• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
• /
• pp.388-388
• /
• 2021

하천에서 호안이나 교량의 교각 등은 홍수 시 주변 하상의 세굴에 의한 피해가 많이 발생한다. 하상보호를 위해서 하천 수공구조물 주변 하상에 자갈, 호박돌, 전석 등을 깔기도 한다. 이 재료들은 다공성 집단을 이루며 유수에 의한 소류력과 항력이 작용한다. 다공성 집단체 공극의 흐름에 의한 항력은 외부 흐름이 가하는 소류력에 비해 작으나 집단의 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 집단체에 작용하는 항력은 공극 내의 흐름의 유속과 항력계수를 이용하여 구할 수 있다. 본 연구에서는 다공성 매질 내 흐름에 대한 항력계수를 조사하기 위하여 수리실험을 이용하여 자갈 매질의 공극을 흐르는 물이 일으킨 항력과 동수경사를 측정하였다. 수리실험을 위한 대공극 매질은 상업용 연마 자갈을 사용하여 크기에 따라 작은 자갈(5~10mm), 중간자갈(15~25mm), 큰 자갈(25~50mm)로 구분하였다. 대표입경 D₅₀은 작은 자갈 8.0 mm, 중간 자갈 17.6 mm, 큰 자갈 32.2 mm이고, 형상계수는 각각 0.28~0.74, 0.29~0.58, 0.38~0.68의 범위였다. 자갈 매질의 공극율은 각각 0.405~0.422이었다. 매질 내의 흐름 길이는 24.2cm로 하였다. 실험결과 자갈 매질 내 흐름의 입자 레이놀즈수 Re_p에 따른 내부항력 F_D와 항력계수 C_D는 Fig. 1 및 Fig. 2와 같다. 실험에서 Re_p는 31.5~3,175.4였다. 자갈 매질의 내부항력은 Re_p가 증가하면 비선형적으로 증가하였으며 입자가 클수록 작았다. 항력계수는 작은 자갈과 중간 자갈 매질에 차이가 거의 없었으나 큰 자갈의 경우 작은 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제27권3호
• /
• pp.21-29
• /
• 2023

본 연구에서는 FCM 공법에서 교각과 캔틸레버 세그먼트의 임시고정을 위하여 주로 적용하고 있는 "내부 프리스트레싱 긴장재에 의한 임시 고정시스템(Stiching System)"에서 강봉의 응력특성을 분석하였다. 본 시스템에서 강봉은 교각과 PSC BOX를 내부에서 연결하여 인장 및 장착하므로 초기 긴장력의 변화 추이를 확인하기 어려웠다. 따라서, 강봉에 부착하여 강봉의 미세 길이변화를 측정할 수 있는 FBG센서를 활용하여 각 세그먼트 완료 전후에 계측 및 분석을 수행하였다. 분석 결과 캔틸레버 세그먼트 완료까지 발생한 강봉의 최대 연직 수축량의 75% ~ 90%가 강봉의 정착 ~ 1세그먼트에서 발생되었고, 이때 도입 긴장력의 최대 손실은 39%로 나타났다. 이와 같은 강봉의 정착 ~ 1세그먼트 완료까지의 긴장력의 과대 손실은 강봉 정착 중 시공의 정밀도 향상과 1세그먼트의 완료 이후 캔틸레버 세그먼트의 전도에 대한 안정성 확보를 위하여 재 긴장이 필요함을 의미한다. 2 ~ 마지막 세그먼트에서는 강봉의 응력이 완만하게 감소하였고 하절기에는 주두부 콘크리트의 연직방향 체적 증가에 상응한 강봉의 길이 증가로 인하여 응력의 감소가 일부 회복되는 경향을 보여 2~마지막 세그먼트에서는 대기 온도에 따른 강봉의 길이변화가 응력변화의 지배적인 요인인 것으로 판단된다. 강봉의 길이변화와 달리 강봉의 릴랙세이션에 의한 응력이완은 1.2 ~ 2.7%로서 매우 작은 비율로 나타났고, 강봉의 온도응력에 상응하는 반대방향 응력(강봉의 상하부 고정, 강봉과 콘크리트의 열팽창계수가 상이한 영향으로 발생)으로 대부분 상쇄되었다. 따라서, 강봉 정착 시기 조절 등 강봉의 내부응력 향상을 위한 방안을 제시하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제20권5호
• /
• pp.661-668
• /
• 2008

