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문제 정의
- 본 연구에서는 발파현장에서 발파진동 계측기로 측정한 진동 계측치(PVS, PPV, Vv)를 이용하여 진동 레벨을 산출하는데 유용한 새로운 진동레벨 추정식들을 제시하는데 목적이 있으며, 본 연구에서 산출된 식과 기존에 인용하던 진동레벨 변환식과 비교⋅분석하였다.
제안 방법
- 1) 본 연구에서 진동 계측기로 실측한 진동속도(PVS, PPV, Vv)와 환경진동 계측기로 측정한 진동레 벨과를 관련지어 실제에 보다 더 적합한 진동레벨 추정식들을 산출하였다.
- 실험을 통해 수집된 자료를 이용하여 회귀분석한 결과가 두변수간에 상관성의 유무를 검토하기 위한 방법을 쉽게 정리한 것이 검정통계량이다(이종원, 1993). 먼저 유의수준에 대한 임계값을 정하고 검정통계량의 값을 구한 후 임계값과 검정통계량의 값을 서로 비교하여 두 변수간에 상관관계가 있는지 없는지를 판단하게 된다. 어느 변수간의 관계를 나타내는 식에 대한 검정통계량의 값을 구하는데 있어서 이용한 자료의 수가 많으면 식 (1)을 이용하게 된다.
- 발파공사를 시행하면서 3개의 지반(암반과 콘크리트 및 흙) 별로 발파진동 계측기와 환경진동 계측기를 동일한 위치에 설치하여 진동속도와 진동레벨을 동시에 측정하였다(환경부고시 제 2008-22호, 2008). 환경진동 계측기로는 감각 보정회로인 “V”특성의 진동 레벨(VL), 발파진동 계측기로는 3개 방향성분을 측정하였고 최대 실 벡터합(PVS)은 이를 기준으로 자동 산출되었다.
- 발파현장에서 발파진동 계측기로 측정한 진동속도를 이용하여 진동레벨 값으로 산출하는데 있어서 본연구에서 현장에서 실측한 자료들을 분석하여 산출한 진동레벨 추정식들과 현재 인용하고 있는 진동레벨 변환식을 비교․ 검토하였다. 향후 본 연구결과를 인용하면 관련분야의 신뢰성 있는 업무수행과 현장 관리에 도움이 될 것이다.
- 환경진동 계측기로는 감각 보정회로인 “V”특성의 진동 레벨(VL), 발파진동 계측기로는 3개 방향성분을 측정하였고 최대 실 벡터합(PVS)은 이를 기준으로 자동 산출되었다.
대상 데이터
- 발파공사를 시행하면서 암반과 콘크리트 및 흙 지반에서 계측한 발파진동 436개, 진동레벨 436개 이다. 이를 진동속도와 진동레벨의 범위별로 분포수를 정리하면 Table 1과 같다.
성능/효과
- 2) 본 연구에서 산출한 진동레벨 추정식들의 상관계수는 VL-PVS의 경우 0.90, VL-PPV의 경우 0.89이고, VL-Vv의 경우는 0.96으로서 상관계수가 가장 높았으며, 회귀계수에 대한 유의성 검증결과 진동레벨 추정식들의 진동레벨과 진동속도 사이에는 상관관계가 명확히 존재하였다.
- 3) 본 연구에서 산출한 진동레벨 추정식의 계수는 대동소이하고 기존에 인용하던 진동레벨 변환식보다 전반적으로 약 1.20~2.24정도 작았으며, 신뢰수준 90%에 해당하는 식의 절편상수는 약 9.08~ 12.66, 95%식은 약 8.44~11.25, 97.5%식은 약 7.51~10.03 정도 작았다. 그리고 임의의 신뢰수준에 해당하는 절편상수는 VL-PVS<VL-PPV<VL-Vv의 경향을 내타낸다.
- 4) 발파현장 주변 환경진동 규제 대상지역에서 측정한 발파 진동속도에 대응하는 진동레벨을 추정하는데 있어서 진동레벨은 감각 보정회로인 “V”특성의 값이므로 발파진동속도 중에서 연직방향의진동(Vv)을 적용하는 것이 적절할 것으로 사료된다.
