스마트건설, 현장을 어떻게 바꿀 수 있을까요?

Q1 스마트건설이란 무엇인가요?

스마트건설이라고 하면 흔히 로봇이 건설장비를 대신 운전하거나, 드론이 현장을 촬영하고, 인공지능이 설계를 대신하는 미래의 건설현장을 떠올립니다. 물론 이러한 기술들도 스마트건설의 한 부분입니다. 하지만 제가 생각하는 스마트건설의 핵심은 조금 더 단순합니다. 기존에 사람의 경험과 판단에 의존하던 건설과정을 데이터로 확인하고, 이를 바탕으로 더 합리적인 의사결정을 하는 것입니다.건설현장에서는 생각보다 많은 정보가 만들어집니다. 건설장비의 위치와 움직임, 진동과 하중, 시공횟수, 구조물의 변위와 같은 다양한 정보가 센서를 통해 측정될 수 있습니다. 과거에는 이러한 정보를 모두 얻기 어려웠고, 얻더라도 현장에서 즉시 활용하기 쉽지 않았습니다. 그러나 최근에는 센서, GNSS, IoT, 통신기술, 데이터 처리기술이 발전하면서 시공과 동시에 많은 데이터를 수집하고 분석할 수 있게 되었습니다.제가 연구하고 있는 지능형 다짐(Intelligent Compaction)도 대표적인 사례입니다. 기존에는 흙을 포설하고 롤러로 다진 뒤 평판재하시험이나 들밀도시험과 같은 시험을 몇 개 지점에서 수행하여 품질을 확인했습니다. 반면 지능형 다짐은 진동롤러에 설치된 센서를 이용하여 롤러가 이동하는 동안 지반의 반응을 연속적으로 측정합니다. 이를 통해 어디를 몇 번 다졌는지, 어느 구간의 다짐상태가 상대적으로 부족한지를 전체 시공면적에 대해 확인할 수 있습니다.

결국 스마트건설은 기존의 토목공학을 전혀 다른 기술로 바꾸는 것이 아니라, 센서와 데이터를 이용하여 우리가 하던 설계·시공·품질관리를 조금 더 객관적이고 연속적으로 수행할 수 있도록 만드는 과정이라고 생각합니다.              

Q2 스마트건설의 가장 큰 허들은 무엇인가요?        

기술 자체보다 현장에 실제로 적용하는 것이 가장 큰 허들이라고 생각합니다.연구실에서는 센서도 잘 작동하고 데이터도 깔끔하게 얻어집니다. 그러나 실제 건설현장은 그렇지 않습니다. 장비의 종류와 운전조건이 다르고, 지반과 재료도 계속 변합니다. 작업자의 운전방법이나 시공순서에 따라서도 데이터가 달라질 수 있습니다. 센서에서 숫자가 나온다고 해서 그 숫자를 바로 품질이라고 판단할 수 없는 이유입니다.제가 지능형 다짐을 연구하면서도 이러한 부분을 많이 경험했습니다. 같은 지반에서도 롤러의 속도나 진동조건이 달라지면 측정값이 달라질 수 있고, 장비의 진행방향이나 지반의 함수비, 하부 지층의 상태도 영향을 줄 수 있습니다. 결국 중요한 것은 데이터를 많이 얻는 것 자체가 아니라 그 데이터가 무엇을 의미하는지 정확하게 해석하는 것입니다.

또 다른 문제는 기준과 제도입니다. 새로운 기술이 개발되어도 현장에서 공식적인 품질관리 방법으로 사용하려면 “어느 정도 값이면 합격인가?”, “센서의 정확도는 어느 수준이어야 하는가?”, “기존 시험과 어떤 관계가 있는가?”, “어떤 조건에서는 데이터를 제외해야 하는가?”와 같은 기준이 필요합니다. 이러한 기준이 없다면 좋은 기술이 있어도 현장에서는 참고자료 정도로만 사용될 가능성이 높습니다.그래서 스마트건설에서는 기술개발 못지않게 현장실증과 표준화가 중요합니다. 실제 현장에서 충분히 사용해 보고, 예상하지 못했던 문제를 찾아내고, 그 결과를 다시 기술과 기준에 반영하는 과정이 필요합니다.최근 스마트건설 기술이 빠르게 발전하고 있지만, “센서를 달았다”, “AI를 적용했다”는 것만으로 현장이 스마트해지는 것은 아닙니다. 기존의 건설 프로세스 속에서 그 기술이 실제로 어떤 문제를 해결할 수 있는지를 보여주는 것이 가장 어려우면서도 중요한 부분이라고 생각합니다.             

Q3 스마트건설에서 토목공학자의 역할은 무엇인가요?         

오히려 스마트건설 기술이 발전할수록 토목공학자의 역할은 더 중요해진다고 생각합니다.센서와 AI는 많은 데이터를 빠르게 수집하고 분석할 수 있습니다. 그러나 데이터가 왜 그렇게 나왔는지를 판단하는 것은 결국 토목공학자의 몫입니다.예를 들어 지능형 다짐에서 특정 위치의 측정값이 갑자기 낮게 나타났다고 하겠습니다. 단순히 데이터만 보면 그 위치의 다짐이 부족하다고 판단할 수 있습니다. 하지만 실제 원인은 함수비가 높았기 때문일 수도 있고, 하부 지반이 연약했기 때문일 수도 있으며, 롤러가 방향을 전환하거나 속도를 줄였기 때문일 수도 있습니다. 경우에 따라서는 장비와 지반의 비정상적인 진동 때문에 생긴 값일 수도 있습니다.이러한 차이를 구분하려면 다짐의 원리, 지반의 거동, 건설장비의 특성, 실제 시공과정을 이해하고 있어야 합니다. 결국 데이터를 보는 능력과 함께 현장을 이해하는 능력이 필요합니다.

스마트건설 시대의 토목공학자는 모든 계산과 측정을 직접 하는 사람이기보다는, 여러 센서와 시스템에서 만들어지는 정보를 종합하여 “이 데이터가 믿을 만한가?”, “왜 이런 결과가 나왔는가?”, “이 결과를 실제 시공에 어떻게 반영할 것인가?”를 판단하는 역할을 하게 될 것이라고 생각합니다.따라서 앞으로의 토목공학자에게는 기존의 지반공학, 구조공학, 수공학과 같은 전공지식뿐 아니라 데이터와 센서, AI와 같은 새로운 기술을 이해하는 능력도 필요합니다. 하지만 그 순서가 바뀌어서는 안 된다고 생각합니다. 토목공학을 모르면서 데이터를 해석할 수는 없습니다. 새로운 기술은 토목공학자의 판단을 대신하는 것이 아니라, 더 많은 정보를 제공하여 더 좋은 판단을 할 수 있도록 도와주는 도구입니다.

맺음말

스마트건설이라는 단어에는 왠지 기존 건설과 완전히 다른 새로운 기술이라는 느낌이 있습니다. 하지만 여러 현장과 연구를 경험하면서 저는 스마트건설이 결국 기존 건설기술을 더 잘하기 위한 방법이라고 생각하게 되었습니다.건설현장은 동일한 조건이 반복되는 공장과 다릅니다. 지반은 위치마다 다르고, 자연환경도 변하며, 시공과정에서 예상하지 못한 상황이 끊임없이 발생합니다. 그렇기 때문에 건설은 앞으로도 사람의 경험과 공학적인 판단이 매우 중요한 분야일 것입니다.

다만 과거에는 몇 개의 시험결과와 기술자의 경험만을 가지고 판단해야 했다면, 앞으로는 수많은 센서와 장비에서 얻어지는 데이터를 함께 활용할 수 있습니다. 저는 이러한 변화가 토목공학자의 역할을 줄이는 것이 아니라 오히려 더 많은 정보를 바탕으로 더 정확한 판단을 할 수 있게 만드는 변화라고 생각합니다.스마트건설의 목표는 사람이 없는 건설현장을 만드는 것이 아니라, 사람이 더 안전하고 효율적으로 일하고, 더 좋은 품질의 시설물을 만들 수 있도록 돕는 것이라고 생각합니다. 결국 중요한 것은 얼마나 화려한 기술을 사용하는가가 아니라, 그 기술이 실제 현장의 문제를 얼마나 잘 해결할 수 있는가입니다.

