The Journal of Engineering Geology ISSN:1226-5268(Print) 2287-7169(Online) 지질공학

다짐도 판정기법으로는 평판재하시험을 주로 이용한다. 신뢰도가 높은 시험이지만 많은 시간과 비용이 소모되는 단점이 있다. 따라서, 국토교통부에서는 이러한 문제점을 개선하기 위해 소형충격재하시험을 통한 다짐도 판정 기법을 제안하였다. 그러나, 현재까지 소형충격재하시험을 통한 다짐도 판정 사례는 전무한 실정이다. 이는 평판재하시험과 소형충격재하시험 간의 상관관계에 대한 기존 제안식이 대부분 지반조건에 따른 시험결과를 반영하지 않고, 일괄적으로 상관관계를 규명하였기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 골재와 토사로 지반조건을 구분하여 시험을 수행하였다. 그리고 각 시험에 따른 상관관계를 규명하고, 기존 제안식에 대한 고찰을 수행하였다. 토사에 대한 상관관계는 기존 제안식과 유사하지만 골재에 대한 상관관계는 매우 낮은 것으로 나타났다. 이에 따라 새로운 상관관계를 규명하며, 현장 적용성 향상을 위해 다양한 조건에서 많은 시험 데이터를 축적하여 신뢰도 높은 상관관계 규명이 필요한 것으로 나타났다.

경주로 표층 모래는 원활한 경기 운영을 위해 배수 성능과 전단강도를 동시에 만족해야 하며, 주요 품질 지표인 조립률과 공학적 성능 간의 정량적 상관관계를 규명하는 것이 본 연구의 목적이다. 이를 위해 기존 경주로 모래인 새모래(new sand, NS)와 1년 사용된 모래(aged sand, AS), 시중 모래인 왕사(coarse sand, CS), 중사(medium sand, MS), 세사(fine sand, FS), 그리고 혼합 재료인 규사3호(silica sand, SS-3)를 대상으로 입도분포, 정수위 투수, 직접전단 시험을 수행하고 회귀분석을 진행하였다. 분석 결과, 조립률과 투수계수간에는 증가 경향(기존시료: R² = 0.493, 혼합시료: R² = 0.456)이 확인되었다. 반면 점착력과의 상관성(기존시료: R² = 0.224, 혼합시료: R² = 0.087)은 낮았고, 내부마찰각과의 상관성(기존시료: R² = 0.611, 혼합시료: R² = 0.250)은 기존시료에서만 비교적 높은 상관성을 보여, 조립률이 전단특성보다는 배수 성능과 더 관련 있음이 확인되었으나, 그 설명력은 제한적인 수준으로 판단된다. 또한 단가(원/m³)를 포함한 성능-비용 분석을 수행한 결과, FS-SS-3 혼합을 통해 목표 조립률을 조정함으로써 기준 투수계수를 만족하면서도 경제성을 확보할 수 있는 구간이 존재함을 확인하였다. 이는 조립률이 경주로 모래의 배수 성능을 관리하기 위한 보조적 관리 지표로 활용될 수 있으며, 혼합 설계를 통해 성능과 경제성을 동시에 고려한 합리적인 재료 선정이 가능함을 제시한다.

기후변화로 인한 극한 호우 증가로 산사태로 인한 산지재해의 발생 빈도와 규모가 증가하고 있다. 이에 따라 산사태 연구의 체계적인 동향 파악의 필요성이 커지고 있다. 이 연구는 2006년부터 2022년까지 발표된 국제 및 국내 산사태 관련 연구논문을 수집하고 동시출현단어 분석을 통해 산사태 연구동향을 파악하고자 수행하였다. 분석 결과 국제 산사태 연구는 지속적으로 증가하는 추세를 보인 반면 국내 연구는 2016년 이후 감소하는 경향을 나타냈다. 국가별 연구동향에서는 대한민국이 166개국 중 상위 15위 수준으로 나타났다. 동시출현단어 분석 결과 국제 연구논문은 4개의 연구영역으로 구분되었으며, 연구영역 간 상호연관성이 확인되었다. 반면 국내 연구논문은 3개의 연구영역으로 구분되었으나 연구영역 간 연계성이 상대적으로 낮은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 향후 국내 산사태 연구에서 다양한 연구분야 간의 상호연계를 강화하고 기후변화에 대응한 산사태 예측 및 예방 연구의 확대가 필요함을 시사한다.

