도심지 대심도 터널건설에 따른 갈등분석 및 대책

문준식,전기찬,김영근,문훈기,Moon, Joon-Shik,Jeon, Kichan,Kim, Young Geun,Moon, Hoonki 한국터널지하공간학회 2021 한국터널지하공간학회논문집 Vol.23 No.6

지하공간의 개발, 특히 도심지 대심도 터널은 지상의 부족한 공간을 대체할 수 있는 건설사업으로 개발 필요성이 꾸준히 증가하고 있으나 복잡하고 장시간이 걸리는 설계 및 시공특성, 장대화 특성 등으로 인하여 관련 공공갈등이 더욱 심화되고 양상이 복잡해지고 있다. 또한, 주로 공적인 예산이 투입되므로 민원발생 시 소극적인 대응이 이루어져 갈등이 증폭되거나 교착이 장기화되는 경우가 많다. 본 연구에서는 최근 발생한 도심지 대심도 터널 시공관련 주요 갈등의 진행상황을 분석하여 갈등 발생 원인, 장기화 요인 및 해결방안 등을 검토하고, 일반시민과 터널 전문가를 대상으로 한 설문조사를 통해 대심도 터널건설에 대한 인식, 주요 갈등요인에 대해 분석하고 도심지 대심도 터널의 갈등 최소화를 위한 제언사항을 제시하였다. 본 연구결과는 도심지 대심도 터널건설에 대한 시민 공감대 형성을 위한 다각적인 홍보방안 및 사업추진 절차의 개선사항 등 대안을 수립하고 터널 건설관련 인식 제고방안을 마련하는데 활용될 수 있을 것으로 판단된다. Underground space, especially very-deep tunnel development in urban area, is a good alternative to solve the problem of insufficient ground space, and the need for underground space development is steadily increasing. However, due to the complex and time-consuming nature of design and construction, public conflicts related to the deep tunnel project are getting aggravating and more complex. In addition, since the public budget is mainly invested, when civil complaints arise, they often respond passively, resulting in amplification of conflicts or prolonging the deadlock in many cases. In this study, by analyzing the progress of major conflicts related to the construction of very-deep tunnels in urban area, the causes of conflicts, factors prolonging conflicts, and solutions are reviewed. Through a survey targeting ordinary citizens and tunnel experts, thoughts about the deep tunnel construction and major conflict factors were analyzed, and suggestions for minimizing conflicts were presented. The results of this study can be used to prepare alternatives such as various public involvement measures and improvement of project procedures to form a civic consensus on the construction of very-deep tunnels, and to prepare measures to improve prejudice against very-deep tunnels.

공용중인 NATM 터널의 성능중심 평가체계 연구: 평가모형 개발 및 검증

문준식,김홍균,안재욱,이종건,Moon, Joon-Shik,Kim, Hong-Kyoon,An, Jai-Wook,Lee, Jong-Gun 한국터널지하공간학회 2020 한국터널지하공간학회논문집 Vol.22 No.1

공용중인 시설물의 성능기반 평가에서 보유 성능은 성능별 평가지표를 유목화 한 후 각 성능에 대한 평가지표의 중요도를 고려하여 가중평균하여 평가한다. 본 연구에서는 NATM 터널의 성능기반 평가기법을 제시하기 위해 이전 연구에서 도출된 평가지표의 지표별 특성과 유사성 등을 분석하여 최종 평가지표를 도출하였다. 평가지표별로 상대적 중요도를 산출하여 평가지표의 가중치를 도출하였다. 정량적인 평가모형을 개발하기 위하여 지표별 성능등급 평가기준을 관련 문헌 및 선행연구 분석을 통해 도출하고, 도로 및 철도 터널의 유지관리 시 적용할 수 있는 성능평가표를 제시하였다. 제시된 성능평가 모형의 유의미함을 제시된 평가표를 실제 공용중인 터널에서 정밀안전진단을 통하여 측정된 조사자료에 적용하여 각 평가지표와 최종 평가결과와의 상관분석을 실시함으로써 검증하였다. 본 연구에서 제시된 공용중인 터널의 성능평가를 위한 평가지표, 가중치, 그리고 용도별 평가모형은 추후 터널의 성능중심 유지관리 체계에 적용되어 유지관리 전략 수립 시 활용될 수 있을 것으로 판단된다. In a performance-based evaluation of structures in use, the current performance is assessed by summing up the weighting of the evaluation indices for each performance. In this study, to suggest a performance-based evaluation technique for NATM tunnels in use, the performance evaluation indices were derived by examining the characteristics and similarities of each index developed from previous study. The weighting of the evaluation indices was derived by calculating the relative importance of each evaluation indices from the AHP analysis. In order to develop a quantitative evaluation model, grading criteria for each performance index was derived through literature review, and performance evaluation tables for road and railway tunnels were presented. In order to verify the significance of the proposed performance evaluation model, the correlation analysis was performed between each evaluation index and the final evaluation result. In the correlation analysis, the survey data measured through precision safety diagnosis in the tunnel in use was applied. It may be said that the proposed evaluation indices, weighting, criteria and evaluation models for tunnels in use can be applied to the performance-based maintenance system of tunnels.

