• Technical Notes

    BMN(Bluetooth Mesh Networking)의 지하공간 적용성에 대한 사례 조사

    Investigation for Applicability of Bluetooth Mesh Networking in Underground Space

    이철호, 최순욱, 강태호, 전진오, 안청진, 송태건

    Chulho Lee, Soon-Wook Choi, Tae-Ho Kang, Jinoh Jeon, Cheongjin Ahn, Tae-Geon Song

    IT기술의 발전에 따라 무선 네트워크 통신을 사용하여 실시간으로 지하공사 현장을 관리하는 방안이 고려되고 있다. 지하공간은 밀폐된 통신환경과 공간적인 특성으로 인해 지상에 비해 ...

    As the development of IT technology, the way to manage the underground construction site in real time using wireless network communication is ...

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    IT기술의 발전에 따라 무선 네트워크 통신을 사용하여 실시간으로 지하공사 현장을 관리하는 방안이 고려되고 있다. 지하공간은 밀폐된 통신환경과 공간적인 특성으로 인해 지상에 비해 상대적으로 사용에 제한이 있다. BMN(Bluetooth Mesh Networking) 기술은 최근에 소개된 무선통신 기술로 중계기 역할을 하는 블루투스 장비로 네트워크 망을 형성하고 개별 기기를 모니터링하는 기술이다. 본 기술기사에서는 BMN 기술의 지하공간 적용성을 분석하기 위해 고려해야 할 부분과 현재 국내외에서 개발되고 있는 무선통신 모니터링 시스템 사례 및 연구에 대해 조사하였다. 그리고 지하공간 적용을 목표로 개발이 진행되고 있는 국내 BMN 기술에 대해서도 소개하고 있다.


    As the development of IT technology, the way to manage the underground construction site in real time using wireless network communication is being considered. Underground space is limited area compared to the ground site due to the enclosed communication environment and spatial characteristics. BMN (Bluetooth Mesh Networking) technology is a recently introduced wireless communication technology that bluetooth device acts as a repeater to form a networking mesh and monitor individual devices. This article examines the areas to be considered for analyzing the applicability of BMN technology to underground spaces, and the cases studies of wireless communication monitoring systems currently being developed. And the BMN technology which is being developed for the underground application is also introduced.

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    December 2019
  • Case Study

    개별요소법을 활용한 경사각에 따른 스크루 컨베이어 모델 성능 평가

    Evaluation of Screw Conveyor Model Performance depending on the Inclined Angle by Discrete Element Method

    박병관, 최순욱, 이철호, 강태호, 장수호

    Byungkwan Park, Soon-Wook Choi, Chulho Lee, Tae-Ho Kang, Soo-Ho Chang

    경제적인 TBM 시공을 위해서는 현장 조건에 맞는 최적의 TBM 선정과 함께, 선정된 TBM의 굴착 성능을 예측하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 개별요소법 ...

    For the economical construction of a tunnel by TBM, the selection of TBM optimized with the various project conditions is important, and ...

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    경제적인 TBM 시공을 위해서는 현장 조건에 맞는 최적의 TBM 선정과 함께, 선정된 TBM의 굴착 성능을 예측하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 개별요소법 (Discrete Element Method, DEM) 기법에 근거한 입자 역학 전용 해석 상용 소프트웨어를 사용하여 경사각에 따른 토압식 쉴드TBM의 버럭 배토 장비인 스크루 컨베이어의 각도에 따른 성능을 종합적으로 평가하였다. 굴착 토사를 모사하기 위해 점성 특성을 갖는 입자들을 사용하였으며, 스크루 컨베이어의 경사각에 따른 성능을 평가하기 위해 11가지 스크루 컨베이어 모델을 적용하였다. 해석에는 네 가지 스크루 컨베이어 회전 속도 조건이 적용되었으며 스크루 컨베이어의 성능을 평가하기 위한 지표로 토크, 소요 동력 이외에도 배토를 위해 추가로 소요되는 작업량 및 단위 시간당 배토량을 선정하였다. 마지막으로 평가된 네 가지 성능 지표를 종합하여 주어진 해석 조건에서의 최적의 스크루 컨베이어 경사각을 선정하였으며, 이는 실제 TBM 현장에서 많이 사용되는 스크루 컨베이어 경사인 20.0°~30.0° 범위와도 부합하는 것으로 파악되었다.


