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Technical Note

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심층 처분 시스템 내부 벤토나이트 기반 혼합 뒤채움재의 성능요건 및 재료·환경 조건에 따른 공학적 특성
Performance Requirements and Engineering Properties of Bentonite-Based Backfill Mixtures in Deep Geological Disposal Systems under Material and Environmental Conditions
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유준상, 김태우, 오태민, 차요한, 김진섭
Jun Sang Yu, Tae-Woo Kim, Tae-Min Oh, Yohan Cha, Jin-Seop Kim
- 고준위 방사성 폐기물의 영구 처분을 위해 심부 지질환경에 폐기물을 격리하는 심층 처분 시스템이 고려되고 있다. 공학적 방벽 구성요소인 뒤채움재는 처분터널의 잔여 공간을 …
Deep geological disposal systems are considered for the permanent disposal of high-level radioactive waste by isolating the waste in stable deep geological …
- 고준위 방사성 폐기물의 영구 처분을 위해 심부 지질환경에 폐기물을 격리하는 심층 처분 시스템이 고려되고 있다. 공학적 방벽 구성요소인 뒤채움재는 처분터널의 잔여 공간을 충전하여 지하수 및 핵종의 이동을 제한하고 완충재의 변형을 억제하는 역할을 수행한다. 뒤채움재는 높은 팽윤성과 낮은 수리전도도를 갖는 벤토나이트에 규사 및 쇄석 등의 비팽윤성 재료를 혼합하여 압축하는 방안이 주로 고려되고 있으며, 그 공학적 특성은 재료 조건과 처분환경 조건에 따라 변화할 수 있다. 본 연구에서는 벤토나이트 기반 혼합 뒤채움재의 역할과 구성 재료, SKB와 Posiva에서 제시한 성능요건을 정리하고, 기존 문헌에서 보고된 압축 벤토나이트 기반 혼합 뒤채움재를 중심으로 팽윤압, 수리전도도, 열전도도, 강도 및 강성, 탄성파 특성에 대한 주요 영향 인자를 검토하였다. 또한 문헌에서 보고된 팽윤압과 수리전도도를 유효 건조밀도(effective dry density, EDD)를 기준으로 재정리하여 비교하였다. 검토 결과, 건조밀도와 벤토나이트 혼합비가 증가할수록 전반적으로 팽윤압, 강도 및 강성은 증가하고 수리전도도는 감소하였으며, 열전도도는 건조밀도와 포화도의 증가에 따라 증가하는 경향을 보였다. 함수상태, 온도 및 지하수 화학조건 역시 각 공학적 특성에 영향을 미쳤으며, 탄성파 특성은 비파괴적 상태평가에 활용될 가능성이 제시되었다. 또한 유효 건조밀도가 증가할수록 팽윤압은 증가하고 수리전도도는 감소하는 공통적인 경향이 확인되었다. 따라서 혼합 뒤채움재의 재료 선정과 성능평가에서는 재료 조건, 처분환경 조건 및 공학적 특성 간의 상호관계를 종합적으로 고려할 필요가 있다.
- COLLAPSE
Deep geological disposal systems are considered for the permanent disposal of high-level radioactive waste by isolating the waste in stable deep geological formations. Among the components of the engineered barrier system, backfill fills the remaining space in deposition tunnels, limits groundwater flow and radionuclide migration, and restrains buffer deformation. Compacted mixtures of bentonite with non-swelling materials such as silica sand and crushed rock are commonly considered as backfill materials because bentonite provides high swelling capacity and low hydraulic conductivity. Their engineering properties can vary depending on material conditions and repository environmental conditions. This study summarizes the roles and constituent materials of bentonite-based backfill and the performance requirements proposed by SKB and Posiva. Focusing on compacted bentonite-based backfill mixtures reported in previous studies, the major influencing factors on swelling pressure, hydraulic conductivity, thermal conductivity, strength and stiffness, and elastic-wave characteristics were reviewed. In addition, swelling pressure and hydraulic conductivity data reported in the literature were reorganized and compared in terms of effective dry density (EDD). The review showed that increasing dry density and bentonite content generally increased swelling pressure, strength, and stiffness, while decreasing hydraulic conductivity. Thermal conductivity generally increased with increasing dry density and degree of saturation. Moisture condition, temperature, and groundwater chemistry also affected the engineering properties of the backfill, and elastic-wave characteristics showed potential for non-destructive condition assessment. In addition, swelling pressure generally increased and hydraulic conductivity decreased with increasing EDD. These results indicate that material selection and performance assessment of bentonite-based backfill should consider the combined effects of material conditions, repository conditions, and engineering properties.