본 연구는 심층 처분 분야 선도국인 스웨덴 SKB와 핀란드 POSIVA의 장기 연구개발(R&D) 경향을 정량적으로 비교·분석하기 위해, 잠재 디리클레 할당(latent Dirichlet allocation, LDA) 주제 모델링과 구조적 단절 분석을 적용하였다. 분석 대상은 SKB의 기술보고서 제목 2,520건과 POSIVA의 기술보고서 제목 1,014건이다. LDA 분석 결과, SKB는 9개, POSIVA는 6개의 주요 연구 주제가 도출되었으며, SKB는 상대적으로 분산된 연구 포트폴리오(상위 3개 주제 비중 49.6%)를, POSIVA는 보다 집중된 포트폴리오(상위 3개 주제 비중 72.2%)를 보였다. 연도별 주제 비중에 대한 회귀 분석과 Wald 검정 결과, 건설 허가 신청(SKB: 2011년, POSIVA: 2012년)을 기점으로 SKB는 9개 중 5개 주제, POSIVA는 6개 중 3개 주제에서 통계적으로 유의한 구조적 변화(p < 0.05)가 관찰되었다. 특히 SKB의 수리지질학 모델링 연구는 허가 신청 이후 증가 속도가 가속화된 반면, POSIVA의 현장 특성화 연구는 감소 추세로 전환되어 두 기관 간 상이한 연구 단계 전환 양상이 확인되었다. 또한 주제 간 평균 유사도는 SKB (0.12)가 POSIVA (0.34)보다 낮아, 복수 부지 평가 전략과 단일 부지 집중 전략에 따른 연구 주제 통합도의 차이를 반영하는 것으로 해석되었다. 본 연구는 심층 처분 분야에 텍스트 마이닝 기법을 적용하여 선도국의 연구 진화 과정을 데이터 기반으로 가시화하였으며, 그 결과는 대한민국을 포함한 후발국의 효율적인 R&D 전략 수립을 위한 참고 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

이 연구는 경상남북도에서 발생한 땅밀림지와 비땅밀림지의 대상으로 표고, 경사, 지질, 임상, 지형습윤지수, 사면곡률, 수계와의 거리, 도로와의 거리를 로지스틱 회귀분석을 이용하여 땅밀림 위험지를 판별하였다. 경상남북도의 땅밀림지와 비땅밀림지 각각 92개소를 대상으로 1.5 ha 원형버퍼를 구획하여 공간분석을 실시하였다. 로지스틱 회귀분석을 통해 통계적으로 유의한 영향을 미친 요인은 식생, 곡률(profile), 도로와의 거리이었으며, 모델 검증결과 Nagelkerke R²은 0.375, Hosmer & Lemeshow 유의확률은 0.545로 모델이 적합함을 나타냈다. 로지스틱 회귀분석에서 유의성이 있었던 5가지 종속변수를 이용하여 땅밀림 위험지를 판별하였으며, 위험지를 나타내는 1–2등급의 합계는 53.3%의 판별률을 나타냈다. 이 연구를 통해 땅밀림 위험 판별지도를 구축하였다.

본 연구는 여수 지역의 Talus를 포함한 붕적토층에 시공된 절토부옹벽에서 발생한 변위의 원인을 규명하기 위해 수행되었다. 시공 단계에서 발생한 벽체 변위 메커니즘을 분석하고자 전기비저항 탐사, 유향·유속 시험, 지중경사계 및 지하수위계 계측을 포함한 종합적인 지반조사를 실시하였다. 분석 결과, 투수성이 높은 붕적토층과 하부의 저투수성 풍화토 경계면에서 강우 시 지하수 정체 현상이 발생하는 것으로 나타났다. 특히 일강수량 55.3 mm 이상의 집중호우 직후 지하수위가 옹벽 기초부 심도(EL.65–74 m)까지 급격히 상승하며 배면 수압을 증대시킨 것이 변위 발생을 유도하는 주요 원인으로 분석되었다. 지중경사계 분석 결과 No.6+0.0 구간에서 최대 18.8 mm의 전면 변위가 관측되었으며, 이는 지형적 집수 특성에 따른 국지적 지하수 집중 현상과 밀접한 상관관계를 보였다. 이러한 결과는 붕적토 등 복합 지반 내 옹벽 설계 시 지층의 수리적 특성에 따른 지하수위 변동이 구조물 안정성에 지대한 영향을 미칠 수 있음을 시사하며, 향후 시공 단계별 안정성 검토와 수평배수공 등 효율적인 배수 체계 수립이 필수적임을 보여준다.