- 6) 본 연구에서 산출한 진동레벨 추정식들에 의해 계산된 일정수준의 진동레벨(생활진동 규제기준)에 해당하는 진동속도는 기존에 인용하던 진동레벨 변환식에 의한 진동속도보다 높았다.
- Table 4에서 보는바와 같이 측정된 진동속도 0.05~0.50cm/s인 범위의 값을 기존에 인용하던 진동레벨 변환식(2)에 대입하여 산출한 진동레벨은 본 연구에서 산출한 신뢰수준 90%, 95% 및 97.5%에 해당하는 진동레벨 추정식들에 비해 진동속도가 PVS인 경우 약 7.35~12.04dB(V), PPV인 경우에는 약 6.12~11.07dB(V), Vv인 경우에는 약 5.95~8.72dB(V)만큼 높게 산출된다.
- 960이다. VL-PVS의 계수는 17.94, VL-PPV는 17.76, VL-Vv는 18.80이고, VL-PVS의 계수표준오차는 0.417455, VL-PPV는 0.428435, VL-Vv는 0.244136이므로 VL-PVS의 검정통계량은 42.97, VL-PPV는 41.45, VL-Vv는 77.01로서 모든 추정식들은 두 변수 간에 상관관계가 명확히 존재함을 나타내었다.
- 계측자료를 회귀분석하여 산출한 진동레벨 추정식이 측정한 진동레벨 값에 얼마나 적합한가를 나타내는 결정계수는 VL-PPV, VL-PVS 및 VL-Vv 순으로 0.80, 0.81 및 0.93으로서 VL-Vv의 결정계수가 가장 높았다.
- 발파진동속도와 진동레벨과의 관계의 정도를 나타내는 상관계수는 VL-PPV, L-PVS 및 VL-Vv 순으로 0.89, 0.90 및 0.96으로서 VL-Vv의 상관계수가 가장 높았으며 발파진동속도와 진동레벨과는 정상관관계를 나타내고 있다.
- 본 연구에서 발파진동속도를 PVS, PPV 및 Vv로 구분하여 산출한 진동레벨 추정식들의 계수는 기존에 인용하던 진동레벨 변환식(2)보다 전반적으로 약 1.20~2.24정도 작고, 신뢰수준 90%에 해당하는 식의 절편상수는 기존 식에 비해 약 9.08~12.66, 95%에 해당하는 식은 약 8.44~11.25, 97.5%에 해당하는 식은 약 7.51~10.03정도 작았다.
- 2dB(V)로 산출된다. 상기와 같이 본 연구에서 산출한 진동레벨 추정식들을 이용하는 경우 이들 모두는 환경진동 규제기준 65dB(V)을 만족하지만 현재까지 인용하고 있는 진동레벨 변환식(2)을 적용함으로서 전체적으로 약 6.3~11.1dB(V)을 초과하는 것으로 평가할 것이다.
- 8, 9 및 10에서 보는바와 같이 진동레벨 추정식들에 의해 산출한 일정 진동레벨에 해당하는 발파진동속도는 Vv, PPV, PVS 순으로 증가하고 있다. 일정 진동레벨 60~80dB(V)의 범위에서 기존에 인용하던 진동레벨 변환식(2)에 의한 진동(V)에 비해 본 연구에서 산출한 신뢰수준 90%에 해당하는 진동레벨 추정식들을 이용하는 경우 연직방향의 진동속도(Vv)는 약 2.43~2.80배, PPV는 약 2.93~3.90배, PVS는 약 3.39~4.39배 정도, 신뢰수준 95%식의 경우에 Vv는 약 2.25~2.59배, PPV는 약 2.43~3.23배, PVS는 약 2.82~3.66배 정도, 신뢰수준 97.5%식의 경우에 진동속도 Vv는 약 2.00~2.31배, PPV는 약 2.07~2.75배, PVS는 약 2.43~3.13배 정도 높았다.