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심층 처분 시스템 내부 벤토나이트 기반 혼합 뒤채움재의 성능요건 및 재료·환경 조건에 따른 공학적 특성
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Technical Note

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고준위 방사성폐기물 처분을 위한 과립형 벤토나이트 뒤채움재의 파이핑 및 침식 거동 시험
Laboratory Tests on the Piping and Erosion Behavior of Granular Bentonite Backfill for High-Level Radioactive Waste Disposal
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장기완, 이종찬, 김동진, 구희권
Kiwan Jang, Jongchan Lee, Dongjin Kim, Heekwon Ku
- 고준위 방사성폐기물의 안전한 처분을 위해 공학적방벽시스템 개념을 사용하고 있으며 그 중 뒤채움은 처분용기 등 다른 공학적방벽의 안정성 확보에 중요한 기능을 수행한다. 처분 …
The engineered barrier system (EBS) concept is applied for the safe disposal of high-level radioactive waste, and among its components the backfill …
- 고준위 방사성폐기물의 안전한 처분을 위해 공학적방벽시스템 개념을 사용하고 있으며 그 중 뒤채움은 처분용기 등 다른 공학적방벽의 안정성 확보에 중요한 기능을 수행한다. 처분 직후 뒤채움재가 불포화 상태에 있을 때, 암반 균열로부터 유입되는 지하수에 의해 파이핑 및 침식이 발생할 수 있으며, 이는 뒤채움의 설치 밀도를 저하시켜 공학적방벽의 안전 기능에 영향을 미친다. 이에 따라 파이핑 발생을 억제할 수 있는 지하수의 임계 유입유량을 확인하는 것이 뒤채움 설계의 주요 요건으로 다루어져 왔다. 그러나 이와 관련된 선행 연구는 주로 블록 및 펠릿을 대상으로 수행되었고, 과립형 재료를 다룬 연구도 처분공 갭 충전재 조건에서 수행되었기 때문에, 뒤채움 방식이 과립형으로 전환되고 있는 현재의 설계 여건에 그대로 적용하기에는 한계가 있다. 이에 본 기술보고에서는 먼저 처분 선도국에서 수행한 파이핑 및 침식 관련 선행 연구를 소개하고 이어서 Posiva와 Nagra가 각각 과립형 뒤채움재로 채택한 GraFi와 GBM을 대상으로, Posiva가 과립형 뒤채움에 요구하는 최저 설치 건조밀도 조건에서 두 가지 저유량을 적용한 시험을 수행하여 관찰한 파이핑 및 침식 거동 결과를 소개한다.
- COLLAPSE
The engineered barrier system (EBS) concept is applied for the safe disposal of high-level radioactive waste, and among its components the backfill performs an important function in securing the stability of the other engineered barriers, including the canister. While the backfill remains unsaturated immediately after emplacement, groundwater flowing in from rock fractures can cause piping and erosion, which lowers the installed density of the backfill and thereby affects the safety functions of the engineered barriers. Identifying the critical groundwater inflow rate below which piping is suppressed has accordingly been treated as a key requirement in backfill design. Previous studies on this subject, however, were mainly conducted on blocks and pellets, and studies including granular materials were performed under gap-fill conditions; they are therefore limited in their direct applicability to the present design context, in which the backfilling concept is shifting to granular bentonite. This technical report first introduces previous studies on piping and erosion carried out in countries leading the development of geological disposal, and then introduces the piping and erosion behavior observed in tests on GraFi and GBM (the granular backfill materials adopted by Posiva and Nagra respectively) performed at the lowest installation dry density required by Posiva for granular backfill and under two low inflow rates.