    For the economical construction of a tunnel by TBM, the selection of TBM optimized with the various project conditions is important, and also necessary to predict the performances of selected TBM in advance. This study was conducted to comprehensively evaluate the performance of the EPB shield TBM screw conveyor by the discrete element method. The sticky particles were used for the excavated material models, and screw conveyor with 11 different inclined angles were simulated to evaluate the performance depending on the different inclined angles. The four different rotational speed conditions of the screw were used, and torque, required power, extra energy for muck discharge, and the muck discharge rate were selected as four performance indicators. As a result, the optimized inclined angle was selected, and selected angle accords with the fact that EPB shield TBM screw conveyor is generally installed and adjusted at the inclined angle between 20.0° and 30.0° in the field.

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    December 2019
  • Case Study

    단층대와 복합지반을 통과하는 쉴드TBM의 굴진율 및 다운타임 발생 특성 분석

    Analysis of Advanced Rate and Downtime of a Shield TBM Encountering Mixed Ground and Fault Zone: A Case Study

    정호영, 김민철, 이민우, 전석원

    Hoyoung Jeong, Mincheol Kim, Minwoo Lee, Seokwon Jeon

    도심지와 하・해저 터널에서는 연약지반 혹은 특수지반(단층대, 복합지반 등)을 조우할 가능성이 높으며, 이러한 조건에서는 TBM의 굴진율이 저하되고 다운타임이 증가하는 등의 ...

    Difficult ground conditions (e.g., fault zone and mixed grounds) are highly probable to appear in subsea and urban tunnels because of ...

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    도심지와 하・해저 터널에서는 연약지반 혹은 특수지반(단층대, 복합지반 등)을 조우할 가능성이 높으며, 이러한 조건에서는 TBM의 굴진율이 저하되고 다운타임이 증가하는 등의 문제점이 발생한다. 이러한 문제점들은 지반조사에서 발견되지 않은 불리한 지반조건에 기인하는 경우가 많으며, 굴진 중 수집된 굴진데이터를 근거로 향후 지층조건에 대한 최적의 운용조건을 결정하는 것이 최선이다. 본 연구는 향후 쉴드 TBM을 이용한 터널공사에서 단층대 및 복합지반에서의 효율적인 시공을 위하여 수행되었다. 외국의 사례를 통해 수집된 TBM의 굴진데이터를 활용하여 굴진율과 다운타임 발생 특성을 지층조건에 따라 분석하였다. 추력, 토크, RPM 등 주요 TBM의 기계데이터와 굴진율, 다운타임은 단층대와 복합지반의 특징에 따라 크게 영향을 받는 것을 확인하였고, 그 특징에 대하여 논하였다. 향후 국내외 유사한 지반에서의 TBM 시공 시 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.


    Difficult ground conditions (e.g., fault zone and mixed grounds) are highly probable to appear in subsea and urban tunnels because of the shallow working depth and alluvial characteristics. TBM usually experienced decrease of penetration rate and increase of downtime when it meets these difficult ground conditions. The problems are usually caused by the adverse geological conditions, and it is preferable to determine the optimal operational parameters of TBM based on the previous operational data obtained while excavating a preceding tunnel. This study carried out for efficient TBM excavation in fault zone and mixed grounds. TBM excavation data from the tunnel site in Singapore and the characteristics of the TBM excavation data was analyzed. The key operational parameters (i.e., thrust, torque, and RPM), penetration rate, and downtime were highly influenced by the presence of fault zones and mixed grounds, and the features was discussed. It is expected that the results and main discussions will be useful information for future tunneling projects in similar geological conditions.

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    December 2019
  • Case Study

    채굴공동의 안정성 유지를 위한 채움재의 충전과 계측시스템 구축에 관한 기초연구

    A Fundamental Study on Backfilling and Monitoring System for Stability of Underground Mine Openings

    김병렬, 이승중, 최성웅

    Byung-Ryeol Kim, Seung-Joong Lee, Sung-Oong Choi

    지하 채굴공동의 충전은 채굴공동의 붕괴에 의한 지반침하의 근본적인 원인을 제거하여 광산지역의 장기적인 안정성을 확보할 수 있는 방법으로 알려져 있다. 이러한 채굴공동의 효율적인 ...

    To prevent possible accidents by surface subsidence, backfilling operation is known to be one of the most effective methods for ensuring the ...

