• 한국건설관리학회:학술대회논문집
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• 한국건설관리학회 2007년도 정기학술발표대회 논문집
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• pp.167-174
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• 2007

생애주기비용뿐만 아니라 생애주기성능을 함께 고려하여 열화되는 교량의 수명동안 최적 유지관리전략을 수립하기위한 실제적이고 실용적인 방법을 제시하였다. 제안된 방법은 비용 최소화와 성능 최대화라는 상충되는 목적사이에 최적의 유지관리 시나리오의 집합을 제공한다. 교량수명 동안의 성능 및 비용과 관련된 다중목적 조합 최적화 무제인 교량 유지관리 시나리오 집합의 생성을 위해 유전자알고리즘을 적용하였다. 최적 유지관리 시나리오를 생성하기 위한 프로그램이 제안된 방법에 기초하여 개발되었다. 교량 부재들 사이의 종속관계가 최적 유지관리 시나리오를 결정하는데 고려되었다. 개발된 프로그램은 국도상 강박스거더 교량의 최적 유지관리 시나리오를 찾기 위한 절차를 제시하는데 사용되었다. 개발된 방법 및 프로그램은 교량 유지관리 시나리오 분석을 통해 교량 관리자가 다양한 제약 및 요구조건을 만족하는 최적의 유지관리 전략을 수립하는데 효율적으로 사용될 수 있을 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.657-665
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• 2011

프리캐스트 콘크리트 페널의 일종인 LB-DECK은 콘크리트 교량 바닥판의 시공시 LB-DECK 위에 현장타설되는 콘크리트와 합성 거동하는 영구 콘크리트 거푸집이다. 현행 LB-DECK은 두께가 60 mm인 콘크리트 슬래브와 슬래브 내부에 높이 125 mm인 lattice-girder들의 일부가 매립되어 있는 구조이다. 이러한 LB-DECK은 시공하중에 의해 종방향 균열이 발생하지 않도록 거더 간격이 충분히 작은 교량 바닥판 시공시 주로 적용되고 있다. 이 논문에서는 최근 강박스 교량과 같이 교량 바닥판의 지간장이 긴 교량에 LB-DECK를 적용할 경우 콘크리트 하부에 발생될 수 있는 종방향 균열을 최소화시키기 위하여, LB-DECK의 균열강도를 평가하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. LB-DECK 콘크리트 슬래브의 두께, lattice-girder의 높이, 그리고 top-bar의 지름을 변수로 하는 8종류 24개의 비합성 보부재와 4가지 종류의 합성 보부재 4개를 제작한 후 정적하중 재하실험을 수행하였다. 실험체에 대한 정적하중 재하 실험을 통해 각 실험체의 균열하중과 극한하중을 평가하였으며, 또한 최종 파괴시까지 중앙부 처짐, top-bar의 변형률, 콘크리트 슬래브의 균열 진전 양상 그리고 최종 파괴 형태를 살펴보았다. 각 실험체로부터 얻은 균열하중의 크기는 탄성해석을 통해 얻은 해석치와 비교하였다. 또한 콘크리트 건조수축이 균열강도에 미치는 영향을 파악하기 위하여 AEMM 방법을 이용한 장기 거동 해석을 수행하였다. 실험 결과를 토대로, 지간장이 긴 교량 바닥판에 LB-DECK 적용시, 균열 발생을 예방할 수 있도록 LB-DECK 콘크리트 슬래브의 균열강도와 설계상세를 검토하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.101-108
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• 2012

