Journal of the Korean Geo-Environmental Society ISSN:1598-0820(Print) 2714-1233(Online) 한국지반환경공학회 논문집

경부고속철도 및 호남고속철도 개통 이후 성토 구간에서 침하 기준치를 상회하는 침하가 지속적으로 발생하고 있으며, 이에 따른 보수비용 증가 및 감속 운행 등의 문제가 유발되고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 고속철도 성토 구간에 발생한 침하 원인을 분석하고, 주된 침하 원인인 Creep 침하 거동 예측을 위하여 철도 노반에 성토재로 사용되는 A군, B군, 안정처리된 B군에 대하여 대형 장기 Creep 시험을 수행하였다. Creep 계수를 산출하여, 2차원 Softclay creep 모델을 적용한 수치해석 및 Charles(2008) 제안한 침하량 공식에 적용하여 고속철도 성토 높이별 장기 Creep 거동을 분석하였다. 이를 반영한 고속철도 성토체 높이 및 방치 기간을 제안하였다. 현재 국내 설계에서는 성토체 자체 압축 침하에 대한 검토는 대부분 이루어지지 않고 있어 설계 시 성토제의 특성 및 성토고를 고려한 Creep 침하를 반영한 설계가 필요할 것으로 판단된다.

열수송관은 주로 도로 하부, 수계(하천 및 저수지), 녹지 등 다양한 환경에 매설되며, 각 환경에 따른 파손 위험이 상이하다. 도로 하부에 매설된 열수송관은 도로 하중에 의해 반복적 피로 누적 현상이 발생하여 파손 가능성이 높아지며, 수계 구간은 높은 습도와 산소 공급으로 인해 부식 위험이 커질 수 있다. 본 연구에서는 열수송관의 매설환경이 파손에 미치는 영향을 정량적으로 분석하기 위해 열수송관 설비이력에 매설환경 속성정보를 추가하고 데이터베이스를 생성하였다. 관과 매설환경 중첩구간 정보와 보수이력 내 열수송관 매설환경 정보를 분석한 결과, 수계 매설환경에서의 파손 빈도는 연간 0.624건/km로, 전체 평균 파손 빈도인 0.051건/km/year 대비 12배 이상 높았다. 도로 매설환경에서는 평균과 유사한 수준의 파손빈도가 확인되었으며, 이는 전체 열수송관의 63%가 도로 하부에 매설되었기 때문으로 판단된다. 또한 전체 조사대상 구역 중 사용기간이 긴 4개 구역을 별도로 선정하여 사용기간이 매설환경의 파손경향에 미치는 영향을 평가한 결과, 도로 또는 수계 매설환경에서 사용기간이 길수록 파손빈도가 평균대비 더 빠르게 증가함을 확인하였다. 본 논문의 결과인 파손 경향에 대한 정량적 분석을 통해 도로 및 수계 주변 열수송관의 위험성을 이해하고, 특별관리구간에서 선제적 관리가 필요함을 확인할 수 있다. 본 연구는 열수송관의 장기적 안전성 확보와 유지보수 최적화를 위한 기초 자료로 활용될 수 있으며, 매설환경에 따라 맞춤형 관리 전략을 수립하는 데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 열수송관의 체계적 성능평가와 안전한 유지관리 방안을 마련하기 위해, 열수송관의 안전성능, 내구성능, 사용성능을 종합적으로 평가할 수 있는 성능평가인자를 선정 및 현장조사 방안을 제시하는 것을 목표로 한다. 현재 열수송관은 다른 지하시설물에 비해 관리 기준이 미흡하여, 노후화에 따른 사고 예방을 위한 평가 기준의 정립이 요구되고 있다. 이를 위해 본 연구는 기존의 관련 법령과 성능평가 매뉴얼을 검토하고, 상수도와 같은 유사 기반시설의 평가 기준을 참고하여 열수송관의 주요 평가 인자를 도출하였다. 주요 평가 인자로는 사용기간, 관경, 매설깊이, 보온재 손상, 감시시스템 정보 등이 있으며, 열수송관의 안전성, 내구성, 사용성과 밀접한 관련이 있는 항목으로 선정되었다. 또한, 집단에너지 사업자를 대상으로 설문조사를 실시하여 각 평가인자의 적합성과 데이터 확보 가능성을 분석하였다. 분석 결과를 토대로 데이터 확보가 용이하고 실효성이 높은 인자들을 기본과업과 선택과업으로 구분하였으며, 이를 통해 열수송관의 성능을 체계적으로 평가할 수 있는 조사 방안을 구체화하였다. 특히 현장조사와 사전조사를 병행하여 효율적인 데이터 수집과 평가가 가능하도록 하였다. 본 연구에서 제안된 평가 절차와 방안은 열수송관의 안전성 및 기능성을 유지하기 위한 기초자료로서 활용 가능하며, 향후 열수송관의 지속적이고 체계적인 관리 및 성능 개선 작업에 실질적으로 기여할 것으로 기대된다. 특히 기반시설관리법에 따라 2025년까지 마련되어야 하는 열수송관 성능평가 기준 수립 시 활용 가능한 연구로 판단된다.