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고준위 방사성폐기물 처분을 위한 과립형 벤토나이트 뒤채움재의 파이핑 및 침식 거동 시험
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Technical Note

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암반 균열 분포의 공간적 변동성과 수리적 거동의 연관성에 관한 문헌 고찰
A Review of the Relationship between Spatial Variability in Fracture Distribution and Hydraulic Behavior of Fractured Rock Masses
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최지원, 김진언, 송재준
Jiwon Choi, Jineon Kim, Jae-Joon Song
- 암반 내 균열 분포는 위치에 따라 공간적으로 불균질한 특성을 보이며, 특히 방사성폐기물 처분장과 같이 대규모 영역을 대상으로 높은 신뢰도의 수리적 거동 예측이 …
Fracture distribution within rock masses is known to exhibit spatial variability, and accounting for this variability is essential for reliably predicting the …
- 암반 내 균열 분포는 위치에 따라 공간적으로 불균질한 특성을 보이며, 특히 방사성폐기물 처분장과 같이 대규모 영역을 대상으로 높은 신뢰도의 수리적 거동 예측이 요구되는 경우, 이러한 균열 분포의 공간적 변동성을 적절히 고려하는 것이 필수적이다. 본 문헌고찰에서는 균열 특성의 유사도를 이용한 구조적 영역 분류 연구와 균열의 통계적 분포 전제 하에 수행된 DFN (discrete fracture network, 이산균열망) 기반의 수리해석 연구를 검토하고, 두 접근의 적용 범위와 한계를 비교하였다. 또한 기존 문헌에서 수집한 실제 노두의 균열 지도를 활용하여 균열 분포의 공간적 변동성과 투수계수 변동성 간의 관계를 정량적으로 규명한 선행연구를 검토하였다. 그 결과, 균열 특성의 유사도에 따라 분류된 서브도메인 간에는 투수계수가 뚜렷하게 구분되어 나타났으며, 균열 분포의 공간적 차이와 수리적 불균질성 사이의 연관성을 보여주었다. 향후에는 이를 암반의 열-수리-역학-화학적 복합거동까지 아우르는 방향으로 확장하는 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- COLLAPSE
Fracture distribution within rock masses is known to exhibit spatial variability, and accounting for this variability is essential for reliably predicting the hydraulic behavior of fractured rock masses, particularly for large-scale, high-precision applications such as underground nuclear waste repositories. In this regard, this report reviews studies on structural domain classification based on the similarity of fracture properties, as well as DFN (discrete fracture network)-based studies on hydraulic characteristics conducted under the assumption that fracture properties follow a statistical distribution. It further examines a previous study that quantitatively linked spatial variation in fracture distribution to permeability variation using real outcrop trace maps compiled from the literature. The results showed that permeability differed distinctly between subdomains classified according to the similarity in fracture properties, indicating an association between spatial variability in fracture distribution and hydraulic heterogeneity within rock masses. Future research is needed to extend this understanding toward the coupled thermo-hydro-mechanical-chemical (THMC) behavior of rock masses.
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암반 균열 분포의 공간적 변동성과 수리적 거동의 연관성에 관한 문헌 고찰
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Original Article

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경화제/물 비에 따른 터널 뒷채움재의 탄성파 속도 특성
Elastic Wave Characteristics for Tunnel Backfill Grout According to Hardener-to-Water Ratio
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이의찬, 김민지, 공태현, 오태민
Eui-Chan Lee, Min-Ji Kim, Tae-Hyun Kong, Tae-Min Oh
- 2액형 뒷채움재는 쉴드 TBM 시공 시 형성되는 배면공동을 충전하기 위해 사용되며, 시공품질 확보를 위해서는 경화 상태와 역학적 물성에 대한 평가가 필요하다. 이에 …
Two-component tunnel backfill grout is commonly injected into the tail void formed during shield TBM tunnelling. Because the curing state and mechanical …
- 2액형 뒷채움재는 쉴드 TBM 시공 시 형성되는 배면공동을 충전하기 위해 사용되며, 시공품질 확보를 위해서는 경화 상태와 역학적 물성에 대한 평가가 필요하다. 이에 본 연구에서는 전력구 현장 배합비를 기반으로 경화제/물 비(hardener-to-water ratio, H/W)를 5.39–15.94%로 변화시킨 뒷채움재를 제작하고, 양생기간에 따른 P-wave 및 rod wave 속도를 측정하였다. P-wave 속도를 이용하여 H/W별 경화 완료일을 산정하였으며, 탄성파 속도로부터 포아송비와 탄성계수를 산정하여 P-wave 속도와 탄성계수의 관계를 분석하였다. 경화 완료일은 H/W 조건에 따라 약 10–23일로 산정되었으며, 모든 조건에서 양생 28일 이전에 경화 완료 기준에 도달하였다. 또한 H/W가 증가함에 따라 경화 완료일과 P-wave 속도가 전반적으로 증가하는 경향을 보였다. 포아송비는 0.40–0.48의 범위에 분포하였으며, H/W와 양생기간에 따른 변화가 크지 않아 약 0.44를 대표값으로 적용할 수 있는 것으로 분석되었다. P-wave 속도와 탄성계수는 양의 상관관계를 보였으며, 두 변수의 관계는 이차다항식으로 나타났다. 본 연구에서 도출한 결과는 현장에서 측정한 P-wave 속도를 이용하여 뒷채움재의 경화 상태를 비파괴적으로 평가하고, 탄성계수를 간접적으로 추정하기 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.