콘크리트구조물의 초고층화, 대형화 및 장대화에 따라 초고층 건축물의 매트 기초, 장대형 교량의 교각 기초, LNG 저장시설 등과 같은 수화열 관리가 반드시 필요한 대형 매스콘크리트의 적용 사례가 증가함에 따라 콘크리트의 온도균열을 효과적으로 제어할 수 있는 보다 성능 향상되고 실용적인 기술의 개발이 건설현장에서 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 대형 매스콘크리트의 수화열 저감을 위한 새로운 기술로서 일정 온도에서 상변화를 일으키는 잠열재를 활용하여 콘크리트 수화열 제어를 위한 잠열성 결합재를 개발하고, 이를 사용한 콘크리트의 기초물성, 내구성 및 수화발열 특성 등을 평가하였다. 연구결과 잠열성 결합재는 콘크리트의 기초물성 및 내구성에 영향을 미치지 않고, 콘크리트의 수화열 저감 및 온도균열 제어에 우수한 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었으며, 대형 매스콘크리트 구조물의 수화열 저감을 위한 유효한 기술로서 실용화될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.714-721
• /
• 2018

본 논문은 강교량 거더, 교각, 선박이나 대형 저장 시설 등 주요 구조 부재에 활용되는 곡판 및 강관을 효과적으로 보강하는 방안에 관한 것이다. 최근 연구에서 압축을 받는 평판이 종방향 보강재의 단면회전강성에 의해 국부좌굴강도가 향상되는 특징을 정량적으로 분석하였고, 폐단면리브 단면회전강성과의 상관관계를 규명한 바 있다. 본 논문에서는 곡판에 대해 이와 같은 효과를 정량적으로 검토하고자 한다. 일축압축이 재하된 경우에 폐단면리브로 보강된 두께방향으로 곡률을 가지는 곡판의 좌굴거동을 살펴보기 위해 범용 구조해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 3차원 유한요소해석 모델을 생성하였다. 이를 통해 좌굴거동에 대한 수치해석을 수행하였으며, 영향인자에 대한 변수해석적 연구를 수행하여 좌굴응력과 좌굴모드의 변동특성을 정량적으로 평가하였다. 폐단면리브 단면회전강성의 구속효과로 인한 좌굴강도 증가효과와 판의 곡률에 따른 좌굴강도 계수를 고려하여 좌굴강도를 추정하는 방법론을 이론적으로 제안하였다. 제안된 공식은 유한요소해석 결과와 비교하여 서로 유의미성이 검토되었다. 또한 평판에서와 마찬가지로 일축압축 상태에서 폐단면리브의 단면강성에의해 부여되는 양측단 회전강성의 증가로 인해 곡판의 국부좌굴강도가 이에 비례하여 증가하였고, 양측단에서 회전이 고정된 곡판의 좌굴강도에 수렴하는 경향을 확인하였다.

• 한국항해항만학회지
• /
• 제30권6호
• /
• pp.447-455
• /
• 2006

근래 국내 산업의 고도화와 수출입 증가에 따른 경제력의 상승과 함께 도로, 교량 및 항만시설의 확충과 각종 호안 및 해상구조물의 건설요구가 급증하고 있다. 해양수산부는 9대 신항만의 건설과 기존어항의 재개발을 추진하고 있다 이들 구조물의 대부분은 교각기초, 안벽, 돌핀, 안벽, 돌제 등은 강재나 콘크리트 파일로 새롭게 건설되고 있다. 이들 기초, 지지격벽 및 파일은 건설 후에 수면아래에 있게 되므로 구조물의 상태를 파악하기가 어렵고, 그 구조물의 보수나 보강이 충분하지 못한 상태이다. 더구나 매년 이러한 유지 보수작업은 구조물의 부식을 방지하기 위한 불완전한 보수와 수중공사로 인한 장기작업으로 고비용 때문에 정부의 예산을 소진하게 된다. 이와 같은 정부예산의 지출을 절감하기 위해서는 기존 구조물의 내구연한을 연장시킬 필요가 있는 것이다. 그러므로, 부유식 케이슨으로 건식작업환경을 제공함으로써 평균해수면 수중구조물의 유지를 위한 새로운 기법을 개발하였다. DCPM은 작업구간을 쉽게 이동하고 취급이 용이한 것으로 나타났다. 또한 DCPM은 유지보수비용 및 방식작업 시간을 현저하게 줄였다. DCPM은 해안 및 수중구조물의 유지와 건설비용을 줄이는 이정표가 될 것으로 본다.

