든 회원 분들께 감사의 인사들 전합니다. 

2022년 가을학술발표회 세션후기

[지반진동 기술위원회] 국내 액상화 설계기준 개정연구

좌장 : 한진태 박사(한국건설기술연구원)

지반진동 기술위원회 세션은 국토교통과학기술진흥원 건설기술연구사업 연구과제인「지반함몰 및 액상화에 관한 지하안전 위험도 평가 고도화 기술개발」(’19.4~’22.12, 연구책임자 한국건설기술연구원 정문경 박사) 중 국내 액상화 설계기준 개정안 소개를 중심으로 지금까지의 연구결과를 소개하고자 구성되었다. 공주대 추연욱 교수님의 “내진설계 일반(KDS 17 10 00): 액상화편 개정 연구” 발표를 시작으로, 한국건설기술연구원 김종관 박사님의 “흙의 액상화평가를 위한 반복삼축압축실험 및 반복직접전단시험 표준화”, 한양대 박두희 교수님의 “2017년 포항 지진 액상화 사례에 기초한 규모보정계수 평가”, 원광대 이상운 박사과정생의 “건축물 액상화 피해평가기법 개발을 위한 수치해석 연구”, 울산과학기술원 조영규 박사님의 “포항 액상화 유발평가: 현장실험 간편법 적용과 실내물성실험 기준검토” 논문까지 총 5편의 논문이 발표되었다. 

본 세션에서 발표된 액상화 설계기준 개정안은 올해 고시를 목표로 심의 프로세스를 진행 중에 있으며, 내년에는 액상화 설계기준 개정안에 대한 해설서를 지반진동위원회를 중심으로 발간할 예정에 있습니다. 많은 관심과 성원 부탁드립니다.

ICPMG 2022 보고 및 후기

1. 10th ICPMG 2022 요약 및 현황

1) 개요

한국지반공학회에서 주최하고 국제지반공학회(ISSMGE) TC104 와 한국지반공학회가 공동 주관한 국제학회 ICPMG 2022 (10th International Conference on Physical Modelling in Geotechnics 2022)가 지난 9월 19일부터 23일까지 대전 KAIST 문지캠퍼스에서 성공적으로 개최되었다(홈페이지 : https://icpmg2022.org/). 

- 참가인원

ICPMG 2022는 COVID-19 로 인하여 현장 참석 외에 온라인으로도 참석이 가능한 하이브리드 형태로 진행되었다. 온라인 참가자를 포함한 총 참가인원은 323명이며, 그 중 해외 참가 자는 158명, 국내 참가자는 165명이었다. 사전등록자가 217명이며 국내외 현장등록자는 20명이었다. 국내 참가자 중에서는 이번 학회를 후원한 국내 건설사들에서도 76명이 참가하였는데 이는 ICPMG 2022가 국내외 학술교류 뿐만 아니라 실무 정보를 교류하고 해외 진출의 가교 역할을 하였음을 알 수 있다.

화요일 오후에는 Dr. Luc Thorel(Univ. of Gustave Eiffel)이 축소모형실험과 관련된 장비 및 센싱 기법의 고도화 과정을 과거부터 미래까지 고찰한 내용을 소개하였다. 그리고 Prof. Paulo Coelho(Univ. of Coimbra) iron ore tailing 거동을 모사하기 위해서 고안한 슬러리 기반 축소지반모델 조성기법을 발표하였다. 

9월 21일(수)에는 1편의 Keynote Lecture 발표가 진행되었으며, Prof. Muhammad S. Hossain(Univ. of Western Australia)가 해양 환경에서 비용을 절감할 수 있는 물고기 모양의 앵커를 개발하고 이에 대한 적용성을 수치해석 및 실험을 통해서 검증한 연구를 발표하였다.

학술발표가 진행된 마지막 날인 목요일에는 오전에 2편, 그리고 오후 Closing Ceremony 직전에 1편의 Keynote Lecture가 발표되었다. 오전 세션에서는 Prof. Jason T Dejong(Univ. of California at Davis)이 원심모형실험에서 초고속 카메라와 PIV(Particle Image Velocimetry) 기법을 이용한 지진 유발 사면 변형을 정밀하게 측정하는 기법을 소개하였다. 그리고 Prof. Bin Zhu(Zhejiang University)는 매우 높은 중력장에서 수행되는 원심모형실험 사례와 고중력장 실험 시 고려해야할 이슈 등을 발표하였다. 마지막 Keynote Lecture는 박헌준 교수(서울과학기술대학교)가 모노파일 시스템의 정적 및 동적 거동을 원심모형실험으로 평가한 사례를 소개하였으며, 별도의 발표자료를 통해서 지반물리모형실험 분야의 지속가능한 발전을 위한 제언을 함께 공유하였다. 

