1. 서 론

제방이나 댐과 같은 제체는 물을 가두어 두는 기능을 수행하며, 저장된 물은 제체에 대해 수압의 형태를 띄는 하중으로 작용하게 된다. 특히 우리나라와 같이 4계절에 따른 강수량의 변화가 큰 경우 저수위 변화가 반복적으로 발생하게 되며, 이러한 반복적인 수위 변화는 차수를 담당하는 코어 부분의 침식과 같은 제체의 노후화를 발생시킬 수 있다.

노후화된 제체의 유지･보수는 그라우팅 공법을 사용하여 수행될 수 있다. 그라우팅 공법은 기초 지반, 터널, 사면, 연약지반의 보강 및 댐･제방의 누수방지 등과 같은 다양한 분야에서 활용되고 있다(Society for the research of civil engineering construction method, 2003). 일반적으로 그라우팅 시공 결과의 건전성 평가를 위해서는 코어링을 통한 시료 채취 및 압축강도 측정 등이 주로 이용되고 있으나, 이러한 평가 방법의 경우 대상 구조물에 대한 손상이나 교란을 유발 할 수 있다. 특히 댐･제방과 같은 경우 이러한 코어링은 댐･제방에 대한 손상을 유발 할 수 있기 때문에 적용하기가 어렵다. 따라서 댐･제방에 수행된 그라우팅 보강 효과 평가를 위해서는 비파괴적인 기법의 적용이 필요하다. 일반적으로 댐･제방에 대한 그라우팅 시공 효과 평가는 시공 전후의 투수계수 비교나 전기비저항 시험 등을 통해 주로 수행되고 있다(Song et al., 2002).

그라우팅 시공 시 그라우팅이 시공된 영역은 시공 전에 비해 투입된 그라우팅 재료에 의해 강성이 변화하게 된다. 따라서 그라우팅 시공 전･후의 대상 시스템의 강성 변화를 측정할 수 있으면, 강성 변화가 발생한 영역 평가를 통해 그라우팅 재료가 침투한 영역 평가 그리고 강성 변화의 정도 평가를 통한 그라우팅 효과의 정량적 평가를 통해 그라우팅 효과를 공간적･정량적으로 평가할 수 있다. 이러한 강성의 평가는 탄성파 탐사를 사용한 대상 시스템의 탄성파 속도 결정을 통해 수행될 수 있다. 탄성파 탐사는 시추공 시공 및 시추된 공내에 감지기를 배치하여 실험을 수행하는 공내 탄성파 탐사(Stokoe and Woods, 1972; Kim et al., 2004)와 지표면에 모든 감지기를 배치하여 실험을 수행하는 비파괴 탄성파 탐사(Stokoe et al., 1994; Park et al., 1999)가 있다. 댐･제방과 같은 제체의 평가를 위해서는 댐･제방 자체에 손상을 유발해서는 안되기 때문에 공내 탄성파 탐사 보다는 지표면 비파괴 탄성파 탐사가 보다 효과적이다. 이러한 지표면 감지기 설치 탄성파 탐사기법들을 그라우팅 효과 평가에 효과적으로 적용하기 위해서는 대상 시스템의 강성변화에 민감하게 반응할 수 있어야 하며, 높은 공간 해상도를 가지는 방법이어야 한다. 일반적인 반사법, 굴절법과 같은 지표면 감지기 설치 탐사기법이나, 일반적인 표면파 기법의 경우 상대적으로 긴 실험측선을 필요로 하기 때문에 탐사 결과의 횡 방향 해상도와 같은 공간 해상도가 상대적으로 높지 못하다.

본 연구에서는 비파괴 탄성파 탐사 기법들 중 최근에 개발된 표면 탄성파탐사 기법인 HWAW기법(Park and Kim, 2001; Park and Kim, 2004(a), 2004(b); Park et al., 2004; Park and Hwang, 2012; Park, 2012; Kim et al., 2015)을 제체 그라우팅 효과 평가에 적용하였다. 본 논문에서는 HWAW기법에 대해 설명하고 HWAW방법의 그라우팅 효과 평가 적용의 타당성을 검토하고자 수치 모의 실험을 수행하였다. 또한 실제 그라우팅이 이루어진 제체에 HWAW방법을 적용하여 그라우팅 효과를 평가하였다.

