이 연구 주제는 터널과 지하공간의 설계·시공 과정에서 발생하는 지반 및 암반의 거동을 이해하고, 이를 바탕으로 안전성과 경제성을 동시에 확보하는 데 초점을 둔다. 연구실의 주요 논문과 저서에서는 수력발전 터널, 심부 터널, 지하공간 구조물 등 다양한 대상에 대해 지질 조건의 불균질성, 굴착에 따른 응력 재분배, 암반 파괴 가능성 등을 체계적으로 분석하고 있다. 특히 한국의 터널 및 지하공간 기술, 터널설계기준, 지반공학 이론과 실제에 관한 축적된 연구 성과는 연구실의 대표적인 학문적 기반을 보여준다. 세부적으로는 NATM과 같은 터널 굴착 공법의 적용성, 굴착 순서 변화에 따른 안정성 차이, 터널 라이닝 및 지보 시스템의 효율성 평가가 핵심이다. 실제 논문에서는 굴착 시퀀스에 따른 거동을 수치해석으로 비교하고, 고응력 조건에서 암반의 반응과 암반분류체계의 확장 가능성을 검토하였다. 또한 심부 수압터널의 초기 담수 과정에서 발생하는 포화 반응과 주변 지반의 변화도 연구하여, 시공 단계뿐 아니라 운영 단계까지 고려한 장기 안정성 평가를 수행하고 있다. 이 연구는 산악지형, 단층대, 절리 발달 암반 등 복잡한 지반조건에서 터널을 시공해야 하는 현대 인프라 사업에 직접적으로 기여한다. 향후에는 현장 계측, 수치모델링, 경험적 설계기준을 통합하는 방향으로 발전하여, 보다 정밀한 위험 예측과 합리적 지보 설계가 가능해질 것으로 기대된다. 이러한 연구는 철도·도로 터널, 수력발전용 압력터널, 도시 지하공간 개발 등 다양한 분야에서 안전한 지하 구조물 구축을 위한 핵심 기술로 활용될 수 있다.

연구실의 또 다른 핵심 분야는 암반 및 지반의 역학적 특성을 정량적으로 평가하고, 이를 수치해석과 경험적 모델에 연결하여 실제 설계에 반영하는 것이다. 지반공학 분야에서는 현장 조건이 매우 복잡하고 불확실성이 크기 때문에, 암반분류, 지질조사, 토질 및 암반 시험, 그리고 해석 모델의 적절한 결합이 필수적이다. 연구실은 이러한 문제를 해결하기 위해 터널 및 기초구조물 주변 지반의 강도, 변형, 절리 특성, 초기응력 상태 등을 종합적으로 고려하는 연구를 수행해 왔다. 특히 암반분류체계와 암반등급 평가를 실무 설계에 연결하는 연구가 두드러진다. 고응력 절리암반에서의 터널 지보 설계를 위해 Tunneling Quality Index, Rock Mass Rating, Geological Strength Index 등의 지표를 실제 현장 데이터와 역해석(back calculation)에 기반해 확장하려는 시도가 대표적이다. 또한 FLAC 2D와 같은 수치해석 도구를 활용하여 굴착 중 변위, 응력집중, 붕락 가능성, 지보재 요구량을 예측함으로써, 단순 경험식에 의존하던 기존 설계 방식의 한계를 보완하고 있다. 이러한 안정성 평가 및 수치해석 연구는 터널뿐 아니라 말뚝기초, 사면, 하천매설배관, 연약지반 개량과 같은 다양한 지반구조물 문제에도 폭넓게 적용될 수 있다. 현장 계측 자료와 해석 결과를 상호 검증하는 접근은 설계 신뢰도를 높이고, 시공 중 발생할 수 있는 위험을 조기에 관리하는 데 유리하다. 앞으로는 데이터 기반 예측기술과 결합하여 더욱 정밀한 지반 거동 예측과 성능기반 설계로 확장될 가능성이 크다.

연구실은 전통적인 터널 및 암반공학뿐 아니라 토목합성재료를 활용한 지반 보강과 배수 성능 연구에도 관심을 보여 왔다. 관련 저서인 토목합성재료연습, 토목합성보강재와 더불어, 지오텍스타일 배수재의 장기 여과 성능을 평가한 논문은 이 분야의 대표적 성과로 볼 수 있다. 이러한 연구는 연약지반, 성토, 사면, 구조물 배면 등에서 지반의 배수와 보강을 동시에 달성하기 위한 실용적 기술 개발에 의미가 있다. 구체적으로는 분해성 프리패브리케이티드 지오텍스타일 드레인의 장기 필터 성능, 막힘(clogging) 특성, 재료 열화에 따른 기능 변화 등을 검토하여, 실제 시공 환경에서의 신뢰성을 평가한다. 또한 지오그리드 보강사면의 거동특성, 지반 내 보강재의 하중 전달 메커니즘, 토립자와 보강재 사이의 상호작용 역시 중요한 연구 대상이다. 이러한 접근은 재료공학적 성질과 지반역학적 거동을 함께 고려해야 하므로, 지반공학과 재료기술의 융합 연구로 볼 수 있다. 토목합성재료 기반 기술은 시공성 향상, 공사비 절감, 유지관리 효율성 증대라는 장점을 가지고 있어 현대 토목 인프라에서 활용 범위가 계속 확대되고 있다. 연구실의 성과는 배수재와 보강재의 성능을 단기 실험이 아닌 장기적 관점에서 해석한다는 점에서 실무 가치가 높다. 앞으로 친환경 재료, 고내구성 합성재, 스마트 계측기술과 결합되면 보다 지속가능한 지반 보강 및 배수 시스템 설계로 이어질 수 있다.