- 주간 발파에서 환경부 주거지역의 환경진동 규제기준은 +10dB(V)하여 75dB(V)이므로 1일 평균 10회 발파하는 경우에 규제기준 진동레벨 65dB(V)에 해당하는 진동속도는 신뢰수준 90%에 해당하는 식을 이용하는 경우 PVS는 약 0.180cm/sec, PPV는 약 0.157cm/s, Vv는 약 0.126cm/s, 신뢰수준 95%에 해당하는 식을 이용하는 경우 PVS는 약 0.151cm/s, PPV는 약 0.131cm/s, Vv는 약 0.116cm/s, 신뢰수준 97.5%에 해당하는 식을 이용하는 경우 PVS는 약 0.129cm/s, PPV는 약 0.111cm/s, Vv는 약 0.104 cm/s이하를 적용하면 환경진동 규제기준을 만족할 것으로 판단된다.
- 진동레벨 측정기로 측정한 진동레벨은 감각 보정회로인 “V”특성을 측정한 자료이므로 발파진동계측기로 측정한 진동속도를 이용하여 진동레벨을 추정하는데 있어서 연직방향의 진동(Vv)을 이용한 VL-Vv의 관게식을 적용하는 것이 적절할 것으로 사료되며 상관계수도 높게 나타났다.
- 환경진동 규제기준 65dB(V)을 적용해야하는 장소에서 현재까지 인용하고 있는 진동레벨 변환식(2)에 본 연구에서 산출한 신뢰수준 90%에 해당하는 연직방향의 진동속도 Vv=0.126cm/s를 적용하면 약 73.0dB(V), PPV=0.157cm/s를 적용하면 약 74.9dB(V), PVS= 0.180cm/s를 적용하면 약 76.1dB(V)로 산출되고, 신뢰수준 95%에 해당하는 연직방향의 진동속도 Vv=0.116cm/s를 적용하면 약 72.3dB(V), PPV=0.131cm/s를 적용하면 약 73.3dB(V), PVS=0.151cm/s를 적용하면 약 74.6dB(V)로 산출되며, 신뢰수준 97.5%에 해당하는 연직방향의 진동속도 Vv=0.104cm/s를 적용하면 약 71.3dB(V), PPV=0.111cm/s를 적용하면 약 71.9dB(V), PVS=0.129cm/s를 적용하면 약 73.2dB(V)로 산출된다. 상기와 같이 본 연구에서 산출한 진동레벨 추정식들을 이용하는 경우 이들 모두는 환경진동 규제기준 65dB(V)을 만족하지만 현재까지 인용하고 있는 진동레벨 변환식(2)을 적용함으로서 전체적으로 약 6.
후속연구
- 5) 본 연구결과를 발파진동과 진동레벨에 관련된 분야에 인용함으로서 보다 정확한 결과를 도출해낼 수 있을 것으로 사료된다.
- 7) 본 연구에서 산출한 진동레벨 추정식들을 인용하면 발파현장 주변 환경진동 규제 대상지역에서 발파진동 계측기만을 사용해서도 환경진동 규제기준의 초과여부를 보다 적정하게 판단할 수 있으며, 환경진동을 효과적으로 관리할 수 있을 것으로 사료된다.
- 따라서 향후 환경진동 평가와 관련된 분야의 업무수행이나 현장관리에 있어서 본 연구에서 산출한 진동레벨 추정식들을 인용함으로서 진동계측기에 의한 계측자료만으로도 신뢰성 있는 평가와 적절한 현장관리에 도움이 될 것으로 사료된다.
- 발파현장에서 발파진동 계측기로 측정한 진동속도를 이용하여 진동레벨 값으로 산출하는데 있어서 본연구에서 현장에서 실측한 자료들을 분석하여 산출한 진동레벨 추정식들과 현재 인용하고 있는 진동레벨 변환식을 비교․ 검토하였다. 향후 본 연구결과를 인용하면 관련분야의 신뢰성 있는 업무수행과 현장 관리에 도움이 될 것이다. 본 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
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