에너지파일 열간섭 현상과 경제성을 고려한 적용성 연구

정경식(Kyoungsik Jung),이병호(Byoungho Lee),민선홍(Sunhong Min),천병식(Byungsik Chun) 한국지반환경공학회 2015 한국지반환경공학회 학술발표회논문집 Vol.2015 No.09

터널 제어발파 공법 및 화약류의 진동전달 특성에 관한 연구

정혁상(Jung Hyuksang),정경식(Jung Kyoungsik),문홍년(Mun Hongnyeon),천병식(Chun Byungsik),박두희(Park Duhee) 한국지반환경공학회 2011 한국지반환경공학회논문집 Vol.12 No.2

국내의 터널현장에서 흔히 봉착하는 난제는 주변에 존재하는 각종 구조물과 가옥의 피해에 대한 민원의 해결 문제이다. 현재 암반터널을 굴착하는데 있어서 가장 효과적인 방법은 강력한 폭력을 지닌 화약을 사용하는 것인데, 이때 발생하는 발파진동이 민원의 주원인이라 할 수 있다. 본 연구에서는 라인드릴링과 프리스플리팅의 진동저감 효과를 수치해석을 실시하여 비교?분석 하였다. 그리고 수치해석방법에 의한 결과의 유사성을 검증하고 진동저감 효과를 정량화하였다. 또한, 외곽공 제어발파에 적용하는 일반화약과 폭속이 다른 이종화약류를 조합하여 폭속별 진동저감 효과와 추가로 터널 발파진동을 저감할 수 있는 외곽공 제어발파 공법으로서 적용 타당성을 검토하였다. The most common problem encountered in domestic tunnel construction sites are solving public resentments caused by damage to adjacent structures and buildings. The most effective excavation method in rock tunnelling is the drilling and blasting, which is the main cause of vibration resulting in the public resentments. In this study, numerical analysis is conducted to compare the vibration reduction effect of line drilling and pre-splitting methods. Furthermore, the numerical simulations are verified and the results are quantified. Finally, various combinations of explosives used in controlled blasting are used and the vibration reduction effects are evaluated, thereby proving the applicability of the controlled blasting for reduction of vibration in tunnelling.

등가열교환율을 적용한 현장타설 에너지파일 설계법

민선홍,박상우,정경식,최항석,Min, Sunhong,Park, Sangwoo,Jung, Kyoungsik,Choi, Hangseok 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.3

본 연구에서는 현장타설 에너지파일의 열교환 파이프 배치 형태별 열교환율을 전산유체해석 프로그램(FLUENT)을 이용하여 평가하고, 이를 이용하여 에너지파일의 설계법을 제시하였다. 등가열교환율을 산정하기 위해 동일한 현장타설말뚝 제원에 대해 열교환파이프 배치 형태를 W-형(직렬), 복합 U-형(병렬 4쌍), 나선형의 3가지로 고려하였다. 건물측 부하조건은 여름철 냉방운용를 모사하기 위해 순환수의 에너지파일 유입온도, 즉 히트펌프 유출온도(Leaving water temperature, LWT)를 $35^{\circ}C$로 일정하게 유지하여 에너지파일 유출온도, 즉 히트펌프 유입온도(Entering water temperature, EWT) 변화를 관찰하였다. 지반에 최대 가상부하를 적용한 경우(100시간 연속 냉방부하 조건)에는 3가지 열교환기 형태가 유사한 열교환율을 보인 반면, 실제 히트펌프 가동에 의한 건물 냉방운용을 모사하기 위해 간헐적으로 일일 8시간 운용-16시간 정지를 7일간 반복 해석한 경우에는 W-형(직렬연결)과 복합 U-형(병렬 4쌍) 열교환기는 유사한 열교환율을 보이나, 나선형 열교환기는 파이프 루프 상호 간 열간섭으로 인해 복합 U-형 열교환기에 비해 약 86%의 열교환율을 갖는 것으로 평가되었다. 전산유체해석에 의해 계산된 열교환파이프 배치 형태별 에너지파일의 등가열교환율을 에너지파일 설계프로그램(PILESIM2)에 적용하여 다양한 형상의 현장타설 에너지파일에 대한 설계법과 대표적인 설계변수에 대한 설계도표를 제시하였다. In this paper, a relative heat exchange rate is numerically compared for cast-in-place concrete energy piles with different heat exchange pipe configurations, and a new design method for energy piles is proposed. An equivalent heat exchange rate was estimated for the W-type (one series loop), multiple U-type (four parallel loops), and coil-type heat exchanger installed in the same large-diameter drilled shaft. In order to simulate a cooling operation in summer by a CFD analysis, the LWT (leaving water temperature) into a energy pile was fixed at $35^{\circ}C$ and then the EWT (entering water temperature) into a heat pump was monitored. In case of continuously applying the artificial maximum cooling load for 100 hours, all of the three types of heat exchangers show the marginally similar heat exchange rate. However, in case of intermittently applying the cooling load with a cycle of 8 hours operation-16 hours off for 7 consecutive days, the coil type heat exchanger exhibits a heat exchange rate only 86 % of the multiple U-type due to measurable thermal interference between pipe loops in the energy pile. On the other hand, the W-type possesses the similar heat exchange rate to the multiple U-type. The equivalent heat exchange rates for each configuration of heat exchangers obtained from the CFD analysis were adopted for implementing the commercial design program (PILESIM2). Finally, a design method for cast-in-place concrete energy piles is proposed along with a design chart in consideration of typical design factors.