이번 학회에서는 Keynote Lecture와 함께 총 2편의 Bright Spark Lectures가 진행되었다. Bright Spark Lecture는 ISSMGE에서 젊은 회원들의 국제회의에서 중요한 역할을 할 수 있도록 장려하기 위해서 만들어진 상으로, 이번에는 Prof. Orestis Adamidis(Univ. of Oxford), 고길완 박사(Univ. of California Berkeley)가 수상하였다. 수요일 오후 Gala Dinner에 앞서서 진행된 초청강연 세션에서 각자의 연구 성과들을 발표하였다. Prof. Adamidis는 액상화 지반위에 놓인 얕은 기초 시스템의 거동에 대한 물리모형실험을 통해서 얻은 인사이트를 소개하였다. 그리고 고길완 박사는 얕은기초-구조물 시스템, 안벽 시스템과 같은 지반 시스템에서 구조물의 관성력이 전체 거동에 미치는 영향을 원심모형실험과 수치해석을 통해서 평가한 연구를 발표하였다. 

이번 ICPMG에서는 다양한 주제에 대해서 총 205편의 논문이 발표되었다. 표 3은 ICPMG 학회 프로시딩을 바탕으로 발표된 논문들에 대해서 주제들을 구분한 것으로 해당 주제의 논문 편수별로 정리하였다. 물리모형실험 분야의 학회인 만큼 실험을 위한 장비 및 기구들을 개발하고 검증하고, 이를 적용하기 위한 상사비 및 모델링 기법과 관련된 주제들(Physical modelling facilities and equipment, Scaling principles and modelling techniques, Instrumentations and measurements, Sample preparation and characterization)에 대한 논문이 가장 많았다. 그리고 물리모델링을 통해서 다양한 지반공학적 문제를 해결하기 위한 고찰들을 발표한 논문들이 많았는데, 특히 지진 및 해양 지반과 관련된 주제(Earthquake Related, Offshore Geotechnics)의 연구들이 많이 발표되었다. 기존의 ICPMG에서는 주로 원심모형실험과 관련된 연구들이 주로 발표되었는데, 이번 ICPMG에서는 다양한 실내 실험 및 현장 실험 기법들에 대한 연구들도 많이 발표되었다. 더욱이 물리모형실험과 수치해석을 비교한 주제(Physical/Numerical interface and comparisons)가 별도로 구성되어서, 두 방법론 사이의 연결고리를 함께 모색하는 자리가 되었다. 

구두 발표 세션은 전체 참가자가 참여하는 Plenary Oral 세션과 참가자가 나뉘어 세션별로 참가하는 Parallel Oral 세션으로 나누어 진행되었다. Plenary Oral 세션은 Keynote Lecture 이후에 연속해서 진행되었는데, 이를 통해서 특정 주제들에 대해서 참여원이 다 같이 공유하고 고민할 수 있었다. Plenary Oral 세션은 화요일 오전과 오후, 수요일 오전, 그리고 화요일 오전과 오후로 나뉘어서 총 5번의 세션이 진행되었다.

Parallel Oral 세션은 4개의 세션장에서 동시에 진행이 되었는데, 9월 21일(수) 오후 지반공학회 가을학술발표회 개회식 행사로 인해서 수요일 오후에 한번은 3세션으로 진행되었다. 화요일 오후에 2세션, 수요일 오후에 2세션, 목요일 오전 1세션 및 오후 2세션으로 총 7번의 Parallel Oral 세션이 있었으며, 총 27번의 세션이 진행되었다.

