김동수 연구실
건설환경및공학과 김동수
김동수 연구실은 지반공학 및 기초공학 분야에서 국내외적으로 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 지반-구조물 상호작용, 내진설계, 해양 및 특수 환경 기초공학, 첨단 실험 및 계측기술 개발 등 다양한 연구 주제를 포괄적으로 다루고 있습니다. 특히, 원심모형실험과 수치해석을 결합한 융합 연구를 통해, 실제 현장 조건을 정밀하게 모사하고, 실무에 적용 가능한 설계 기준과 신기술을 개발하는 데 주력하고 있습니다.
지반-구조물 상호작용 및 내진설계 분야에서는 얕은 기초, 말뚝 기초, 연결 및 비연결 말뚝기초 등 다양한 기초 형식에 따른 지진 응답 특성을 실험적으로 규명하고, 이를 바탕으로 내진설계 기준의 개선 및 신뢰성 있는 설계법 개발에 힘쓰고 있습니다. 또한, 국내 지반 특성에 맞는 지반분류체계 및 설계응답스펙트럼 개선 연구를 통해, 사회기반시설의 내진 안전성 확보에 크게 기여하고 있습니다.
지반공학 실험 및 계측기술 개발 분야에서는 대형 원심모형실험 시스템, 전단파속도 측정, HWAW 기법, SPT-업홀 토모그래피, 전기비저항 탐사 등 첨단 비파괴 계측기술을 개발하여, 지반의 동적 특성 및 상태를 신속하고 정확하게 평가할 수 있도록 하고 있습니다. 이러한 기술은 지반의 강성, 감쇠비, 불포화 특성, 함수비 변화 등 다양한 변수에 대한 정량적 평가를 가능하게 하며, 현장 적용성도 매우 높습니다.
해양 및 특수 환경 기초공학 분야에서는 해상풍력, 부유식 구조물, 해저 파이프라인 등 다양한 해양 구조물의 기초 시스템에 대한 실험적·수치적 연구를 수행하고 있습니다. 석션 버켓, 그룹 석션 앵커, 하이브리드 앵커 등 해양 구조물의 기초 거동, 설치 방법, 장기 안정성 평가 등을 통해, 해양 신재생에너지 및 극지·우주 건설 등 미래 첨단 산업 분야의 기반 기술을 제공하고 있습니다.
이외에도, 지반함몰, 액상화, 파이핑, 침하 등 다양한 지반 문제에 대한 실험적·이론적 연구를 통해, 도시 인프라의 안전성 향상과 재해 예방에 기여하고 있습니다. 다수의 특허, 기술이전, 산학협력, 국제학술활동 등 활발한 연구성과를 바탕으로, 국내외 지반공학 분야의 발전을 선도하고 있습니다.
지반-구조물 상호작용 및 내진설계
지반-구조물 상호작용(Soil-Structure Interaction, SSI)은 지진이나 동적 하중 하에서 구조물의 안전성과 성능을 좌우하는 핵심적인 연구 분야입니다. 본 연구실은 원심모형실험, 수치해석, 현장 계측 등 다양한 방법론을 활용하여 지반과 구조물의 상호작용 메커니즘을 심층적으로 분석하고 있습니다. 특히, 얕은 기초, 말뚝 기초, 연결 및 비연결 말뚝기초 등 다양한 기초 형식에 따른 지진 응답 특성을 실험적으로 규명하고, 이를 바탕으로 내진설계 기준의 개선 및 신뢰성 있는 설계법 개발에 주력하고 있습니다.
지반의 비선형 거동, 기초의 회전 및 침하, 구조물의 동적 특성 변화 등 실제 지진 상황에서 발생할 수 있는 다양한 변수들을 고려하여, 구조물의 내진 성능을 정량적으로 평가합니다. 동적 원심모형실험을 통해 실제 현장 조건을 모사하고, 수치해석을 통해 실험 결과를 보완함으로써, 기존 내진설계 기준의 한계점을 극복하고자 합니다. 또한, 국내 지반 특성에 맞는 지반분류체계 및 설계응답스펙트럼 개선 연구도 활발히 수행하고 있습니다.
이러한 연구는 항만, 교량, 댐, 원자력발전소 등 다양한 사회기반시설의 내진 안전성 확보에 직접적으로 기여하고 있습니다. 실험과 해석을 통한 과학적 근거를 바탕으로, 국내외 내진설계 기준의 개정 및 신기술 도입에 선도적인 역할을 하고 있으며, 실제 현장 적용을 위한 실용적 설계법 개발에도 힘쓰고 있습니다.