2. HWAW 방법

모든 표면파 기법은 2개 또는 다수의 지표면 설치 감지기를 활용한 현장 시험, 현장에서 얻어진 데이터를 활용한 주파수(또는 파장)-위상속도 곡선인 분산곡선의 결정 그리고 분산곡선에 대한 역산을 통한 대상 지반의 전단파 속도 주상도 결정으로 이루어져 있다. HWAW기법은 2채널 시험법으로 하나의 가진원 과 2개의 감지기로 구성된 현장실험, 하모닉 웨이브릿을 기반으로 한 데이터 분석방법을 통한 분산곡선의 결정 그리고 유전자 알고리즘을 활용한 자동화된 역산기법을 통한 국부적인 전단파 속도 주상도의 결정으로 구성되어 있다.

2.1 HWAW방법을 사용한 분산곡선의 결정

HWAW방법은 매질을 따라 전파하는 일반적인 파의 위상･그룹속도 결정을 위해 개발된 방법이다. HWAW방법은 각 감지기에서 얻어진 신호를 하모닉 웨이브릿 변환을 통해 시간영역에서 각 주파수 성분으로 분해한 후(Fig. 1(a)), 에너지가 집중된 영역, 즉 국부적인 신호/잡음비가 최대가 되는 시간 위치 주변의 국부적인 에너지･위상정보만을 사용하여 분산곡선을 결정한다. 각 주파수 성분의 위상속도는 동일 위상이 이동하는 속도로서 Fig. 1(b)에 보여진 바와 같이 감지기 1에서 측정된 각 주파수 성분의 에너지가 최대가 되는 시간 위치(t_g¹)에 해당하는 위상(θ₁)이 감지기 1에서 감지기 2로 이동하는 데 걸리는 이동시간 t_ph²-t_ph¹을 결정한 후, 감지기 간격 D를 이동 시간으로 나누어 결정한다. 이때 t_ph¹과 t_ph²는 감지기 1과 2에서 위상(θ₁)에 해당하는 시간위치이다. 이러한 과정을 전체 주파수 성분들에 대해 반복적으로 수행하면, 주파수에 따른 위상속도 곡선인 분산곡선을 결정할 수 있다(Park and Kim, 2011). HWAW방법은 에너지가 집중된 국부 영역의 정보만을 이용하기 때문에 기존의 표면파 기법들에 비하여 현장에 존재하는 배경잡음의 영향을 매우 효과적으로 제거할 수 있다. 이러한 특징은 sludge햄머와 같은 단순한 에너지 소스를 통해서도 깊은 깊이까지 신뢰할 수 있는 전단파 속도 주상도 결정을 가능하게 한다. 이러한 특징은 현장에서 경제적이며 신속한 실험을 가능하게 한다.

2.2 현장 실험 구성

HWAW방법은 현장 실험을 위해 Fig. 2(a)와 같은 짧은 감지기 간격 구성을 사용한다. 두 개의 감지기와 하나의 가진원으로 구성되는 짧은 감지기 간격 구성은 가진원과 감지기 사이 간격이 6～12m이며, 감지기 간격은 1～3m를 사용한다. 표면파 기법은 시험측선을 구성하는 감지기 사이(2채널 시험의 경우 두개의 감지기 사이, 다채널 시험의 경우 첫 번째와 마지막 감지기 사이)의 평균적인 대상 시스템 물성치를 평가한다. 따라서 1～3m 사이의 짧은 감지기 간격은 국부적인 평가를 가능하게 하며, Fig. 2(b)와 2(c)와 주어진 것과 같은 선 또는 그리드 실험 구성을 통한 연속적인 시험을 통해 높은 횡방향-깊이 공간 해상도를 가지는 2차원 또는 3차원 전단파 속도 분포를 결정할 수 있다(Park et al., 2004; Park et al., 2007; Kim et al., 2015).