본 연구에서는 3차원 라이다(LiDAR) 기술을 활용한 구조물 안정성 평가 사례를 분석하고, 라이다 기술의 유용성과 한계점을 논의하는 것을 목표로 한다. 먼저, 라이다 기술이 구조물의 변형 및 손상을 정밀하게 측정할 수 있는 비접촉식 계측 도구로서 효율성을 입증하였으며, 이를 통해 구조물의 상태를 신속히 평가할 수 있음을 포항-영덕 고속도로 및 영동선 능안육교 사례에서 확인하였다. 하지만, 라이다 데이터를 수작업으로 분석하는 데 시간이 많이 소요되고, 비용이 높다는 한계가 있었다. 또한, 내부 손상이나 재료 특성까지 감지하는 데 한계가 있다는 점도 지적되었다. 이러한 한계를 극복하기 위해 AI 기반의 자동화 소프트웨어 개발이 필요하며, 라이다 기술의 상용화를 위해서는 장비 소형화 및 비용 절감이 요구된다. 향후 발전 방향으로는 다른 센서와의 결합을 통해 보다 종합적인 구조물 분석이 가능할 것으로 기대된다.

본 연구는 서울의 지역적 특성을 반영하고, 위험과 대응 역량을 평가할 수 있는 도시 위험성 평가 모델과 재난 유형별 세부지표를 제시하여 보다 정교한 도시 위험 평가를 가능하게 하고자 하였다. 기존의 국가 단위 위험성 평가 모델과 세부지표는 서울과 같은 복잡한 도시 환경의 재난 및 안전사고 특성을 충분히 반영하지 못하는 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 위해성, 취약성, 노출성, 저감성이라는 네 가지 핵심 지표를 통합한 맞춤형 위험성 평가 모델을 제시하고, 지역 특성을 고려한 재난 유형별 세부지표를 도출하였다. 서울시에서 우선적으로 관리해야 할 23가지 주요 재난 유형(신종 및 복합재난 포함)을 도출하였으며, 기초자치구별로 세부적인 위험도 및 저감도 등급을 산출함으로써 각 지역의 재난 대응 역량을 체계적으로 평가할 수 있다. 이 평가 결과는 서울시 25개 자치구별로 재난 대응 역량을 비교·분석할 수 있는 기반을 제공하며, 자원의 효율적인 배분과 예측기반의 대응 전략 수립에 기여할 수 있다. 또한, 서울뿐만 아니라 다른 대도시에도 적용 가능한 유용한 평가 도구로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

상대밀도를 결정하기 위해서는 최소 및 최대 건조단위중량이 결정되어야 한다. 최대 건조단위중량을 결정하는 방법으로 Bowles가 제시한 방법과 자동다짐시험기에 의한 방법이 ASTM이 제시한 방법 보다 높은 최대건조단위중량을 결정하게 된다. 본 연구에서는 Bowles 방법을 고려하였으며, Bowles가 제시한 방법은 고무망치를 이용하기 때문에 실험자의 개인차 및 숙련도에 따라 최대 건조단위중량에 큰 영향을 미치게 된다. 그러므로 실험자의 개인차 및 숙련도에 의한 영향을 감소시키기 위해 고무망치를 대신하여 기계화된 방법으로 에어해머의 사용 가능성을 확인하기 위해 실내실험을 수행하였다. 그 결과 에어해머의 타격횟수, 공기압력 및 다짐층에 따라 최대 건조단위중량이 증가하는 것으로 확인되었으며, 에어해머를 사용하는 경우가 고무망치를 사용하는 경우에 비해 높은 최대 건조단위중량이 확인됨에 따라 에어해머를 사용한 Bowles 방법이 최대 건조단위중량을 결정하는 실험방법으로 타당하다 판단된다.

댐에 의해 하천흐름이 차단되는 경우, 댐 직하류에서는 침식과 퇴적 양상이 일반적인 하천흐름 양상과 다르며, 제한적으로 발생하기 때문에 유사이송으로 인한 침식과 퇴적에 따른 하상변동이 고려된 안정하도로 하도계획을 수립하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 낙동강수계에 위치한 군위댐 직하류인 위천에 대한 2차원 HEC-RAS 유사이송 모의를 수행하였다. 본 과업구간 내에는 만곡에 의한 횡방향 유속과 수위차이가 발생하여 만곡이 끝나는 출구점에는 유속이 매우 빠른 수충부가 존재하여 하도의 침식에 대해 매우 취약할 수 있다. 위천 하천기본계획의 하도 계획단면을 이용하여 80년 및 100년 빈도 계획홍수량에 대한 하도 단면의 침식과 퇴적에 대한 하상변동 양상을 모의하였다. 군위댐 직하류의 경우, 동수역학 특성상 만곡부에서 발생하게 되는 수충부지점에서 고유속흐름이 발생되어 소류력 증가로 인한 침식이 가장 크게 발생될 것으로 예상되었다. 그러나 군위댐 하류의 경우, 자갈과 같은 굵은 하상재료에 의해 장갑화가 상당히 진행되었기 때문에 침식의 우려가 매우 작은 안정하도가 형성되었음을 확인할 수 있었다.