Top Down 공사현장에 적용되는 현장타설 선기초기둥의 지지력에 관한 연구

변요셉(Byun, Yoseph),정경식(Jung, Kyoungsik),김종호(Kim, Jongho),천병식(Chun, Byungsik) 한국지반환경공학회 2011 한국지반환경공학회논문집 Vol.12 No.12

최근 최첨단 정보통신 산업의 발전과 비약적인 교통수단의 개선으로 인해 도심지의 개념이 점차적으로 확대되고 있으며, 지하공간이 대형화, 대심도화 되고 있어 구조물의 건설을 위한 지하굴착방식 또한 건설환경에 발맞춰 변화되게 되었다. 이 중 Top Down 공법은 건축계획과 연계하여 종래의 지하굴착 방식과는 다른 획기적인 방법이며, 그 중 기둥용 선기초기둥은 공사방식이나 공사기간, 공사비에서 매우 중요한 요소 중 하나이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 건물 기둥용 선기초기둥에 대하여 현장 검증용 재하시험 결과를 기준으로 설계단계에서의 지지력 산정결과와 비교, 분석을 통해 각 검토방법별 적용성을 고찰해 보고자 하였다. 그 결과 대부분의 설계식은 재하시험 결과에 못미치는 보수적인 결과를 주는 것으로 나타났다. 또한 구조물기초 설치 후 영구하중 에 대해 현장타설말뚝 두부에 작용하는 압축응력을 평가해 본 결과 전반적으로 기초와의 구속효과로 인해 작용응력이 감소하는 것으로 나타났다. Recently, a concept of the downtown area was progressively extended by improvement of rapid transportation system and development of the most advanced telecommunication industries. And underground has become bigger in addition deeper, Excavation methods which construct a structure were changed according to construction environments. Top Down methods which are continuous with architectural plan differ from existing excavation methods innovatively, pre-founded column is an important factor for construction methods, duration, expenses. Therefore, this study considers application by investigative methods according to comparison, analysis on loading test result of on site inspection and estimated results of bearing capacity for structure pre-founded column. As a result, almost designing eclipse appeared prior value which didn’t arrive result of load test. Also, evaluate permanent load for the compressive stress acting on head of cast-in-place after basic structure was installed. Then, applying stress generally is reduced by confining effect with foundation.

굴착공사 중 문제발생 유형에 따른 효과적인 보강방법에 대한 사례연구

기정서(Ki, Jungsu),정경식(Jung, Kyoungsik),천병식(Chun, Byungsik) 한국지반환경공학회 2012 한국지반환경공학회논문집 Vol.13 No.2

