Journal of the Korean Geosynthetics Society ISSN:2508-2876(Print) 2287-9528(Online) 한국지반신소재학회 논문집

최근 잦아지고 있는 지진에 대비하기 위해 해안구조물의 내진성능 확보가 어느 때보다 절실한 상황이다. 내진성능 확보를 위해서는 해안구조물의 안정성 평가가 선행되어야 한다. 지진에 대한 안정성을 평가하는 방법으로는 유한요소해석법이나 모형시험 등을 예시로 들 수 있다. 하지만 위 방법들은 막대한 비용과 시간이 필요로 한다는 단점이 있다. 따라서 본 연구는 지진시 케이슨식 안벽구조물의 변위를 빠르고 쉽게 예측이 가능한 간편식 제안을 목표로 진행되었다. 먼저 기존의 간편법과 수치해석을 비교 분석하였다. 그 결과, 기존의 간편법으로 케이슨식 안벽의 수평변위를 예측하기엔 한계가 있다는 것을 확인하였다. 따라서 이를 보완하기 위해 기존의 간편법에 뒷채움 지반 N치 및 속도의 PSI(Power Spectral Intensity)와 W/H비(케이슨폭/케이슨높이)에 관한 보정계수들을 추가하였다. 보정 후 오차가 눈에 띄게 감소하였고 200gal 범위 안에서 높은 정밀도를 보이는 것을 확인하였다.

연약지반을 개량하고 그 위에 구조물을 시공하는 데 있어 지반 침하량을 예측하는 것은 매우 중요한 일이다. 침하량을 예측하기 위해 과거로부터 많은 연구들이 진행되었고 많은 예측 식이 제시되었다. 침하량은 점토의 압축지수를 통해 산정할 수 있다. 본 연구에서는 부산항 신항의 함수비, 간극비, 액성한계, 소성한계, 압축지수의 데이터를 수집하여 데이터 셋을 구축하고, 구축된 데이터 셋을 통해 각 데이터 사이의 상관분석을 실시하였다. 오렌지 마이닝 프로그램을 이용하여 기계학습 알고리즘인 Random Forest, Neural Network, Linear Regression, AdaBoost, Gradient Boosting을 적용하여 압축지수 예측 모델을 제시하였다. 각 모델의 결과는 오차율을 나타내는 지표 중 하나인 RMSE 값과 MAPE 값 그리고 모델의 유의미함을 나타내는 R2 값을 비교하여 평가하였다. 그 결과, 함수비가 가장 큰 상관성을 보이며, 소성한계의 경우 다른 특성들보다 다소 낮은 상관성을 나타냈다. 각 모델을 비교한 결과 AdaBoost 모델이 가장 오차율이 낮고, 결정 계수 값이 크게 도출되었다.

건설 구조물을 지반에 정착시켜 구조물을 안전하게 유지하기 위한 그라운드 앵커공법은 정착 방식에 따라 하중분산형 앵커와 일반형 앵커로 구분된다. 최근 현장에서는 앵커의 인장력이 크게 나타나는 하중분산형 앵커를 적용하는 사례가 증가하는 추세이지만 그에 따른 현장 적용성에 대한 문제점도 있다. 하중분산형 앵커는 강연선에 인장력을 각각 다른 구간에 정착시켜 가하는 방식으로 앵커체의 길이 차이로 인해 정착장 별 최대 인장력 크기가 다르게 나타나는 편하중의 문제점이 발생하고 있다. 이에 본 연구에서는 앵커의 편하중에 따른 품질관리 방안으로 하중분산형 앵커의 각 강연선별로 하중 측정이 가능한 모노타입 하중계를 개발하였으며, 기존의 멀티타입 하중계와 모노타입 하중계의 측정 결과를 비교 분석하여 현장 적용성을 분석하였다. 그 연구 결과, 멀티타입 하중계는 내하체별 작용하중을 추정할 수 밖에 없어 하중분산형 앵커의 강연선별 편하중 발생에 따른 관리는 불가능하였다. 그러나 모노타입 하중계의 경우에는 각 내하체별, 강연선별로 하중이 측정되어 지반조건, 시공조건 등에 상관없이 각 강연선별로 하중값이 측정되어 편하중 발생에 따른 안전관리와 시공관리가 가능할 것으로 판단된다.

해안사구는 해안사빈의 모래가 바람에 의해 운반 및 퇴적으로 형성되어 생태계 보전 및 자연재해 보호의 역할을 한다. 해안사구의 침식에 대한 자가회복력에도 불구하고 해안사구의 면적이 지속적으로 감소하고 있어 논의가 필요하다. 미생물을 활용한 탄산칼슘 형성(microbially induced carbonate precipitation, MICP) 기술은 지반의 강성과 강도를 증진시키는 친환경적 방법으로, 본 논문에서는 MICP 기술의 해안사구 침식 저감성에 대해 논의하였다. 풍동 시험기가 해안사구의 침식 거동을 모사하기 위해 사용되었다. 무처리 모래와 MICP 처리 모래를 준비하여 침식 실험을 수행하였다. 3차원 스캐너를 통해 침식 전후의 표면 변화를 관측하여 침식 거동과 침식성 정수를 분석하였다. 염산 세척을 통해 MICP 처리된 모래의 고결도를 정량화하였다. 실험 결과, MICP 처리가 높을수록 고결도와 강도가 올라가고, 그로 인해 침식 저항성이 증진되었다. 이 논문에서는 풍력에 의한 전단응력과 물에 의한 전단응력 간의 불일치를 발견하고 이를 해소하기 위하여 보정계수를 제안하였다. 본 연구를 통해 MICP 기술의 해안사구의 침식 저감 가능성을 확인하였다.