피암터널은 낙석방지시설 중 하나로 비교적 큰 낙석이 발생할 수 있는 급경사지 도로위에 건설된다. 일반적으로 피암터널은 약 200kJ에서 3,000kJ 까지의 낙석에너지에 저항할 수 있도록 설계된다. 기존 연구에서 이러한 피암터널의 효율성을 증대하기 위하여 콘크리트 충전강관(CFT, Concrete-Filled Tube)를 주구조체로 사용하는 신형식 피암터널을 제시하였다. CFT를 주구조체로 활용함으로서 급속시공이 가능하며 높은 하중저항 능력과 연성 또한 확보할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 기존 연구에서는 선현 탄성 해석을 통하여 거동을 분석하여 한계를 가지고 있어 보다 실제적인 낙성하중을 고려한 3차원 유한요소해석을 통하여 제안된 피암터널의 거동을 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 먼저 제안된 피암터널 주구조체에 대한 실제 낙석하중을 포함한 3차원 유한요소해석을 개발하였다. 이후 최대 낙석에너지에 대한 제안된 피암터널 주구조체의 낙석 저항능력에 대하여 연구를 수행하였다.

대한민국은 산악지형이 많으며 사면붕괴로 인한 도로구조물 및 인명피해가 종종 발생한다. 이러한 사면붕괴로 인한 피해를 줄이기 위해서 낙석방지시설이 필요하다. 국내의 낙석방지울타리는 50kJ의 낙석 충돌 에너지에 저항할 수 있도록 설계되었다. 하지만, 낙석 에너지의 크기는 사면의 형태 및 조건에 따라 편차가 크며 약 100kJ에 이르기도 한다. 따라서 효율적인 낙석방지울타리의 설계 및 설치를 위해서 여러 종류의 낙석에너지에 맞는 표준화된 낙석방지울타리가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 다양한 낙석에너지에 따른 낙석방지울타리의 표준 단면을 유한요소해석을 통하여 제안하였다. 최종적으로 기존 50kJ 낙석방호울타리 외에 30kJ 및 100kJ급 낙석방지울타리를 제안하였다.

국내 낙석 방지시설 관리지침(국토해양부, 2008a)에는 48~61kJ에 상응하는 낙석방지울타리의 와이어 로프와 지주에 대한 규격이 제시되어 있으나, 제시된 규격이 상응하는 흡수가능에너지와 어떤 상관관계가 있는지 근거가 불명확한 실정이다. 국내 규격 기준의 국도용 낙석방지울타리(국토해양부, 2008b)와 고속 도로용 낙석방지울타리(국토해양부, 2008b)는 50 kJ 정도의 낙석에너지를 방호할 수 있는 것으로 보고되 어 있는데 객관적이고 합리적인 성능평가 방법을 사용해서 얻은 결론인지 근거가 명확하지 않다. 따라서 낙석방지울타리의 성능을 객관적이고 합리적으로 평가할 수 있는 유럽기준(EOTA, 2008)을 준용한 시험 방법과 평가기준을 이용하여 국내 규격기준 낙석방지울타리의 성능을 평가하고자 하였다. 아래와 같은 실 물충돌시험과 LS-DYNA 프로그램을 이용한 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 시험을 수행하였다. 국내 고속 도로용 낙석방호울타리는 50kJ의 낙석충돌에너지를 방호할 수 있는 것으로 평가되었으며 간격 유지대를 200mm 연장할 필요가 있는 것으로 파악되었다.

이 논문은 가파른 경사면 전면에 시공되는 낙석방지벽에 작용하는 토압의 특성에 대한 내용을 다룬다. 낙석방지벽 배면되메움 공간은 주동상태의 흙쐐기가 완전히 형성될 만큼의 공간이 없고, 토압의 특성은 벽체의 이동과 벽체와 절취사면 사이의 좁은 간격에서 발생하는 아칭 효과의 영향을 크게 받기 때문에 해석적으로 신뢰성 있는 규명이 되지 않고 있다. 연구는 실내에서 축소모형에 대한 원심력시험을 통하여 수행되었다. 연구결과는 낙석방지공 배면토압이 지반의 경사각과 벽체이동에 크게 영향 받음을 보여주었다 벽체상반부에서는 벽체이동에 의한 토압감소가. 하반부에서는 아칭 효과가 뚜렷하게 나타남을 보였다. 이 연구결과에 의하면 낙석방지벽 설계에서 벽체에 작용하는 토압은 지반경사와 공사중 또는 완공후의 벽체 이동조건을 고려하여야 함을 알 수 있었다.

Evaluation criteria for rockfall is proposed using 137 real data. Rockfall data was classified 3 categories considering damage level of rockfall protection fence, and rockfall energy for each was made a calculation. In results, 50kJ, 70kJ and 117kJ of rockfall energy are proposed as evaluation criteria.

전 국토의 64%가 산악지형으로 이루어져 있는 우리나라는 산업 및 도시의 발달에 따른 새로운 택지조성, 도로개설 및 산업기지 건설, 대규모 주택단지 개발 등으로 자연 사면을 변형시키는 규모나 빈도가 증가하고 있다. 최근에는 기상 이변에 의한 집중호우가 빈번히 발생하여 절취사면에서 낙석이 발생할 위험이 더욱 높아졌다. 국내 절개면 낙석방지시설은 전체 위험절개면 대책공법 중 70%이상을 차지하고 있으며, 낙석방지울타리는 20%정도를 차지하고 있다. 국내 낙석발생현황을 참고하여 낙석에너지를 계산하면 최대는 1,469kJ이고, 평균은 312kJ이다. 국내 관리지침에는 48～61kJ에 상응하는 낙석방지울타리의 규격기준만 제시되어 있기 때문에 312kJ의 평균낙석에너지의 낙석이 발생하는 경우에도 상당한 크기의 도로, 차량, 인명피해가 예상된다. 반면에 국외 낙석방지울타리 설계기준에는 다양한 성능등급과 표준시험방법이 제시되어 있어 다양한 낙석에너지를 방호할 수 있는 낙석방지울타리의 개발이 이루어지고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내 낙석발생현황을 참고하여 낙석방지울타리의 성능등급, 표준시험방법, 평가방법을 제시하고 시뮬레이션과 실물충돌시험을 통하여 기존 낙석방지울타리에 대한 성능평가를 수행하고, 국내 낙석발생 현황은 50kJ의 낙석보다 큰 낙석들이 발생하기 때문에 기존의 낙석방지울타리를 개선하여 100kJ낙석을 방어할 수 있는 낙석방지울타리의 개발이 성공적으로 이루어졌다.