- COLLAPSE
Two-component tunnel backfill grout is commonly injected into the tail void formed during shield TBM tunnelling. Because the curing state and mechanical properties of the grout directly affect the quality of tail-void filling, nondestructive evaluation of these properties is required. In this study, two-component backfill grout specimens were prepared based on a mix proportion used in a power utility tunnel project, and the hardener-to-water ratio (H/W) was varied from 5.39% to 15.94%. P-wave and rod wave velocities were measured during the curing period. The curing completion time for each H/W condition was determined from the P-wave velocity, and Poisson’s ratio and Young’s modulus were calculated from the measured elastic-wave velocities. The relationship between P-wave velocity and Young’s modulus was also analyzed. The test results showed that the curing completion time ranged from approximately 10 to 23 days, and all specimens reached the curing completion criterion before 28 days. Both the curing completion time and P-wave velocity generally increased as H/W increased. Poisson’s ratio ranged from 0.40 to 0.48 and showed relatively small variations with H/W and curing period. Therefore, approximately 0.44 can be applied as a representative value for the tested backfill grout. In addition, P-wave velocity and Young’s modulus showed a positive correlation, and their relationship was represented by a quadratic polynomial. This study can provide fundamental data for evaluating the curing state of backfill grout nondestructively and estimating its Young’s modulus indirectly using P-wave velocity measured in the field.
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경화제/물 비에 따른 터널 뒷채움재의 탄성파 속도 특성
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Original Article

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해저 도로터널의 종단구배가 차량고장 발생률에 미치는 영향 및 생애주기비용(LCC) 관점의 경제성 검토: 유라시아터널 사례연구
Effect of Longitudinal Gradient on Vehicle Breakdown Rate in Subsea Road Tunnels and an Economic Review from a Life-Cycle Cost (LCC) Perspective: A Case Study of the Eurasia Tunnel
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이대혁
Dae Hyuck Lee
- 해저 도로터널은 지형적 제약으로 인해 일반 터널보다 급한 종단구배를 가지는 경우가 많으며, 이는 차량의 기계적 부하 증가를 통해 차량고장 발생률에 영향을 미친다. …
Subsea road tunnels often adopt steeper longitudinal gradients than conventional tunnels due to topographic constraints, increasing mechanical load on vehicles and influencing …
- 해저 도로터널은 지형적 제약으로 인해 일반 터널보다 급한 종단구배를 가지는 경우가 많으며, 이는 차량의 기계적 부하 증가를 통해 차량고장 발생률에 영향을 미친다. 본 연구는 이스탄불 보스포러스 해협을 횡단하는 유라시아터널(최대 종단구배 5%, U자형 종단면)을 대상으로, 9년간(2016.12~2026.04)의 실측 운영 데이터를 통해 종단구배와 차량고장 발생 패턴의 관계를 정량적으로 분석하였다. 분석 결과, 전체 사건의 58.9%를 차지하는 차량고장 중 83.0%가 오르막 구간에 집중되었으며, 단위 거리당 고장 밀도는 오르막이 내리막 대비 합산 기준 4.87배에 달하였다. CETU(2022)의 구배 보정계수를 적용해도 실측치는 기대값의 1.65배를 초과하였으며, 차량 정비 상태 차이를 반영한 보정계수(βfleet = 1.33)로 이 잔여 초과가 상당 부분 설명될 수 있음을 시사한다(적용 시 1.24배로 감소). 이를 반영하여 오르막 구간에 한정 적용 가능한 수정 산식 NB(수정) = RateB × AADT × 365 × L × (1+α·g) × βfleet × 10-8을 제안한다. 구배 완화(5% → 4%) 시 구배 유발 고장이 전량 제거된다는 최유리 가정 하에서도, 지체비용 절감액은 추가 건설비($102 M)의 23~34% 회수에 그쳐 현재 정량화 가능한 비용만으로는 구배 완화에 따른 추가 건설비를 상쇄하기 어려움을 확인하였다.