강바닥판 교량은 비교적 얇은 강판이 사용되며, 가로 세로리브 및 가로보 등의 구조부재가 용접에 의해 복잡한 형상으로 조립되므로 용접에 의한 변형과 결함이 발생할 가능성이 매우 높고, 용접연결부에서의 응력 상태가 매우 복잡하다. 또한 실제 강바닥판 교량에서의 피로균열은 주부재보다 2차부재와의 용접연결부에서 발생되고 있다. 그러나 강바닥판교량 설계시에는 대부분 주부재에 대한 응력 평가가 이루어지고 있으며, 피로균열이 발생하는 구조상세에 대한 상세 응력 평가 및 특성 분석은 거의 검토되고 있지 있다. 본 연구에서는 공용년수 29년된 개단면 세로리브를 가진 강바닥판을 대상으로 피로균열의 원인을 조사하고, 재하시험 및 실교통류 흐름하에서의 현장계측을 통하여 대상 교량의 피로안전성을 검토하였다. 또한 피로균열이 발생된 세로리브 및 다이아프램의 용접부를 대상으로 격자해석 및 상세해석 모델을 사용하여, 이들 구조상세에 대한 영향면해석을 이용하여 이동하중에 따른 거동 특성을 조사하고, 대상교량의 피로균열 발생 원인을 규명하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.393-399
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• 2007

교량 바닥판은 공용 기간 동안 차량하중 및 다양한 환경 조건 (동결융해, 우수 및 융빙제)에 직접적으로 노출되어 있는 부재이다. 이로 인해, 교량 바닥판은 다른 주요부재에 비해서 다양한 결함 및 손상이 자주 발생하여 고속도로 상의 문제 교량은 대부분 바닥판에 결함을 지니고 있다. 따라서 교량 바닥판의 내구성을 확보하기 위한 방안으로 고성능콘크리트 (high performance concrete, HPC)가 대안으로 제시되었다. 교량 바닥판의 내구성을 향상하기 위해, 배합된 고성능콘크리트에 대한 내구성능 실험이 수행되었다. 본 연구에 사용된 배합 변수는 총 4가지로, 1) 보통시멘트 (OPC) 2) 시멘트 중량의 20%의 플라이애쉬 치환(FA), 3) 20%의 플라이애쉬와 4%의 실리카퓸 치환 (FS), 그리고 4) 40%의 고로슬래그미분말 치환 (BS)에 대해서 내구성 실험을 실시한 후 비교 평가를 실시하였으며, 사용된 설계 압축강도는 각각 27 MPa와 35 MPa이다. 고성능콘크리트를 시험 배합한 결과, 결합재의 양을 증가시켜 강도를 증진시키는 것보다는 혼화재를 사용하는 것이 내구 성능이 크게 향상되는 것으로 나타났다. 특히 혼화재 중, 플라이애쉬와 실리카퓸을 함께 결합재로 사용하는 경우가 균열 저감 및 내구 성능 증진에 가장 효율적인 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1261-1270
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• 2013

현행 국내 1등교 활하중 설계기준은 DB-24하중과 DL-24하중을 적용하고 있다. 특히 45m 이상의 장경간 교량에서는 DB-24하중보다 DL-24 하중에 의한 전단력, 모멘트가 지배적인 것으로 나타나 대부분 DL-24하중을 적용하여 설계하고 있다. 그러나 실제 교량에서트럭하중은 한 점에 머무르며 작용하지 않고 교량 위를 종방향으로 이동하며 작용하므로, 이러한 이동 효과를 고려하여 이동트럭하중(ML-24)을 정의하여 DL-24하중과 비교한 결과, DL-24하중은 50m 경간을 기준으로 이동트럭 하중(ML-24)에 의한 전단력을 전 구간에서 만족시키지 못하였고, 모멘트의 경우도 일부구간에서 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 이에 본 논문에서는 경간 50m를 기준으로 현재 DL-24하중을 구성하는 하중 인자를 조정하여 새로운 활하중 모델인 RL-24하중을 제시하였으며, 이를 경간 45~60m 단순교에 적용시켜 검토한 결과, 실제 작용 하중과 유사한 ML-24하중에 의해 교량에 작용하는 모멘트와 전단력을 모두 만족하였으며, 특히 문제점으로 발견되었던 부재 중앙과 부재 단부에서의 전단력 비율이 일정하게 유지되는 결과를 얻었다. 또한 국내의 활하중 모델들과의 비교를 통하여 RL-24하중 조정안의 적절성과 그 적용성을 검토하였다. 본 연구에서는 최근 연구개발과 실용화가 활발한 60m 경간급의 1등급 교량에 대하여 실제 트럭의 이동 효과를 고려하여 모멘트와 전단력에 대하여 합리적인 설계가 이루어질 수 있도록 새로운 설계기준을 제시하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.165-165
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• 2011

