초록 ▼

□ 연구개요
● 최초목표: 이 과제에서는 터널 내부에서 시공중 지반의 전기비저항(electrical resistivity)과 유도분극(induced polarization) 효과에 의해 나타나는 전기적 충전성(chargeability)을 측정하여(이하 ERIP 기술이라고 지칭함), 터널 굴착면 전방의 지질적 위험(geological risks)을 예측하는 기술을 개발하기 위해 ‘전하 충전성을 활용한 터널 기계화 건설 중 지질 리스크 탐사기술 개발’이라는 최초목표를 세웠음.

● 최종목표 변경(분산형 광섬유 센싱기술

□ 연구개요
● 최초목표: 이 과제에서는 터널 내부에서 시공중 지반의 전기비저항(electrical resistivity)과 유도분극(induced polarization) 효과에 의해 나타나는 전기적 충전성(chargeability)을 측정하여(이하 ERIP 기술이라고 지칭함), 터널 굴착면 전방의 지질적 위험(geological risks)을 예측하는 기술을 개발하기 위해 ‘전하 충전성을 활용한 터널 기계화 건설 중 지질 리스크 탐사기술 개발’이라는 최초목표를 세웠음.

● 최종목표 변경(분산형 광섬유 센싱기술 적용): 지질적 위험뿐만 아니라 터널 지보재를 포함한 시멘트 인프라 구조물 위험(변형 및 균열)을 분산형 광섬유(distributed fiber optics)를 활용한 변형률 모니터링 기술을 활용하여 개발기술의 적용성을 확대시키고자 ‘인프라 구조물 리스크 모니터링’ 까지 적용범위를 확장하여 연구함.

*최종목표 변경 내용은 2018년도 연차실적계획서 및 국외 파견연구 계획서(University of California, Berkeley 대학)에 명시하였으며 한국연구재단으로부터 승인을 받음.

□ 연구 목표대비 연구결과
● 연구 목표 1. 충전성을 활용한 지질탐사 원리의 이론적 규명 연구:
- 1.1 연구결과: 지반 내 전하 충전성 발현 매커니즘을 설명하는 이론식 개발함.
- 1.2 연구결과: 광섬유를 응용한 구조물 변형/균열 위험 예측 가능성 추가적 검증함.

● 연구 목표 2. 굴착조건을 고려한 지질 리스크 예측 가능성 실내실험 평가 연구:
- 2.1 연구결과(지질적 리스크 예측): 터널 기계화 굴착중 대표적 위험지반으로 파쇄지반(fractured ground), 토사-암반 복합지반(mixed ground), 토사-암반 변이 지반(transition zone)을 실내실험으로 모사하고 ERIP을 활용한 예측 방법을 제시함.
- 2.2 연구결과(구조적 리스크 예측): 실내실험으로 시멘트 보(beam) 구조물에 내장형(embedded type) ERIP 센서를 개발/설치하고 분산형 광섬유 변형률 센서를 함께 설치하여 하중재하 시험 중 구조물 변형과 균열 모니터링 결과를 상호 비교 분석함.

● 연구 목표 3. 개발 기술의 현장 적용성 평가 연구:
- 3.1 연구결과: 실제 그라운드 앵커 설치현장에서 앵커 시스템에 분산형 광섬유 모니터링 센서를 설치하고 인발시험 중 변형률을 모니터링하여 우수한 실험결과 도출함.

*1.2, 2.2 및 3.1 연구결과는 해외 파견기관에서 전폭적 지원을 받아 연구를 수행할 수 있었음.

□ 연구개발결과의 중요성
● 지반에서의 IP효과에 의한 충전성 이론을 규명하는 연구는, 기초과학적 연구로서의 성격이 매우 높음. 다양한 위험 지반조건들을 ERIP 기술을 이용하여 탐사 가능성을 평가한 실내실험 연구는 터널 지질적 리스크 예측 기술로써 터널 시공 안정성 증진에 기여할 수 있는 것 뿐만 아니라, 지질탐사에 IP의 활용이 가능한 전분야(지질학, 광물탐사 및 지반 안정성 평가 등)에서 기술 전문성을 높이는데 기여할 수 있음.

● 분산형 광섬유 변형률 센싱 기술을 활용한 구조적 리스크 모니터링 기술은 그라운드 앵커 시스템에 적용하여 세계적으로 전무한 현장실험이 해외 파견연구를 통해 시도되었으며 성공적인 실험결과를 확보하였음. 향후 국내에서 지속적 연구개발이 필요하며(추격형) 국가 연구개발 및 건설 프로젝트 수주 시 국가 경쟁력을 확보하는데 필요한 핵심 요소 기술이 될 것으로 확신함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 연구개발 가설 및 최종목표 ... 4
• 1-2. 연구개발 범위와 필요성 ... 5
• 1-3. 주요 연구 변경사항 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 2-1. 연도별 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 2-2. 연구수행 및 연구방법의 적절성 ... 18
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 19
• 끝페이지 ... 21