2.3 유전자 알고리즘을 이용한 자동화된 역산을 통한 전단파 속도 주상도의 결정

분산곡선은 대상 시스템의 전단파 속도 구조에 따라 각각 고유한 형태를 가진다. 따라서 현장실험을 통하여 분산곡선이 결정되면, 결정된 분산곡선의 형태로부터 대상 시스템의 전단파 속도 구조(주상도)를 결정할 수 있다. 이러한 분산곡선으로부터 대상 시스템의 전단파 속도 구조(주상도)를 결정하는 과정을 역산 과정이라고 한다. 역산 과정은 먼저 대상 지반의 전단파 속도 주상도를 가정하고 가정된 주상도에 대해 이론 분산곡선을 결정한 후 현장에서 실험을 통해 결정된 분산곡선과 비교하여 일정 수준 이상으로 일치하면 가정된 주상도를 대상 지반의 주상도로 결정한다. 만일 일치하지 않으면 주상도를 재 가정하여 위의 과정을 반복 수행한다. 반복 수행은 이론분산곡선과 실험분산곡선이 일정 수준 이상으로 일치할 때까지 수행된다. HWAW 방법에서는 유전자 알고리즘을 이용한 자동화된 역산기법(Park and Hwang, 2012; Park, 2012)을 사용한다. 

유전자 알고리즘은 자연의 진화과정을 단계화한 최적화 알고리즘으로 초기 다양한 M개의 개체(individual)로 구성된 집단(population)을 생성한다. 개체는 전단파 속도 주상도로 주상도를 구성하는 층들의 두께 및 속도값으로 이루어진다. 일단 집단이 생성되면 집단을 구성하는 각 개체들에 대해 다음과 같은 오차함수를 결정한다.

 (1)

where α ≤ 1 when Δλ(j) ≥ 1

     α > 1 when Δλ(j) < 1

여기서, DC_i,the는 집단의 개체들 중 I번째 개체(전단파 속도 주상도)를 사용하여 결정된 이론분산곡선이며, DC_field는 현장에서 결정된 실험분산곡선이다. N은 분산곡선을 구성하는 위상속도의 개수이며, Δλ(j)는 분산곡선의 j번째 위상속도가 점유하는 파장대역의 길이이다. 오차함수를 보면 분산곡선을 구성하는 각각의 위상속도값에 대해 그 위상속도값이 점유하는 파장 대역의 크기를 가중치로 부여하고 있다. 이러한 가중치 부여를 통해 일반적인 역산과정에서 발생하는 깊은깊이 해상도 문제(깊은 깊이에서 역산과정을 통해 얻어진 전단파 속도 주상도의 해상도 저하 문제)를 해결하였다.

일단 집단을 구성하는 모든 개체에 대해 오차함수가 모두 결정되면, 선택(selection)과정을 M번 반복 수행한다. 각 개체가 선택될 확률은 각 개체의 오차함수 크기에 반비례한다. 선택과정이 완료되면 교차(cross over)과정이 수행된다. 교차과정에서는 선택과정에서 선택된 개체들 중 임의로 두 개의 개체를 선택하여 새로운 개체들을 생성한다. 교차단계가 모두 완료되면 돌연변이(mutation)과정을 수행한다. 돌연변이 단계에서는 임의의 개체를 선택하여 임의(random)로 그 크기를 변화시켜 새로운 개체를 생성한다. 이러한 과정들을 통해 새로운 개체들로 구성된 다음 번 집단이 형성된다. 이러한 과정은 충분히 작은 오차함수값을 가지는 개체들이 출현할 때까지 또는 미리 정해진 횟수만큼 반복되며, 최종 집단에서 가장 좋은 성능을 보이는 개체를 대상 지반의 전단파 속도 주상도로 결정한다.