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    지하 채굴공동의 충전은 채굴공동의 붕괴에 의한 지반침하의 근본적인 원인을 제거하여 광산지역의 장기적인 안정성을 확보할 수 있는 방법으로 알려져 있다. 이러한 채굴공동의 효율적인 충전을 위해서는 계측을 함께 수행하여 충전효과와 채움재의 역학적인 특성을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 국내 지하광산의 안정성 유지를 위하여 광산채움재의 충전에 대한 기술수준을 검토하고, 광산채움재의 실시간 계측시스템을 구축하였다. 국내외 충전 및 계측사례를 조사하여 기술수준을 검토하고, 이를 기반으로 국내 지하광산에 적합한 계측기기와 항목을 산정하였으며, 효율적인 계측기기의 운영을 위하여 실시간 모니터링 프로그램을 개발하였다. 또한, 실시간 계측시스템의 현장적용성을 검토하기 위하여 광산채움재를 충전하고 계측을 수행하는 실물모형시험을 진행하였으며, 실물모형시험으로부터 계측된 결과를 분석하고, 국외의 충전 및 계측사례와 비교하였다. 이로 인해 본 연구에서 수행된 실물모형시험의 적합성을 확인하였으며, 실시간 계측시스템의 현장적용성이 확보된 것으로 판단하였다.


    To prevent possible accidents by surface subsidence, backfilling operation is known to be one of the most effective methods for ensuring the long-term ground stability because it can eliminate fundamentally the origin of underground mine opening collapse. Also, for effective backfilling of underground mine opening, it is necessary to keep monitoring of backfilled mine opening for analyzing several factors such as filling effect with change of backfill material and characteristics of backfill material. Therefore, in this study, a monitoring system which consists of measuring device and software program has developed to examine the performance of backfilling operation and verify to field applicability to underground mine. Sensors for measuring device have been selected through study of recent research papers and mock-up test has been performed to verify the system compliance. Also, monitoring result of the mock-up test compared to case studies in some countries. From monitoring result fo the mock-up test compared to case studies in some countries, consequently, it was concluded that the developed real-time monitoring system had ensured filed applicability in the underground mine.

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    December 2019
  • Original Article

    축소모형실험을 통한 지하철 병설터널의 안정성평가 사례연구

    Case study for Stability Estimation of Subway Twin Tunnels Using Scaled Model Tests

    김종우

    Jong-Woo Kim

    본 연구에서는 일정한 방향의 층리가 발달한 퇴적암에 굴착된 지하철 병설터널을 모델링하여 축소모형실험을 실시하였다. 연구대상 터널의 규격은 6.2 m×6.8 m이고 ...

    A scaled model test was performed to evaluate the stability of subway twin tunnels excavated in the sedimentary rocks with subhorizontal bedding ...

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    본 연구에서는 일정한 방향의 층리가 발달한 퇴적암에 굴착된 지하철 병설터널을 모델링하여 축소모형실험을 실시하였다. 연구대상 터널의 규격은 6.2 m×6.8 m이고 필러 폭은 4 m이다. 차원해석을 통해 현장암석에 적합한 모형재료를 선정하였고, 이를 사용하여 이방성 모형시험체를 제작하였으며 이축압축시험을 통해 터널의 파괴 및 변형거동을 알아보았다. 모형시험체에 하중을 증가시킴에 따라 필러의 중앙부에서 병설터널 사이를 가로지르는 최초의 균열이 발생하였고, 터널 천정부와 바닥부에서도 점차 파괴가 진행되었다. 필러부의 모든 균열은 기존의 층리면을 따라 발생하여 암반의 층리면이 필러 파괴의 주요 원인으로 나타났다. 또한, FLAC의 유비쿼터스 절리모델을 사용하여 실험 조건에 대한 수치해석을 실시함으로써 실험의 결과를 검증해 보았다. 여기서 얻어진 소성영역의 분포경향은 모형실험의 결과와 대체로 부합하여 실험의 신뢰성을 확인하였다.


    A scaled model test was performed to evaluate the stability of subway twin tunnels excavated in the sedimentary rocks with subhorizontal bedding planes. The size of studied tunnel was 6.2 m×6.8 m and pillar width was 4 m. The anisotropic model test specimen was manufactured with the modeling materials suitable for in-situ rocks by way of dimensional analysis. Fracture and deformation behaviors of tunnels according to applied loads were investigated through the biaxial compression test. As the load was increased on the model specimen, the first crack occurred in the middle part of the pillar across twin tunnels and the gradual fractures progressed at crown and floor of twin tunnels. All the cracks in pillar were generated along the existing bedding planes so that they were found to be the main cause of the pillar failure. In addition, the test results were verified by numerical analysis on the experimental conditions using FLAC ubiquitous joint model. The distribution of plastic regions obtained from numerical analysis were in general agreement with test results, confirming the reliability of the scaled model test conducted in this study.