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국제학술대회 소식

International Conference & Symposium

대륙별 학회 (Date : Month-Day-Year)  

참고 웹사이트 : https://www.issmge.org/events 

백성하 

한경국립대학교 조교수 

(shbaek87@hknu.ac.kr)

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논문집 개요 소개

논문집 개요 소개 | 2026년 8월 제 42권 4호

주문진 표준사와 실란 용액을 이용한 소수성 지반 재료의 제작 최적화에 관한 연구

김진형 (정회원, 단국대학교 토목환경공학과 석사과정)

한영웅 (정회원, 단국대학교 토목환경공학과 석사과정)

백민준 (정회원, 단국대학교 토목환경공학과 석사과정)

김병수 (정회원, 단국대학교 토목환경공학과 부교수, bs.kim@ dankook.ac.kr)

본 연구는 강우로 인한 사면 포화 과정에서 겉보기 점착력의 소실로 발생하는 사면파괴를 저감하기 위한 방안으로, 소수성 지반재료의 적용 가능성을 검토하기 위한 기초 연구를 수행하였다. 이를 위해 실란 기반 소수화 처리 공법을 적용하여 실란 용액의 최적의 혼합비, 재사용 가능성, 그리고 소수성 주문진 표준사의 전단강도 특성을 실험적으로 평가하였다. 실험 결과, 실란 용액의 최적 혼합 부피비는 1.0%로 나타났으며, 재사용 시 차수 성능은 약 9.8% 감소하였으나 전단강도에는 유의미한 변화가 관찰되지 않았다. 또한 직접전단시험 결과, 소수화 처리된 시료의 내부마찰각은 친수성 시료 대비 약 23% 감소하였으나, 실란 용액의 재사용에 따른 추가적인 강도 저하는 발생하지 않는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 실란 용액의 반복 사용 가능성을 확인함과 동시에, 소수성 지반재료가 차수 성능과 공학적 강도 특성을 동시에 확보할 수 있는 대안적 재료로 활용 가능함을 시사한다. 따라서 본 연구는 사면 안정성 확보를 위한 새로운 차수 공법 개발에 기초적인 자료를 제공한다.

SPT 데이터 품질관리를 위한 심도 방향 LSTM 기반 지층 기록 일관성 평가 및 불확실성 유형화

박정식 (정회원, 건국대학교 사회환경공학부 석사과정)

신창호 (정회원, 건국대학교 사회환경공학부 석사과정)

구태서 (정회원, 건국대학교 사회환경공학부 부교수, tsku@kokuk.ac.kr)

본 연구에서는 대규모 표준관입시험 자료의 품질관리를 위해 표준관입시험 기록과 지층 기록 사이의 일관성을 평가하고, 예측 불확실성에 기반하여 검토 대상 구간을 유형화하는 방법을 제안하였다. 서울지역 지반조사 자료를 활용하여 매립층, 퇴적층, 풍화토층, 암반층의 4개 지층군을 참조 라벨로 정의하고, 표준관입시험 입력자료와 지층 기록 간의 지배적 관계를 학습하기 위한 대리 과제로 지층 분류 문제를 설정하였다. 심도, N값, 관입깊이 및 심도 방향 변화 지표를 입력변수로 하여 단방향 LSTM 모델을 구성하였으며, FCNN과의 비교를 통해 심도 방향 시퀀스 정보의 유효성을 검토하였다. 시험 자료에서 단방향 LSTM은 정확도 72.76%, macro F1 0.6701을 보여 FCNN보다 높은 성능을 나타냈으며, 예측 엔트로피 기반 AUC는 0.7340으로 산정되었다. 정분류 여부와 정규화 엔트로피를 결합하여 네 가지 유형을 정의한 결과, 고엔트로피 유형은 지층 경계부 및 N값 급변 구간과 관련성이 높았고, 저엔트로피 오분류 유형은 기록 지층군보다 예측 지층군의 경험적 SPT 분포와 더 높은 일관성을 보였다. 제안 방법은 전문가 검토 우선순위를 통한 품질관리 지원 도구로 활용될 수 있다.

구조광학 3D 스캐닝 기법을 활용한 삼축압축시험 중 사질토의 비균질 체적 변형 측정

노현수 (정회원, 경희대학교 사회기반시스템공학과 석사과정)

정영훈 (정회원, 경희대학교 사회기반시스템공학과 교수, jyounghoon@khu.ac.kr)

본 연구에서는 삼축압축시험 중 사질토의 비균질 체적 변형과 변형률 국부화를 분석하기 위해 구조광학 3D 스캐닝 시스템과 분할 체적 측정 기법을 도입하였다. 포인트 클라우드 데이터(PCD)로 시편의 3차원 형상을 모델링함으로써 기존 체적 측정 방식의 한계를 극복하고, 고비용 X-선 CT와 2차원 계측 기법을 보완하였다. 분할 계측을 통해 평균값에 가려져 있던 중앙부의 국부 체적 변화를 포착하였고, 3차원 변위장과 2D 전개 영상으로 시료 상태별 파괴 모드를 시각화하였다. 특히 조밀한 시편에서 국부 체적 곡선의 기울기 변화가 표면 전단대 식별보다 선행하여 나타나, 전단대 형성과 체적 변화 사이의 인과관계를 확인하였다. 제안된 프레임워크는 사질토의 비균질 거동 해석 및 수치해석을 위한 신뢰성 있는 실험적 기초 자료로 활용될 수 있다.

CWT-SBAS-InSAR를 이용한 도심지 하수관 손상 싱크홀의 지표 변위 전조 특성 분석

김유빈 (학생회원, 서울과학기술대학교 건설시스템공학과 학부과정)

송병훈 (비회원, 서울과학기술대학교 건설시스템공학과 학부과정)

박태용 (정회원, 서울과학기술대학교 건설시스템공학과 석사과정)

랑   푸 (비회원, University of Liverpool Department of Civil Engineering and Industrial Design 박사과정)

서형준 (정회원, 서울과학기술대학교 건설시스템공학과 부교수, hjseo@seoultech.ac.kr)

싱크홀은 지표면 하부의 공동이 확장됨에 따라 상부 지반이 하중을 지지하지 못하여 붕괴되는 현상이다. 도심지 싱크홀은 노후 매설관, 굴착공사, 되메우기 등 인위적 요인과 밀접하게 연관되며, 이 중에서도 하수관 손상은 도로 하부의 토사 유실과 지중 공동 성장을 유발한다는 점에서 대표적인 원인으로 꼽힌다. 본 연구에서는 서울시 실제 싱크홀 사례를 대상으로 SBAS-InSAR 시계열 변위와 연속웨이블릿변환(CWT)을 결합한 CWT-SBAS-InSAR 기법을 이용하여 싱크홀 발생 전 지표 변위의 시간-주파수 특성을 분석하였다. 분석 결과, 일반적인 시계열에서는 명확히 구분되지 않는 싱크홀 발생 전조 신호가 CWT 스펙트럼 상에서 특정 시점과 주기 대역의 에너지 집중 패턴으로 나타났다. 특히 하수관 손상 사례에서는 단주기 및 중주기 대역에 걸친 에너지 집중 양상이 관찰되어, 점진적 토사 유실과 공동 성장 과정이 시간-주파수 신호로 표현될 수 있음을 확인하였다. 본 연구 결과는 CWT-SBAS-InSAR 분석이 도심지 싱크홀 조기 탐지와 위험 구간 선별을 위한 보조적 도구로 활용될 수 있음을 시사한다.

입자 응집 및 유량 변동이 미세플라스틱의 모래지반 내 이동성에 미치는 영향

오세희 (정회원, 고려대학교 건축사회환경공학과 박사과정)

원종묵 (정회원, 고려대학교 건축사회환경공학부 부교수, jmwon@korea.ac.kr)

본 연구에서는 미세플라스틱의 응집 및 유량 변동이 포화 모래지반 내 이동 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 이를 위해 폴리스티렌 미세플라스틱(PSMP)을 대상으로 응집 kinetic test를 통해 입자의 응집 특성을 확인하고, 일정 유량 및 변동 유량 조건에서 모래 컬럼 실험을 통해 유출 특성을 비교하였다. 응집 kinetic test 결과, 교반하지 않은 PSMP 현탁액은 안정적인 분산 상태를 유지한 반면, 교반한 PSMP 현탁액에서는 시간에 따라 입자의 응집이 발생하였다. 컬럼 실험 결과, 응집 상태의 PSMP는 분산 상태에 비해 낮은 유출 농도와 유출 회수율을 나타냈으며, 이러한 경향은 모래 입경이 작아질수록 뚜렷하게 나타났다. 또한 변동 유량 조건에서는 PSMP 유출이 감소하였으며, 이는 PSMP와 모래 입자 사이의 접촉 시간 증가가 입자 간 부착을 촉진할 수 있음을 의미한다. 본 연구 결과는 모래지반 내 미세플라스틱 이동성을 평가할 때 입자 응집과 시간적 유량 변동을 함께 고려할 필요가 있음을 보여준다.