3. HWAW방법의 그라우팅 효과 평가에 대한 적용성 검토

일반적인 표면파기법은 주로 순수한 표면파 성분(far field component)으로 구성된 분산곡선을 사용하여 탐사를 수행한다. 이러한 순수한 표면파 성분을 얻기 위해 일반적인 표면파 기법들은 탐사 깊이에 따라 감지기 위치를 이동시켜 가며 시험을 수행한다. 목표 탐사심도가 Dm인 경우 신뢰할 수 있는 전단파 속도 주상도를 얻기 위해서는 분산곡선의 최대 파장이 대략 1.5D～2D가 되어야 한다. 이러한 파장대역을 포함하는 분산곡선을 얻기 위해서 일반적인 2채널 표면파 기법에서는 가진원-감지기 1 및  감지기 사이 간격이 각각 분산곡선 최대 파장의 절반이상 크기를 가져야 한다. 따라서 목표 탐사심도 10m인 경우 15～20m 정도의 실험 측선이 필요하게 되며, 이러한 긴 실험측선은 협소한 장소에서의 실험에 불편을 야기할 수가 있다. 또한 감지기 사이 지반의 평균 물성을 평가하는 표면파 시험의 경우 긴 감지기 간격의 필요는 국부적인 평가가 힘드며, 지반에 횡방향 물성 변화가 있는 경우 이러한 공간에 따른 물성 변동을 평가하기가 어렵다. HWAW방법의 경우 2.2절에서 언급한 바와 같이 짧은 감지기 간격 실험 구성으로 이루어진 선 또는 그리드 실험 구성을 사용하여 높은 횡방향-깊이 공간 해상도를 가지는 2차원 또는 3차원 전단파 속도 분포를 결정할 수 있다. 이러한 높은 공간 해상도는 댐･제방과 같은 대상 시스템의 그라우팅 효과 평가 시 구체적으로 어느 위치에서 효과적인 보강이 이루어졌는지를 평가 할 수 있게 해준다. 또한 그라우팅 시공 후 수행된 HWAW 시험에 의해 얻어진 제체 단면에서의 전단파 속도 값(또는 탄성계수)은 시공 전 의도한 강도 증진 기준과 같은 그라우팅 효과가 달성되었는지 평가하는데 유용하게 사용될 수 있다.

그라우팅에 의한 지반 물성 변화 평가를 통해 그라우팅 효과 평가를 위해서는 지반 물성 변화에 대해 실험 결과가 민감하게 반응하여야 한다. 표면파 시험의 경우 분산곡선을 결정한 후 분산곡선에 대한 역산과정을 통해 대상 시스템의 전단파 속도 주상도를 결정하게 된다. 따라서 표면파 시험이 그라우팅 효과 평가에 효과적으로 사용되기 위해서는 지반 물성 변화에 대해 분산곡선이 민감하게 반응하여야 한다.  표면파 시험의 지반 물성변화에 대한 민감도는 지반 물성변화에 따른 분산곡선 변화 정도를 측정하여 평가할 수 있다. 즉 지반 물성변화에 대해 분산곡선의 변화량이 클수록 대상 표면파 시험의 하부 지반 물성변화에 대한 민감도는 크다고 할 수 있다. 분산곡선으로부터 역산 과정을 통해 결정되는 전단파 속도 주상도 또한 분산곡선의 하부 지반 물성 변화에 따른 민감도가 클수록 이러한 변화를 정밀하게 평가할 수 있게 된다.

HWAW방법에 의해 결정되는 분산곡선의 하부지반 물성 변화에 대해 민감도를 평가하기 위해 Table 1에 주어진 바와 같이 2개의 층으로 구성된 지반 모델에 대해 수치 모의 실험을 수행하였다. 수치모의 실험은 Dynamic stiffness matrix 방법(Kausel and Roset, 1981; Kausel and Peck, 1982)에 기반을 둔 컴퓨터 프로그램 Fit7(Joh, 1996]을 사용하여 수행되었다. 실험 모델의 첫 번째 층은 전단파 속도 400m/s를 가지며 층의 두께는 6m이다. 두 번째 층의 전단파 속도는 400m/s를 기준으로 ±5% (380m/s, 420m/s), ±10%(360m/s, 440m/s), ±15%(340m/s, 460m/s)의 변동을 가지는 6개의 경우로 구성되어 있다. 민감도 분석을 위해 두 번째 층 속도 변화에 따른 분산곡선 6개를 결정하였다. 분산곡선 결정을 위한 실험 구성은 HWAW방법의 경우 2.3장에서 제시된 짧은 감지기 간격 실험구성(감지기 1 : 6m, 감지기 2 : 7m)을 사용하였다. 일반적인 표면파 시험과 비교를 위하여 주어진 지반 모델에 대해 far field 분산곡선을 결정하였다. Far field 분산곡선 결정을 위한 실험구성은 감지기 1은 가진원으로부터 6m, 감지기 2는 12m에 위치시켰다.

