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

최근 지구 온난화로 인한 하절기 폭염 발생 빈도 증가에 따라 장대레일의 궤도 장출(Buckling) 사고 위험이 가중되고 있다. 본 연구에서는 50 kg 레일을 대상으로 실내 모사 실험을 통해 차열도료의 온도 저감 효과를 실증적으로 분석하고, 대기온도와 레일 온도 간의 상관관계를 토대로 관리 기준 대기온도를 제안하였다. 분석 결과, 피크 시간대 미도포 레일은 대기온도 대비 최대 18.6 ℃ 높게 측정되었으며, 차열도료 도포 시 평균 1~2 ℃, 최대 5~6 ℃ 이상의 저감 효과가 나타났다. 대기온도와 레일 온도 간의 높은 선형 상관성(R² ≥ 0.90)을 바탕으로 부위별 보정 변수(α)를 적용한 통합 회귀 모델을 제안하였으며, 레일 운행 중지 임계치(64 ℃) 기준 관리 대기온도는 미도포 레일 약 52~53 ℃, 도포 레일 약 54~59 ℃로 최대 7 ℃의 임계 시점 지연 효과가 도출되었다. 본 연구 결과는 하절기 철도 유지관리 및 지능형 궤도 온도 예측 시스템 구축을 위한 정량적 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다.

도심지 지하공간 개발이 증가함에 따라 제한된 부지 내에서 안정적으로 굴착을 수행할 수 있는 흙막이 지보 공법의 필요성이 커지고 있다. 수평 지보재는 굴착 내부 공간을 점유하고, 어스앵커는 정착장이 부지 외부로 확장될 수 있어 도심지 조건에서 적용상 한계를 가진다. 본 연구에서는 이러한 문제를 보완하기 위해 수평 지보재를 대체할 수 있는 앵커 시스템을 대상으로 굴착단계별 안정성 해석을 수행하였다. 수치해석은 PLAXIS 2D를 이용한 2차원 평면변형률 조건에서 수행하였으며, 시공단계별 해석과 전단강도 감소기법을 적용하여 벽체 수평변위, 배면 지표침하량 및 안전율을 검토하였다. 해석 결과, 앵커 설치각이 증가할수록 벽체 수평변위가 증가하였으며, 특히 80° 이상의 고각 조건에서 변위 증가가 뚜렷하였다. 정착장 및 자유장 길이 증가는 일부 변위 저감 효과를 보였으나, 일정 길이 이상에서는 그 영향이 제한적이었다. 반면 긴장력(jacking force)이 증가할수록 동일한 경사각 조건에서 벽체 수평변위가 감소하였다. 또한 현장계측 결과와 비교한 결과, 해석 최대 수평변위가 계측값보다 크게 산정되어 수치해석이 벽체 변위를 보수적으로 평가하는 경향을 보였다. 따라서 수평 지보재 대체 앵커 설계 시에는 최소 정착장 및 자유장 조건을 만족하는 범위에서 앵커 설치각과 긴장력을 함께 고려할 필요가 있다.

2016년과 2017년에 경북 경주시와 포항시에서 규모 5 이상의 지진이 발생하여 여러 피해를 유발하였으며, 지진 재해 방지를 위한 대책을 마련할 필요성이 점차 증가하고 있다. 지진 피해를 정량화하기 위해 정확성을 갖춘 지반운동 예측 모델이 필요하지만, 기존 국내에서 개발된 지반운동 예측 모델의 경우 국외 대비 부족한 지진 관측 자료를 기반으로 개발되어 정확성 확보에 어려움이 있었다. 본 연구에서는 2003년부터 2025년까지 발생한 국내 지진 관측소 계측 자료를 기반으로 획득한 스펙트럴 가속도 자료를 활용하여 지반운동 예측 모델을 제안하였다. 지반운동 예측 모델은 지진의 진원 효과 모델, 경로 효과 모델로 구성되었으며, 예측 모델의 적합성 검증을 위해 잔차 분석을 수행하였다. 잔차의 표준편차 분석을 통해 제안된 지반운동 예측 모델의 적합성을 확인하였다.

지반함몰은 인구 밀도가 높은 도심지에서 주로 발생하며, 사고 발생 시 인명 및 재산피해를 야기하기 때문에 사고 발생 특성을 분석하고 사전에 대응할 필요가 있다. 지반함몰 발생 특성을 분석하기 위한 연구는 주로 지하매설물 정보를 중심으로 수행되어 왔으나, 지반함몰은 다양한 원인이 복합적인 작용에 의해 발생하는 현상이므로 다양한 인자를 고려할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 도시 지하공간 구조를 간접적으로 반영할 수 있는 지하 건축물 인자를 활용하여 지반함몰 발생 특성을 분석하였다. 이를 위하여 대한민국 대도시를 대상으로 지하 건축물 데이터와 2008~2016년 지반함몰 사고이력 데이터를 수집하였으며, QGIS를 활용하여 500 m × 500 m 크기의 grid로 구분하였다. 이후 grid 내부에 포함된 지하 건축물 개수, 노후 건축물 비율 및 지반함몰 발생횟수를 추출하여 데이터셋을 구축하였다. 또한 지반함몰 발생횟수의 과분산 특성과 공간적 자기상관 특성을 고려하기 위하여 Negative Binomial 회귀분석과 Moran’s I 분석을 수행하였다. 분석 결과, 지반함몰 발생횟수에 대한 Moran’s I는 0.441(p < 0.001)로 나타나 공간적 군집 특성이 존재하는 것으로 확인되었다. 또한 Negative Binomial 회귀분석 결과, 지하 건축물 개수와 평균 활용년수, 20년 이상 노후 건축물 비율 변수는 지반함몰 발생횟수와 통계적으로 유의한 양(+)의 관계를 나타내는 것으로 확인되었다. 공간 자기상관 변수를 추가한 모델에서는 잔차 Moran’s I가 감소하고 AIC가 6213에서 5669로 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 지하 건축물의 분포 및 노후 특성과 공간 자기상관 특성을 함께 반영할 경우 보다 효과적인 지반함몰 위험지역 분석 및 관리가 가능할 것으로 기대된다.

본 연구의 목적은 해저에 고정된 4개의 수직 원통에 의한 수면파의 회절 현상을 예측하는 것이다. 해석 대상인 파동장은 2차원 평면으로 가정하였으며, 원통의 배치는 4개의 원형 실린더가 구성하는 시스템으로 설정하였다. 파동을 모의하기 위한 수치 해석 기법은 2차원 경계 적분법에 기초한 그린 함수(Green function) 해를 이용하여 개발되었다. 이 수치 모델을 통해 원통 간 중심 거리, 입사파의 각도, 원통의 직경 등 다양한 조건에 따른 관심 영역 내 파동 회절 특성을 분석하였다. 시뮬레이션 결과, 본 수치 모델은 해저 고정식 해양 구조물 주변의 파동장을 예측하는 데 있어 정확하고 효율적인 도구임이 확인되었다.