• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.221-221
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• 2018

국내에 대부분 교량은 빗물이 원활하게 배수되도록 사전에 강우에 대비하여 배수시설을 설계하도록 되어있다. 다수의 교량에서는 점배수와 선배수의 방식을 사용하여 설계 되고 있으나 외부로 노출되어야하는 구조적 문제로 인해 설계시에는 검토되지 않으나 도시미관을 저해하는 요소가 된다. 본 연구에서는 도시미관개선을 위해 교량의 배수시설을 내제한 프리캐스트 교량 방호벽의 개발과 내부에 내제된 배수관의 배수성능을 3차원 모형인 Fluent 모형을 통해 수치해석을 수행하였으며, 교량 측구에서의 흐름 및 횡배수관의 유입에 관해 3차원 흐름을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.19-26
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• 2014

콘크리트 방호벽 및 중앙분리대는 교량의 부속시설이지만, 슬립폼 시공과 넓은 비표면적으로 인해 초기재령 균열이 발생하기 쉽다. 본 연구에서는 대형 교량의 방호벽과 중앙분리대 콘크리트의 외관조사 및 비파괴실험을 수행하여 균열의 원인과 발생 균열의 패턴을 분석하였다. 이를 위해 시공기간을 고려하여, 건조수축, 수화열 해석이 수행되었으며, 현장의 환경조건을 고려하여 소성수축 특성을 평가하였다. 평가결과 대상구조물의 균열 원인은 철근위치에 따른 소성침하균열, 소성수축 및 건조수축에 의한 복부균열, 재료분리에 따른 상부균열로 추정할 수 있었다. 또한 균열원인과 발생 패턴을 도식화하였으며, 시공 및 재료분야에서 균열제어대책을 제안하였다. 해상위 교량에 설치하는 중앙분리대 및 방호벽 콘크리트는 환경조건 (풍속, 온도, 습도)에 매우 민감하여 초기재령균열이 쉽게 발생하므로 재료선택 및 시공방법에 신중을 기해야 한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.91-101
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• 2008

I형 프리스트레스트 콘크리트 거더 교량의 활하중 분배계수식을 개발하기 위한 구조해석 모델은 해석결과의 적정성과 함께 모델링의 용이성도 동시에 가지고 있어야 한다. 그 이유는 활하중 분배계수식의 개발 과정에서 무수히 많은 횟수의 구조해석이 필요하기 때문이다. 본 연구에서는 기존 연구와 설계실무에서 사용하고 있는 모델들을 비교하여 적정한 구조해석모델을 선정하였다. 또한 수치해석과 재하시험 결과와의 비교를 통하여 방호벽과 가로보의 휨 강성이 활하중분배에 미치는 영향을 분석하였다. 연구결과로서 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더 교량의 구조해석에는 편심을 반영한 거더, 방호벽 및 가로보를 바닥판에 연결시킨 모델이 해석결과의 정확성과 모델링의 편이성을 동시에 만족시키는 측면에서 적합하였다. 그러나 방호벽은 강성변화에도 불구하고 활하중분배에 미치는 영향이 미소한 것으로 분석되었다. 편심을 고려한 가로보는 휨 강성 25% 이상에서는 강성변화에 따른 영향이 적었다. 따라서 거더는 바닥판과의 편심을 고려하여 강체요소로 연결하고, 방호벽은 무시하고, 가로보는 전 단면이 유효한 것으로 가정한 상태에서 편심을 주지 않는 모델을 I형 프리스트레스트 콘크리트 거더 교량의 활하중 분배계수식의 개발을 위한 최종 구조해석 모델로서 선정하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.325-335
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• 2006