국내 기후특성을 고려한 도로터널의 동결-융해 평가기준 연구

문준식,안재욱,김홍균,이종건,Moon, Joon-Shik,An, Jai-Wook,Kim, Hong-Kyoon,Lee, Jong-Gun 한국터널지하공간학회 2020 한국터널지하공간학회논문집 Vol.22 No.1

전 세계적으로 이상기후 현상의 빈도와 강도는 높아지고 있는 추세이다. 이는 인명과 재산에 직접적인 피해를 줄 수 있으므로 이상기후에 대응하여 적정한 유지관리 전략을 수립하고 실천하는 것이 중요하다. 한파 또는 폭설이 빈번하게 발생하는 한랭지역에 건설되는 시설물의 경우에는 다른 지역에 위치하고 있는 시설물에 비하여 동결-융해에 의한 피해를 많이 받을 수 있으며, 해를 거듭할수록 그 피해 정도는 증가할 가능성이 매우 높다. 그러나 동결-융해의 피해를 정량적으로 확인할 수 있는 명확한 기준과 이에 대한 대응방안은 아직 제시되고 있지 않은 실정이다. 따라서 실내 동결시험 결과를 기반으로 지역별 기후특성을 고려한 동결조건을 -14℃에서 1일, -7℃에서 2일 또는 -5℃에서 3일 지속될 경우로 선정하였으며, 그 결과, 강원지역의 대관령(8.3회), 철원(5.3회), 태백(4.9회)의 순으로 동결-융해 환경에 노출되어 있는 것으로 판단되었다. 이러한 연구결과를 기반으로 도로터널의 동결-융해 평가기준을 새롭게 제시하였다. 본 연구에서 제시된 도로터널의 동결-융해 평가기준은 추후 한랭지역 터널의 정량적 평가와 유지관리 전략의 수립 시 활용될 수 있을 것으로 판단된다. Globally, the frequency and intensity of abnormal climate events are increasing. Since this can directly damage lives and property, it is important to establish and implement an appropriate maintenance strategy in response to abnormal weather. Facilities built in cold regions where cold wave or heavy snow occurs frequently can be more damaged by freeze-thaw than facilities located in other regions. However, there are no clear criteria for quantitatively identifying the damage of freeze-thaw and how to cope with it. Therefore, based on the results of indoor freezing tests, the freezing conditions considering regional climate characteristics were selected as one day at -14℃, two days at -7℃ or three days at -5℃. As a result, it was confirmed that they were in the freeze-thaw environment in order of Daegwallyeing (8.3 times), Cheorwon (5.3 times) and Taebeak (4.9 times) in Gangwon region. Through this study, the evaluation criteria of freeze-thaw of road tunnels were newly proposed. The freeze-thaw evaluation criteria of the road tunnel presented in this study can be used for the quantitative evaluation and maintenance strategy of tunnels in cold regions.