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    December 2019
  • Original Article

    심층 처분 시설의 수리 역학적 해석을 통한 벤토나이트 버퍼의 역학적 영향 인자 중요도 평가

    A Coupled Hydro-Mechanical Analysis of a Deep Geological Repository to Assess Importance of Mechanical Factors of Bentonite Buffer

    전윤수, 이승래, 김민섭, 전준서, 김민준

    Yoon-Soo Jeon, Seung-Rae Lee, Min-Seop Kim, Jun-Seo Jeon, Min-Jun Kim

    완충재는 심지층 고준위 방사성 폐기물 저장소의 주요 구성 요소이다. 벤토나이트는 높은 열전도율과 낮은 수리투과성의 특성으로 완충재의 핵심 구성 요소로 다수의 국가에서 채택되었다 ...

    A buffer is the major component of a high level radioactive waste repository. Due to their thermal conductivity and low permeability, bentonites ...

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    완충재는 심지층 고준위 방사성 폐기물 저장소의 주요 구성 요소이다. 벤토나이트는 높은 열전도율과 낮은 수리투과성의 특성으로 완충재의 핵심 구성 요소로 다수의 국가에서 채택되었다. 심층 처분은 지하수 유입을 일으키고 이는 완충재 및 뒷채움재의 팽윤압을 초래한다. 완충재에서 발생하는 고압의 팽윤압은 처분용기에 영향을 줄 수 있기에 정밀한 완충재의 팽윤압 예측은 안전한 처분 시스템 구축에 있어서 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 MX-80 벤토나이트의 수리역학적 거동에 대한 팽윤압 예측 모델을 세우고, 그 결과를 토대로 민감도 분석을 시행하였다.


    A buffer is the major component of a high level radioactive waste repository. Due to their thermal conductivity and low permeability, bentonites have been considered as a key component of a buffer system in most countries. The deep geological condition generates ground water inflow and results in swelling pressure in the buffer and backfill. Investigation of swelling pressure of bentonite buffer is an important task for the safe disposal system. The swelling pressure that can be critical is affected by mechanical and hydro properties of the system. Therefore, in this study, a sensitivity analysis was conducted to examine the effect of hydro-mechanical (HM) behaviors in the MX-80 bentonite. Based on the results of the swelling pressure generation with HM model parameters, a coupled HM analysis of an unsaturated buffer and backfill in a deep geological repository was also carried out to investigate the major factor of the swelling pressure generation.

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    December 2019
  • Original Article

    TBM 운전조건을 고려한 스포크형 쉴드TBM의 굴진모사 연구

    Study on Driving Simulation of Spoke-type Shield TBM Considering Operation Conditions

    최순욱, 이효범, 최항석, 장수호, 강태호, 이철호

    Soon-Wook Choi, Hyobum Lee, Hangseok Choi, Soo-Ho Chang, Tae-Ho Kang, Chulho Lee

    본 연구에서는 개별요소법을 사용하여 스포크형 쉴드TBM의 굴진을 모사하였다. 지반에 대해 수평응력계수를 사용하여 깊이에 따른 수평응력 증가를 모사하였고 TBM의 커터헤드에서 발생하는 토크를 기준으로 ...

    In this study, the discrete element method was used to simulate the excavation of spoke-type shield TBM. The horizontal stress coefficient was ...

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    본 연구에서는 개별요소법을 사용하여 스포크형 쉴드TBM의 굴진을 모사하였다. 지반에 대해 수평응력계수를 사용하여 깊이에 따른 수평응력 증가를 모사하였고 TBM의 커터헤드에서 발생하는 토크를 기준으로 운전 조건을 부여하여 운전 범위 내에서 굴진을 하도록 설정하였다. 즉, 커터헤드에서 발생하는 토크의 값이 주어진 운전 조건을 넘어서는 경우 굴진속도를 일정하게 줄이고 반대로 운전 조건보다 낮은 경우에는 굴진 속도를 높이는 방안을 고려하였다. 이때 굴진속도 변경에는 운전자의 검토 시간을 고려하여 최소 변경 가능 요건을 부여하고 굴진 조건에 따라 이를 변경 가능하도록 하였다. 이러한 조건을 사용하기 위하여 사용자 프로그램을 별도로 작성하였으며, 결과를 통해 사전에 입력한 운전 범위 내에서 굴진 해석이 가능하였다.