본 논문에서는 설계와 해석을 거쳐 인발성형으로 제작된 중공단면 복합소재 교량 바닥판에 대해 휨 성능시험, 바닥판-거더 연결부시험, 바닥판-방호벽 연결부시험 등을 통해 구조적 특성을 분석하였다. 휨시험체에 지간 중앙에 변위계와 상 하부판의 주요부에 변형률계를 부착하여 파괴하중 재하시까지 거동을 계측하고 그 결과를 분석하였다. 휨시험체에 대한 유한요소해석도 실시하여 시험결과와 비교분석하였으며, 휨에 대한 극한 내하력을 추정하였다. 또한, 시범시공된 복합소재 바닥판 플레이트 거더 교량에 대한 현장 재하시험결과와 현장적용사례를 기술하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권6호
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• pp.17-25
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• 2010

본 연구는 U-채널 세그멘탈 콘크리트 교량의 차량 충돌 안전성에 대한 연구를 수행하였다. U-채널 세그멘탈 콘크리트 교량은 추가 고정하중을 감소시키고, 측보가 방호벽 역할을 동시에 수행하는 교량이라는 장점을 가지고 있다. 그러나 측보의 파괴는 전체 교량의 붕괴로 이어질 수 있는 위험 요소를 가지고 있다. 따라서, U-채널 세그멘탈 콘크리트 교량 측보의 차량 충돌에 따른 거동분석 및 특성파악이 필요하다고 판단된다. 본 논문에서는 AASHTO LRFD 설계기준 (2007)의 정적 및 동적 차량 충돌해석 기준을 적용하여 U-채널 세그멘탈 콘크리트 교량의 충돌해석을 수행하였다. 정적차량충돌해석의 경우에는 AASHTO LRFD 설계기준 (2007)에서 제시하고 있는 등가정적하중 재하하여 해석을 수행하고, 동적차량충돌의 경우에는 AASHTO LRFD 설계기준 (2007)의 방호벽 충돌실험기준에 근거한 실제 차량을 모델링하여 충돌해석을 통한 안전성 검토를 수행하였다. 검토결과, AASHTO LRFD 설계기준 (2007)을 만족하는 정적 및 동적 충돌하중에 대해 U-채널 교량시스템은 안전성을 확보하고 있는 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.604-613
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• 2018

전 세계적으로 철도의 노후화 및 고속화 등으로 인한 열차탈선사고가 증가하고 있으며, 그로인한 인적 물적 피해가 증가하고 있는 실정이다. 특히 철도교량의 경우에는 가드레일 또는 방호벽 등을 설치하고 있으나, 이는 탈선열차차량(train body level)이 방호벽과 충돌함으로써 열차의 탈선운동을 억제하여 정지시키는데 목적이 있다. 이와 같은 차량에 의한 탈선방호는 인명피해 위험성 및 2차 피해발생 가능성이 높다. 그러므로 본 연구에서는 주행레일 사이에 일탈방호시설물(DCP, Derailment Containment Provision)을 설치하여, 차륜 또는 차축(wheel/bogie level)에서 탈선열차를 방호할 수 있는 시설물을 개발하였다. 또한, 기존 철도교량의 일탈방호성능을 확보할 수 있도록 DCP의 급속시공이 가능하도록 설계하였으며, 방호벽에 작용하는 충돌하중과 급곡선부에서의 관성력을 감소시킴으로써 일탈된 열차가 교량 밖으로의 전도 낙하방지 및 반대편 선로의 침입하는 것을 최소화 하고자 하였다. 본 논문에서는 LS-Dyna을 이용하여, 설계한 DCP의 열차 충돌위치 및 콘크리트 궤도 접합조건에 따른 거동에 대하여 해석적으로 변수연구를 수행하였다. 특히 접합조건은 접합재료의 물성치에 따라 끊어짐을 모사하는 Tiebreak contact과 완전 부착되었다고 가정하는 Perfect bond contact으로 나눠 해석적으로 검토하였다. DCP의 변위, 앵커 및 콘크리트의 응력, 변형률을 확인한 결과 Tiebreak contact이 실제 충돌하중에 대한 거동을 보다 유사하게 모사하는 것으로 판단하였다. 또한, 충돌위치에 따른 변위는 접합구간에서 가장 큰 변형이 발생하였으며, DCP 블록의 중앙에 충돌이 가해질 경우, 충돌하중이 가해지는 DCP 배면에서 휨 파괴가 발생하였다. 본 연구에서 수행한 충돌해석은 실제 충돌실험의 어려움에 의해 사전적으로 해석을 수행하였으며, 이를 바탕으로 DCP 앵커 설계변경은 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.251-251
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• 2018