이번 ICPMG는 코로나 이후에 처음 진행되는 학회로 학회 직전에 중국 연구자들을 비롯한 다양한 연구자들의 참여가 힘들었다. 따라서 이를 보완하기 위해서 현장(In-Person, Offline) 발표와 온라인(Online) 발표를 병행하는 하이브리드 형태로 진행되었다. 모든 세션장에는 주최측에서 준비한 시스템이 설치되어 있었으며, PCO 및 국내 대학 대학원 학생들로 구성된 스태프가 시스템을 숙지하고 조정하였다. 모든 세션장의 모습 및 발표 모습은 Zoom을 통해서 전세계의 참여원이 실시간으로 확인할 수 있었다. 그리고 Oral 발표 이후의 질의응답 시, 현장에서는 마이크를 사용하였고, 온라인으로 참여하는 참여원들의 모습은 스크린을 통해서 확인할 수 있었다. Zoom 연결의 문제 등이 일부 있긴 하였으나 전반적으로 소통이 매우 원활하게 진행되었다. 다만, 일부 세션장에 참여원이 몰리면서 세션장의 좌석이 부족한 부분은 아쉬움으로 남는다

.ICPMG 2022에서는 각 Oral세션 별로 좌장은 국내 연구자 1명과 해외 연구자 1명을 쌍으로 편성되었으며, 이러한 편성법은 오프라인과 온라인 발표를 병행하는 하이브리드 시스템의 학회에서 매우 큰 장점이 있음을 이번 학회를 통해서 확인할 수 있었다. 첫 번째로 좌장 역할을 수행하면서 국내 연구진이 해외 연구진들과 자연스럽게 교류할 수 있는 장이 마련되었다. 그리고 국내에서 주최하는 학회이고 대부분의 스태프가 국내 학생들인 상황에서 세션장에서 발생하는 다양한 상황에 대해서 좌장 역할을 수행한 국내 연구진들이 적극적으로 소통하여 하이브리드 시스템의 학회가 매끄럽게 진행되었다.

포스터 세션에서는 총 25편의 논문(현장 16편, 온라인 9편)이 발표되었다. 구두발표에 비해서 포스터 발표된 논문 수가 적고, 포스터 세션의 위치가 학회장 로비의 가장 자리에  위치하고 있어서 참여원들의 관심은 상대적으로 적었던 부분은 아쉬움으로 남는다. 이는 코로나 이후에 진행되는 학회인 만큼 학회에 참석하는 경우에는 대부분의 참여원들이 포스터보다는 구두 발표를 선호하여서 상대적으로 포스터 발표의 수가 적었던 것으로 보인다.

국제학술회의 소식

International Conference & Symposium

해외매거진 소개

Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering

Volume 148, Issue 10 (October 2022) / https://ascelibrary.org/toc/jggefk/148/10

논문집 개요 소개

논문집 개요 소개 | 2022년 8월 제 38권 8호

동결 삼축압축시험을 통한 동결 사질토의 온도 및 구속압력에 따른 역학적 특성 평가

박상영 (비회원, 고려대학교 건축사회환경공학부 박사과정)

정상훈 (비회원, 현대엔지니어링 플랜트토목설계팀 매니저)

황채민 (비회원, 고려대학교 건축사회환경공학부 석사과정)

최항석 (정회원, 고려대학교 건축사회환경공학부 교수, hchoi2@korea.ac.kr)

대부분의 선행연구는 동결 삼축압축시험 수행 시, 몰드를 사용하여 시료를 조성하고 단방향으로 동결을 진행하였다. 이는 동결된 시료에 잔류응력이 발생할 가능성이 있기 때문에 인공동결공법이 적용된 지반을 모사하는데 한계가 있다. 본 연구에서는 기존 시험방법의 한계를 보완할 수 있는 시험장비 및 시험방법을 제안하고, 제안된 방법으로 온도 및 구속압력에 따른 동결 사질토의 역학적 특성을 평가하였다. 동결온도가 낮아질수록 동결 사질토는 취성이 증가하였고, 부동수분의 감소 및 얼음자체의 강도 증가로 인하여 강도가 증가하였다. 구속압력의 증가는 강도저감 효과를 발생시키는 압력융해 현상과 강도증진 효과를 발생시키는 흙 입자의 마찰력 증가 모두를 야기하였다. 이처럼 동결 사질토의 역학적 거동은 구속압력과 동결온도의 복합적인 영향을 받는 것으로 나타났다.