- COLLAPSE
Subsea road tunnels often adopt steeper longitudinal gradients than conventional tunnels due to topographic constraints, increasing mechanical load on vehicles and influencing breakdown rates. Using nine years of operational data(2016.12-2026.04) from the Eurasia Tunnel, a subsea road tunnel crossing the Bosphorus Strait in Istanbul with a maximum 5% U-shaped gradient, this study quantifies the relationship between longitudinal gradient and vehicle breakdown occurrence. Results show that 83.0% of vehicle breakdowns, which account for 58.9% of all recorded incidents, are concentrated on uphill sections, with breakdown density 4.87 times higher uphill than downhill overall. Applying CETU's official gradient correction still underestimates observed breakdowns by 1.65x; a fleet-age correction factor (βfleet = 1.33, based on Türkiye's higher average vehicle age) suggests this residual may be partly explained, reducing it to 1.24x. A modified formula, NB (revised) = RateB × AADT × 365 × L × (1+α·g) × βfleet × 10-8, is proposed for uphill sections. Under a best-case assumption that gradient relaxation(5% → 4%) eliminates all gradient-induced breakdowns, delay-cost savings recover only 23-34% of the additional construction cost($102 M), indicating that currently quantifiable operational costs alone cannot offset the additional cost of gradient relaxation.
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해저 도로터널의 종단구배가 차량고장 발생률에 미치는 영향 및 생애주기비용(LCC) 관점의 경제성 검토: 유라시아터널 사례연구
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Original Article

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고정응력 분할 안정화를 적용한 OGS-FLAC3D 순차 연계해석의 열-수리-역학 복합거동 검증
Verification of Thermo-Hydro-Mechanical Coupling in the Sequential OGS-FLAC3D Simulator with a Fixed-Stress Split Stabilization
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김태현, 박찬희, 이창수, 김진섭
Taehyun Kim, Chan-Hee Park, Changsoo Lee, Jin-Seop Kim
- 고준위 방사성폐기물 심층처분장의 안전성 평가에는 붕괴열에 의한 열-수리-역학(THM) 복합거동의 신뢰성 있는 예측이 필수적이다. 열-수리 해석에 강점을 지닌 OpenGeoSys와 다양한 지반역학 구성모델을 갖춘 …
Reliable prediction of coupled thermo-hydro-mechanical (THM) behavior induced by decay heat is essential for the safety assessment of deep geological repositories for …
- 고준위 방사성폐기물 심층처분장의 안전성 평가에는 붕괴열에 의한 열-수리-역학(THM) 복합거동의 신뢰성 있는 예측이 필수적이다. 열-수리 해석에 강점을 지닌 OpenGeoSys와 다양한 지반역학 구성모델을 갖춘 FLAC3D를 결합한 순차 연계해석 시뮬레이터(OGS-FLAC3D)는 모듈성의 장점을 지니나, 물리 과정 간 결합이 강한 조건에서는 순차 반복의 수렴성과 안정성이 저하될 수 있다. 본 연구에서는 이러한 한계를 해소하기 위해 고정응력 분할(fixed-stress split) 기반의 안정화항을 유체 방정식에 도입하고, Booker-Savvidou 점열원 문제의 해석해를 이용하여 연계해석의 수렴성과 정확성을 검증하였다. 수치해석 결과 온도· 간극수압·변위·응력이 해석해와 잘 일치하였으며, 간극수압의 첨두 상대오차는 점열원으로부터 거리가 다른 두 계측점에서 각각 −2.73%, −1.60%로 나타났다. 안정화항을 제거하고 작은 비저류계수를 부여한 고정변형 분할 해석에서는 주어진 반복 횟수 내에서 수렴 기준에 도달하지 못하고 간극수압이 해석해보다 약 67% 크게 나타났다. 이는 본 강결합 벤치마크에서 고정응력 분할 안정화가 실용적인 반복 횟수 내에서 연계 수렴을 확보하는 데 중요한 역할을 함을 보여준다. 또한 안정화항을 적용한 경우, 본 벤치마크 조건에서 시험한 안정화항 계수와 T-H-M 및 H-T-M 연계 순서에 따른 최종 수렴해의 차이는 매우 작게 나타났다. 이상의 결과로부터 고정응력 분할 안정화를 적용한 OGS-FLAC3D가 본 벤치마크의 THM 복합거동을 안정적으로 재현할 수 있음을 확인하였다.