    In this study, the discrete element method was used to simulate the excavation of spoke-type shield TBM. The horizontal stress coefficient was used for the ground to simulate the increase of the horizontal stress according to the depth, and the driving conditions were set based on the torque generated from the cutterhead of the TBM to excavate within the operating range. That is, when the value of the torque generated at the cutterhead exceeds the given operating condition, the speed of excavation is constantly reduced, and conversely, the method of increasing the speed of excavation is considered. The change speed of the excavation was given the minimum change requirement in consideration of the driver's review time, and the change was possible according to the excavation conditions. In order to use these conditions, the user-subroutine was considered separately, and the results show that the DEM model were able to analyze the excavation within the considered operating range.

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    December 2019
  • Original Article

    수리-역학적 복합거동 해석을 위한 OGSFLAC 시뮬레이터 개발 및 검증: 단상 유체 거동 해석

    Development and Verification of OGSFLAC Simulator for Hydro-mechanical Coupled Analysis: Single-phase Fluid Flow Analysis

    박찬희, 김태현, 박의섭, 정용복, 방은석

    Chan-Hee Park, Taehyun Kim, Eui-Seob Park, Yong-Bok Jung, Eun-Seok Bang

    최근 대두되고 있는 지하공간 활용의 필요성 증대에 따라 지하공간의 안정적인 활용을 위해서는 수리-역학적 복합거동에 대한 이해가 필수적이다. 본 연구에서는 향후 국내 다양한 ...

    It is essential to comprehend coupled hydro-mechanical behavior to utilize subsurface for the recent demand for underground space usage. In this study ...

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    최근 대두되고 있는 지하공간 활용의 필요성 증대에 따라 지하공간의 안정적인 활용을 위해서는 수리-역학적 복합거동에 대한 이해가 필수적이다. 본 연구에서는 향후 국내 다양한 현장 및 지중 조건을 고려한 연구를 수행하는데 도구가 될 수 있는 수치해석을 위한 시뮬레이터를 개발하였다. 이를 위해 지중의 유체역학과 열역학, 역학을 해석하는 과학 소프트웨어 중 하나인 OpenGeoSys와 지반의 여러 역학적 문제들을 해석하는데 전문성을 지닌 FLAC3D를 연계하기로 하였다. 연동해석 기법에 대한 조사를 통해 OpenGeoSys를 주(master)로, FLAC3D를 종속(slave)으로 하여 연계 해석하는 파일 기반의 순차적 연계 방식으로 알고리즘을 개발하였다. 또한, 개발된 시뮬레이터의 검증을 위해 포화된 상태에서의 단상 유체 거동과 관련한 Terzaghi의 압밀 문제를 벤치마크 모델로 선정하여 비교 검증을 수행하였으며, 해석적 해와 수치해석의 결과가 잘 일치하는 것을 확인하였다.


    It is essential to comprehend coupled hydro-mechanical behavior to utilize subsurface for the recent demand for underground space usage. In this study, we developed a new simulator for numerical simulation as a tool for researching to consider the various domestic field and subsurface conditions. To develop the new module, we combined OpenGeoSys, one of the scientific software package that handles fluid mechanics (H), thermodynamics (T), and rock and soil mechanics (M) in the subsurface with FLAC3D, one of the commercial software for geotechnical engineering problems reinforced. In this simulator development, we design OpenGeoSys as a master and FLAC3D as a slave via a file-based sequential coupling. We have chosen Terzaghi's consolidation problem related to single-phase fluid flow at a saturated condition as a benchmark model to verify the proposed module. The comparative results between the analytical solution and numerical analysis showed a good agreement.

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    December 2019
  • Original Article

    대단면 지하 석회석 광산내 무풍관 국부통기 최적화 연구

    Optimization of the Unducted Auxiliary Ventilation for Large-Opening Underground Limestone Mines

    응우엔반득, 이창우

    Van Duc Nguyen, Chang Woo Lee

    본 논문은 무풍관 선풍기를 이용한 대단면 갱내 국부통기시스템의 최적화를 목적으로 한다. 갱내 맹갱도 형태의 작업공간을 대상으로 일련의 CFD분석과 현장실험을 수행하였다. 선풍기 위치 ...