도로설계기준(2012)에 따르면 노면 배수시설은 측구, 집수정, 배수관, 배수구(빗물받이, 맨홀) 등으로 구성되며 중앙분리대 배수에서 구조가 방호벽일 경우 원칙적으로 집수정과 종배수관, 횡배수관을 설치하여 노면수를 배수한다. 최근 기후변화에 따른 국지성 집중호우로 교량 배수시설의 배수능력 부족으로 교량의 노후화, 노면의 체수와 수막현상을 야기한다. 교량 설계 시, 교량의 외관은 점배수에 의한 배수불량으로 막힘부에서의 식물생육, 부식, 배수구의 오염 등으로 심미성에 악영향을 미치고 있다. 따라서 국토교통부 도로 배수시설 설계 및 관리지침에서는 기존의 집수정으로 유도하여 배수하는 점배수 형태에서 우수의 지체시간을 저감하기 위해 배수구로 즉시 배수되어 배수 효율을 증가시켜주는 선배수시설을 권장하고 있다. 그러나 선배수 구조의 일반적인 내용만을 기술하고 있으므로 보다 상세한 설계기준이 필요하다. 또한 국내에서는 교면 배수를 위한 횡배수구의 배수능력에 관한 설계 개념은 미국의 빗물받이 설계 개념을 그대로 적용하고 있어서 교량 배수시설의 배수능력 증대를 위한 수치 및 수리실험에 관한 기술적인 자료가 부족한 실정이다. 따라서 도로의 흐름해석 및 선배수를 위한 측구 횡배수관의 흐름개선에 관한 구체적인 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 배수로 전반의 유향 분석 및 횡유입관 유입부에서의 상세한 흐름해석과 통수능력을 분석하기 위해서는 수리실험을 통한 연구가 필요한 실정이다. 그러나 최적 횡배수관의 형상 및 간격 설정에 대한 수리실험의 물리적 및 시간적 한계를 극복하기 위해 Fluent 모형(Ansys Workbench 13.0)을 활용한 수치모의를 수행하여 모형의 적용성을 검토하였다. 다상유동 해석을 위해 VOF(Volume of Fluid)방법을 적용하였고, 수치해석 방법으로는 비정상류, 난류 모형으로는 standard ${\kappa}-{\varepsilon}$모형을 적용했다. 도로 형상에 따른 우수유출량을 비교 분석하기 위하여 횡경사는 2%로 고정하고 종경사를 2%로 선정하여 수치모의를 통한 배수능력을 분석하고 설계에 직접적인 적용성을 검토하였다. 횡배수관의 간격변화 및 배수공의 위치 변화 등에 따른 차집량을 분석하였으며, 개략적인 수리실험 결과와 수치모의의 차집율을 비교 및 분석하여 Fluent 모형의 적용성을 확인하였다. 또한, 횡배수관의 유입부에서의 유속 변화 및 유출부에서의 유속이 모의가 가능하므로 배수시설에서 보다 정확한 흐름 해석이 가능하여 보다 적정한 배수능력 분석이 가능할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1A호
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• pp.35-43
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• 2006