- COLLAPSE
Reliable prediction of coupled thermo-hydro-mechanical (THM) behavior induced by decay heat is essential for the safety assessment of deep geological repositories for high-level radioactive waste. OGS-FLAC3D, a sequential coupling simulator that combines OpenGeoSys for thermo-hydraulic analysis with FLAC3D equipped with various geomechanical constitutive models, offers the practical advantages of a modular framework; however, the convergence and stability of sequential iterations may deteriorate under strongly coupled conditions. In this study, a fixed-stress split stabilization term was introduced into the fluid mass balance equation, and the convergence and accuracy of the coupled analysis were verified against the analytical solution of the Booker-Savvidou point heat source problem. The numerical results for temperature, pore pressure, displacement, and stress showed good agreement with the analytical solution, with peak relative errors in pore pressure of −2.73% and −1.60% at two monitoring points located at different distances from the heat source. In the unstabilized fixed-strain split analysis, in which a small specific storage coefficient was introduced, the prescribed convergence criterion was not satisfied within the given number of coupling iterations, and the pore pressure was overestimated by approximately 67% relative to the analytical solution. This result demonstrates that fixed-stress stabilization plays an important role in achieving convergence within a practical number of coupling iterations for the strongly coupled benchmark considered in this study. For the stabilized cases, the final converged solutions showed only negligible differences among the tested stabilization coefficients and the T-H-M and H-T-M coupling sequences. These results confirm that the fixed-stress- stabilized OGS-FLAC3D framework can reliably reproduce the coupled THM response of the present benchmark problem.
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고정응력 분할 안정화를 적용한 OGS-FLAC3D 순차 연계해석의 열-수리-역학 복합거동 검증
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Original Article

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철도 터널의 융기 발생 시 최적 보강 방안에 관한 연구
A Study on the Optimal Reinforcement Method for Heaving in Railway Tunnel
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안성석, 조국환
Seong-seog An, Guk-Hwan Cho
- OO선 OO터널은 2015년 4월 개통하여 2017년부터 지속적인 노반 융기가 발생하였다. 7종의 지반조사 및 물리탐사를 통해 열화된 지층의 깊이는 약 4.5 m로 확인되었으며, …
The OO Tunnel on the OO Line was opened in April 2015, and continuous invert heaving has been observed since 2017. Through …
- OO선 OO터널은 2015년 4월 개통하여 2017년부터 지속적인 노반 융기가 발생하였다. 7종의 지반조사 및 물리탐사를 통해 열화된 지층의 깊이는 약 4.5 m로 확인되었으며, 압착거동(Squeezing)이 발생한 것으로 판단된다. 매개변수 연구를 통하여 노반 융기 보강계획 수립시 록볼트의 설치 간격, 길이, 각도, 개수에 따른 보강 효과와 보강 비용 간의 상충관계를 분석하여 최적 보강 방안을 확인하였고, 이를 통해 표준 보강패턴을 확정하였다. 본 매개변수 연구를 통한 보강 방안으로 융기된 터널의 지반 안정성을 확보하였으며, 향후 철도 터널의 융기 발생시 록볼트 보강 공사에 대한 경제성 관점에서의 선정 기준을 제시하였다.