내진 설계규정이 적용되기 이전에 시공되어 사용 중인 교량의 경우 지진 발생시 교각의 파괴 또는 구조적 피해는 교량 전체 시스템의 붕괴를 초래하므로 지진하중에 대하여 피해를 최소화해야 한다. 이를 위해 내진설계규정이 적용되기 이전의 교량 또는 지진취약지역으로 분류된 곳의 교량, 사회적 중요도가 높은 교량에 대해 교각의 내진성능보강을 실시하고 있다. 2007년 말 국토해양부가 관리하고 있는 11,940개 교량 중 지진 발생시 피해가 우려되는 1,342개(일반국도 682개, 고속국도 600개) 교량에 대해 2006년부터 내진보강이 착수되었고 2009년에는 확대 추진하여 일반국도 80개교, 고속국도 100개교에 대한 보강을 실시하였다. 이와 같이 확대 추진되고 있는 정책에 반해, 내진보강 기술 및 제품이 부족하고 새로운 내진보강재 개발이 불가피해지고 있는 것이 현실이다. 소성영역에서의 횡방향 철근은 지진 시 종방향 철근의 좌굴과 콘크리트의 압축강도저하를 방지하며, 전단보강철근으로도 중요한 역할을 하여 교각의 전단강도를 증가시킨다. 그러나 이러한 횡방향 철근은 초기 설계에 의한 시공이 종료된 후 기존의 성능을 증가시키기 위하여 철근량을 증가하거나 단면의 변화를 주기에는 매우 어려운 일이다. 따라서 내진성능을 위한 단면력 증가를 위하여 다양한 재료의 보강재와 형식이 사용되고 있다. 본 연구에서는 원형교각 모델의 구조해석을 이용해 내진성능평가를 선행한 후 실험체를 제작, Helical Bar를 보강하여 준정적 실험을 통해 내진보강성능을 평가하였다. 압축설계강도 $f_{ck}=240kgf/cm^2$를 기준으로 교량등급 2등교인 일반적인 도로교의 1/4축소모형을 설계, 기초부는 $1,200{\times}600{\times}600$ (mm)으로 철근과 콘크리트로 구성하였으며, 기둥부는 직경 400mm, 높이 1,250mm 크기의 철근콘크리트 원형 교각 실험체를 제작하였다. 제작된 실험체는 총 3개로, 분류는 무보강 일반 실험체, Helical Bar 직경에 따른 분류, 보강간격에 따른 분류로 나누어진다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.221-230
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• 2016

최근 교량의 장수명화와 이용자의 안전을 보장하기 위한 첨단IT기술을 이용한 유지관리 기법이 세계적으로 각광을 받고 있다. 이에 본 논문에서는 무선계측센서를 이용하여 교량의 정적 동적 데이터를 취득 및 분석하여 교량의 거동상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 지능형 교량 구조 건전성 모니터링시스템을 개발하였다. 본 논문에서 개발한 모니터링 시스템은 교량의 주요 부재의 거동을 계측하기 위한 센서 및 계측데이터 전송을 위한 무선송수신시스템, 전체 시스템 관리를 위한 운영프로그램 및 데이터베이스로 구성되어 있다. 개발한 무선계측센서 기반의 모니터링 시스템의 성능검증을 위해 올림픽대교에 5종의 무선계측센서를 설치하였으며, 센서의 전원은 태양광 발전장치를 설치하여 자가 전원공급이 가능하도록 하였다. 성능검증을 위한 데이터는 시스템 구축완료 후 일주일간의 데이터를 활용하여, 유선시스템으로부터 취득된 데이터와 비교 분석하였으며, 이를 통행 지능형 구조 건전성 모니터링 시스템의 성능 및 실 교량 적용성을 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.677-686
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• 2006

