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베이지안 네트워크와 AHP (Analytic Hierarchy Process)를 활용한 쉴드 TBM 터널 리스크 분석
Overall risk analysis of shield TBM tunnelling using Bayesian Networks (BN) and Analytic Hierarchy Process (AHP) 원문보기

Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association = 한국터널지하공간학회논문집, v.18 no.5, 2016년, pp.453 - 467  

박정준 (한국철도기술연구원 첨단인프라연구팀) ,  정희영 (고려대학교 건축사회환경공학부) ,  문준배 ((주)동아지질 터널사업부) ,  최항석 (고려대학교 건축사회환경공학부) ,  이인모 (고려대학교 건축사회환경공학부)

초록
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본 논문에서는 쉴드 TBM 시공 시 발생 가능한 사건 및 원인의 규명, 리스크 발생의 인과관계 규명, 리스크의 위험도 판별, 리스크의 저감대책 제시를 통한 쉴드 TBM의 전반적인 시공 리스크 관리에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위해서 쉴드 TBM의 사고 사례에 대한 문헌조사, 설계 및 시공 전문가 인터뷰를 수행하였다. 리스크 사건은 절삭량 저하, 막장면 붕괴, 지반 침하, 지반 융기, 이수 분출, 배토 불능, 굴착 불가, 지하수 누수의 8개의 그룹으로 나뉘어졌다. 리스크의 원인은 지질 원인, 설계 원인, 시공관리 원인의 3가지 그룹으로 나뉘어졌다. 리스크 원인과 사건간의 인과관계를 체계적으로 분석하기 위하여 베이지안 네트워크를 이용한 도식적인 관계도를 작성하였다. 리스크의 위험도를 산정하기 위하여 리스크가 발생하였을 때 이를 복구하기 위한 다운타임 및 비용을 기준으로 전문가를 대상으로 Analytic Hierarchy Process (AHP)를 수행하였으며, 위험도 결과에 기반하여 리스크 대응단계를 제시하고 이를 실제 리스크 발생사례와 비교하여 검증하였다. 또한 발생 가능한 리스크에 대응하기 위하여 설계 및 시공단계에서의 리스크 저감대책을 제안하였다. 제안된 연구는 TBM 설계자 및 시공자가 현장의 조건을 고려하여 리스크 원인을 선정하고 이로 인해 발생 가능한 리스크를 체계적으로 분석하여 파악할 수 있게 해주며, 리스크의 위험도의 판별 및 그에 대한 설계 및 시공단계에서의 저감대책을 통해 체계적인 쉴드 TBM 리스크 관리에 도움을 줄 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Overall risks that can occur in a shield TBM tunnelling are studied in this paper. Both the potential risk events that may occur during tunnel construction and their causes are identified, and the causal relationship between causes and events is obtained in a systematic way. Risk impact analysis is ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 리스크 대응은 리스크 위험도에 따라 이루어지는 것이 효율적이므로, 본 논문에서는 리스크 위험도에 기반한 리스크 대응단계를 제안하였다(Table 5). 대응 1단계는 리스크의 위험도가 낮아 특별한 대책공법을 적용하지 않아도 시공상에 문제가 발생하지 않을 것으로 판단되는 리스크이다.
  • 본 논문에서는 쉴드 TBM 설계자 및 시공자가 현장의 조건을 고려하여 리스크 원인을 파악하고 이로 인해 발생 가능한 리스크를 체계적으로 분석하여 리스크의 위험도 판별 및 그에 대한 설계 및 시공단계 저감대책을 통해 체계적으로 쉴드 TBM 리스크를 관리할 수 있도록 하는 것이다. 이를 위해서 쉴드 TBM 시공 중 발생 가능한 리스크 사건과 원인을 분석하여 각각 8개와 3개로 그룹화 하였으며, 정리된 리스크 원인과 리스크 사건 간의 인과관계 파악을 위하여 베이지안 네트워크를 활용한 도식적인 관계도를 작성하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
리스크 등록부를 활용한 방법의 한계는 무엇인가? 일반적으로 터널 프로젝트에서 가장 많이 활용하는 리스크 관리 방법은 리스크 등록부를 활용한 방법이다. 그러나 구체적인 공기 및 공사비를 입력할 수 없기 때문에 정량적 분석이 불가능하며(Seo et al., 2010), 시공 시 발생 가능한 리스크 사건에 대해서만 평가하는 것이 아니고 계약적인 문제, 금융적인 문제, 환경적인 문제 등의 프로젝트 전반적인 상황에 대한 리스크를 관리하기 때문에 시공 리스크에 특화된 상세한 리스크 분석에는 한계가 있다. 또한 리스크 등록부에서는 설계단계에서 예측된 리스크만 다루기 때문에 시공 중에 예상치 못하게 발생할 수 있는 위험지반의 출현, 설계 오류 및 미흡한 시공관리 등으로 인한 리스크에 대해서는 다루기가 어려우며, 이러한 경우에 대해 발생할 리스크 사건과 저감 대책은 제시하기 어렵다.
TBM의 장점은 무엇인가? 전 세계적으로 대심도 장대화 터널, 도심지 터널, 하․ 해저터널 등의 터널건설에 있어 TBM 적용이 증가되고 있다. TBM의 경우, 고속시공이 가능하면서도 소음과 같은 환경피해의 최소화가 가능하며 터널의 연장이 길어질수록 공사비 측면에서 유리한 장점을 가지고 있다(Maidl et al., 1996).
일반적으로 터널 프로젝트에서 가장 많이 활용하는 리스크 관리 방법은 무엇인가? 일반적으로 터널 프로젝트에서 가장 많이 활용하는 리스크 관리 방법은 리스크 등록부를 활용한 방법이다. 그러나 구체적인 공기 및 공사비를 입력할 수 없기 때문에 정량적 분석이 불가능하며(Seo et al.
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참고문헌 (12)