두 번째 전단파 속도 변화에 따른 분산곡선의 변화를 평가하기 위한 기준 분산곡선은 첫 번째 층과 두 번째 층 모두 400m/s의 전단파 속도를 가지는 homogeneous한 수치모델에서 얻어진 분산곡선을 사용하였다. 기본적으로 분산곡선의 결정은 주파수 영역에서 이루어지며, 따라서 민감도 분석을 위한 지반물성 변화에 따른 분산곡선 변동 크기 평균은 주파수 영역에서 결정되었다. 이때 평균 변동크기를 결정하기 위해 사용된 주파수 대역은 1m～20m 파장 대역에 해당한다. Fig. 3은 두 번째 층의 속도값 변화에 따른 분산곡선의 평균 변동 크기이다. 그림을 보면 두 번째 층의 전단파 속도 변화에 의한 HWAW방법에 의해 결정된 분산곡선의 평균 변동의 크기가 일반적인 표면파기법에서 얻어지는 Far field 분산곡선의 평균 변동의 크기에 비해 상대적으로 큰 값을 보임을 알 수 있다. 즉 짧은 감지기 간격을 사용하는 HWAW방법은 긴 감지기 간격을 사용하는 일반적인 표면파 기법과 비교하여 하부 지반의 물성 변화를 상대적으로 보다 민감하게 평가할 수 있음을 알 수 있다. 이러한 특징들은 HWAW방법이 제체 그라우팅 효과 평가에 효과적으로 사용될 수 있음을 보인다.

4. 현장적용

4.1 현장실험

HWAW방법의 현장 적용성을 평가하기 위하여 그라우팅에 의한 보수가 이루어진 D 저수지 제방에서 HWAW방법에 의한 그라우팅 효과 평가 시험이 수행되었다. D 저수지 제방은 총길이 234m, 높이 7m이다. 그라우팅은 Fig. 4(a)에 보여진 바와 같이 제체 중심을 기준으로 1m 간격을 가지는 두 개의 측선을 따라 2m 간격으로 시공되었다. 본 제방에는 2차에 걸쳐 그라우팅이 시공되었다. 1차 그라우팅은 월류부를 기준으로 길이 방향으로 120m까지 수행되었으며(Fig. 4(b)의 영역 I), 1차 그라우팅 시공 1년 후 나머지 영역(영역 II)에 대해 그라우팅이 시공되었다. 그라우팅 효과 평가를 위한 HWAW시험은 Fig. 5와 같은 순서에 의해 이루어졌다. 영역 I은 HWAW방법에 의한 그라우팅 효과 평가를 위한 시험계획 전에 이미 그라우팅 시공이 이루어졌기 때문에 영역 I에서는 그라우팅 시공전 HWAW시험을 수행하지 못하고 그라우팅 시공 1개월 후에만 시험이 수행되었다. 이 때 영역 II는 그라우팅 시공이 이루어지지 않은 상태였으며, 따라서 영역 II에서는 그라우팅 시공전 HWAW시험이 수행될 수 있었다. 영역 II에서는 1년 후 그라우팅이 시공되었으며, 시공 2주후 그라우팅 효과 평가를 위한 HWAW시험이 그라우팅 시공 전 시험과 동일 위치에서 수행되었다. 영역 I에서의 HWAW시험 위치는 월류부 끝 지점에서 12m 떨어진 지점을 시작으로 하여 10～20m 정도 간격을 가지는 5곳의 위치한다(H1, H2, H3, H4, H5). 영역 II에서는 10～20m 정도 간격을 가지는 4곳의 위치(H6, H7, H8, H9)에서 HWAW시험이 수행되었다.

