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

2016년 이후 국내에서 관측된 규모 5.0 이상의 지진으로는 2016년 7월 울산 동구 해역 지진, 2016년 9월 경주 지진, 2017년 11월 포항 지진이 있으며, 이들 모두 부산과 지리적으로 인접한 지역에서 발생하였다. 특히 2017년 11월 15일 경북 포항에서 발생한 규모 5.4 지진의 경우, 공식 보고를 통해 액상화 현상에 대한 흔적이 일부 확인된 바 있다. 이에 따라 해안 매립지 및 사질지반이 광범위하게 분포하는 부산 지역을 대상으로, 지진으로 인한 액상화 저항 특성에 관한 체계적인 평가를 수행하였다. 본 연구에서는 부산광역시 연안의 대표 지점 4개소(송도, 해운대, 송정, 일광)를 선정하고, 각 지점에서 원지반 모래 시료를 채취하여 실내 시험을 수행하였다. 채취 시료는 설정된 상대밀도와 유효구속압 조건에서 직접단순전단(DSS, direct simple shear) 장비를 이용하여 반복단순전단시험을 실시하였으며, 진동저항응력비(CSR, cyclic stress ratio)를 단계적으로 증가시키면서 액상화 발생 조건을 평가하였다. 또한 시험 결과로부터 액상화 전단저항응력비(CRR, cyclic resistance ratio)를 산정하여 대상 지점 간 액상화 저항 특성을 비교·분석하였다. 그 결과, 4개 지점 중 해운대 모래의 CRR이 가장 낮게 나타났으며, 입도분포 분석 결과 해당 시료는 일반적으로 액상화에 취약한 입도 범위에 포함됨을 확인하였다.

기존에 계획된 구조물의 기초용으로 시공된 콘크리트 말뚝을 철거하기 위해 임시 굴착공사와 되메움 공사가 진행됨에 따라 발생할 수 있는 위해요인 및 굴착 대상 지반특성, 주변 지하수 특성을 고려하여 말뚝을 전체 철거하는 경우와 건축물을 중심으로 필요한 부분만 단계적으로 철거하는 경우 발생 가능한 문제점을 수치해석을 통해 분석하였다. 또한, 말뚝 전체를 철거할 경우와 필요한 부분만 철거하는 경우 시공 단계별 변위를 확인하여 인접 지반 및 구조물에 미칠 영향을 예측하였다. 추가적으로 환경영향 평가를 위해 탄소배출량을 산정한 결과, 말뚝 전체 철거시 기존 재사용안 대비 약 9,585 ton-CO₂eq. 의 탄소가 추가 배출되는 것으로 분석되었다. 이는 소나무 76,680그루를 식재한 후 60년 동안 흡수해야 하는 양에 해당한다. 결과적으로 기존 말뚝의 철거를 최소화하는 재 사용안은 안정성, 환경성, 경제성 측면에서 모두 우수한 것으로 평가되었다.

고준위 방사성폐기물(HLRW) 심층처분시설은 환경영향 최소화, 처분터널 안정성, 시공 효율, 경제성을 동시에 만족하도록 설치되어야 한다. 핵심 변수는 처분터널의 중심간격(CTC 25, 30, 40 m)이며, 굴착량, 지하 점유면적(시설배치면적), 공사기간(굴진기간) 대리지표, 암반 발파 규모에 따른 진동, 그리고 수치해석 기반 터널 안정성(변위·지보재 응력)을 종합 지표로 사용하였다. 캐니스터 표면온도를 97 ℃로 제한할 때 PWR형 사용후핵연료(SNF)의 처분공 최소 간격은 CTC 25, 30, 40 m에서 각각 9.0, 8.0, 6.5 m로 산정된다. 25 m 대비 터널 간격을 30 m와 40 m로 확대하면 총 굴착량은 약 92 %와 83 %로 감소하지만, 요구 점유면적은 약 6 %와 18 % 증가한다. 반면 시공성 측면에서 굴진 공기는 93 %와 71 %로 단축되고, 인접 터널 발파 진동값이 75 %와 47 % 수준으로 감소한다. 수치해석 결과 40 m 간격에서는 천단침하, 내공변위, 숏크리트 압축응력이 각각 67, 45, 20 %로 낮아져 안정성이 크게 향상됨이 확인되었다. 결론적으로 부지면적이 다소 증가하더라도 안정성, 시공 효율, 경제성 측면을 종합 고려할 때 CTC 40 m와 처분공 간격 6.5 m 조합을 한국형 HLRW 처분시설 개념기술 확립 단계의 효율적 개념 배치로 제안한다. 또, 한반도의 급경사 산악지형과 평탄지 부족 등 국내 지형적 특성을 반영한 ‘한국형’ 개념 배치를 제시하고, 산기슭에 터널 출입구를 두어 충분한 피복심도를 확보하면서 접근터널 길이를 최소화하며, 방사성물질 취급구역과 시공구역을 분리하는 구성을 전제로 최적 예비 배치안을 제시하였다.

본 연구는 토석류 피해범위를 신속하게 추정하기 위해 확률 기반 Random Walk Model(RWM)의 최적 매개변수(VS, IW, SS)를 전역최적화 기법으로 자동 추정하는 방법을 제안하였다. 입력자료는 5 m 해상도 DEM, 토석류 피해지역 및 시작 지점 자료, 피해/비피해 이진 분류 맵으로 구성하였다. 연구 대상지는 2023년 7월 15일 집중호우로 대규모 토석류 피해가 발생한 경상북도 영주시 풍기읍 삼가리 지역이며, 수동 보정의 시간 소요 및 국소 최적해 불확실성을 줄이기 위해 차분진화(Differential Evolution) 기반 최적화 모듈을 개발하였다. 최적화 결과 VS=18.509, SS=6.849, IW=2.822가 추정되었고, 평균 IoU 0.3228±0.0047, 정밀도 0.5942, 재현율 0.4361을 보였다. IoU와 재현율이 낮은 원인은 이동 경로를 누적하지 않고 최종 퇴적 셀 중심으로 평가되는 RWM 특성으로 해석되었다. 평균 퇴적량은 항공사진 기반 피해 양상과 유사했고 최대 퇴적 높이는 약 3.8 m였다. 또한 통과횟수 기반 통과확률 분석에서 실제 피해 경로를 따라 토석류 이동이 집중되는 경향이 확인되어, 단순 확률 모형에서도 흐름 경향 파악이 가능함을 제시하였다.