XGBoost 기반 압밀 침하 예측을 위한 공간 인코딩 전략: 송도 신도시 사례연구

테아 락스메이 (비회원, 전남대학교 건축토목공학과 석사과정)

정유철 (정회원, 전남대학교 건축토목공학과 석사과정)

치엔 다비드 (비회원, 전남대학교 건축토목공학과 석사과정)

이창호 (정회원, 전남대학교 토목공학과 교수, changho@jnu.ac.kr)

매립 지역의 연약 점토층은 높은 공간적 변동성을 보여 종종 통상적인 기계 학습 기법의 적용이 어려워 연약 지반 매립 프로젝트에서 정확한 압밀 침하 예측은 지속적인 과제로 남아 있다. 기계 학습의 공간 입력으로 직접 사용되는 지리적 좌표는 제한적인 공간적 의미를 가지지만, 대부분의 지반 침하 예측 연구에서는 좌표 변환이 예측 성능에 미치는 영향을 체계적으로 검토하지 않았다. 본 연구에서는 다섯 가지 공간 인코딩 기법을 분석하고, 대한민국 송도 신도시의 376개 시추공 자료를 이용하여 학습/검증된 XGBoost 회귀 절차를 사용하여 결과를 비교 분석하였다. 인코딩 기법은 기준이 되는 원시 좌표(raw coordinates), Euclidean distance to neighboring points(EDNP), buffer boundary distances (BUFF), polynomial coordinate features(POLY), radial basis functions(RBF)를 적용하였으며, 각 방법은 Bayesian hyperparameter 최적화를 적용한 10-fold 교차 검증을 통해 평가되었다. 각 기법의 성능은 예측 정확도 평가지표, Moran’s I를 통한 잔류 공간 자기상관, SHAP 기반 특징 기여도의 조합으로 평가하였다. 학습된 모든 방법 중에서 원시 좌표의 R2 = 0.719에 비교하여 EDNP가 R2 = 0.776, RMSE = 0.091로 가장 좋은 성능을 보였다. 인코딩의 복잡도가 높다고 해서 예측 정확도가 반드시 향상되는 것은 아니며, POLY, RBF, BUFF는 구조적 차이에도 불구하고 유사한 성능을 보였다. 지반 정수의 특성이 모든 인코딩의 예측을 좌우하며, 공간 특징은 보완적인 역할을 했다.

원심모형 소형콘관입시험을 이용한 사질토의 선단저항 특성 분석

김범수 (정회원, 서울대학교 건설환경도시공학부 석사과정)

김경선 (정회원, 서울대학교 건설환경도시공학부 박사과정)

오승원 (정회원, 서울대학교 건설환경도시공학부 박사과정)

김성렬 (정회원, 서울대학교 건설환경도시공학부 교수, sungryul@snu.ac.kr)

지반 상태 변화는 콘 선단저항의 깊이별 분포에 반영될 수 있으며, 특히 해상기초 주변 사질토 지반은 세굴 및 되메움 과정에서 국부적인 조밀도와 포화상태 변화가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 70 g 원심모형 환경에서 소형콘관입시험을 수행하여, 건조 및 포화 조건과 세굴 후 되메움 조건을 포함한 사질토 지반의 깊이별 선단저항 변화를 분석하였다. 모형지반은 서로 다른 입경의 표준 규사를 이용하여 조성하였으며, 각 조건에서 획득한 깊이별 선단저항을 비교하였다. 시험 결과, 본 연구에서 적용한 평균입경 범위에서는 입경 차이에 따른 영향이 제한적이었으며, 상대밀도와 포화상태 등 지반 상태 변화의 영향이 상대적으로 뚜렷하게 나타났다. 특히 세굴 후 되메움 조건에서는 조밀한 건조 규사로 재충전된 상부 되메움 영역에서 조밀 지반 조건과 유사한 수준의 선단저항이 관찰되었다. 이후 관입 깊이가 증가함에 따라 선단저항은 점진적인 전이구간을 거쳐 하부 원지반의 응답으로 수렴하였다. 이는 사질토 지반 내에서 세굴 및 되메움 이력에 의해 형성된 국부적인 조밀도 및 포화상태 변화가 선단저항과 전이거동에 영향을 미친 것으로 판단된다.

실대형 겹침 CIP 벽체의 전단 특성에 관한 실험적 연구

신유석 (정회원, 대진대학교 토목환경공학과 박사과정)

정웅섭 (정회원, 대진대학교 토목환경공학과 박사과정)

이강일 (정회원, 대진대학교 스마트건설환경공학과 교수, kilee@daejin.ac.kr)

현장에 적용되는 SCIP 벽체는 강성 확보에 유리한 Case-1(P-R-P 형식)과 압축력이 지배적인 조건에서 경제성 및 차수성을 극대화하는 Case-2(P-P-R-P-P 형식)로 대별된다. 본 연구는 SCIP 벽체의 역학적 거동 규명을 목적으로 단위요소시험(압축강도, 탄성계수, 투수계수) 및 실대형 전단실험을 수행하였다. 시험 결과, 콘크리트의 기초 물성은 설계 기준을 상회하였으며 투수계수 또한 흙막이 벽체 허용 기준치를 충족하여 안정적인 차수 성능을 검증하였다. 실대형 전단실험의 하중-변위 거동 분석 결과는 매립된 H형강의 영향으로 두 실험체 모두 최대 하중 이후 안정적인 연성 거동을 발현하였으며 하중-변형률 관계에서는 균열 진전 양상에 기인한 국소적 변형률 차이가 확인되었다. 한편, Case-1과 Case-2는 지간 거리 및 파괴 양상의 차이로 인해 전단응력-하중 관계에서 상이한 응력 전달 경로를 보였으나, 전단응력 방향각 분석에서는 접합부 균열 진전 및 응력 재분배에 의해 두 실험체가 유사한 거동 특성을 나타냄을 확인하였다. 

전자기 유도 제동 기반의 속도 제어형 자유 낙하 관입기 개발 및 점토의 비배수 전단강도 산정

오지석 (정회원, 한양대학교 건설환경공학과 석박통합과정)

추현욱 (정회원, 한양대학교 건설환경공학과 부교수, choohw@hanyang.ac.kr)

해양 및 연안 연약 점토 지반의 안정적인 설계를 위해서는 비배수 전단강도(Su)의 신속하고 신뢰성 있는 평가가 필수적이다. 기존 실내 강도시험은 시험 시간이 길고 시료 교란의 영향을 받을 수 있으며, 그 대안으로 제시된 낙하 원추 시험과 자유 낙하 관입기는 관입 에너지와 충격 속도를 독립적으로 제어하기 어렵다는 한계가 있다. 본 연구에서는 이러한 한계를 개선하기 위해 전자기 유도 제동 원리를 적용한 속도 제어형 자유 낙하 관입기를 개발하였다. 제안된 장비는 영구자석 관입기, 유도관, 탈부착식 무게추, 레이저 변위 센서로 구성되며, 와전류 제동을 통해 지반 관입 전 일정한 종단 속도에 도달하도록 설계되었다. 다양한 함수비 조건의 카올린 점토에 대해 개발된 장비 관입체의 관입 시험을 수행하고 삼축압축시험 및 일축압축시험 결과와 비교 검증하였다. 분석 결과, 개발된 장비는 전자기 제동을 통해 지반 관입 시의 급격한 전단 변형률 속도 증가를 효과적으로 제어하였으며, 점토의 함수비 또는 전단강도의 크기와 관계없이 전 구간에서 오차율 10% 이내의 우수한 정밀도로 Su 산정 신뢰성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

편마암 지대 NATM 터널 막장면 관찰 자료를 활용한 RMR 세부 분류인자와 여굴 특성의 상관성 분석

박근배 (정회원, 국립경국대학교 토목환경공학과 박사과정)

이건웅 (비회원, 두산에너빌리티 Plant EPC/건설사업부 팀장)

오태민 (정회원, 부산대학교 사회환경시스템공학과 부교수)

조형익 (정회원, 국립경국대학교 건설환경건축공학부 조교수, hicho@gknu.ac.kr)

본 연구는 편마암 지대 NATM 터널의 막장면 관찰(Face Mapping) 자료와 실제 여굴 데이터를 연계하여 RMR 분류인자와 여굴 특성 간의 관계를 정량적으로 분석하였다. 상·하행선에서 수집된 3,273개 현장자료를 대상으로 이상치 제거, 주성분분석, Pearson 상관분석 및 다중회귀분석을 수행하고, 설계 여굴량과 실제 여굴량 및 시공비를 비교하였다. 주성분분석(Principal Component Analysis, PCA) 결과, RQD·절리간격·절리상태·일축압축강도로 구성된 구조적 품질축(PC1)과 지하수상태로 구성된 지하수 영향축(PC2)이 전체 분산의 약 76%(상행선), 75%(하행선)를 설명하였다. 상관 및 회귀분석에서는 절리상태와 지하수상태가 상대적으로 높고 일관된 유의성을 보였으며, 일축압축강도는 다수 유형에서 유의하였으나 부호가 유형에 따라 상반되어 해석의 일관성이 낮았다. 실제 여굴량은 설계 대비 상행선 약 119%, 하행선 약 115% 초과하여 설계기준을 크게 상회하였다. 굴착 연장으로 정규화한 결과, 절대량이 가장 큰 유형과 달리 단위 길이당 여굴 증가량은 상행선의 확폭구간인 ERP-3 TYPE과 하행선의 본선-갱도 접속부인 RP-2 TYPE에서 각각 가장 크게 나타났으며, 이는 암반조건뿐만 아니라 확폭 및 접속부와 같은 굴착 형상의 기하학적 특성도 여굴 발생에 영향을 미칠 수 있음을 시사하였다. 이와 함께 시공비 역시 설계 대비 약 117% 증가한 것으로 산정되었다. 본 연구는 절리상태 및 지하수상태가 여굴 발생의 주요한 영향요인임을 확인하였으며, 총 RMR 점수와 세부 구조인자를 함께 활용한 Face Mapping 기반 현장관리체계가 여굴 억제와 시공비 절감에 기여할 수 있음을 시사하였다.