  1. Cho, G., Cho, Y., Gang, H. (2003), "The analytic hierarchy process", Donghyun Publisher, Gyeonggi, Korea. 

  2. Chong, W. (2013), "Tunnel Boring Machine (TBM) performance in Singapore's Mass Rapid Transit (MRT) system", Master Thesis, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts. 

  3. Hyun, K.C., Min, S., Choi, H., Park, J., Lee, I.M. (2015), "Risk analysis using fault-tree analysis (FTA) and analytic hierarchy process (AHP) applicable to shield TBM tunnels", Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 49, pp. 121-129. 

  4. Jensen, F.V. (2001), "Bayesian networks and decision graphs", Springer-Verlag, New York. 

  5. Koh, S.Y., Kwon, S.J., Choo, S.Y., Kim, Y.M. (2010), "The study of the disputed issues during the soft ground shield TBM design and construction according to shield TBM trouble case study", 2010 Fall Conference of the Korean Society for Railway, Jeju, Korea, pp. 2362-2371. 

  6. Kwak, J.H., Park, H.K. (2009), "A case study of delay analysis for E.P.B shield TBM method in construction site", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol. 29, No. 6D, pp. 737-743. 

  7. Maidl, B., Herrenknecht, M., Anheuser, L. (1996), "Mechanised shield tunneling", Ernst & Sohn, Berlin, Germany. 

  8. Park, J. (2015), "A risk management system applicable to shield TBM tunnel using Bayesian network", Ph.D. Dissertation, Korea University, Seoul, Korea. 

  9. Toth, A., Gong, Q., Zhao, J. (2013), "Case studies of TBM tunneling performance in rock-soil interface mixed ground", Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 38, pp. 140-150. 

  10. Saaty, T.L. (1980), "The analytic hierarchy process", McGraw-Hill, New York. 

  11. Seo, J.W., Yoon, J.H., Kim, J.H., Jee, S.H. (2010), "Development of risk analysis structure for large-scale underground construction in urban areas", Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol. 26, No. 3, pp. 59-68. 

  12. Shirlaw, J.N., Hencher, S.R., Zhao, J. (2000), "Design and construction issues for excavation and tunnelling in some tropically weathered rocks and soils", Proceedings of GeoEng2000, Melbourne, Australia, Vol. 1, pp. 1286-1329. 

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