최근 국내의 지하공간 개발에 따라 지하에 매설되어 있는 가스관 등에서 폭발사고가 꾸준히 발생하고 있으며, 수소저장소 건설에 따른 수소폭발의 위험성도 증대되고 있다. 도심지 인구집중과 같은 국내 특성상 개별의 폭발사고가 복합적인 큰 사고로 확산될 가능성이 존재한다. 따라서 예기치 못한 폭발사고에 대비하여 지하구조물 주변에서의 가스 폭발이 지하구조물 안정성에 미치는 영향을 평가하는 것이 필요하다.
본 연구에서는 지하구조물 상부에 가스폭발이 발생했을 때, 지하구조물에 주변 암반의 안정성에 영향력을 미치는 요인들의 영향을 파악하고자 국내외 혼합 가스 폭발 사례를 조사, 분석하여 혼합가스의 폭발량을 TNT 등가량으로 변환하였으며, 암반의 안정성에 영향을 미치는 8개 인자들을 설정하여 AUTODYN을 이용한 민감도분석을 진행하였다. 총 64번의 모델링을 진행한 뒤, 각 인자들을 통해 산출된 응력을 통계 프로그램인 SPSS로 각 인자에 따른 지하구조물의 영향평가를 진행하여 그 중요성을 비교, 분석하였다.
AUTODYN 폭발 모델링 분석 결과, 폭발이 발생한 직후 폭발파는 방사형으로 진행하였으며, 폭발파가 터널에 도달한 이후 폭발파는 터널의 반사와 지표면의 반사로 인한 폭발파의 복잡한 양상을 볼 수 있었다. 또한, 동일한 조건에서 폭발량이 두배로 증가했을 때, 압축응력은 약 2.55배, 인장응력은 약 1.2배 증가한 양상을 보였으며, 동일한 조건에서 폭발지점과 터널 사이의 거리가 두배로 증가했을 때, 압축응력은 약 5배, 인장응력은 약 1.3배 증가한 양상을 보이고 있다.
민감도분석 결과, 폭발지점과 지하구조물 사이의 거리와 폭발량이 각 응력성분에 가장 많은 영향을 미쳤으며, 탄성계수도 영향을 미치는 것으로 나타났다.
이를 통해 가스폭발로 인한 각 응력성분에 큰 영향력을 주는 인자들인 폭발량, 폭발지점과 지하구조물 사이의 거리, 영률을 고려하여 폭발피해를 미리 예측할 수 있을 것이며, 향후 도심지의 가스폭발을 대비한 효율적인 방화, 방폭설비의 설계에 도움이 될 것이다.