트랜스포머 기반 딥러닝을 활용한 기성 매입말뚝 근입장 결정 및 지지력 평가

서완혁 (정회원, 연세대학교 건설환경공학과 박사과정)

박지민 (정회원, 연세대학교 건설환경공학과 박사과정)

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

기성 매입말뚝은 국내 도심 건설에서 널리 사용되며, 단면이 미리 정해져 제작되므로 근입장이 주된 설계 변수가 된다. 현행 설계는 경험식으로 근입장을 결정하며, 동재하시험은 일부 시공 말뚝에만 수행되어 나머지는 검증되지 않은 채 남는다. 본 연구는 표준 지반조사에서 확보되는 SPT N치와 USCS만을 사용하고, 이를 스칼라로 집약하지 않고 깊이 방향 순차 데이터로 처리하는 트랜스포머 기반 딥러닝 프레임워크를 제시한다. 프레임워크는 입출력 관계가 서로 반대인 두 모델, 즉 목표 지지력으로부터 필요한 근입장을 산정하는 근입장 결정 모델과 주어진 근입장에 대해 선단지지력과 주면마찰력을 추정하는 지지력 예측 모델로 구성된다. 테스트 데이터에서 근입장 결정 모델은 R2 0.985와 평균절대백분율오차 7.80%를 보였고, 설계 지지력 4,750 kN에 대해 예측 근입장은 시공 근입장보다 평균 1.29 m(7.7%) 짧았다. 지지력 예측 모델의 테스트 R2는 선단지지력 0.822, 주면마찰력 0.685였다. 이 프레임워크는 설계단계의 근입장 결정과 동재하시험이 수행되지 않은 시공 말뚝의 지지력 평가를 지원하며, 동일한 입력 체계로 현장을 추가하여 재학습할 수 있다.

원심모형실험을 활용한 제방 구조물의 사석 재료 유무에 따른 지진지반운동 증폭 평가

최동형 (정회원, 한국과학기술원 건설및환경공학과 박사후연구원)

권태혁 (정회원, 한국과학기술원 건설및환경공학과 교수, t.kwon@kaist.ac.kr)

박두희 (정회원, 한양대학교 건설및환경공학과 교수)

신동훈 (정회원, TSC(주) 연구소장)

백원엽 (비회원, 한국농어촌공사 농어촌연구원 수석연구원)

전상옥 (정회원, 한국농어촌공사 농어촌연구원 부장)

제방·필댐·방조제는 세립 코어·기초지반과 조립 사석 쉘로 존을 구분해 축조되며, 이때 형성되는 재료 경계는 지진파의 반사·산란을 통해 국부 응답을 변화시킬 수 있다. 본 연구에서는 동일한 기하 형상을 갖되 사석 구역의 유무만 다른 두 제방-기초지반 모형에 대해 세 종류의 입력 지진파로 동적 원심모형실험을 수행하고, 그 결과를 1차원 등가선형 지반응답해석과 비교하였다. 사석 구역은 국부 응답을 크게 변화시켰다. 사석 구역 하부의 기초지반 경계면에서는 최대 응답 스펙트럼 비(RRS)가 2.6에서 4.5로 증가한 반면, 사석 둔덕 내부 천부에서는 세 입력 모두에서 4.6~5.7이 2.7~2.9로 감소하였고(비 0.50~0.63), 감소 폭은 둔덕 바닥에 가까울수록 작아졌다. 반면 최대 RRS의 발생 주기는 입력 지진파에 따라 달라져, 이 국부 응답이 사석 구역에 갇힌 파의 좁은 대역 공진이 아니라 넓은 주기 대역의 재료·경계 효과에서 비롯됨을 보여주었으며, 이는 작은 경계 반사계수(-0.04~-0.33)와도 부합한다. 또한 마루 동일 심도의 양 가장자리는 입력 왜도와 무관하게 서로 반대 방향의 비대칭 응답(비대칭비 1.59~2.04 대 0.53~0.85)을 보여, 마루부 2차원 파동장의 국부적 간섭·회절에 의한 것임을 확인하였다. 1차원 해석은 심부에서는 실험과 잘 일치하였으나, 마루·경계면 인근에서는 스펙트럼 가속도와 아리아스 진도를 과소예측하고 탁월주기를 실험(0.25~0.3초)보다 긴 0.41~0.45초로 산정하였다. 이는 사석 구역을 포함한 제방 구조물의 내진 성능 평가에 2·3차원 접근이 필요함을 보여준다.

지층별 전단강도의 통계분석을 통한 흙막이 벽체의 변위 민감도 분석

이준석 (정회원, 대진대학교 토목환경공학과 박사과정)

김영민 (정회원, 대진대학교 스마트시티건설융합공학과 박사과정)

이강일 (정회원, 대진대학교 스마트건설환경공학과 교수, kilee@daejin.ac.kr)

본 연구는 국내 약 50개 현장의 지반조사자료를 이용하여 지층별 전단강도정수의 통계적 분석을 통해서 흙막이 벽체의 변위에 미치는 영향을 평가하였다. 매립층, 퇴적층, 풍화토층 및 풍화암층의 내부마찰각과 점착력에 대해 기초통계량을 산정하고, 카이제곱 검정을 통해 정규분포, 로그정규분포, 지수분포 및 균등분포의 적합성을 비교하였다. 평균과 표준편차를 기준으로 전단강도정수를 다섯 단계로 설정하고, 단일지층 탄소성보법 모델을 이용하여 총 35개 조건의 최대 벽체 수평변위를 분석하였다. 매립층과 풍화토층의 내부마찰각 및 풍화토층과 풍화암층의 점착력은 정규분포가 적합하였으며, 나머지 분석대상은 로그정규분포가 상대적으로 적합하였다. 민감도는 점토질 퇴적층의 점착력에서 0.20~2.64, 모래질 퇴적층과 매립층의 내부마찰각에서 각각 0.43~2.55와 0.52~2.08로 나타났다. 풍화토층에서는 내부마찰각과 점착력이 모두 주요 변수로 평가된반면, 풍화암층에서는 두 매개변수의 영향이 약 10% 내외로 제한적이었다.

전기전착을 이용한 모래 고결: 현장해수와 인공해수 비교

차재호 (정회원, 국립부경대학교 지속가능공학부 토목공학전공 석사과정)

권영만 (정회원, 국립부경대학교 지속가능공학부 토목공학전공 조교수, yeongman.kwon@pknu.ac.kr)

전기전착에 의한 모래지반 고결 특성을 평가하기 위해 해수로 포화된 모래에 2, 3 및 4 V의 직류 전압을 인가하였다. 실험 결과, 인가전압은 전극 주변의 pH, 전류밀도 및 전기전착 고결체 형성에 큰 영향을 미쳤으며, 본 실험조건에서는 3 V에서 가장 안정적인 전기전착 고결체가 형성되었다. 광안리 현장해수와 인공해수는 전기화학적 거동과 전기전착 고결체 형상 및 질량 측면에서 전반적으로 유사한 경향을 나타냈다. SEM-EDS 및 XRD 분석을 통해 모래 입자 주변에서 브루사이트와 탄산칼슘 계열 전착 침전물이 형성된 것을 확인하였다. 또한 두 해수 조건 모두에서 전착 침전물 함량이 증가함에 따라 일축압축강도가 증가하였다. 이를 통해 광안리 현장해수를 전기전착 모래 고결을 위한 전해질로 활용할 수 있음을 확인하였다.

3차원 수치해석을 통한 대심도 철도 수직구의 지진 시 동적 거동 분석

백동하 (정회원, 가천대학교 토목환경공학과 석사과정)

김태엽 (비회원, 파파야 CEO)

유민택 (정회원, 가천대학교 토목환경공학과 조교수, mintaekyoo@gachon.ac.kr)

본 연구는 지반-구조물 상호작용을 고려하여 국내 내진설계기준(KDS 17 10 00; MOLIT, 2018)에 따른 지반조건(풍화토, 매립토)과 수직구 근입 심도(16m, 30m)를 조합한 4가지 케이스에 대해 3차원 유한요소 동적 해석을 수행함으로써 수직구의 동적 거동 특성을 분석하였다. 두 지반은 모두 건조 사질토로 가정하여 다중항복면 소성모델(Pressure Depend Multi Yield, PDMY)로 비선형 거동을 모사하였으며, 1000년 재현주기 PGA(0.154g)로 조정된 4개 계측 지진파를 입력하여 수직구의 변위 및 휨모멘트 응답을 검토하였다. 해석 결과, 근입 심도에 따라 수직구의 심도별 휨모멘트 분포 형태가 뚜렷하게 달라졌는데, 16m 조건은 모멘트가 저면까지 단조 증가하는 캔틸레버형 거동을, 30m 조건은 심도 약 20m 지점에서 부호가 반전되는 이중곡률(S자형) 거동을 나타내었다. 아울러 심도가 깊고 지반이 연약할수록 응답 크기 자체도 증폭되어 매립토 30m 조건(S5 지반)에서 모든 지진파에 대해 가장 큰 응답이 나타났다. 본 연구는 동적 유한요소 해석을 수행하여 국내 지반조건 및 지진 특성에 따른 수직구의 응답 특성에 대한 자료를 제공한다.