터널 굴착으로 인한 터널인접 절리암반 투수계수 감소를 고려한 터널 내 지하수 유입량 산정방법

문준식,Moon, Joon-Shik 한국터널지하공간학회 2013 한국터널지하공간학회논문집 Vol.15 No.3

본 연구에서는 절리 암반 내 터널굴착 시 지하수 유출량 예측량이 실제 계측치와 큰 차이가 나는 이유 중 하나인 터널주변 절리암반의 투수계수의 감소 현상에 대해 논의하였다. 현재 터널 설계 시 일반적으로 사용되고 있는 지하수 유출량 산정식은 터널주변 암반이 등방, 균질하고 일정한 투수계수를 유지한다고 가정한다. 하지만, 실제로는 터널주변 절리암반의 투수계수는 터널주변 유효응력 상태에 따라 변화하며, 절리 내 지하수 흐름에 따라 다시 터널주변 유효응력 분포가 영향을 받는 수리-역학적 상호거동을 보인다. 터널굴착 직후 터널 접선방향 유효응력이 응력집중과 간극수압 감소로 인해 급증하고 그에 따라 절리의 닫힘현상이 발생하며, 결과적으로 터널인접 절리암반 링 구간에서 투수계수가 급격히 감소하게 된다. 이러한 터널인접 링 구간 내에서 상당히 큰 간극수압 감소가 발생하게 되어 터널주변 간극수압 분포는 등방 균질의 절리암반으로 가정한 산정식과 큰 차이를 보인다. 본 연구에서는 절리암반의 수리-역학적 상호거동의 개념을 도입하여 터널주변 간극수압 분포와 터널 내 지하수 유입량 산정방법을 제안하고 이를 수치해석을 통해 검증하였다. This paper discussed about the effect of permeability reduction of the jointed rock mass in the vicinity of a tunnel which is one of the reasons making large difference between the estimated ground-water inflow rate and the measured value. Current practice assumes that the jointed rock mass around a tunnel is a homogeneous, isotropic porous medium with constant permeability. However, in actual condition the permeability of a jointed rock mass varies with the change of effective stress condition around a tunnel, and in turn effective stress condition is affected by the ground water flow in the jointed rock mass around the tunnel. In short time after tunnel excavation, large increase of effective tangential stress around a tunnel due to stress concentration and pore-water pressure drop, and consequently large joint closure followed by significant permeability reduction of jointed rock mass in the vicinity of a tunnel takes place. A significant pore-water pressure drop takes place across this ring zone in the vicinity of a tunnel, and the actual pore-water pressure distribution around a tunnel shows large difference from the value estimated by an analytical solution assuming the jointed rock mass around the tunnel as a homogeneous, isotropic medium. This paper presents the analytical solution estimating pore-water pressure distribution and ground-water inflow rate into a tunnel based on the concept of hydro-mechanically coupled behavior of a jointed rock mass and the solution is verified by numerical analysis.

하수터널의 콘크리트 라이닝 부식 방지공법 선정방법에 관한 고찰

문준식,이성준,Moon, Joon-Shik,Lee, Sungjune 한국터널지하공간학회 2014 한국터널지하공간학회논문집 Vol.16 No.4

최근 기후변화로 인한 도시침수와 합류식 하수관거 월류수 (combined sewer overflow)로부터 처리되지 않은 하수의 하천유입, 그리고 그에 따른 하천의 오염의 방지를 위해 지하방수로/저류조 겸용의 대형 하수터널의 건설이 증가하고 있다. 이러한 대형 하수터널의 경우 대부분 콘크리트 라이닝을 적용하고 있지만 하수관거 내에서 발생되는 황화수소($H_2S$)로 인하여 콘크리트가 부식될 수 있으므로 이에 대한 적절한 보호공이 필요하다. 본 논문에서는 최소 100년의 수명을 고려하여 설계된 대형 하수터널의 콘크리트라이닝 부식을 방지하기 위해 여러 공법들을 소개하고 각 공법의 일반적인 장단점과 설계 사례를 설명하였다. 하지만 대형 하수터널 라이닝의 부식방지 공법들의 적용 실적이 부족하여 부식방지 공법을 적용한 터널설계 대안에 대한 객관적인 평가가 쉽지 않다. 따라서 본 논문은 설계 사례연구를 통해 콘크리트 라이닝 부식방지 공법선정 프로세스를 소개하였다. Recently construction of large sewer tunnels used also as underground sluiceways/storages is increasing in order to prevent urban inundation, untreated sewage flow into rivers from combined sewer overflows and consequential river pollution due to climate change. Most of these large sewer tunnels are constructed with concrete and the concrete lining should be protected from corrosion caused by hydrogen sulfide($H_2S$). This paper introduced popular concrete corrosion protection methods for large sewer tunnels with 100-plus years of life cycle, and pros and cons of each corrosion protection methods were described by giving specific examples. However, it is difficult to objectively assess corrosion protection alternatives because of insufficient track record of corrosion protection methods applied to large sewer tunnels. In this paper, the evaluation process for selecting a corrosion protection alternative was introduced for large sewer tunnels using a case study.

터널굴착 중 지하수위 강하 및 깊이별 투수계수 변화를 적용한 지하수 유입량 변화 분석

문준식,쩡안치,장서용,Moon, Joon-Shik,Zheng, An-Qi,Jang, Seoyong 한국터널지하공간학회 2017 한국터널지하공간학회논문집 Vol.19 No.2