    This paper aims at optimizing the auxiliary ventilation system in large-opening limestone mines with unducted fans. An extensive CFD and also site ...

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    본 논문은 무풍관 선풍기를 이용한 대단면 갱내 국부통기시스템의 최적화를 목적으로 한다. 갱내 맹갱도 형태의 작업공간을 대상으로 일련의 CFD분석과 현장실험을 수행하였다. 선풍기 위치, 운전방식 및 배치가 최적화의 주요 대상변수이다. 국부선풍기에서 토출되는 제트류는 대부분의 경우, 풍속이 15m/s이상으로 고속이므로 토출 후 갱도 바닥, 내벽, 천정 그리고 다른 선풍기에서 토출되는 제트류와 충돌할 가능성이 있다. 따라서 충돌시 상당한 에너지 손실이 발생하므로 통기 효율이 급격히 저하될 수 있다. 본 논문에서 최적 선풍기 간격은 제트류가 충돌 없이 최대의 유동거리를 유지할 수 있는 거리로 정의하며, 반면 단면상의 최적 위치란 갱도내벽과의 충돌 가능성이 최소화된 위치로 정의하였다. 따라서 선풍기 설치위치의 최적화는 통기의 효율뿐만 아니라 에너지 비용 또한 최소화가 가능하다. 3차원 CFD분석을 위하여 다양한 갱내 맹갱도 작업공간을 가정하였다. 무풍관 국부통기의 설계 및 최적화를 위하여 풍속 및 CO농도 분포를 CFD분석하였으며 동시에 비교 목적으로 현장실험을 수행하였다. 본 논문의 궁극적인 목적은 풍관을 사용하기 않는 국부통기시스템을 최적화함으로써 대단면 맹갱도 작업공간에 고효율, 저비용 국부통기를 가능케하여 깨끗하고 안전한 작업환경을 확보하기 위함이다.


    This paper aims at optimizing the auxiliary ventilation system in large-opening limestone mines with unducted fans. An extensive CFD and also site study were carried out for optimization at the blind entries. The fan location, operating mode, and layout are the parameters for optimization. Since the jet stream discharged from the auxiliary fan is flowing faster than 15 m/s in most of the cases, the stream collides with floor, sides or roof and even with the jet stream generated from the other fan placed upstream. Then, it is likely to lose a large portion of its inertial force and then its ventilation efficiency drops considerably. Therefore, the optimal fan installation interval is defined in this study as an interval that maximizes the uninterrupted flowing distance of the jet stream, while the cross-sectional installation location can be optimized to minimize the energy loss due to possible collision with the entry sides. Consequently, the optimization of the fan location will improve ventilation efficiency and subsequently the energy cost. A number of different three-dimensional computational domains representing a full-scale underground space were developed for the CFD study. The velocity profiles and the CO concentrations were studied to design and optimize the auxiliary ventilation system without duct and at the same time mine site experiments were carried out for comparison purposes. The ultimate goal is to optimize the auxiliary ventilation system without tubing to provide a reliable, low-cost and efficient solution to maintain the clean and safe work environment in local large-opening underground limestone mines.

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    December 2019
  • Original Article

    딥러닝 영상처리를 통한 비탈면의 지반 특성화 영역 자동 분류에 관한 연구

    A Study on Automatic Classification of Characterized Ground Regions on Slopes by a Deep Learning based Image Segmentation

    이규범, 신휴성, 김승현, 하대목, 최이수

    Kyu Beom Lee, Hyu-Soung Shin, Seung Hyeon Kim, Dae Mok Ha, Isu Choi

    비탈면의 붕괴로 인해 재산피해뿐만 아니라 인명피해 또한 발생할 수 있으므로 안정성 평가를 통해 비탈면의 붕괴여부 예측 및 보강을 진행해야 한다. 본 논문은 ...

    Because of the slope failure, not only property damage but also human damage can occur, slope stability analysis should be conducted to ...