- COLLAPSE
The OO Tunnel on the OO Line was opened in April 2015, and continuous invert heaving has been observed since 2017. Through seven types of geotechnical investigations and geophysical surveys, the depth of the deteriorated stratum was identified to be approximately 4.5 m, indicating the occurrence of ground squeezing. To establish an effective reinforcement plan for invert heaving, a Parameter Study was conducted focusing on the spacing, length, installation angle, and quantity of rockbolts. The proposed reinforcement method derived from this Parameter Study successfully secured the geotechnical stability of the heaved tunnel. This study proposes economically optimized selection criteria for determining the optimal reinforcement alternative in rockbolt reinforcement works for railway tunnel heaving remediation.
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철도 터널의 융기 발생 시 최적 보강 방안에 관한 연구
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Original Article

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한국응력지도 자료를 활용한 부지 응력모델 구축 절차와 태백 연구용 지하연구시설 부지 적용
Procedure for Establishing a Site Stress Model from the Korea Stress Map Data and Its Application to the Taebaek Underground Research Laboratory Site
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김한나, 박세혁, 신중호, 박찬
Hanna Kim, Sehyeok Park, Joong-Ho Synn, Chan Park
- 지하 시설의 설계와 안정성 해석에는 부지의 초기응력이 필요하지만 부지 조사 초기에는 실측 자료가 없는 경우가 대부분이다. 본 연구에서는 한국응력지도와 지진 단층면해 등 …
The initial stress of a site is needed for the design and stability analysis of underground facilities but is rarely measured at …
- 지하 시설의 설계와 안정성 해석에는 부지의 초기응력이 필요하지만 부지 조사 초기에는 실측 자료가 없는 경우가 대부분이다. 본 연구에서는 한국응력지도와 지진 단층면해 등 기존 자료만으로 ISRM 제안법의 최적 추정 응력모델(BESM)을 구축하는 절차를 제안하고 태백 연구용 지하연구시설(URL) 부지에 적용하였다. 반경 80 km 내 단층면해 24개를 역산한 결과 부지 일대는 주향이동 응력장이며, 최대수평주응력(SHmax) 방향은 N74°E, 응력비 R은 0.68로 나타났다. 단층 마찰 한계로 산정한 수평응력비는 Shmin/Sv 0.63-0.83, SHmax/Sv 1.5-2.2이다. 인근 신예미광산의 심도 508-849 m 수압파쇄 자료와 비교한 결과 Shmin/Sv는 중앙값이 모델 범위 안에 있었으나 SHmax/Sv는 대부분 모델 하한 부근이거나 그보다 작았다. 따라서 마찰 한계로 산정한 SHmax/Sv는 추정값이 아닌 상한 경우로 두고, 부지 측정값이 아닌 인근 실측값에 근거한 잠정 기준 범위로 SHmax/Sv 1.4-1.8을 제안하였다. 이 절차는 한국응력지도의 측정 자료와 역산에 충분한 단층면해가 함께 확보되는 국내 다른 부지의 초기 응력모델 구축에도 적용할 수 있다.
- COLLAPSE
The initial stress of a site is needed for the design and stability analysis of underground facilities but is rarely measured at the early stage of site investigation. This study proposes a procedure for establishing the Best Estimate Stress Model (BESM) of the ISRM suggested method from existing data only, such as the Korea Stress Map and published focal mechanism solutions, and applies it to the Taebaek Underground Research Laboratory (URL) site. Inversion of 24 focal mechanisms within 80 km of the site indicates a strike-slip regime with the maximum horizontal stress (SHmax) oriented N74°E and a stress ratio R of 0.68. The frictional limit of faults gives Shmin/Sv of 0.63-0.83 and SHmax/Sv of 1.5-2.2. Comparison with hydraulic fracturing data at 508-849 m depth in the nearby Sinyemi mine shows that the median Shmin/Sv lies within the model range, whereas most of the measured SHmax/Sv lies near or below the lower bound of the model. The frictional-limit SHmax/Sv is therefore used as an upper-bound case rather than as the estimate, and SHmax/Sv of 1.4-1.8, based on the nearby measurements rather than on measurements at the site, is proposed as a provisional reference range for numerical analyses. The procedure can be applied to other sites in Korea where the Korea Stress Map data and enough focal mechanisms for the inversion are available.