상시미동 표면파 분석에 의한 김해평야 퇴적층 심부 전단파 속도 결정

김재휘 (정회원, 창원대학교 토목공학과 석사과정)

정석호 (정회원, 창원대학교 토목공학과 조교수, seokho.jeong@changwon.ac.kr)

김해평야 퇴적층의 동적 특성을 결정하기 위해 6개의 위치에서 상시미동 수평-수직비(HVSR)법으로 지반 고유진동수(f0)를 도출하고 High frequency f-k방법과 Modified Spatial Autocorrelation 방법을 적용하여 상시미동 기반 표면파 분석을 수행하였다. 레일리파 분산곡선과 지반 고유진동수를 바탕으로 역해석을 실시하여 전단파 속도 주상도를 도출하였다. 분석 결과에 의하면 김해평야 퇴적층 지역은 1hz 이상의 진동수 대역에서 상당한 규모의 지반운동 증폭이 예상된다. 천부 퇴적층은 대체로 200m/s 내외의 전단파 속도를 보이고 60m~100m 사이의 깊이에서 기반암이 존재할 것으로 추정되며, 다수의 위치에서 천부 퇴적층과 기반암 사이에 Vs=400m/s 가량의 하성 퇴적층이 존재하는 것으로 나타났다. 역해석 결과를 바탕으로 김해평야 퇴적층의 전단파 속도-깊이 모델을 도출하였으며, 본 연구에 따르면 김해평야 퇴적층 지역에서 내진설계일반(KDS 17 10 00)의 S6지반에 해당하는 위치의 면적은 상당할 것으로 예상된다.

진공압밀공법 설계를 위한 Macro-element법 기반 유한요소해석

김하영 (정회원, 삼성물산㈜ 건설부문 ENG실 마스터, hy05.kim@samsung.com)

김규선 (정회원, 삼성물산㈜ 건설부문 ENG실 프로)

연직배수재로 개량된 지반의 배수거동을 해석하기 위해서는 3차원 해석이 필요한데, Macro-element법을 이용하면 2차원 평면변형 조건으로 연직배수재의 3차원 배수효과를 고려한 효과적인 해석이 가능하다. 본 연구에서는 지반개량에서 적용되는 진공압밀공법에 Macro-element법을 적용하여 새로운 유한요소해석 프로그램을 개발하였다. 기존의 Macro-element법은 배수재의 과잉간극수압을 0으로 하여 연직배수량을 산정하였으나, 본 연구에서 개발된 프로그램은 부(-)의 과잉간극수압을 실제 진공압밀 조건과 동일하게 고려할 수 있도록 개선하였다. 프로그램의 성능 검증을 위해 진공압밀공법 적용 현장의 계측치와 비교한 결과, 프로그램으로 예측한 결과와 현장 계측데이터는 동일한 침하거동을 나타내었다.

다층 퍼셉트론 신경망을 이용한 사면원호 파괴 예측

마지훈 (정회원, 연세대학교 건설환경공학과 박사과정)

윤태섭 (정회원, 연세대학교 건설환경공학과 교수, taesup@yonsei.ac.kr)

사면의 안전율과 임계활동면을 다층 퍼셉트론 신경망(multi-layer perceptron, MLP)을 이용하여 구할 수 있도록 훈련하였다. 사면의 형상은 한국의 설계기준을 참고한 단순 사면으로, 건조한 경우와 지하수위가 존재하는 경우를 모두 고려하였으며 사면을 구성하는 토질의 물성은 세립분을 포함한 사질토로 고려하였다. 훈련에 필요한 데이터를 만들 때 한계평형해석법을 이용하여 42,000가지 경우의 사면안정해석을 수행하였고, 지하수위가 고려된 도메인의 해석에서 불포화토의 모관흡수력으로 인한 유효응력 증가를 고려하였다. 지하수와 유효응력의 분포를 사면안정해석에 적용할 수 있도록 정상상태 침투 해석을 수행하였다. 사면을 표현하는 물성을 입력하면 안전율과 원호 파괴면을 예측할 수 있는 MLP 모델과 모델의 성능을 정량적으로 평가할 수 있는 방법을 제시하였다.