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    비탈면의 붕괴로 인해 재산피해뿐만 아니라 인명피해 또한 발생할 수 있으므로 안정성 평가를 통해 비탈면의 붕괴여부 예측 및 보강을 진행해야 한다. 본 논문은 비탈면 영상에서 암반 절리군, 암반 단층, 토양, 비탈면 누수영역 등 비탈면 붕괴와 관련하여 특성화 시킬 수 있는 지반 영역들을 정의하고 이를 딥러닝 기법을 통해 자동으로 분류해 낼 수 있는 방법에 대해 고찰하였다. 이에 따라 딥러닝 객체 영역분할(Instance segmentation) 네트워크를 활용하여 영상에 보여지는 다른 특성을 갖는 지반영역의 정확한 형상을 인식하고 자동 분할 할 수 있음을 보였으며, 향후 비탈면 안정성 평가를 위해 시행되는 비탈면 매핑 작업을 지원하고, 비탈면 보강 대책 등 의사결정에 필요한 비탈면의 지반특성 정보를 자동으로 산출할 수 있는 가능성을 보였다.


    Because of the slope failure, not only property damage but also human damage can occur, slope stability analysis should be conducted to predict and reinforce of the slope. This paper, defines the ground areas that can be characterized in terms of slope failure such as Rockmass jointset, Rockmass fault, Soil, Leakage water and Crush zone in sloped images. As a result, it was shown that the deep learning instance segmentation network can be used to recognize and automatically segment the precise shape of the ground region with different characteristics shown in the image. It showed the possibility of supporting the slope mapping work and automatically calculating the ground characteristics information of slopes necessary for decision making such as slope reinforcement.

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    December 2019
  • Original Article

    쐐기 분열 시험을 이용한 암석의 모드 I 파괴인성 측정

    Determination of Mode I Fracture Toughness of Rocks Using Wedge Splitting Test

    고태영, 김택곤, 이대혁

    Tae Young Ko, Taek Kon Kim, Dae Hyuk Lee

    암석역학이나 암반공학의 여러 활용 분야 중 발파, 천공 및 기계굴착의 경우에는 파괴인성이 중요한 요소이며, 암석의 파괴인성을 측정하기 위한 여러 가지 방법들이 제안되었다 ...

    In the applications of rock mechanics or rock engineering including drill and blast, drilling and mechanical excavation, the fracture toughness is an ...

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    암석역학이나 암반공학의 여러 활용 분야 중 발파, 천공 및 기계굴착의 경우에는 파괴인성이 중요한 요소이며, 암석의 파괴인성을 측정하기 위한 여러 가지 방법들이 제안되었다. 본 연구에서는 간단히 시험편을 제작할 수 있고, 압축 하중으로 암석의 모드 I 파괴인성을 구할 수 있도록 쐐기 분열 시험편(Wedge Splitting Test Specimen)을 이용하였다. 쐐기의 작용하는 연직하중에 의한 수직 및 수평하중 모두를 고려한 균열선단의 응력상태로부터 수치해석을 통한 응력확대계수의 식을 제안하였다. 쐐기 분열 시험편에 의해 구해진 모드 I 파괴인성값을 GD와 SENB 시험편의 시험 결과와 비교하여 시험법의 타당성을 확인하였다.


    In the applications of rock mechanics or rock engineering including drill and blast, drilling and mechanical excavation, the fracture toughness is an important factor. Several methods have been proposed to measure the fracture toughness of rocks. In this study, wedge splitting test specimen which is prepared with ease and tested under compression loading was used to obtain mode I fracture toughness of rocks. The equation of stress intensity factor through numerical analysis is proposed from the stress state of crack tip considering both vertical and horizontal loads due to the vertical load acting on the wedge. The validity of the wedge splitting test method was confirmed by comparing the mode I fracture toughness values ​​obtained by the GD and SENB test specimens.

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    December 2019
  • Original Article

    고속도로 터널 숏크리트 현장배합 특성 및 성능 비교 연구

    Comparison of the Characteristics of Mix Design and the Performance of Shotcrete Used in Expressway Tunnel Construction Sites

    이상돈

    Sangdon Lee

    숏크리트가 터널의 안정성을 확보하는 데에 주요한 지보재임에도 불구하고, 숏크리트를 구성하는 강섬유, 급결제와 같은 재료 자체의 특성과 터널 현장에서의 품질관리에 따르는 여러 가지 ...

    Even though shotcrete is a main support for securing the stability of tunnel, the performance of shotcrete is not properly checked due ...