본 논문에서는 중공단면 형상의 유리섬유 강화 복합소재 교량바닥판의 개발에 관련된 연구 절차와 결과를 기술하였다. 설계된 3셀 단면에 대해 적층설계를 수행하였고, DB24 하중에 대한 플레이트 거더 복합소재 바닥판 교량의 유한요소해석을 통하여 처짐 사용성, 강도, 파괴 및 좌굴안정성 등의 구조적 특성을 평가하였다. 설계, 해석된 복합소재 바닥판 튜브는 인발성형으로 제작하였고, 구조적인 거동을 실험적으로 평가하기 위해 3점 휨시험, 거더 연결부시험, 방호벽 연결부시험을 실시하였고, DB24하중의 200만회 반복하중에 대해 압축피로시험, 휨피로시험 등 광범위한 구조성능시험을 실시하였다. 또한 시범시공된 복합소재 바닥판 플레이트 거더교량에 대한 현장 재하시험에서도 구조 안전성 및 사용성을 검토 하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권4호
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• pp.451-457
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• 2014

최근에는 법공학 분야에 구조해석 및 구조-유동 연성해석을 이용한 다양한 시뮬레이션 기법을 활용하여 안전사고 및 재난사고에 대한 법적 책임문제를 해명하고, 보다 정확한 원인분석을 통해 원인을 규명하고 있는 추세이다. 본 연구에서 다룬 플레이트 거더교 사고는 교각과 교대 사이의 기존 교각에 대하여 확장 교각을 신설하던 중 방호벽 콘크리트 타설이 완료되는 시점에 전도 추락되어 발생되었다. 본 사고는 설계와 다른 시공 작업과 설계 시 고려되지 않은 추가 하중 등으로 인해 확장 교량에 부반력이 발생하여 구조적 불안정을 가져와 붕괴된 사고로 MIDAS 구조 해석을 통해 설계와 실제 시공 시 작업 하중에 대한 구조적 안정성을 비교 평가하여 정확한 공학적 사고의 원인을 규명하고자 한다.

• 한국환경생태학회지
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• 제25권5호
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• pp.649-657
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• 2011

본 연구는 고속도로 야생동물 유도울타리 설치효과를 분석하여 적정한 유도울타리 설치 개선 및 관리방안을 제시하고자 중앙고속도로 만종분기점~홍천나들목구간을 대상으로 수행하였다. 고속도로에 설치된 유도울타리는 포유류의 도로침입 방지효과가 있었으며, 방음벽, 낙석방지울타리, 2단 가드레일과 분리방호벽도 로드킬 예방에 효과적인 시설이었다. 유도울타리의 로드킬 저감 효과는 출입문이 설치된 높이 1.5m의 울타리보다 출입문이 설치되지 않은 높이 1.0m 구간이 로드킬 감소효과가 높아 출입문의 유무가 로드킬 저감에 중요한 요인으로 판단되었다. 또한 도로시설물의 연결지점에서 로드킬 저감 효과가 컸으며 출입문이 있더라도 관리가 잘되는 지역도 로드킬 감소효과가 높았다. 유도울타리는 설치연장이 증가함에 따라 로드킬 감소율이 높았다. 유도울타리 끝 부분과 절토부 주변은 로드킬에 취약하여 이에 대한 개선이 요구되었다. 울타리 유지관리용 출입문은 설치간격이 가까울수록 로드킬 발생량이 높아 출입문 관리가 로드킬 저감에 효과가 많은 것으로 판단되었다. 고속도로 유도울타리 설치 개선방안은 암반의 급경사 지역 외에 모두 설치되어야 하고, 도로상의 낙석방지책, 2단 가드레일, 방호벽 등은 적정 시설개선을 통해 유도울타리로 연결 설치되어야 한다. 출입문을 설치할 경우 자동개폐식 또는 중력개폐식으로 설치하여 개방을 방지하고 야생동물 탈출로가 조성이 되어야 한다. 겸용생물이동통로는 토양층 복원이나 식생공간을 조성하여 생물이동통로화 하여야하며 로드킬로 포식자에 의한 2차 로드킬을 막기 위해 사고난 사체는 즉시 도로외부로 처리가 되어야 한다. 울타리는 최소 사고예방 목표지점으로부터 양방향 500m 이상 즉 1,000m 이상 설치되어야 하며 가급적 다음 도로시설인 교량, 통로박스 등까지 연결하여 야생동물을 생물이동통로로 안전하게 유도하여야 한다.