표토(topsoil)는 탄소 순환, 수자원 저장 및 정화, 홍수 조절, 생물 생산 등 다양한 생태계 서비스를 제공하는 핵심 자연자원이다. 그러나 표토는 형성에 장기간이 소요되는 반면 훼손될 경우 자연적인 회복이 어렵기 때문에 체계적인 복원 기술의 적용이 필요하다. 본 연구에서는 지질 유형별 표토 훼손 부지를 대상으로 토양 특성을 분석하고, 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV) 기반 공간정보 분석을 통해 훼손 범위와 훼손량을 산정한 후 지질별 표토 복원 기준을 적용한 현장 복원 및 복원 효율 평가를 수행하였다. 화성암, 퇴적암, 변성암 지역을 대상으로 노출 심토와 주변 표토의 물리·화학·생물학적 및 지질학적 특성을 비교 분석하였다. 또한 UAV 영상, 정사영상 제작, 디지털 표면 모델(Digital Surface Model, DSM), 디지털 지형 모델(Digital Terrain Model, DTM) 및 정규식생지수(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI) 분석을 활용하여 표토 훼손 면적과 체적을 산정하였다. 분석 결과, 표토 훼손 면적은 화성암 지역 346 m², 퇴적암 지역 51 m², 변성암 지역 1,351 m²로 나타났으며, 훼손 체적은 각각 488.33 m³, 215.65 m³, 1,050.01 m³로 산정되었다. 토양 분석 결과 노출 심토는 주변 표토에 비해 화학적 비옥도와 생물학적 활성이 낮고 단위중량은 높은 경향을 나타내었다. 표토 복원은 노출 심토 70%와 동일 지질 기원의 표토 30%를 혼합하는 방식으로 수행하였다. 복원 후 토양 특성 분석 결과 화성암, 퇴적암 및 변성암 지역 모두에서 복원된 토양이 지질별 표토 Ⅰ등급 기준을 만족하는 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 지질 유형별 복원 기준을 적용하고 동일 지질 기원의 표토를 혼합하는 방식이 훼손된 표토의 기능을 효과적으로 회복시키는 방법임을 보여준다.

시추공 변형률계는 지각 내 미세 변형을 고해상도로 연속 관측할 수 있어 장기 지각 변형 해석에 유용하다. 그러나 실제 관측 자료에는 지구조적 변형 신호 외에도 다양한 환경 요인에 의한 비지구조적 성분이 포함될 수 있어 자료 해석의 불확실성을 증가시킨다. 본 연구에서는 지하수위 변화가 시추공 변형률계 자료에 미치는 영향을 분석하고, 지하수위 유발 성분을 제거하기 위한 경험적 보정 방법을 제시하였다. 2021년부터 2023년까지의 강수량, 지하수위, 면적변형률 및 전단변형률 자료를 분석한 결과, 연구 지역의 지하수위는 강수 이후 뚜렷하게 상승하며, 특히 일별 지하수위 변화량은 강수 발생 후 약 1일 이내에 가장 큰 반응을 보였다. 이는 지하수위 변동의 주요 원인이 강수의 지하 침투와 이에 따른 공극압 증가임을 지시한다. 지하수위가 급격히 상승하는 구간을 대상으로 수위 변화량과 변형률 변화량 사이의 관계를 분석한 결과, 면적변형률과 두 전단변형률 모두 지하수위 변화와 선형적인 상관성을 보였으며, 이를 바탕으로 지하수위 유발 변형률 보정식을 도출하였다. 보정 후 자료에서는 지하수위 변동에 따른 반복적인 단기 변형 성분이 크게 감소하였고, 전처리 자료에서 불명확했던 장기 변형 추세가 뚜렷하게 나타났다. 보정 결과는 지하수위 보정이 시추공 변형률계 자료의 신호 대 잡음비를 향상시키고, 장기 지각 변형 해석의 신뢰도를 높이는 데 효과적임을 보여준다.