• 화약ㆍ발파
• /
• 제22권3호
• /
• pp.57-64
• /
• 2004

국내에서 적용되는 수중발파는 교량의 기초를 위한 수중 우물통 발파와 항만의 수로 증심 또는 준설을 위하여 적용되고 있다 그 중 교각의 기초를 위한 우물통 발파는 우물통내 물을 인위적으로 배수시켜 건조한 상태에서의 천공과 장약을 실시한 후 물을 다시 채운 후 수중에서의 발파를 수행하고 있어 전체적인 작업이 일반 노천발파와 동일하다 할 수 있다. 그러나 항만의 수로 증심과 준설을 위한 수중 발파는 수중 천공이 가능하도록 고안된 바지선을 이용하여 수중에서 천공과 장약 발파 작업이 이루어지는 특수성을 가지고 있다. 따라서 일반 터널이나 벤치발파와는 다르게 장약의 방법과 결선의 방법에 주의를 기울이지 않으면 수압에 의한 사압 등 어려운 조건하에서 불발이 야기될 수 있다. 본 사례연구는 국내 부산항 증심 준설공사에서 수중발파의 특수성을 고려하여 다이너마이트 (메가마이트 I)를 이용한 수중 발파의 장약량 선정과 파이프를 이용한 장약의 방법, 그리고 TLD를 이용한 기폭시스템이 수면위에서 기폭 될 수 있도록 부이를 이용한 결선방법을 적용하여 수중발파를 실시하고 사례별 결과를 비교하였다. 그 결과, 수중발파 장약량 설계에 따른 지발당장약량에 따른 진동의 예측과 실 계측을 통하여 예측 진동식의 타당성을 검증하였으며, 장약의 방법과 결선방법에 따라 발생될 수 있는 불발을 최소화시킬 수 있을 것이다. 따라서, 최적발파 효과와 안전한 발파를 수행하기 위하여, 천공경은 150mm이상, 화약은 고성능 수중 다이너마이트(메가마이트 II), 그리고 뇌관은 비전기뇌관을 적용하는 것이 가장 유리할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제41권2호
• /
• pp.197-212
• /
• 2008

최근 하천의 흐름해석 분야에서는 수위 및 하상변동 양상과 오염된 지류유입으로 인한 본류에서의 유속분포 양상 및 혼합과정 등의 실제적인 문제를 해결할 수 있는 1, 2차원적 해석이 이루어지고 있으며, 이는 복잡한 하천을 균일화된 모양과 단순화된 방정식으로 일괄 적용함으로써 많은 한계점을 나타내고 있다. 본 연구에서는 서울시 관내 지방 2급 하천인 우이천 시험유역을 대상으로 하천의 물리적인 특성 변화에 따른 흐름해석을 수행하기 위하여 3차원 RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes Equation)를 지배방정식으로 하는 CFD (Computational Fluid Dynamics)모형인 FLOW-3D를 이용하였고, ${\kappa}-{\varepsilon}$, RNG (Renormalized Group) ${\kappa}-{\varepsilon}$, LES (Large Eddy Simulation) 등의 난류모형을 적용하여 각각의 수치모의 결과를 비교 분석 하였다. 또한, 수치 해석을 통한 교량 설치부와 하류 횡단월류형 구조물에서의 난류영향 및 유속분포, 수위 압력분포, 와류특성 등을 분석하였고, 구조물의 철거에 의한 영향을 비교하여 분석하였다. 이는 향후 도시하천의 기능을 상실한 횡단 구조물 철거에 의한 장기적인 하상변동과 토사의 퇴적, 세굴 및 수질악화 등의 영향을 파악해 볼 수 있는 기초자료로 활용될 수 있으리라 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제15권3호
• /
• pp.400-408
• /
• 2003