온도 및 공극수 전기비저항 변화에 따른 투수블록의 전기비저항 특성

공태현 (정회원, 부산대학교 사회환경시스템공학과 박사과정)

띤아웅초 (비회원, 부산대학교 사회환경시스템공학과 석사과정)

오태민 (정회원, 부산대학교 사회환경시스템공학과 부교수, geotaemin@pusan.ac.kr)

투수블록은 도시 포장 시스템에서 지표 유출을 저감하고 강우 침투를 향상시키기 위해 활용되고 있다. 투수블록은 장기간 사용 시 내부 공극의 폐색으로 인해 투수성능이 저하되며, 이러한 투수성능 저하의 비파괴 평가기법으로 전기비저항 측정법이 활용된다. 그러나 전기비저항은 투수블록의 투수성능뿐만 아니라 온도 및 공극수 전기비저항의 영향을 함께 받는다. 따라서 전기비저항 기반 투수블록 모니터링의 현장 적용을 위해서는 온도 및 공극수 전기비저항에 대한 보정이 필요하다. 본 연구에서는 전극이 매립된 투수블록 시편을 제작하고, 온도 및 공극수 전기비저항 조건을 변화시키며 전기비저항을 측정하였다. 실험 결과, 온도가 증가함에 따라 투수블록의 전기비저항은 비선형적으로 감소하였다. 온도가 10℃에서 60℃로 증가함에 따라 전기비저항은 약 77% 감소하였다. 공극수 전기비저항 변화 실험에서는 공극수 전기비저항이 증가함에 따라 전기비저항이 증가하였으나, 고비저항 공극수 조건에서는 증가율이 점차 둔화되는 경향을 보였다. 또한 공극수 전기비저항이 증가함에 따라 정규화 전기비저항은 비선형적으로 감소하였다. 이를 바탕으로 온도보정계수와 공극수보정계수를 산정하였으며, 제안된 보정모델의 적용성을 검토하였다. 보정 전 현장조건의 정규화 전기비저항은 기준조건보다 약 79.3% 낮게 나타났으나, 보정 후에는 그 차이가 약 9.5%로 감소하였다. 본 연구결과는 전기비저항 기반 투수블록 모니터링에서 온도 및 공극수 전기비저항 영향을 보정하기 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

EOGO 첨가 입상체의 발열 성능에 미치는 함량 및 전압의 영향

이채원 (비회원, 경희대학교 사회기반시스템공학과 박사과정)

이호영 (비회원, 경희대학교 사회기반시스템공학과 박사과정)

조병휘 (비회원, 경희대학교 사회기반시스템공학과 조교수)

하지영 (비회원, KTR 건설사업지원팀 팀장)

남부현 (정회원, 경희대학교 사회기반시스템공학과 교수, boohyun.nam@khu.ac.kr)

기존의 지반 가열 기술은 에너지 효율성, 경제성, 환경적 측면에서 다양한 한계를 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 대안으로 우수한 전기 전도성과 열전도성을 가진 Edge-Oxidized Graphene Oxide(EOGO)를 지반 재료에 혼합하여 전도성을 부여하고, Joule heating 원리를 이용해 발열 성능을 향상시키는 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 별도의 양생 과정 없이 즉각적인 발열이 가능한 입상체 기반 발열재를 구현하고자 하였다. EOGO의 함량과 인가 전압을 변수로 두어 시간에 따른 온도 변화를 측정하고 표면 열 분포를 관찰하였다. 실험 결과, EOGO 함량과 인가 전압이 증가할수록 전류 및 온도 상승량이 증가하였다. 특히 EOGO 함량 약 2 wt%부터 발열이 관찰되기 시작하여 전도 네트워크가 형성되기 시작하는 임계 함량이 존재하는 것으로 확인되었다. 본 연구는 EOGO-sand 혼합물이 바인더와 별도의 양생 과정 없이 발열 가능한 입상체로 활용될 수 있는 기초적인 가능성을 확인하였으며, 향후 지반 가열 분야 적용을 위한 기초자료를 제공한다.

Distance Correlation 기반 Group-Based Oversampling 기법을 이용한 암석 풍화 데이터의 증폭 및 특성 분석

윤형구 (정회원, 대전대학교 재난안전공학과 교수, hyungkoo@dju.ac.kr)

데이터 불균형 문제는 인공지능 기반 분석에서 예측 성능 저하를 유발하는 주요 원인 중 하나이며, 이를 해결하기 위한 다양한 데이터 증폭 기법이 활용되고 있다. 본 연구에서는 기존 SMOTE 및 ADASYN의 한계를 개선하기 위하여 변수 간 의존성을 고려한 Distance Correlation 기반 Group-Based Oversampling 기법을 제안하였다. 제안 기법은 변수 간 Distance Correlation을 계산한 후 계층적 군집분석을 이용하여 유사한 특성을 갖는 변수들을 그룹화하고, 각 그룹에 대해 독립적으로 Oversampling을 수행하는 방식으로 구성하였다. 연구에는 암석 풍화 과정에서 측정된 압축파 속도, 전단파 속도, 영의 계수, 포아송비, 간극률 및 균열밀도 데이터를 활용하였다. 분석 결과, 생성 데이터는 대부분의 물리량에서 원본 데이터의 주요 분포 특성을 유지하는 것으로 나타났다. 또한 난수 시드(S)의 영향은 제한적인 반면 최근접 이웃 수(K)는 생성 데이터의 평균 차이율과 표준편차 유지율에 상대적으로 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 특히 K=5 조건은 평균 특성 보존에, K=1 조건은 분산 특성 보존에 유리한 것으로 나타났다. 본 연구는 변수 간 구조적 관계를 고려한 데이터 증폭 가능성을 제시하였으며, 향후 공학 분야의 데이터 증폭 및 인공지능 학습 데이터 구축에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

임도 산사태 위험성 평가를 위한 제한된 지반 물성치 데이터의 증폭 기법별 구조적 특성 비교 분석

김만일 (비회원, 한국급경사지안전협회 급경사지연구소 소장)

정순한 (비회원, 행정안전부 안전예방정책실 시설사무관)

곽재환 (비회원, 한국급경사지안전협회 급경사지연구소 선임연구원)

윤형구 (정회원, 대전대학교 재난안전공학과 교수, hyungkoo@dju.ac.kr)

최근 집중호우 및 이상기후의 증가로 인해 산사태 위험성 평가를 위한 인공지능 기반 연구가 증가하고 있으나, 지반공학 분야에서는 제한된 데이터 확보 문제가 여전히 중요한 한계로 작용하고 있다. 본 연구에서는 산사태 위험성과 관련된 전단강도 특성을 고려하여 soil cohesion, friction angle 및 soil density를 대상으로 다양한 데이터 증폭 기법의 구조적 특성을 비교 분석하고자 하였다. 이를 위해 SMOTE, ADASYN, Kriging 및 Monte Carlo-Genetic Algorithm(MC-GA) 기반 데이터 증폭 기법을 적용하여 지반 물성치 데이터를 생성하였다. 이후 확률밀도함수, 평균값 비교, Pearson correlation 및 Principal Component Analysis(PCA)를 이용하여 각 기법에 따른 데이터 분포 및 구조적 특성을 분석하였다. 또한 데이터 증폭 기법에 따라 생성되는 데이터의 분포 범위와 상관구조 변화를 비교하였다. 분석 결과, SMOTE와 ADASYN은 원시 데이터의 구조적 특성을 비교적 안정적으로 유지하는 경향을 보였으며, Kriging은 특정 변수 간 상관성을 강화하는 특성을 보였다. MC-GA는 가장 넓은 데이터 분포 범위를 형성하였으나, 변수 간 구조적 일관성은 상대적으로 감소하는 경향을 나타내었다. 따라서 제한된 지반 데이터 조건에서 산사태 위험성 평가를 위한 데이터 증폭 기법 적용 시, 단순한 데이터 수 증가뿐만 아니라 생성 데이터의 구조적 특성 역시 함께 고려할 필요가 있는 것으로 판단된다. 