4.2 전단파 속도 평가를 통한 그라우팅 효과 평가

Fig. 6은 그라우팅 시공 전 수행된 HWAW시험에 의해 결정된 전단파 속도 주상도 들이다. 앞에서 언급하 바와 같이 그라우팅 시공 전 시험은 시험 위치 H6, H7, H8, H9에서만 수행되었다. 그림을 보면 전단파 속도 주상도들은 깊이 3～4m 이내에서는 대략 50～150m 사이의 전단파 속도값을 보이며, 그 이상의 깊이에서는 200m/s 전후의 속도값을 가지는 전체적으로 유사한 모습을 보이나 위치에 따라 동일 깊이에서 전단파 속도는 서로 다른 값을 가짐을 볼 수 있다. 즉 시공 전 전단파 속도로 표현되는 제방의 강성(또는 전단 탄성계수)은 제방의 길이방향으로 불균일성을 보임을 알 수 있다. Fig. 7은 그라우팅 시공 후 HWAW방법에 의해 결정된 전단파 속도 주상도 들이다. 전단파 속도 주상도들은 영역 I(H1, H2, H3, H4, H5) 과 영역 II(H6, H7, H8, H9)에서 결정되었다. 그림을 보면 전단파 속도 주상도들의 속도값은 시공 전 전단파 속도 주상도 들의 속도값에 비해 그 크기가 증가했음을 볼 수 있다. 이러한 주상도 들은 시공 전과 마찬가지로 전체적으로 깊이 증가에 따라 각 시험위치에서 유사한 전단파 속도 분포 형태를 보이나 동일 깊이에서 전단파 속도의 변동 폭은 시공 전 전단파 속도 변동 폭에 비해 그 크기가 크다. 이러한 차이는 그라우팅이 위치에 따라 서로 다른 효과를 냈기 때문으로 생각된다. 이러한 공간에 따른 그라우팅 효과의 차이는 국부적인 전단파 속도 주상도 결정을 통해 효과적으로 평가 될 수 있다.

Fig. 8은 시공 전･후 모두 HWAW시험이 수행된 영역 II(H6, H7, H8, H9)에서 시공 전･후 얻어진 전단파 속도 주상도들을 비교한 그림들이다. Fig. 9와 10은 동일한 영역에서 결정된 깊이에 따른 그라우팅에 의해 증가된 전단파 속도량 및 속도 증가율 그림이다. 그림을 보면 H6과 H7 위치에서는 대략 9m 이하 깊이에서 전단파 속도가 증가한 것을 볼 수 있다. H6의 경우 대략 3m 이하 깊이에서는 대략 150m/sec 정도 그리고 깊이 3m 이상에서는 100m/s 정도의 속도값 증가를 보임을 알 수 있다. 증가율은 3m 깊이보다 얕은 경우는 100%～150%, 3m보다 깊은 경우는 50% 정도의 크기를 보인다. H7의 경우 1m～3m 사이 깊이에서 120m/s 정도, 깊이 3m 이상에서 60m/s 정도의 전단파 속도 증가를 보인다. 속도 증가율의 경우 1m～3m 깊이 사이에서 대략 120% 부근, 3m 이상에서 40% 정도의 값을 보임을 알 수 있다. H8과 H9의 경우에는 H6, H7의 경우와 달리 대략 6m～7m 이하 깊이에서 그라우팅 효과에 의한 전단파 속도 증가가 발생함을 볼 수 있다. H8의 경우 대략 1m～4m 사이 깊이에서 대략 150m/s, 4m 이상에서 50m/s～70m/s 사이의 속도값 증가를 보인다. 증가율의 경우 1m～4m 사이 깊이에 100%～140% 정도, 4m 이상에서 25%～40% 정도의 크기를 보인다. H9의 경우 대략 1m～6.5m 사이 깊이에서 대략 100m/s～120m/s 사이의 속도값 증가를 보이며, 증가율의 경우 3m 이하 깊이에서 110% 부근, 3m 이상 깊이에서 50% 정도의 크기를 보인다. 이때 각 위치에서 그라우팅 효과에 의해 발생하는 깊이에 따른 전단파 속도 증가량 및 증가율 경향은 서로 다름을 알 수 있으며, HWAW방법은 이러한 국부적인 그라우팅 성능차이를 효과적으로 평가할 수 있음을 알 수 있다.