표준관입시험 및 시추공 정보를 이용한 국내 전단파속도 예측

허기석 (정회원, 한양대학교 건설환경시스템공학과 박사과정)

곽동엽 (정회원, 한양대학교 ERICA 건설환경공학과 조교수, dkwak@hanyang.ac.kr)

국토지반정보 통합DB센터(GeoInfo)는 전국 건설현장에서 생산되는 많은 수의 지반조사결과 자료를 배포하고 있다. GeoInfo에는 많은 수의 표준관입시험(Standard Penetration Test, SPT) 자료가 존재하지만, 전단파속도(VS) 데이터는 아직 부족한 실정이다. 따라서 풍부한 SPT 데이터로부터 VS를 예측하기위해 본 연구에서는 GeoInfo에서 배포하는 자료를 이용하여 새로운 N-VS 모델을 제안하였다. 본 연구는 지층 또는 토층에 구분없이 하나의 모델을 제안한다. 단, 지층에 따라 VS의 최대값을 설정하여 N치의 과대 예측에 의한 VS의 과대 예측을 방지하였다. 모델 개발에 사용하지 않은 검증용 데이터를 활용하여 선행연구에서 제시한 N-VS모델과 본 연구에서 개발한 모델을 비교해 본 결과, 본 연구에서 제안한 모델이 가장 우수한 성능을 보여주었다. 제안한 N-VS 모델은 GeoInfo의 많은 데이터로부터 유추된 경험식이기에 GeoInfo의 SPT 데이터를 VS로 변환하는데 가장 적합할 것으로 판단된다.

도심지 대심도 터널 및 수직구 구간 지반안정성 평가를 위한 굴착영향범위 설정 사례

이서현 (정회원, 인천대학교 건설환경공학과 박사과정, seohyun-lee@poscoenc.com)

우상인 (정회원, 인천대학교 건설환경공학전공 조교수)

지반굴착시 지반안정성 검토를 위한 대상지역의 설정은 이론식 및 경험식 추정방법과 수치해석에 의한 방법으로 구분한다. 일반적으로 적용되는 이론식 및 경험적 추정 방법은 Peck(1969)의 곡선방법, Caspe(1966)의 방법 및 Clough 등(1990)의 방법이 있다. 수치해석에 의한 방법은 과업구간의 현황(지반조건이 가장 취약한 구간, 최대 굴착심도 구간, 주요 인접 구조물 위치 구간 등)을 종합적으로 고려하여 가장 취약한 단면에 대해 2차원 및 3차원 수치해석을 수행한 결과를 반영하였다. 본 논문에서는 위와 같은 이론식 및 경험식, 수치해석을 통해서 000선 복선전철 민간투자사업의 수직구 구간 및 터널 구간 굴착시 영향범위를 설정한 사례를 보여주고자 한다.

지반앵커에 대한 인장시험 성능평가 기준선의 적용성 고찰

김대근 (정회원, 한국해양대학교 토목환경공학과 박사과)

박태광 (비회원, 한국해양대학교 토목환경공학과 석사과정)

박이근 (정회원, (주)지오알앤디 대표이사)

김태형 (정회원, 한국해양대학교 건설공학전공 교수, kth67399@kmou.ac.kr)

현재 인장형 지반앵커는 그 사용목적, 사용기간에 따라 가설과 영구로 구분하여 성능평가를 별도로 제시하고 있다. 현재의 성능평가 상한선과 하한선 기준을 실무에 적용하는 데 있어 타당한 것으로 보인다. 하지만, 압축형 지반앵커는 주로 영구로 사용되어 온 점으로 인해 가설과 영구의 구분 없이 영구에 해당하는 기준이 제시되어 있어 제거형과 같이 가설로 사용하는 지반앵커에 있어서는 엄격한 기준이 되고 있다. 기존 성능평가 기준선을 고찰해 본 결과, 하한 기준선은 가설과 영구 구분 없이 적용할 수 있는 것으로 판단되나 상한 기준선은 가설과 영구를 구분하여 제시하는 것이 바람직한 것으로 판단된다. 압축형 지반앵커에서 상한선 기준의 적용에 있어서 앵커의 정착지반상태(암반 또는 토사), 사용기간, 특히 하중-변위 곡선의 탄성상태 유지 여부 등을 고려하여 상한선을 조정할 필요성이 있다.