실제 지진파를 이용한 케이슨 안벽의 딥러닝 기반 변위 예측

윤현수 (정회원, 경상국립대학교 토목공학과 박사과정)

윤성규 (정회원, 경상국립대학교 토목공학과 공학박사)

김지성 (정회원, 전주비전대학교 지적토목학과 조교수)

강기천 (정회원, 경상국립대학교 토목공학과 부교수, gkang@gnu.ac.kr)

국내에서는 포항지진 이후 액상화 현상에 관한 관심이 증가함에 따라, 액상화 지반에서의 구조물 거동을 예측하기 위한 다양한 연구가 수행되고 있다. 최근에는 시계열 데이터를 활용한 딥러닝 연구 또한 활발히 수행되고 있으며, 이를 위한 학습 데이터 구축의 중요성 또한 증가하고 있다. 그러나 모형실험 및 실제 계측 데이터를 활용한 연구는 많은 시간과 비용이 요구되며, 다양한 조건에 대한 데이터를 확보하는 데 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 유효응력해석 기법을 활용하여 다양한 입력조건에 대한 수치해석 데이터를 구축하였다. 입력 지진파는 총 7종을 적용하였으며, 500년, 2400년, 4800년 재현주기 수준에 따라 입력 가속도를 조정하였다. 또한 지반 및 구조 조건의 영향을 고려하기 위하여 N치와 케이슨 높이 조건을 변화시켜 해석을 수행하였다. 구축된 데이터를 기반으로 GRU 및 LSTM 알고리즘을 적용한 딥러닝 예측을 수행한 결과, 두 모델 모두 결정계수(R2)가 0.9 이상으로 나타나 전반적으로 우수한 예측 성능을 보였다.

대규모 복합 시설에 적용 가능한 돌기 형성 현장타설말뚝에 대한 현장시험 기반의 지지거동 평가

김석중 (정회원, 국립목포대학교 건축토목환경공학부 조교수)

곽태영 (정회원, 한국건설기술연구원 지반연구본부 수석연구원)

정순용 (정회원, ㈜이지지오텍 대표이사)

유민택 (정회원, 가천대학교 토목환경공학과 조교수, mintaekyoo@gachon.ac.kr)

돌기 형성 현장타설말뚝은 일반적인 현장타설말뚝 시공 공정 중 천공-말뚝 타설 사이에 공벽에 홈파기 단계를 추가하여 공벽과 말뚝 주면을 따라 돌기를 형성함으로써 주면 마찰력을 증대시키는 공법이다. 증대된 주면 마찰력에 대한 설계를 정량화 하기 위해서는 설계식이 필요하며, 이를 위해 해외 및 국내 시방서에서는 말뚝 주면에 인공적인 거칠기를 정량화한 경험식을 채택하고 있다. 본 연구에서는 실제 현장에서 돌기 형성 현장타설말뚝을 시공하고 재하시험을 통해 지지력을 평가하고, 그 결과와 설계식으로 산정한 지지력을 비교함으로써 설계식에 대한 적용성을 검토하였다. 그 결과, FHWA의 설계식으로 계산한 주면 마찰력과 선단 지지력의 비율과 재하 시험으로 평가한 비율이 매우 유사하며, 돌기 말뚝의 주면 마찰력 산정시, FHWA의 설계식을 적용할 수 있을 것으로 판단된다. 다만, 향후 추가적인 재하시험 자료를 추가로 확보하여 적용성을 검증할 필요가 있을 것으로 판단된다.

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영문논문집 개요 소개

Investigation of silica fume influence on the compaction and strength properties of cementstabilized fine to medium sand

Ibrahim F. Eldemary1*, Mostafa A. Yousef2, Mohamed Eleiche1, Nourhan M. Amin1,3, Heba Elsaid Matter1 and Mohamed R. Elshahat1 1 Construction Engineering Department, Faculty of Engineering, Egyptian Russian University, Badr City, Cairo, Egypt2 Housing & Building National Research Center, Cairo, Egypt3 Construction Engineering Department, Faculty of Engineering, Benha National University, Cairo, Egypt*Correspondence: ibrahim-eldemary@eru.edu.eg

Stabilization of marginal desert soils while enhancing sustainability through reduced CO２ emissions and the use of industrial by-products, remains a challenging task. Cement-stabilized soil can be improved by adding silica fume (SF), leading to enhanced physical and mechanical properties. Moreover, SF is both economically viable and environmentally friendly. This study investigates the effect of SF on the compaction and strength properties of cement-stabilized fine to medium sand. Laboratory tests included the modified Proctor test, unconfined compressive strength test (UCS), ultrasonic pulse velocity (UPV), California bearing ratio test (CBR) and microstructure tests comprising of scanning electron microscope (SEM), and EnergyDispersive X-ray Spectroscopy (EDS) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) to examine and quantify changes responsible for variations in mechanical behavior. Three cement contents (8%, 12%, and 16%) and varying SF contents were used for compaction and strength evaluation, with curing periods of 3, 7, and 28 days. Results show that silica fume positively influences the engineering properties of cement-stabilized sand, increasing dry unit weight, compressive strength, and stiffness with increasing SF content. From both efficiency and economic perspectives, 12% silica fume is identified as the optimum ratio.

A comparative study of the mineralogy and texture effects on the sandstone mechanical properties using some machine learning algorithms

Davood Fereidooni1* and Matloob Hejazifar1 

1 School of Earth Sciences, Damghan University, SemnanDamghan 9823, Iran

*Correspondence: d.fereidooni@du.ac.ir

This study investigates the influence of mineralogical and textural characteristics on the mechanical properties of sandstones using machine learning algorithms. Twenty sandstone samples from four geological formations in Iran were analyzed for petrographic properties (mineralogy coefficient, MC; texture coefficient, TC) and mechanical parameters (Schmidt hardness, Hs; point load index, PLI; Brazilian tensile strength, BTS; uniaxial compressive strength, UCS; elasticity modulus, E). Thinsection, X-ray diffraction, scanning electron microscopy analyses, and standardized mechanical tests (ISRM/ASTM) were conducted, followed by predictive modeling using Linear Regression (LR), Support Vector Machine (SVM), and Gradient Boosting (GB) in Orange 3.39.0 software. Results demonstrated strong correlations between TC and mechanical properties (R２= 0.84-0.90), outperforming MC (R２= 0.47-0.57). Gradient Boosting achieved the highest predictive accuracy (RMSE=0.13-5.31; R２≤ 0.96), while SVM showed instability for UCS predictions (R２= - 0.18). Sensitivity analysis revealed TC as the dominant predictor, with PLI-TC ranked highest across evaluation methods. Discussions highlighted texture (grain interlocking, orientation) as more influential than mineralogy alone, though combined MC-TC models improved UCS prediction by 12-15%. The study concludes that TC-based machine learning algorithms, particularly GB, offer robust tools for estimating sandstone mechanical properties from petrographic data, benefiting engineering applications where direct testing is impractical.

Operational strategies for producing reliable seismic intensity information for earthquake response in the Korean Peninsula

Jae-Kwang Ahn1 , Doyoon Lim2* and Jung-Hwan Lee1

1 Department of Fire and Emergency Management, Kangwon National University, 346 Hwangjo-gil, Samcheok-si 25949, Gangwon, Republic of Korea

2 Earthquake and Volcano Technology Team, Korea Meteorological Administration, Seoul 07062, Republic of Korea 

*Correction: aserop@korea.kr 

Aims/hypothesis The seismic observation network on the Korean Peninsula is being modernized and densified to support rapid earthquake detection. This study aims to propose operational strategies for producing seismic intensity information using the recently upgraded network.

Methods We first review the modernization of the Korean seismic observation network, focusing on the transition from surface stations to borehole stations and the recent deployment of MEMS-based sensors. We then examine representative far-field records from Japan-sourced earthquakes to discuss the period-dependent applicability of Korean ground motion models. Finally, we discuss how sensor installation conditions, including building-mounted MEMS deployments, affect the reliability of seismic intensity information. 

Results The densification of the borehole sensor network improves detection stability by reducing background noise and supporting reliable early-waveform acquisition. However, the operational production of seismic intensity information remains constrained by (i) site and structural effects and (ii) the limited applicability of Korean crustal GMMs when Japan-sourced subduction earthquakes dominate long-period ground-motion demand across the Korean Peninsula.

Conclusions Response-grade intensity mapping requires standardized metadata and quality control, together with appropriate GMMs (including subduction-specific models) for Japan-sourced events. 

Multi solver FEA 3D modelling approach for tunnel stability assessment

Abdelaziz N. Allouache1* and Alaaeddine Lahmer2

1 Department of Mining Metallurgy & Materials Engineering, National Higher School of Technology and Engineering, 23005 Annaba, Algeria

2 Department of GERS, Université Gustave Eiffel, Champs-sur-Marne, France

*Correspondence: a.allouache@etu.ensti-annaba.dz 

Numerical modelling is extensively employed in underground engineering to evaluate excavation-induced deformations and the interaction between tunnels and support systems. In this study, tunnel stability was analysed using a threedimensional finite-element approach, integrating geostatic initialization with an implicit-dynamic quasi-static step. This methodology enhances post-yield convergence and effectively captures transient mechanical responses during excavation. The framework was applied to a sandstone tunnel section, and the predicted displacements were validated against in-situ monitoring data, showing agreement within 2-12% relative error at three crown monitoring points. A mesh sensitivity analysis demonstrated that reducing mesh refinement resulted in only a marginal decrease in accuracy, confirming the robustness of the modelling framework, resulting in only a 2.5% difference in key outputs, thereby confirming mesh convergence and stability. An energy-based assessment was also performed using nodal strain-energy outputs at the tunnel crown. Comparison of the released rock mass energy with the work capacity of the support system indicates that the support operates well within its energy absorption limit. Furthermore, the observed progressive reduction of transient energy peaks reflects mechanical stabilization dominated by the yielding behaviour of the support. Overall, the findings demonstrate the effectiveness of a multi-solver quasi-static framework for tunnel stability assessment and provide valuable insights into rock-support interaction mechanisms, which are pertinent for engineering design and future methodological advancements.