과거에는 굴착공사 중 사고발생의 경우 대부분 대규모 붕괴로 연결되는 경우가 많았다. 그러나 최근에는 설계검토 수준의 향상 및 공사 중 적극적인 계측계획의 수립 등으로 대규모 붕괴로 연결되기 전 문제발생 징후를 사전 감지, 피해를 최소화하여 공사를 안전하게 완료하는 경우가 많아지고 있다. 본 논문은 먼저 과거 붕괴사례 조사를 통해 과거의 붕괴원인에 대해 정리하였다. 다음으로 최근에 중요하게 대두되고 있는 계측관리에 대한 일반사항 및 활용방법에 대해 살펴보고 굴착공사 중 문제발생 유형 및 원인에 대해 검토하였다. 또한 실제 시공 중 계측결과 이상 징후가 나타난 현장을 대상으로 계측결과와 연계하여 문제발생 원인 및 보강대책을 검토하였다. 본 연구를 통해 굴착공사 중 대규모 붕괴사고를 사전에 방지하기 위해서 계측관리 및 지반조사가 매우 중요한 사항이라는 인식이 증대될 것으로 판단된다. Large-scale collapse happened under excavation construction in the past. But, recently the trend that it is completed safely to minimize damages is growing because of increasing levels of design review and detecting signs of problems before the outbreak of large-scale collapse with proactive planning of measurement. In this paper, through studying case collapses over the past, it put the cause of the collapse in order. And then, after reviewing general information on management and utilization of measurement methods which importantly emerging recently, the type and cause of the problem during the excavation was reviewed. And the causes of problem were analyzed by targeting the site which unusual symptoms happened on measuring results under construction. In this study, the awareness that measurement management and subsurface investigation is highly important will increase for preventing large-scale collapse in advance.

시공단계를 고려한 비탈면의 안정성 검토를 통한 비탈면 활동원인 연구

변요셉(Byun Yoseph),장현길(Jang Hyeonkil),정경식(Jung Kyoungsik),천병식(Chun Byungsik) 한국지반환경공학회 2011 한국지반환경공학회논문집 Vol.12 No.8

최근 우기 시 집중호우로 인한 보강토 옹벽 및 비탈면의 붕괴는 빈번히 발생하고 있으며 더욱 인명사고로 이어지고 있다. 이에 본 논문에서는 집중호우로 인한 보강토 옹벽의 붕괴된 사례를 통해 보강토 옹벽의 균열 및 비탈면활동의 원인을 분석한 내용을 다루었고, 시공단계를 고려한 유한요소해석을 실시하여 비탈면의 파괴원인 분석 및 거동특성을 파악하였다. 연구결과 집중호우에 의한 보강토 옹벽의 변위는 증가하는 것으로 나타났으며, 그 증가폭도 큰 것으로 나타났다. 이와 같은 결과를 통해 말뚝 항타로 인해 보강토 옹벽의 붕괴에 일부 영향을 미칠 수 있는 것으로 분석되었다. In recent rainy seasons, severe rain storms have caused frequent reinforced retaining wall collapses and slope sliding which have lead to casualties. In this paper, investigating cases of reinforced retaining wall failure, the causes of cracks in reinforced retaining wall and slope sliding have been examined, and a finite element analysis considering the construction phase has been done to analyze the cause and characteristics of slope sliding. As a result, reinforced retaining wall displacement has increased due to heavy rain storms and the increase size has been shown to be large. From these results, it has been analyzed that pile driving can have an effect on the collapse of reinforced retaining walls.

친환경적인 무기질계 주입재(NDS)의 내구성에 관한 연구

이혜진(Lee Hyejin),이종휘(Lee Jonghwi),정경식(Jung kyoungsik),천병식(Chun Byungsik) 한국지반환경공학회 2011 한국지반환경공학회논문집 Vol.12 No.7

현재 지반주입공법에 사용되는 약액으로는 물유리계가 주로 사용되고 있다. 그러나 물유리계를 사용한 약액주입공법은 현장적용에 있어서 내구성 저하, 강도 저하, 용탈 현상 등의 여러 가지 문제점을 가지는 바, 한시적인 차수용도로 사용될 수는 있으나 영구적인 지반보강 및 차수를 위해서는 본질적인 문제점을 가지고 있다. 본연구에서는 이러한 물유리계 지반주입재의 문제점을 해결할 수 있는 무기질계 지반주입재(NDS)의 환경영향평가 및 내구성을 규명하기 위하여 대표적인 물유리계 재료인 SGR 재료와 함께 일축압축강도시험, 어독성시험, 내구성시험, 침적 후 삼축투수시험을 실시하였다. 내구성시험 결과, 재령 28일 강도는 NDS가 SGR보다 1.5배 크게 나타났으며, 어독성시험 결과 SGR의 생존율은 50~70%, NDS는 100%로 나타났고 이는 NDS의 생존율이 SGR보다 더 높다는 것을 보여주었다. 따라서 시험결과를 종합해 볼 때 전반적으로 NDS가 SGR에 비해 내구성면에서 우수하며 친환경 적임을 확인할 수 있었다. Recently, the ground injection method using water glass as one of the components of the main resources and the products of the construction has some basic problems for permanent reinforcement of foundation and stopping leakage of water because it has some serious problems such as durability reduction, compression strength reduction and eluviation. This study was to evaluate the environmental impact and durability of the developed friendliness of Natural and Durable Stabilizer(NDS) of inorganic injection and Space Grouting Roket(SGR) with typical water glass type material. Two materials, NDS and SGR, were compared with each other by unconfined compressive strength test, fish poison test, durability test and triaxial permeability test. The results of the durability test indicated that the 28-day strength of the NDS was 1.5 times higher than that of the SGR. The fish poison test proved that the survival rate in the SGR and NDS is 50~70%, and 100%, respectively. Therefore, the NDS has higher survival rate than that of the existing SGR. The NDS will be considered by an environmentally friendly product and moreover it has a few problems for soil and groundwater pollution.