논문집 개요 소개 | 2022년 9월 제 38권 9호

잔교식 말뚝 구조물의 응답스펙트럼해석 시 지진하중을 고려한 지반 스프링 모델 제안

윤정원 (정회원, 육군3사관학교 건설공학과 조교수)

김종관 (정회원, 한국건설기술연구원 지반연구본부 수석연구원)

이석형 (정회원, 한국건설기술연구원 지반연구본부 박사후연구원)

한진태 (정회원, 한국건설기술연구원 지반연구본부 연구위원, jimmyhan@kict.re.kr)

최근, 잔교식 말뚝 구조물의 응답스펙트럼해석 시 지반-말뚝 상호작용을 모사하기 위해 가상고정점(virtual fixed point) 및 탄성지반스프링(elastic soil spring) 방법에 관한 몇몇 연구가 수행되어 왔다. 그러나, 가상고정점 방법 및 탄성지반스프링 방법의 경우 지진 가속도 크기에 따라 변하는 지반 스프링 강성을 적절히 고려할 수 없으며, 현재까지 이를 고려한 잔교식 말뚝 구조물의 응답스펙트럼해석에 관한 연구는 부족한 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 지진 가속도 크기에 따라 변하는 지반 스프링 강성을 고려하여 응답스펙트럼해석을 수행하였으며, 기존에 제시된 가상고정점 및 탄성지반스프링 방법과의 비교를 통해 잔교식 말뚝 구조물의 동적 거동을 평가하였다. 실험 및 해석을 비교한 결과, 가상고정점 모델의 경우 모멘트 차이가 최대 117% 발생하였고, Terzaghi(1955) 탄성지반스프링 모델의 경우 모멘트 차이가 최대 21% 발생하였다. 반면, API(2000) p-y 곡선을 바탕으로 지진 가속도 크기에 따라 변하는 지반 스프링 강성을 고려하여 응답스펙트럼해석을 수행하는 경우 실험 및 해석의 모멘트 차이가 최대 4% 미만으로 도출되어 실험모델의 응답을 가장 적절히 모사하는 것으로 나타났다.

우주 행성 광물 자원 탐사를 위한 지반 탐사 기술

류근우 (정회원, 한국건설기술연구원 박사후연구원)

유병현 (정회원, 한국건설기술연구원 전임연구원, tnt306@kict.re.kr)

우주 행성 지반 탐사 미션은 1970년대에 활발하게 이루어졌으나 1990~2000년대에는 예산 문제로 쇠퇴기를 맞았다. 그러나 미래에 지구 자원 고갈에 대비하고 헬륨-3 및 희토류와 같이 우주에는 풍부하지만 지구에는 부족한 자원을 탐사하기 위해서는 우주 자원 탐사는 필수적이다. 또한, 우주 기술 발전은 미래 산업 발전의 원동력이 된다. 따라서 우주 자원 탐사 및 활용을 위해 최근 10년 동안 우주 행성 탐사를 위한 선진국 간의 기술 경쟁이 다시 가속화되고 있다. 이 우주 행성 자원 탐사/채굴 및 기지 건설 미션을 위해서는 지반 탐사가 필요하며 현재까지 달에 대한 탐사 미션으로는 Apollo 미션과 LUNA 미션, Chang’E 미션 등이 있고 해당 미션에서 유인 및 로버를 활용한 무인 시추 미션을 수행하였다. 화성 미션으로는 Viking, Spirit/Opportunity, Phoenix, Perseverance 미션, 소행성 탐사 미션은 하야부사(Hyabusa) 미션이 있었다. 본 논문에서는 현재까지 수행된 우주 행성 광물 자원 탐사 기술에 대해 서술하고 향후 우리나라의 기술과제에 대하여 서술하였다.

반복삼축강도시험의 KS 표준 제정에 따른 액상화 저항강도 평가 비교 연구

이석형 (정회원, 한국건설기술연구원 박사후연구원)

한진태 (정회원, 한국건설기술연구원 연구위원)

박가현 (정회원, 한국건설기술연구원 수석연구원)

김종관 (정회원, 한국건설기술연구원 수석연구원, jongkwan@kict.re.kr)