염화물 이온은 철근의 부동태 피막을 파괴하여 부식을 촉진시키는 요인이며 철근의 부식은 콘크리트 구조물의 내구성뿐만 아니라 안전성에 가장 큰 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 이러한 염해에 대해 적극적으로 대처하기 위하여 최근에는 공극률 슬래그 미분말의 사용이 본격화 되고 있다. 본 논문에서는 염해, 특히 보통 포틀랜트 시멘트 콘크리트 보다 우수한 염화물 이온의 침투저항성을 보유한 것으로 알려져 있는 공극률 슬래그 미분말 콘크리트에 대해 염화물 이온의 확산특성을 분석하였고, 염화물 이온의 거동을 해석할 수 있는 모델을 기존의 보통콘크리트 확산모델을 수정하여 제안하였다. 제안된 공극률슬래그 미분말 콘크리트의 염화물 이온 확산모델은 공극률슬래그 미분말 콘크리트에 대한 촉진염화물 분무실험 결과와 실제 RC 교량 교각부의 현장 염화물 실험결과와의 비교를 통하여 타당성을 검증하였으며, 검증된 모델을 이용한 해석과 실험을 통하여 고로슬래그 미분말 콘크리트의 염화물 이온의 침투에 따른 치환율 및 분말도에 따른 최적조건을 도출하였다. 고로슬래그 미분말 콘크리트의 염화물 이온 침투저항성은 고로슬래그 미분말을 사용함에 따라 보통 콘크리트에 비하여 우수하게 개선되었으며, 사용한 고로슬래그 미분말의 분말도보다 치환율에 영향을 더 받는 것으로 분석되었다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
• /
• 한국항해항만학회 2006년도 춘계학술대회 및 창립 30주년 심포지엄(논문집)
• /
• pp.163-170
• /
• 2006

근래 국내 산업의 고도화와 수출입 증가에 따른 경제력의 상승과 함께 도로, 교량 및 항만시설의 확충과 각종 호안 및 해상구조물의 건설요구가 급증하고 있다. 해양수산부는 9대신항만의 건설과 기존어항의 재개발을 추진하고 있다. 이들 구조물의 대부분은 교각기초, 안벽, 돌핀, 안벽, 돌제 등은 강재나 콘크리트 파일로 새롭게 건설되고 있다. 이들 기초, 지지격벽 및 파일은 건설 후에 수면아래에 있게 되므로 구조물의 상태를 파악하기가 어렵고, 그 구조물의 보수나 보강이 충분하지 못한 상태이다. 더구나 매년 이러한 유지 보수작업은 구조물의 부식을 방지하기 위한 불완전한 보수와 수중공사로 인한 장기작업으로 고비용 때문에 정부의 예산을 소진하게 된다. 이와 같은 정부예산의 지출을 절감하기 위해서는 기존 구조물의 내구연한을 연장시킬 필요가 있는 것이다. 그러므로, 부유식 케이슨으로 건식작업환경을 제공함으로써 수선부근에서의 수중구조물의 유지를 위한 새로운 기법을 개발하였다. 개발한 방법은 작업구간을 쉽게 이동하고 취급이 용이한 것으로 나타났다. 또한 기 기법은 유지보수비용 및 방식작업 시간을 현저하게 줄이는 것은 물론 보다 나은 방식을 제공하는 것으로 나타났다. 이 기술은 해안 및 수중구조물의 유지와 건설비용을 줄이는 이정표가 될 것으로 본다.

• 한국건설관리학회논문집
• /
• 제24권1호
• /
• pp.31-39
• /
• 2023

시설물의 고령화로 인한 유지관리 비용을 줄이고 안전성을 확보하기 위해서는 시설물 유지관리 데이터를 활용하여 향후 시설물의 상태를 예측하고 이를 유지관리 의사결정에 활용하는 것이 중요하다. 이를 위해 본 연구는 XGBoost를 활용하여 다양한 유지관리 정보로부터 향후 시설물의 부재 상태를 추정하는 방법론을 제안함을 목표로 한다. 방법론의 유효성을 검증하기 위해 교량시설물을 대상으로 샘플 데이터를 구축하고, 차기 정밀안전점검 및 정밀안전진단 시 부재 상태등급 예측모델을 개발 및 평가했다. 예측모델의 성능 평가 결과, 주요 부재(바닥판, 주형, 교대/교각) 상태등급을 예측하는 데 준수한 성능을 보였다(평균 F1 score 0.869). 또한 개발된 예측모델의 실무적 활용 가능성을 실증하기 위해 FMS 유지관리 데이터 관리 기능과 주요부재 상태등급 예측 기능을 제공하는 테스트베드를 구축했다. 이를 통해 본 연구에서 구축한 샘플 데이터와 예측모델을 활용하여 시설물 관리자에게 유지관리 의사결정에 필요한 시설물 정보 및 시설물 상태 예측정보를 제공할 수 있음을 확인할 수 있었다. 향후에는 추가적으로 데이터를 수집하고 다량의 데이터가 축적된 경우 좋은 성능을 보인다고 알려진 딥러닝 알고리즘을 활용함으로써 예측 성능을 높일 수 있다. 또한 제안된 방법론을 터널, 항만 등 다양한 시설물에 적용하여 상태등급 예측모델을 개발할 수 있다.