상수도관로탐사에 대한 지중레이더와 전자유도탐사의 비교 분석 연구 = A Comparison Study on the Water Pipe Exploration Using the Ground Penetrating Radar and Electro-magnetic Induction

국문 초록 (Abstract)

최근 전국적으로 도심지에서 지반침하로 인한 안전사고가 빈번하게 발생하고 있으며 이로 인해 지반관련 안전문제에 대한 관심이 급증하고 있다. 이러한 안전사고의 주요 원인은 노후된 상·하수관의 누수, 신규 지하시설물 매설공사 후 되메우기 부실, 지하철 굴착공사 부실 등으로 인한 지하공간 매질의 불안정화이며, 그 중 가장 많은 잠재적 위험을 가지는 사례는 노후된 상·하수도관의 누수에 따른 관로주변 매질의 공동화에 의한 지반약화이다.
노후관로로 인한 피해를 최소화하고 과학적인 안전관리를 위해서는 정확한 지하매설물(관로)에 대한 정보 구축이 시급하다. 그러나 기존의 선행연구에 의하면 다양한 탐사상황의 지하시설물을 정확하게 탐사하기 위한 방법이 미비함을 확인할 수 있었다.
연구 범위로는 “경기도 광주시”를 중심으로 상수관로의 지반상태, 관의 재질 그리고 관경에 따라 실험군 및 대조군을 설정하여 여러 가지 CASE를 비교하였다. 연구 대상은 상수관로 매설시 노출관로이며, 금속탐사(전자유도기법), 지중레이더(GPR) 탐사의 2가지 방법을 이용하여 각각의 CASE에서 탐사방법별 정확도를 비교 분석하였다.
연구결과 지중레이더 탐사법은 아스팔트지반의 중형관로인 100mm 금속관로가 양호하게 나타났으며, 전자유도탐사법은 비포장 구간의 중·소형관로인 80mm, 100mm 금속관로가 가장 양호하게 나타나 지하시설물 탐사에 있어 상황에 맞는 탐사법을 선택하는 것이 중요하였으며, 또한 정확한 매설관의 탐사위치정보를 취득하는 방안이 필요하다고 사료된다.
주요어 : 지하시설물, 전자유도탐사법, 지중레이더 탐사법

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, ground subsidences are frequently occurred and cause many safety accidents on a national scale. Due to the accidents, the interest on the safety issues related to the ground is growing. The main reasons for the safety accidents are water leak from the aged water pipe and drain pipe, poor refilling after the burring the underground facility, and poor underground excavation in subway construction. Among them, the ground hollowization of the water leakage from the pipes has the highest potential risk. To reduce the risks and systematically manage the aging pipes, the information on the underground pipes should be established. Until now, however, the study on the optimal methodology on detecting the aging underground facilities is not performed.
In this study, optimal underground pipe exploration methods based on the types of the pipe (metal and non-metal); the surface material (asphalt, concrete, unpaved); and size of the pipe (small and medium) are analyzed. Total 27 cases are tested and the results are compared to the coordinates from the direct surveying conducted before laying the pipes. To detect the pipes, Ground Penetrating Radar and Electro-Magnetic induction methods are applied.
The results from the tests on the 27 cases shows that the GPR is the best method to detect the metal pipe laid under asphalt. GPR also detects the metal and non-metal pipes laid under unpaved surface to some degrees but it shows the poor performance on detecting the medium and small size pipes laid under concrete. The non-metal pipes are not detected from the EM induction, and the medium and small size pipes under unpaved surface are well detected. It also detects the pipes under asphalt to some degree.
It is expected that the results from this study contribute greatly to acquire the position of the underground pipes by properly applying the GPR and EM induction, thus the aging pipes are efficiently managed.
Keywords : Underground Facilities, Electromagnetic induction method, GPR(Ground Penetrating Radar)

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 제 1 절 연구배경 및 목적 1
• 제 2 절 선행연구 고찰 3
• 제 3 절 연구 범위 및 방법 5
• 1. 연구 범위 5
• 2. 연구 방법 6
• 제 2 장 이론적 배경 8
• 제 1 절 지하시설물도 작성개요 8
• 1. 지하시설물도 작성의 절차 8
• 2. 지하시설물도 작성의 규정 9
• 제 2 절 지하시설물 탐사 10
• 1. 지하시설물 측량의 정의 10
• 2. 지하시설물 탐사의 방법 12
• 1) 노출관로 위치측량 12
• 2) 지중레이더(Ground Penetrating Radar) 탐사 방법 14
• 3) 전자유도 탐사 17
• 제 3 장 실험 및 자료취득 20
• 제 1 절 실험 개요 20
• 1. 목적 및 실험방법 20
• 2. 실험 범위 20
• 제 2 절 지중레이더 실험 21
• 1. 지중레이더 탐사 장비 21
• 2. 지중레이더 탐사 자료의 처리과정 22
• 3. 지중레이더 실험 탐사 24
• 1) 포장재질별 탐사 24
• 2) 관의 크기별 탐사 27
• 3) 관의 종류별 탐사 30
• 제 3 절 전자유도탐사 실험 33
• 1. 전자유도 탐사 장비 33
• 2. 전자유도 탐사 34
• 제 4 장 지하시설물 탐사결과 비교분석 41
• 제 1 절 실험 결과 41
• 1. 노출관로 위치측량결과 41
• 2. 지중레이더 탐사 결과 43
• 3. 전자유도 탐사 결과 46
• 제 2 절 취득결과 비교 48
• 1. 노출관로 위치측량과 지중레이더 탐사결과 비교 48
• 2. 노출관로 위치측량과 전자유도 탐사결과 비교 53
• 제 5 장 결 론 59
• 참 고 문 헌 61
• ABSTRACT 63
• 감 사 의 글 65