흙의 액상화 저항강도를 실내실험을 통해 산출할 때 일반적으로 반복삼축강도시험장비가 사용된다. 하지만, 국내의 경우 반복삼축강도시험 방법이 표준화되어 있지 않아 기관별로 상이한 실험방법으로 실험을 수행하고 있어 동일한 시료임에도 큰 편차가 발생하는 문제가 있다. 본 연구에서는 미국과 일본의 반복삼축강도시험 기준을 분석하고 이를 바탕으로 국내실정을 고려한 반복삼축강도시험 방법의 표준화를 수행하였다. 액상화 실험방법의 표준화에 따른 효용성을 검토하기 위해 표준화되지 않았던 기존의 실험방법과 표준화된 실험방법 두 방식을 통해 동일 시료에 대한 액상화 저항강도 평가를 수행하였으며 이를 통해 표준화에 따른 실험결과의 편차를 분석하였다. 그 결과, 표준화된 방법을 통해 실험을 수행한 경우 기관별 차이가 크게 줄어드는 것을 확인 할 수 있었다.

열-수리-역학 거동 해석을 위한 경계면 요소의 수식화

신호성 (정회원, 울산대학교 건설환경공학부 교수, shingeo@ulsan.ac.kr)

윤   석 (정회원, 한국원자력연구원 저장처분기술관리부 책임연구원)

암반내 불연속면이나 지반-구조물의 접촉면은 열-수리-역학적으로 연계된 거동 특성을 보이므로, 온전한 지배방정식에 근거한 경계면 요소의 개발이 필요하다. 본 논문은 경계면 요소에 대한 힘평형 방정식, 유체의 연속방정식 그리고 에너지 평형 방정식을 유도하였다. 그리고 경계면 요소에 대한 탄소성 역학 모델의 강성행렬을 제시하였다. 개발된 유한요소는 2차원 조건에서 변위는 6절점, 수압과 온도는 4절점을 사용한다. 단층내 유체 주입에 대한 완전연계된 THM 해석은 단층내의 유효응력 감소와 주위 암반의 온도 수축에 의한 주입압의 복합적인 변화을 모델링 할수 있었다. 하지만, 열적 현상을 무시한 HM해석은 수리-역학적 변수를 과다하게 산정하였다.

선단 고정 지압구의 거동 메커니즘과 형상에 따른 지지력 증대효과 검증을 위한 3차원 수치해석

이석형 (정회원, 한국건설기술연구원 박사후연구원, seokhyung@kict.re.kr)

김석중 (정회원, 한국건설기술연구원 수석연구원)

한진태 (정회원, 한국건설기술연구원 연구위원)

진현식 (정회원, ㈜에이치앤지컨설턴트 대표이사)

황규철 (정회원, 재성건설 대표이사)

이정섭 (비회원, ㈜세진이엔시 과장)

마이크로파일은 소구경 현장타설말뚝으로, 시공방법이 간단하고 공사비용이 상대적으로 저렴하여 건축물을 비롯한 각종 구조물의 보수보강 및 증축 시 기초보강 등에 활용되고 있다. 시공이 용이하고 간단한 메커니즘의 구조체를 선단에 장착하여 지지력을 증대시키는 선단 확장형 마이크로파일이 개발되었으며, 이에 대한 수치해석, 내구성시험, 원심모형시험 등의 연구가 수행되어 왔다. 본 연구에서는, 기존에 수행된 수치모델링을 고도화하여 연직하중 재하에 의해 연결강봉 근입 시 고정 지압구가 활착되는 거동 메커니즘을 확인하고, 원심모형실험과 동일한 조건에서의 수치해석을 수행하여 그 결과를 비교하였다. 또한, Lab-scale 수치해석 결과를 바탕으로 고정 지압구의 형상 개선안을 도출하고, Field-scale 수치해석을 통해 일반 마이크로파일 대비 지지력 증대효과를 비교·검증하였다.

지중매설물 밀집도와 이력지반함몰의 상관성 분석을 통한 위험도 등급 분석 기법에 관한 연구

최창호 (정회원, 한국건설기술연구원 지반연구본부 연구위원, chchoi@kict.re.kr)

김진영 (정회원, 한국건설기술연구원 지반연구본부 수석연구원)

강재모 (정회원, 한국건설기술연구원 지반연구본부 수석연구원)