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    숏크리트가 터널의 안정성을 확보하는 데에 주요한 지보재임에도 불구하고, 숏크리트를 구성하는 강섬유, 급결제와 같은 재료 자체의 특성과 터널 현장에서의 품질관리에 따르는 여러 가지 어려움으로 인하여 숏크리트의 지보성능을 제대로 확인하지 못하고 있다. 이 연구에서는 우선 고속도로 터널 현장에 적용되고 있는 숏크리트의 실태를 파악하고, 개선점을 도출해보고자 하였다. 이를 위해 고속도로 현장에 공급되고 있는 강섬유와 급결제 종류별 특성을 조사하고, 터널 현장에서 직접 숏크리트 시험체를 제작하여 성능 시험을 실시하였다. 강섬유에 대해서는 국내 제조 현황을 조사하고, 현장에 공급된 강섬유를 수집하여 탄소함량, 인장강도 등을 측정하였다. 급결제는 알루미네이트(Aluminate)계, 시멘트광물계, 알칼리프리(Alkali-free)계 등 3가지 급결제에 대하여 기본적인 시험뿐만 아니라 급결제 내 총알칼리량을 분석하였다. 숏크리트 시험체는 배합조건 및 급결제 종류별로 현장 숏크리트 장비를 이용하여 제작하였으며, 이 시험체를 이용하여 압축강도시험, 휨인성시험 등을 실시하였다. 시험 결과를 이용하여 급결제 종류 및 배합별로 압축강도, 휨강도, 휨인성 등의 성능을 비교분석하였다.


    Even though shotcrete is a main support for securing the stability of tunnel, the performance of shotcrete is not properly checked due to various difficulties arisen from the characteristics of materials themselves which constitute shotcrete, such as steel fibers and accelerators, and the on-site quality control. In this study, the actual conditions of shotcrete applied to expressway tunnel construction sites were tried to find out, and then some improvement was tried to derive. For this purpose, the characteristics of steel fibers and accelerators supplied to the expressway construction sites were investigated. Also, shotcrete specimens were prepared at the tunnel sites and performance tests were carried out. For steel fiber, domestic production states were investigated, and carbon content and tensile strength were measured using the steel fibers collected in the construction sites. For three types of accelerators such as aluminate, cement mineral and alkali-free, basic properties and total amount of alkali contents were analyzed. Shotcrete specimens were prepared using on-site shotcrete machine with regard to mix designs and types of accelerators. Using these specimens, uniaxial compression tests and flexural tests were performed. As the results, compressive strength, flexural strength, flexural toughness, and etc. were compared with types of acclerators and mix designs.

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    December 2019
  • Original Article

    X-ray CT 이미지를 이용한 암석의 특성 평가 방안

    Evaluation Method of Rock Characteristics using X-ray CT images

    김광염, 윤태섭

    Kwang Yeom Kim and Tae Sup Yun

    암석의 성인과 변성에 따른 내부구조의 마이크로 특성은 암반의 거동 특성에 영향을 미친다. 본 연구에서는 암석 내부의 구성물질의 분포 특성을 반영하는 엑스레이 단층 ...

    The behavior of rock mass is influenced by its microscopic feature of internal structure generating from forming and metamorphic process. This study ...

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    암석의 성인과 변성에 따른 내부구조의 마이크로 특성은 암반의 거동 특성에 영향을 미친다. 본 연구에서는 암석 내부의 구성물질의 분포 특성을 반영하는 엑스레이 단층(X-ray CT) 이미지에 기초한 새로운 암석특성의 평가방안을 고찰하였다. 암석의 불균질 특성 및 이방성 특성의 정량화, 암석의 구성광물 입자의 크기분포 및 형상특성, 공극이미지를 이용한 유동해석, 암석내부의 노출되지 않은 절리면 거칠기 평가 등 전통적인 암석의 시험법으로 측정하기 어려웠던 중요한 암석의 특성들이 X-ray CT 이미지의 분석을 통하여 평가될 수 있다.


    The behavior of rock mass is influenced by its microscopic feature of internal structure generating from forming and metamorphic process. This study investigated a new methodology for characterization of rock based on the X-ray CT (computed tomography) images reflecting the spatial distribution characteristics of internal constituent materials. The X-ray image based analysis is capable of quantification of heterogeneity and anisotropy of rock fabric, size distribution and shape parameter analysis of rock mineral grains, fluid flow simulation based on pore geometry image and roughness evaluation of unexposed joint surface which are hardly acquired by conventional rock testing methods.

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    December 2019