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한국응력지도 자료를 활용한 부지 응력모델 구축 절차와 태백 연구용 지하연구시설 부지 적용
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Original Article

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지하 환경 모니터링에 기반한 주방식 광산 유휴공간의 하절기 환경 특성 분석
Summer Environmental Characteristics of the Idle Space in a Room-and-Pillar Mine Based on Underground Environmental Monitoring
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강태호, 최순욱, 이동건, 장수호
Tae-Ho Kang, Soon-Wook Choi, Dong-Gun Lee, Soo-Ho Chang
- 지하공간은 온도와 습도가 안정적이어서 지하 스마트팜 공간으로 검토되고 있으나, 고온다습한 하절기의 지하 환경을 실측 자료로 확인한 사례는 드물다. 본 연구에서는 선행 연구에서 …
In this study, unused underground spaces of mines are being considered for underground smart farms because of their stable temperature and humidity, …
- 지하공간은 온도와 습도가 안정적이어서 지하 스마트팜 공간으로 검토되고 있으나, 고온다습한 하절기의 지하 환경을 실측 자료로 확인한 사례는 드물다. 본 연구에서는 선행 연구에서 주방식 광산의 유휴공간에 구축한 모니터링 시스템으로부터 2026년 6~9월에 측정된 자료를 분석하였다.테스트 구간의 갱구 외부와 지하공간의 온도, 습도, 대기압, 이산화탄소, 일산화탄소 및 미세먼지에 대하여 시계열, 월간 통계와 일간 변화를 비교하고, 선행연구의 재배 조건에 적합 하는지를 판단하였다. 하절기 지하 온도는 15.2 ± 0.7°C로 외부의 23.9 ± 4.7°C에 비해 변화 폭이 외부의 16~28%로 감소되었다. 지하공간의 상대습도는 94.4%였으나 절대습도(12.3 g/m3)는 외부(16.4 g/m3)보다 낮아 지하공간의 높은 상대습도는 낮은 지하 온도에 기인하였으며, 외부 노점이 지하 온도보다 높은 시간이 전체의 87%에 달하여 외기가 유입되면서 결로가 발생할 가능성도 높다. 대기압은 외부와 지연 없이 일치하였고, 이산화탄소와 일산화탄소는 낮은 수준이었으며, 미세먼지 측정값은 포화에 가까운 습도 조건에서 높게 나타났다. 재배 조건에 대하여 온도, 대기압 및 일산화탄소는 범위이내며, 상대습도, 이산화탄소 및 미세먼지는 범위에서 다소 벗어나지만, 상대습도 경우에는 지하 공기를 재배 온도 조절에 따라서 재배 범위에 들어왔다. 이상의 결과는 하절기 지하 스마트팜 유닛의 설계와 운영에서 재배 온도와 연계한 습도 조절과 외기를 고려하여야 한다.
- COLLAPSE
In this study, unused underground spaces of mines are being considered for underground smart farms because of their stable temperature and humidity, but their environment in summer, when the outdoor air is hottest and most humid, has rarely been confirmed with measured data. In this study, the data measured from June to September 2026 by the monitoring system installed at the idle space of a room-and-pillar mine in a previous study were analyzed. Temperature, humidity, atmospheric pressure, CO2, CO and particulate matter were compared between the mine entrance and the underground test section in terms of time series, monthly statistics and diurnal variation, and the compliance with the cultivation conditions of the previous study was evaluated. The underground temperature was 15.2 ± 0.7°C against 23.9 ± 4.7°C outside, with its variability attenuated to 16~28% of that outside. The underground relative humidity remained at 94.4 ± 0.9%, but the absolute humidity(12.3 g/m3) was lower than outside(16.4 g/m3), so the high relative humidity results from the low temperature rather than from excess moisture; the outdoor dew point exceeded the underground temperature for 87% of the period, indicating condensation when outdoor air is introduced. Atmospheric pressure followed the outside without lag, CO2 and CO remained low, and particulate matter readings were high under the near-saturated humidity. Temperature, pressure and CO complied with the cultivation conditions, whereas relative humidity, CO2 and particulate matter did not; the relative humidity, however, fell within the ranges when the underground air was warmed to the cultivation temperature. The results show that temperature-dependent humidity control and the handling of outdoor air are the key considerations for underground smart farm units in summer.
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지하 환경 모니터링에 기반한 주방식 광산 유휴공간의 하절기 환경 특성 분석



Tunnel and Underground Space