지반공학 실험 및 계측기술 개발
본 연구실은 지반공학 분야에서 세계적으로 인정받는 다양한 실험 및 계측기술을 개발하고 있습니다. 특히, 대형 원심모형실험(Geotechnical Centrifuge Test) 시스템을 구축하여, 실제 현장과 유사한 응력 조건 하에서 지반 및 기초 구조물의 거동을 정밀하게 모사할 수 있는 실험환경을 제공하고 있습니다. 이를 통해 지반의 변형, 침하, 액상화, 파이핑 등 다양한 지반 현상을 체계적으로 분석하고, 실무에 적용 가능한 설계 기준을 제시하고 있습니다.
또한, 전단파속도(Shear Wave Velocity) 측정, HWAW(Harmonic Wavelet Analysis of Wave) 기법, SPT-업홀 토모그래피, 전기비저항 탐사 등 첨단 비파괴 계측기술을 개발하여, 지반의 동적 특성 및 상태를 신속하고 정확하게 평가할 수 있도록 하고 있습니다. 이러한 기술들은 지반의 강성, 감쇠비, 불포화 특성, 함수비 변화 등 다양한 변수에 대한 정량적 평가를 가능하게 하며, 현장 적용성도 매우 높습니다.
이와 같은 실험 및 계측기술 개발은 지반공학 연구의 신뢰성을 높이고, 실제 설계 및 시공 현장에서 발생할 수 있는 다양한 문제에 대한 해결책을 제시하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 또한, 국내외 다양한 연구기관 및 산업체와의 협력을 통해 기술의 확산과 실용화에도 앞장서고 있습니다.
해양 및 특수 환경 기초공학
해양 구조물의 안정적인 설치와 장기 거동을 위한 기초공학 연구도 본 연구실의 주요 분야입니다. 석션 버켓, 그룹 석션 앵커, 하이브리드 앵커 등 해상풍력, 부유식 구조물, 해저 파이프라인 등 다양한 해양 구조물의 기초 시스템에 대한 실험적·수치적 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 원심모형실험을 통해 해양 환경에서의 반복하중, 침투수류, 지반 교란, 설치 거동, 인발 저항력 등 복합적인 현상을 정밀하게 분석하고 있습니다.
해상풍력발전기 기초, 해저 앵커, 모노포드 및 트라이포드 기초 등 다양한 해양 구조물의 설계 및 시공에 필요한 기초 거동 특성, 설치 방법, 장기 안정성 평가 등을 연구하고 있습니다. 또한, 극지방 동결토, 달 표면 등 특수 환경에서의 기초 거동에 대한 연구도 병행하여, 우주 및 극한 환경 인프라 구축을 위한 기초 데이터를 제공하고 있습니다.
이러한 연구는 해양 신재생에너지, 해저 인프라, 극지 및 우주 건설 등 미래 첨단 산업 분야의 기반 기술로 활용되고 있습니다. 실험과 해석을 통한 신뢰성 높은 데이터와 설계법을 바탕으로, 국내외 해양 및 특수 환경 인프라 구축에 기여하고 있으며, 관련 특허 및 기술이전도 활발히 이루어지고 있습니다.
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Optimization of Two Soil-Structure Interaction Parameters Using Dynamic Centrifuge Tests and an Analytical Approach
Kim, HU[Kim, Hyun-Uk], Ha, JG[Ha, Jeong-Gon], Ko, KW[Ko, Kil-Wan], Kim, DS[Kim, Dong-Soo]
SUSTAINABILITY, 2020
2
Structural inertial interaction effects on foundation behavior
Ko, KW[Ko, Kil-Wan], Ha, JG[Ha, Jeong-Gon], Kim, DS[Kim, Dong-Soo]
SOIL DYNAMICS AND EARTHQUAKE ENGINEERING, 2020
3
Centrifuge modelling of drained pullout and compression cyclic behaviour of suction bucket
Jeong, YH[Jeong, Yeong-Hoon], Kim, JH[Kim, Jae-Hyun], Manandhar, S[Manandhar, Satish, Ha, JG[Ha, Jeong-Gon], Park, HJ[Park, Heon-Joon], Kim, DS[Kim, Dong-Soo]
INTERNATIONAL JOURNAL OF PHYSICAL MODELLING IN GEOTECHNICS, 2020
2
(통합EZ)국내 액상화 설계 기준 개정안(2020)
3
(EZBARO)국내 액상화 설계 기준 개정안(2019)