Performance evaluation of waste-modified cementitious grouts for cable bolting encapsulation

Alireza Entezam1,2* , Hadi Nourizadeh1,2, Paulomi (Polly) Burey1,2, Behshad Jodeiri Shokri1,2, Shima Entezam1,2, 

Kevin McDougall2 , Peter Craig3, Naj Aziz4 and Ali Mirzaghorbanali1,2

1 Centre for Future Materials (CFM), University of Southern Queensland, Toowoomba, QLD 4350, Australia

2 School of Science, Engineering and Digital Technologies, University of Southern Queensland, Springfield, QLD 4300, Australia

3 Jennmar Australia Pty Ltd, Sydney, NSW 2567, Australia

4 School of Civil, Mining and Environmental Engineering, University of Wollongong, Wollongong, NSW 2500, Australia

*Correspondence: Alireza.entezam@unisq.edu.au

Fully grouted cable bolts are widely used in underground mining; however, the cementitious grouts governing their load-transfer performance remain predominantly Portland-cement based and are rarely optimised for sustainability. This study evaluates the mechanical and bonding performance of newly developed “green” grouts incorporating partial cement replacement with waste glass powder (WGP), tyre rubber waste (TRW), and construction and demolition waste (CDW), with the aim of promoting circular-economy principles in underground reinforcement systems. Following preliminary mechanical screening, selected grout formulations were used to encapsulate cable-bolt specimens. A total of 20 pull-out tests were conducted using 70-t, 12-wire Sumo cable bolts embedded in rifled steel confinements and tested in a custom single-embedment pull-out testing (SEPT) rig incorporating a rotation-mitigation system to isolate axial bond-slip behaviour. The mixtures included WGP with four particle-size bands (<75-425 μm) at 2.5-20% replacement, TRW at 0.75-3% in two size ranges (<300 and 300-600 μm), and CDW at 2.5% in two size bands (150-300 and 300-600 μm). Results show that 10% WGP with particles finer than 75 μm increased the ultimate pull-out load from 415 kN (reference) to 490 kN (18% gain) while maintaining comparable stiffness and residual capacity. Other wellgraded WGP mixtures matched or exceeded the control performance, whereas 20% replacement with intermediate particle sizes led to premature failure and reduced capacity (as low as 212 kN). TRW-modified grouts exhibited substantially degraded bond performance, with ultimate loads as low as 119 kN due to weak, hydrophobic interfaces and early debonding. CDW-modified grouts achieved capacities close to the reference (372-413 kN), with failure behaviour governed by particle size. A dataset comprising grout composition, uniaxial compressive strength (UCS), and peak load was subsequently analysed using Random Forest (RF) and XGBoost models to predict axial bearing capacity. RF demonstrated superior predictive performance, and SHAP analysis identified UCS as the dominant controlling parameter, with grout composition exerting secondary influence. 

Data-driven prediction and SHAP-based interpretation of the axial bearing capacity of fully grouted fibreglass and steel rock bolts

Shima Entezam1,2*, Behshad Jodeiri Shokri1,2, Alireza Entezam1,2, Hadi Nourizadeh1,2, Kevin McDougall3, Warna Karunasena1,2, Naj Aziz4 and Ali Mirzaghorbanali1,2

1 School of Science, Engineering, and Digital Technologies, University of Southern Queensland, Springfield Campus, Springfield Central, QLD 4300, Australia

2 Centre for Future Materials (CFM), University of Southern Queensland, Toowoomba, QLD 4350, Australia

3 School of Science, Engineering, and Digital Technologies, University of Southern Queensland, Toowoomba Campus, Toowoomba, AustraliaQLD 4350

4 School of Civil, Mining and Environmental Engineering, University of Wollongong, Wollongong, NSW 2500, Australia

*Correspondence: shima.entezam@unisq.edu.au

A machine-learning framework was established to predict the axial bearing capacity of fully grouted rock bolts using an experimental database of 84 pull-out tests on fibreglass and steel rock bolts. The models incorporated six input parameters, embedment length (EL, 50-150 mm), confinement diameter (CD, 23-50 mm), bolt diameter (BD, 16-25 mm), water-to-grout ratio (W/G, 30-40%), grout compressive strength (UCS, 35-84 MPa), and curing time (CT, 7-28 days), together with bolt type (BT). Seven algorithms were developed and benchmarked: random forest (RF), extreme gradient boosting (XGBoost), support vector regression (SVR), decision tree (DT), gene expression programming (GEP), multiple linear regression (MLR), and nonlinear multiple linear regression (NMLR). The XGBoost model achieved the highest predictive accuracy (R2 = 0.985, RMSE = 2.8 kN in training; R2 = 0.952, RMSE = 5.9 kN, MAE = 4.8 kN in testing), followed by RF and NMLR, while MLR performed the weakest (R2 = 0.611). The final ranking, based on all metrics, was: XGBoost > RF > NMLR > SVR > GEP > DT > MLR. Shapley Additive Explanations (SHAP) analysis identified CT, W/G, and UCS as the most influential features, jointly explaining more than 60% of the total variance in PL. Longer curing time and higher grout strength increased axial capacity, while higher water content reduced it. The proposed ensemble-SHAP framework provides a robust, interpretable, and physically consistent tool for predicting load-transfer behaviour in fully grouted rock-bolt systems.

Development and optimization of a subgrade stiffness monitoring sensor using piezoelectric transducers in a laboratory testbed

Mingu Kang1* , Himal Acharya2, Han Wang3 and Henry R. Cahoon4

1 Civil Engineering Department, University of St. Thomas, St. Paul, MN 55105, USA

2 Black & Veatch, Bloomington, MN 55435, USA

3 University of Illinois UrbanaChampaign, Urbana, IL 61801, USA

4 Civil Engineering Department, University of St. Thomas, St. Paul, MN 55105, USA

*Correspondence: mingu.kang@stthomas.edu

Pavement foundations are critical for structural longevity, yet current evaluation methods lack the capability for real-time, continuous monitoring of resilient modulus, particularly in subgrade layers where distress frequently originates. While Bender Element field sensors have been successfully deployed in unbound base layers, assessment tools for low-stiffness subgrades remain underexplored. This study presents the development and optimization of a Subgrade Stiffness Monitoring sensor designed specifically for weak granular subgrades. The sensor integrates Bender Elements and Piezo Disc Elements to measure shear and compressional wave velocities, enabling the direct calculation of Poisson’s ratio and small-strain modulus. Large-scale laboratory tests were conducted in a testbed filled with sandy subgrade material to optimize transducer geometry. Experimental results indicated that a 30- cm sensor spacing yields an optimal Signal-to-Noise Ratio (SNR) for both wave types. Concurrently, repeated load triaxial tests established a robust correlation between the sensor-measured small-strain modulus and the design-relevant resilient modulus, capturing the stress-hardening behavior of the material. The study demonstrates that the optimized subgrade stiffness monitoring sensor can effectively evaluate subgrade stiffness variations under diverse static loading conditions. These findings highlight the sensor’s laboratory-demonstrated potential for the continuous monitoring of transportation infrastructure foundations.

Characterizing permeability evolution during self-sealing in kaolinite mudrocks using a biexponential model

Sangyeong Park1,2, Aidana Bakeshova1 and Kiseok Kim1*

1 Harold Vance Department of Petroleum Engineering, Texas A&M University, 400 Bizzell Street, College Station, TX 77840, USA

2 Future and Fusion Lab of Architectural, Civil and Environmental Engineering, Korea University, 145 Anam-ro, Seoul 02841, Republic of Korea

*Correspondence: k.kim@tamu.edu

Fracture self-sealing in clay-rich mudrocks plays an important role in controlling fluid migration in subsurface engineering and geoenergy applications, yet the factors governing permeability reduction remain difficult to quantify in a unified manner. In this study, laboratory experiments were performed on synthetic kaolinitebased mudrock specimens to investigate fracture permeability evolution under controlled effective stress, overconsolidation ratio (OCR), and pore-fluid conditions. Artificial fractures were introduced into resedimented specimens with prescribed stress histories, and permeability evolution was monitored during sealing of the fracture. A phenomenological bi-exponential model was employed to quantitatively describe the observed permeability reduction, separating the contribution of rapid mechanically driven closure and slower time-dependent sealing behavior. The results showed that increasing effective stress accelerates permeability reduction, while higher OCR suppresses late-time sealing under identical current stress. Pore-fluid composition further altered the sealing behavior, with brine-saturated fractures exhibiting stronger permeability reduction than oil-saturated fractures. Additional experiments showed that the model parameters evolve over time, reflecting the intrinsically time-dependent and non-linear nature of the self-sealing response. These results provide a practical framework for systematically interpreting fracture self-sealing behavior in low-swelling clay systems relevant to subsurface sealing and geoenergy operations.