도심지에서 발생하는 지반함몰의 위험도를 분석하기 위한 연구가 다양하게 진행되었다. 최근에는 지하매설물의 밀도(즉, 해석공간의 지중에 설치되어있는 시설물의 물량)와 지반함몰 발생의 상관성을 통해 해당 지역의 위험도 등급을 분석하는 연구가 다수 진행되었다. Choi et al.(2021)은 지하매설물의 정규선형밀도 개념을 바탕으로 지반함몰과 정규선형밀도의 상관성을 최적화하기 위한 알고리즘을 제안하였다. 본 연구에서는 위험도 등급을 기준으로 분석할 수 있도록 최적화 알고리즘을 보완하였다. 보완된 알고리즘을 활용한 해석결과를 Choi et al.(2021)에서 제시한 지하매설물 설치 밀도와 이력지반함몰의 상관성 해석결과와 비교하였다. 3개의 해석결과는 Choi et al.(2021)과 비교하여 위험도 등급에 따른 이력지반함몰과의 상관성 분석에서 동등 이상의 정확도를 나타냈다. 특히, R100의 경우 5개 등급으로 구분하여 4등급 이상에서 발생한 이력지반함몰의 비율을 비교한 결과 Choi et al.(2021)는 86%, 본 연구는 93%의 이력지반함몰이 정규선형밀도 4등급 이상의 지역에서 발생하여 제안된 최적화 알고리즘의 정확도가 향상됨을 확인하였다. 본 연구를 통해 제안된 등급 기준 최적화 알고리즘은 도심지에서 지반함몰 위험도 지도를 제시된 등급별로 분석하고, 지하매설물 유지보수 투자를 위한 의사결정 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

회원동정

2022년 10월 신규가입자

12512, 곽준호, 종신회원, 고려대학교 터널지반시스템연구실 석사과정

12513, 권기범, 종신회원, 고려대학교 건축사회환경공학과 박사과정

12514, 김동구, 종신회원, 고려대학교 건축사회환경공학부 연구교수

12515, 박상영, 종신회원, 고려대학교 건축사회환경공학과 박사과정

12516, 유영규, 종신회원, 금호건설 토목사업팀 수석매니저

12517, 이동준, 종신회원, 고려대학교 터널지반시스템연구실 석사과정

12518, 이민형, 종신회원, 한국원자력연구원 처분성능실증연구부 박사후연수생

12519, 이종휴, 정회원, GS건설 토목설계팀 책임

12520, 이준호, 종신회원, 고려대학교 지오시스템연구실 석사과정

12521, 전민경, 종신회원, KAIST 건설및환경공학과 박사후연구원

12522, 정경훈, 정회원, ㈜인앤아웃 토목 대표

12523, 최용준, 종신회원, 고려대학교 건축사회환경공학과 석사과정

12524, 최준혁, 종신회원, 고려대학교 터널지반시스템연구실 연구원

12525, 황병현, 종신회원, 고려대학교 터널지반시스템연구실 박사과정

12526, 황채민, 종신회원, 고려대학교 터널지반시스템연구실 석사과정

12527, 박준영, 정회원, 한국지질자원연구원 지질환경연구본부 선임연구원

12528, 오진석, 정회원, 피아이컴퍼니 지반팀 과장

12529, 윤여명, 종신회원, 고려대학교 터널지반시스템연구실 박사과정

12530, 이상곤, 정회원, 주식회사 헬티 기술부 이사

12531, 이영석, 종신회원, 서울기술연구원 도시인프라연구실 연구원

총 20명(정회원 5명/종신회원 15명)

2022년 한 해가 시작된 게 엊그제 같은데 벌써 2022년 임인년 마지막호 학회지가 발행되었습니다. 편집위원회를 대신하여 지반공학회 회원님들의 행복한 2022년 마무리와 건강한 2023년 맞이를 기원드립니다. 

2022년 마지막호에는 ICPMG 2022와 저희 학회 가을학술발표회 후기부터, 터널 붕괴 사고와 교훈에 관한 특별테마 기사, 재해대책기술위원회 소식, 최용규 교수님의 시니어칼럼 등 다양한 분야에서 유익하게 읽을 수 있는 내용을 준비하였습니다. 학회지 편집위원으로 4년째 제가 정리 중인 해외매거진 및 국제학술대회 소식도 업데이트되었으니 회원님들의 관심을 부탁드리겠습니다.

마지막으로 이번호를 준비하느라 고생하신 위원장님과 편집위원님들, 그리고 원고를 작성해주신 모든 회원님들께 감사의 인사를 전합니다. 

추현욱

편집위원회 간사

한양대학교 교수