현장시험을 통한 고강도 강관을 이용한 쏘일네일의 거동특성 평가

박재만(Jeaman Park),박두희(Duhee Park),이종권(Jongkwon Lee),정경식(Kyoungsik Jung) 한국지반환경공학회 2021 한국지반환경공학회논문집 Vol.22 No.2

본 연구에서는 최근 강소재의 발전에 의해 고강도 강관의 제작이 실용화됨에 따라 고강도 강관 쏘일네일링 공법의 안정성 및 적용성에 대한 평가를 수행하였다. 쏘일네일링 공법에서 보강재로 사용되고 있는 이형철근을 동일직경의 고강도 강관으로 대체 할 때의 보강재의 거동특성과 보강력 증대효과를 규명하고 안정성을 확인하기 위하여 현장시험시공을 실시하였다. 인장시험결과 측정변형률 값이 이론식에서 산정된 변형률보다 작은 값을 보이므로 이형철근을 사용한 쏘일네일링 공법과 유사한 거동을 한다고 볼 수 있다. 변위측정 결과, 고강도 강관의 변위가 이형철근 보다 큰 값을 보이는 것은 강관 내부그라우팅 영향과 단면적 감소에 따른 영향인 것으로 판단된다. 쏘일네일링 공법에 고강도 강관을 사용하는 경우 부재성능 및 경량화를 통하여 안정성 및 시공성 향상에 따른 현장적용성이 양호한 것으로 판단된다. In this study, as the production of high-strength steel pipes due to the development of steel materials, the stability and applicability of the soil nailing method using high-strength steel pipes were evaluated. Rebars used as reinforcement in the soil nailing method are the same in order to determine the behavioral characteristics and the effect of increasing the reinforcement when replacing it with a high-strength steel pipe of a diameter, a field test were conducted to confirm the stability. As a result of the tensile test, the measured strain is smaller than the strain in the theoretical equation, so it can be seen that the behavior is similar to that of the soil nailing method using rebars. As a result of the displacement measurement, the displacement of the high-strength steel pipe is larger than that of the rebars is considered to be the effect of the internal grouting effect of the steel pipe and the decrease in the cross-sectional area. In the case of using high-strength steel pipes for the soil nailing method, it is judged that the field applicability is good by improving stability and workability through member performance and weight reduction.

Performance-based comparison of energy pile of various heat exchange pipe arrangement by in-situ thermal response test

민선홍(Min, Sunhong),고형선(Koh, Hyungseon),유재현(Yoo, Jaihyun),정경식(Jung, Kyoungsik),이영진(Lee, Youngjin),최항석(Choi, Hangseok) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05

In this study, a test bed was constructed in order to evaluate thermal efficiency of the energy pile which carries out combined roles of a structural foundation and of a heat exchanger. The energy pile in this study is designed as a large-diameter drilled shaft equipped with the heat exchange pipes which configures a W-shape and an S-shape. The drilled shaft reached to the depth of 60 m whilst the heat exchange pipes were installed to about 30 m deep from the ground surface. The W-shaped and S-shaped heat exchange pipes were installed in the opposite sections of the same drilled shaft. In-situ thermal response tests were performed for both the shapes of heat exchange pipes. To avoid underestimating the thermal performance due to hydration heat of concrete inside the drilled shaft, the in-situ thermal response tests for the energy pile were performed after four weeks since the installation of the energy pile.

현장타설 에너지파일을 이용한 지열 냉난방 시스템의 성능에 대한 실증연구

박상우(Sangwoo Park),이석재(Seokjae Lee),오광근(Kwang-Geun Oh),정경식(Kyoungsik Jung),최항석(Hangseok Choi) 한국신재생에너지학회 2016 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.11