최근 건설현장의 지반침하와 굴착 붕괴 및 흙막이 파괴 그리고 사면활동 등은 지반 조건의 불확실성과 설계 가정의 단순화 및 시공 중 응력 재분포, 계측·관리체계 미흡 등과 같이 복합적으로 작용하는 다요인적 시스템의 실패 형태로 나타난다. 그러나 국내 사고조사체계는 행정적 책임 규명 중심으로 운영되어 정량적 검증과 표준화된 건설 포렌식 체계가 부족한 실정이다. 이에 본 연구는 정량적 안정성 평가와 계측 기반의 역해석 및 근본원인(Root Cause)의 계층 분석을 통합한 지질 및 지반공학을 기반한 포렌식 조사 표준 모델을 제안하여 안전율 재산정 및 지반특성을 반영한 매개변수간 민감도 분석은 국제 품질 기준에 정합하는 재현성과 검증 절차를 포함하여 과학적, 공학적 분석 체계로 전환하고자 한다.

본 연구는 부산 지역에서 지표투과레이더(GPR) 탐사 후 천공 및 공내영상조사를 통해 확인된 도로 하부 공동 3,054개를 대상으로 오사카(Osaka), 서울시(Seoul), 국토안전관리원(KALIS) 및 CDI (Cave-in Damage Index) 등 4개의 위험도 평가체계를 적용하여 위험 등급 분포 특성을 비교하였다. 또한, 공동의 형상 특성을 무차원 지표로 정규화하여 위험 등급과의 관계를 분석하고, 지반역학적 임계값의 현장 적용성을 검토하였다. 평가체계별 위험 등급 분포는 뚜렷한 차이로 도출되었는데, 이는 평가 목적과 의사결정 논리의 차이에 기인한다. KALIS 체계는 상대적으로 많은 공동을 고위험군으로 분류하는 보수적 특성을 보이는 반면, Osaka와 CDI 체계는 고위험군 분류 범위가 좁은 선별적 특성을 나타냈다. 공동의 위험도는 토피 깊이와 공동 폭의 비(η = h_t/W)에 의해 주로 결정되었고, 고위험 공동은 η < 0.4에, 저위험 공동은 η > 0.87에 집중되어 각각 Kuwano의 실험적 임계값과 Rankine 토압 이론의 응력 아칭 한계에 부합하였다. 오즈비 분석에서도 η < 0.4 공동은 모든 평가체계에서 고위험 분류 가능성이 유의하게 높았는데, 이는 η가 도로 하부 공동의 위험도 평가와 유지관리 우선순위 결정의 핵심 지표로 활용될 수 있음을 지시한다.

배수형 철도 터널은 장기 공용 시 소구경 배수관 내부에 고형화된 경질침전물이 축적되어 라이닝 간극수압을 증가시키고 구조물 변상을 가속화한다. 기존의 고압 세척 및 회전식 커팅 공법은 직경 150 mm 이하 횡배수관 내 고화 침전물에 대해 충분한 파쇄 성능을 확보하지 못하는 실정이다. 본 연구에서는 회전 유체 에너지를 직선 왕복 타격 에너지로 변환하는 캠 구동 타격식 제거 장치를 개발하고, 오리피스 방정식 및 Darcy–Weisbach 식을 이용한 이론적 검토와 실대형 모형 실험을 병행하여 최적 노즐 조합 조건을 도출하였다. 직경 1.5 mm 노즐을 회전체 8개·추진체 3개로 배치한 조건이 5분간 383 mm²의 최대 제거 면적을 보였으며, 실측 운전 압력 11.5 MPa에서 정적등가력 3,073.5 N (단순 분사 반력 152.9 N의 약 20배)이 발생하고 유연체 동역학 해석상 약 120 MPa의 국부 응력 집중이 예측되었다. 상용 회전식 커팅 노즐과의 비교 실험에서 본 장치는 평균 21.3 cm/min의 제거 속도로 기존 장치(4.5 cm/min) 대비 약 5배 높은 성능을 입증하였다. 도시철도 터널 50 m 구간 현장 실증을 통해 배수 기능을 회복시켜 본 기술의 현장 적용성을 확인하였다.