Fig. 11(a)는 그라우팅 시공전 제방 단면(영역 II)에서의 전단파 속도 공간 분포이며, Fig. 11(b)는 시공 후 영역 I과 II에서의 전단파 속도 공간 분포이다. Fig. 11을 보면 전단파 속도로 표현되는 강성(또는 탄성계수)이 제방 단면에서 공간에 따라 어떻게 분포되어 있는지 알 수 있다. 이러한 강성(또는 탄성계수)의 분포는 제방의 해석에 효과적으로 사용될 수 있다. Fig. 12(a)는 제방의 영역 II에서 그라우팅에 의해 증가된 전단파 속도값들의 공간 분포를 나타낸 2차원 지도이다. 그림을 보면 영역 II의 좌측부에서는 8m～9m 이하 깊이에서 상대적으로 높은 속도값 증가를 보이며, 우측부에서는 대략 6m 이하 깊이에서 상대적으로 높은 속도값 증가를 보임을 알 수 있다. 또한 이 그림으로부터 각 위치에서의 속도값 변화 정도 평가를 통해 공간에 따른 그라우팅 효과 평가가 가능함을 알 수 있다. Fig. 12(b)는 제방 단면 영역 II에서의 공간에 따른 전단파 속도값 증가율 분포를 나타낸 2차원 지도이다. Fig. 12(b) 또한 Fig. 12(a)와 유사한 경향성을 보인다. 이 그림에서 그라우팅 시공 전 제방 단면의 전단파 속도 분포(강성 분포)에 대한 그라우팅 시공에 의한 전단파 속도 증가율을 결정할 수 있으며, 이러한 값은 그라우팅 시공 효과를 나타낸다. 따라서 이러한 그라우팅에 의한 전단파 속도 증가량 또는 증가율 2차원 전단파 지도로부터 제방 단면에서 그라우팅에 의한 효과가 발생하는 공간적 영역 및 그 효과의 정도를 평가할 수 있다.

5. 결 론

본 연구에서는 댐･제방과 같은 제체의 유지 보수에 많이 사용되는 그라우팅 공법의 시공 효과 평가에 있어 HWAW방법의 적용성을 평가하였다. HWAW방법은 대상 시스템의 강성 변화에 대한 민감도가 뛰어나기 때문에 그라우팅 시공에 의해 발생하는 제체 단면에서의 강성 변화를 깊이에 따른 전단파 속도 증가량 및 증가율의 형태로 효과적으로 결정할 수 있다. 또한 짧은 감지기 간격을 사용하여 국부적인 평가가 가능하기 때문에 그라우팅이 시공된 제체 단면에 해당하는 2D 형태의 전단파 속도 증가량 지도 및 증가율 지도의 결정이 가능하다. 이러한 지도는 그라우팅 효과의 공간적･정량적 평가에 효율적으로 사용될 수 있다. HWAW방법의 그라우팅 효과 평가에서의 적용성을 평가하기 위해 수치 모의 실험과 실제 그라우팅 시공이 수행된 제방에서 HWAW방법을 이용한 그라우팅 효과 평가가 수행되었다. 수치모의 실험을 통해 제안된 방법이 그라우팅에 의한 하부 지반 물성 변화에 민감하게 반응함을 알 수 있었다. 현장 적용을 통해 제안된 방법이 높은 공간 해상도를 가지는 제체 단면의 2차원 전단파 속도 지도의 결정 및 이를 통한 그라우팅 전･후의 제체 단면의 상태 평가, 그리고  제체 단면에서 공간에 따른 전단파 속도 증가량, 증가율 결정을 통해 그라우팅 효과 평가를 효율적으로 수행할 수 있음을 알 수 있었다. 이를 통해 그라우팅 시공 효과 평가에 있어서 제안된 방법의 적용성을 확인할 수 있었다.