터널 내 지하수 침투는 터널붕괴와 그에 따른 지반침하의 주요 원인 중 하나이다. 따라서 터널굴착 중 시간에 따른 지하수 침투량과 간극수압 변화를 적절히 예측하는 것이 중요하다. 실무에서는 균질한 지반조건으로 가정하는 Goodman의 산정법을 사용하여 지하수 침투량을 계산하지만, 터널굴착 중 지하수위 강하와 깊이에 따른 투수계수 변화를 고려하지 않아 설계단계에서 지하수 유입량을 과다하게 산정할 우려가 있다. 따라서 본 연구에서는 지하수위 강하 및 깊이별 투수계수의 감소를 적용한 매개변수분석을 통해 지하수 유입량 변화를 분석 비교하였으며, 시간에 따른 지하수 침투량 변화와 지하수위 및 간극수압 분포 변화를 분석하기 위해 비정상류 해석을 수행하였다. Groundwater seepage into a tunnel is one of the main causes triggering tunnel collapse and the consequent ground subsidence. Thus, it is important to estimate adequately the groundwater inflow rate and porewater pressure change during tunneling with time elapse. In current practice, Goodman's analytical solution (or image tunnel method) assuming homogeneous ground condition around a tunnel is commonly used for estimating groundwater inflow rate. However, the generally-used analytical solution for estimating groundwater inflow rate does not consider groundwater level drawdown and permeability change with depth, and the inflow rate can be overestimated in design phase. In this study, parametric study was performed in order to investigate the effect of groundwater level drawdown and permeability reduction with depth, and transient flow analysis was carried out for studying the inflow rate change as well as groundwater level and porewater pressure change around a tunnel with time elapse.

개별요소법을 통한 Three-Hinge 파괴에 미치는 영향 분석

문준식(Moon, Joon Shik),박우정(Park, Woo Jeong),김리아(Kim, Ri A) 대한토목학회 2016 대한토목학회 학술대회 Vol.2016 No.10

수치해석을 이용한 터널 굴진율이 막장에서 유출되는 지하수에 미치는 영향 연구

문준식(Moon, Joon-Shik),이민주(Lee, Min-Joo) 대한토목학회 2018 대한토목학회 학술대회 Vol.2018 No.10

층상 점토지반의 굴착저면에 대한 안정성 분석

문준식(Moon, Joon Shik),박우정(Park, Woo Jeong),조준연(Cho, Joon Yeon) 대한토목학회 2016 대한토목학회 학술대회 Vol.2016 No.10

Comparative risk analysis of NATM and TBM for mixed-face large-diameter urban tunneling

김영근,문준식,심재범,이승복,최창림,천윤철,Kim, Young-Geun,Moon, Joon-Shik,Shim, Jai-Beom,Lee, Seung-Bok,Choi, Chang-Rim,Chun, Youn-Chul Korean Tunnelling and Underground Space Associatio 2011 한국터널지하공간학회논문집 Vol.13 No.1

터널 공사 중 많은 문제를 야기시킬 수 있는 불확실한 지반상태 및 터널 공법에 따른 여러 리스크를 최소화 할 수 있도록 전반적인 위험도 평가를 터널 설계 시 반드시 수행하여야 한다. 본 연구에서는 도심지 및 하저터널 구간의 터널공법으로 NATM 또는 쉴드 TBM 적용시 공법별 발생할 수 있는 리스크에 대하여 분석하였다. 우선 연구대상 지역의 주요 리스크 항목을 선정한 후 공법적용시 발생 가능한 리스크와 그 영향을 검토하고, 각각의 리스크 발생가능성과 터널공사에 미치는 위험도에 따라 정량적으로 등급화 하였다. 이러한 리스크 분석을 통하여 주요 위험도 영향을 고려한 공사비 및 공기분석을 수행하고 터널공법별 비교위험도를 평가하였다. 본 연구결과를 바탕으로 복합지반으로 구성된 도심지 대단면 터널에 대해 리스크 발생을 최소화 할 수 있는 안전하고 경제적인 터널공법을 선정하였다. 단, 본 연구는 국한된 지층 및 특별조건에서의 비교위험도를 평가한 결과임을 밝혀둔다. The risk assessment is essential for tunnel design in order to minimize risks associated with uncertainty about geological conditions and tunneling method. This paper provides a comparative risk analysis of a large single bore TBM driven tunnel against sequentially excavated NATM tunnel for a mixed-face large-diameter urban tunnel project near or under a river. The focus of this assessment is on the risks associated with the tunnel excavation methods, in particular whether a TBM or NATM presents more or less risk to achieve the planned excavation duration and bring the project within the estimated bid price. First, the impacts and risks to tunnel construction under each method were discussed, and the risks were scored and ranked in the order of perceived severity and likelihood. Finally, the assessment from a risk based perspective was conducted to decide which alternate tunneling method is more likely to deliver the project with the least time and cost. It is very important to note that this study is only applied to this tunnel project with specific geological conditions and other contract requirements.