Impact of seasonal ground freezing on ambient noise HVSR inversion: improving deep velocity artifacts via borehole-based constrained inversion

Hyung-Ik Cho1, Jae-Hyun Kim2, Chang-Guk Sun3 and Youngkyu Cho4*

1 School of Civil, Environmental and Architectural Engineering, Gyeongkuk National University, 1375 Gyeongdong-ro, Andong-si, Gyeongsangbuk-do 36729, Republic of Korea

2 Department of Civil Engineering, Kangwon National University, 1 Kangwondaehak-gil, Chuncheon-si, Gangwon-do 24341, Republic of Korea

3 Earthquake Research Center, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, 124 Gwahak-ro, Yuseong-gu, Daejeon-si 34132, Republic of Korea

4 Department of Construction and Disaster Prevention Engineering, Kyungpook National University, 2559 Gyeongsang-daero, Sangju- si, Gyeongsangbuk-do 37224, Republic of Korea

*Correspondence: youngkyu@knu.ac.kr

This study investigated the impact of seasonal ground freezing on the generation of shear-wave velocity (VS) profiles through ambient noise Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio (HVSR) inversion from a numerical analysis perspective. To this end, the CRB seismic station located in Wonju, Republic of Korea, was selected as the study site. Ambient noise data acquired during winter and summer as well as borehole logs were utilized for the analysis. Comparative analyses were conducted by designing scenarios for unconstrained inversion and constrained inversion. The research results confirmed that in the unconstrained inversion process, stiffness changes caused by surface freezing led to numerical artifacts. This resulted in numerical artifacts where the velocity of the deep bedrock was calculated to be higher in summer than in winter. In contrast, performing constrained inversion by fixing the bedrock boundary successfully eliminated these deep artifacts. The numerical interpretation revealed that the dramatic stiffening of the surface layer, representing a more than four-fold increase in VS, caused the expansion of the effective resonance depth. This mechanism rationally explains the low-frequency shift of the peak frequency observed during the freezing period. The frost penetration depth of approximately 1.0 m showed a very high correlation with regional empirical formulas and field measurement results. Finally, this study suggests that setting constraints based on borehole information is an essential prerequisite for ensuring the physical reliability of VS profiles in seasonally frozen ground.

Experimental study on water retention behaviour of Eocene flysch marls from the region of Dalmatia (Croatia)

Ana Duhovi?´c1* and Nataˇsa ˇStambuk Cvitanov?´c1

1 Faculty of Civil Engineering, Architecture and Geodesy, University of Split, Matice Hrvatske 15, 21000 Split, Croatia

*Correspondence: ana.raic@gradst.hr

Flysch marls are soft rocks highly susceptible to weathering under atmospheric conditions, primarily due to repeated wetting-drying cycles. As these cycles are closely linked to the unsaturated state, their influence on water retention behaviour is critical for understanding marl degradation. In this study, thirty marl and calcareous marl samples with calcium carbonate (CaCO3) contents ranging from 39 to 83% were collected and tested for physical-mechanical properties and mineralogical composition. Three unsaturated test methods--the axis translation technique, dew point method, and vapour equilibrium technique--were applied to both intact and reconstituted (weathered/fully disintegrated) samples. Soil-water characteristic curves (SWCCs) were modelled using Brooks-Corey, van Genuchten, and Fredlund-Xing equations, with the Fredlund-Xing model giving the best performance based on its ability to capture high-suction behaviour. Intact marls with CaCO3<65% showed higher saturated gravimetric water contents and lower air-entry suctions (?215-1500 kPa), whereas calcareous marls with CaCO3>65% had higher air-entry values (?5 100--40 000 kPa) and lacked a distinct residual zone. Reconstituted samples displayed an inverse trend, with low CaCO3 marls having higher air-entry values. These findings highlight the impact of mineralogy on the water retention behaviour and weatherability of marls, influencing their physical and mechanical properties. The novelty of this research lies in applying unsaturated testing methods to intact marls and explicitly assessing mineralogical effects on SWCCs--an aspect not previously addressed. The findings advance understanding of marl weathering and provide a basis for more reliable evaluation of slope stability and durability of soft rock terrains.

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회원동정

2026년 8월 신규가입자

13052, 강재우, 종신회원, 한국과학기술원 건설및환경공학과 박사과정

13053, 공태현, 정회원, 부산대학교 사회환경시스템공학과 박사과정

13054, 구본수, 정회원, ㈜케이엔글로벌 연구소 수석

13055, 김대희, 정회원, HL디앤아이한라 인프라영업팀 프로

13056, 김순범, 정회원, 정도산업㈜ 기술영업부  이사

13057, 김태일, 정회원, 코오롱글로벌 건축기술팀 과장

13058, 박근배, 정회원, 국립경국대학교 토목환경공학과 박사과정

13059, 오세희, 정회원, 고려대학교 건축사회환경공학과 박사과정

13060, 이동원, 정회원, ㈜태근엔지니어링 대리

13061, 이승재, 정회원, ㈜케이엔글로벌 기술연구소 소장

13062, 최준호, 정회원, ㈜케이엔글로벌 연구소 책임

13063, 박준호, 종신회원, 한국과학기술원 건설및환경공학과 박사과정

13064, 조수호, 정회원, 동국대학교 건설환경공학과 대학원생

13065, 김지은, 정회원, 울산과학기술원 지반지진공학과 대학원생

13066, 김지훈, 정회원, 한양대학교 건설환경시스템공학과 대학원생

13067, 나석준, 정회원, Marshall University 토목공학과 부교수

13068, 박태형, 정회원, 한국원자력연구원 처분성능실증연구부 선임연구원

13069, 백신원, 정회원, 한경국립대학교 안전공학전공 교수

13070, 심민용, 정회원, 다담엔지니어링 진단부문 과장

13071, 이승진, 종신회원, ㈜주원엔지니어링 경영지원본부 대표이사

총 20명(정회원 17명 / 종신회원 3명)

o학생회원 

111269, 김나언, 학생회원, 부산대학교 사회기반시스템공학과 학생

111270, 김하린, 학생회원, 부산대학교 사회기반시스템공학과 학생

111271, 박은영, 학생회원, 수원대학교 건설환경공학과 학생연구원

111272, 신광철, 학생회원, 대전대학교 토목환경공학과 학부생

111273, 신일도, 학생회원, 부경대학교 토목공학과 학생

111274, 엄세나, 학생회원, 충남대학교 토목공학과 학부생

111275, 진현빈, 학생회원, 수원대학교 건설환경공학과 학생연구원

111276, 하상휘, 학생회원, 부산대학교 사회기반시스템공학과 학생

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회원 여러분, 안녕하십니까.

무더위가 물러가고 아침저녁으로 선선한 바람이 느껴지는 9월입니다. 여름 내 이어진 집중호우와 태풍을 무사히 넘기고 나면, 지반공학자로서 다시 한번 땅속의 안전을 돌아보게 됩니다. 새 학기와 하반기 일정으로 분주한 시기에, 이번 학회지가 잠시 생각을 정리하고 시야를 넓히는 시간이 되기를 바랍니다.

이번 9월호는 신영완 총무부회장님의 권두언으로 문을 엽니다. 이어 특별테마에서는 국가건설기준티지털화 추진 현황을 소개하고, 학회의 기획·국문논문집·영문논문집 전담분야가 수행하는 역할과 고민을 살펴보았습니다. 기술기사에서는 지하 역사 대피 시뮬레이션을 통해 압사 위험 구간을 사전에 판정하는 연구를 다루어 대심도 지하공간 안전을 위한 정량적 접근을 제시하였습니다. 또한 학회 수상자의 소감과 국제학술대회 참가 후기, 젊은 지반공학자의 인사, 학생기자단의 울릉공항 현장 취재, 스마트건설을 주제로 한 Q&A를 통해 지반공학을 이어가는 다양한 세대와 현장의 목소리를 담았습니다.

여러 글에서 공통으로 읽힌 것은 데이터와 인공지능, 디지털화된 기준이 아무리 발전해도 그것을 해석하고 판단하는 지반공학자의 역할은 줄어들지 않는다는 점이었습니다. 새로운 기술이 판단을 대신하는 것이 아니라 더 좋은 판단의 근거가 되어야 한다는 데 많은 필자들이 뜻을 같이하고 있었습니다. 이번 호가 그 균형을 함께 고민하는 계기가 되기를 기대합니다.

한 권의 학회지는 저자들의 귀한 원고와 편집위원들의 세심한 손길, 그리고 사무국의 꾸준한 지원이 모여 비로소 완성됩니다. 바쁜 가운데서도 소중한 지식과 경험을 나누어 주신 모든 집필진과 학회지 발간을 위해 애써주신 관계자 여러분께 깊이 감사드립니다.

이번 9월호가 회원 여러분께 유익한 정보와 새로운 영감을 전하고, 서로의 생각과 경험을 이어주는 소통의 장이 되기를 바랍니다. 환절기 건강에 유의하시고, 다가오는 추석 명절 가족과 함께 넉넉하고 평안한 시간 보내시기를 기원합니다.

감사합니다.

유민택

편집위원가천대학교 

건설환경공학과 조교수