본 논문에서는 생애주기비용뿐만 아니라 생애주기성능 조건을 함께 고려하여 열화되는 교량의 최적 유지관리 전략 수립을 위한 보다 실제적이고 현실적인 방법을 제안하였다. 교량의 성능 및 비용과 관련된 다중목적 조합 최적화 문제인 교량 유지관리 시나리오 집합의 생성을 위해 유전자 알고리즘을 적용하였으며, 다중목적함수에 대한 최적의 균형 잡힌 유지관리 시나리오의 선정이 가능한 기법을 제안하였다. 최적 유지관리 시나리오는 부재수준뿐만 아니라 교량 시스템 수준에서도 생성 가능하도록 하였다. 실제 공용중인 교량에 적용하여 제안된 방법의 실 적용성을 검증하고 분석하였다. 제안된 방법은 기존의 유지관리방법의 한계를 극복하고, 실질적인 예방유지관리체계의 도입을 위한 교량 유지관리 의사결정에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.1-12
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• 2018

이 연구는 2016년 발생한 경주 지진의 규모 4.5이상의 3개 지진, 즉, 전진(규모 5.1), 본진(규모 5.8), 여진(규모 4.5)에 대한 국내 공용 중 케이블교량의 지진응답 특성을 제시한다. 교량 주위의 자유장과 교량 내 지정된 위치에 설치된 지진가속도계측기에서 측정된 지진가속도응답기록을 이용하여 케이블교량의 각 구조부재별 지진응답을 분석한다. 측정 가속도 시간이력의 푸리에 변환을 이용한 주파수 영역 해석을 통하여 교량의 동적 거동 특성을 분석한다. 주탑 상부에서의 최대가속도를 자유장 위치에서의 최대가속도로 표준화하여 주탑 상부에서의 가속도 증폭에 대하여 분석한다. 분석 결과를 통해 지진 재난에 대응하기 위한 케이블지지교량의 지진가속도계측기 위치별 관리 기준치 개발의 필요성에 대해 논의한다.

• 한국안전학회지
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• 제25권6호
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• pp.115-122
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• 2010

최근 들어 교량과 같은 구조물에 대한 생애주기비용(Life Cycle Cost, LCC) 분석의 중요성이 점차 커지고 있다. 그러나 교량의 공용수명 동안 발생할 수 있는 생애주기비용은 설계 및 시공조건 그리고 사용환경에 따라 많은 불확실성을 내포하고 있기 때문에 정확히 예측하기 힘들다. 본 논문에서는 교량의 생애주기비용 최적설계를 위한 설계방법을 제시하였다. 교량의 총생애주기비용은 초기비용, 손상비용 유지관리비용, 보수/보강비용, 사용자비용, 해제/폐기비용의 합으로 산정하였다. 생애주기비용을 목적함수로 하고 도로교설계기준을 제약조건으로 최적화를 수행하였다. 초기비용은 종합불가정보 및 참고자료를 근거로 산출하였으며, 하중 및 부재에 대한 불확실성을 고려하기 위해 손상확률의 개념을 도입하여 손상비용을 산출하였다. 교량의 내하율곡선을 이용하여 교량의 보수/보강 비용을 추정하였으며, 차량운행비용과 시간지연비용으로부터 사용자비용을 산정하였다. 이로부터 교량에 대한 생애주기비용 최적설계를 수행하고 주요인자들에 대한 영향을 살펴보았다.