• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.1778-1785
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• 2014

최근 초장대 교량, 인공섬 또는 해상풍력 기초 등에 대한 관심이 높아지고 있으며, 다양한 해양구조물을 안전하게 건설하기 위해서는 신뢰성이 높은 지반조사가 필수적이다. 현재 해상의 지반조사 작업은 해상용 작업선에 육상용 지반조사장비를 설치하여 실시하고 있다. 이럴 경우, 30m이상의 대수심 조건이나 고파랑, 높은 조류 등 열악한 해양 환경에 제약을 많이 받는 한계점을 나타내고 있다. 대수심 조건에서 안전하고 신뢰성이 높은 지반조사를 위하여 착저형 무인 해저지반조사 장비를 개발하였다. 개발된 해저지반조사 장비는 수심 100m 조건에서 심도 50m까지 지반조사가 가능하며, 표준관입시험(Standard Penetration Test, SPT), 지반보링 시스템, 암반 코어링 시스템이 가능하도록 설계 및 제작되었다. 수중에서 4노트(2m/s)의 조류에 대한 해저지반조사 장비의 거동을 수치해석을 통해 검토하였다. 또한 해저지반조사 장비에 장착되어 있는 표준관입시험 장치의 에너지 효율을 실험으로부터 측정한 결과 78%를 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권9호
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• pp.269-278
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• 2018

국내 BIM기술은 건축공사를 중심으로 적용되고 있으나, 최근 정부에서 인프라시설물 BIM적용 의무화를 검토하고 있으므로 토목공사까지 급속히 확대 적용될 것으로 예상된다. 인프라시설물은 광범위한 수평적 공간에서 공정이 진행되므로 BIM기술의 적용은 설계단계의 간섭관리보다는 시공단계의 공정관리 등 사업관리 전반에서 더욱 활용성을 갖게 된다. 4D CAD시스템은 시공단계의 공정관리에 적용되는 대표적인 BIM기술이나 실무적으로 활용할 수 있는 기능의 부족으로 실제 프로젝트에 적용되는 사례는 제한적이다. 본 연구에서는 상용화된 대표적인 4종류의 4D CAD시스템의 기능을 비교분석하여 프로젝트 특성별 선택 기준을 제공하고 실무적 활용성을 갖기 위해 개선되어야 할 기능을 분석하였다. 기능 분석결과로서 시스템별 장단점을 제시하였으며 시스템별 특성 분석으로 사용자의 활용 편리성을 제시하였다. 또한 토목시설물에 적용 가능한 기능 개선을 위하여 선형 4D시뮬레이션 방법론을 개발하여 인프라 시설물의 시공단계 BIM으로 활용성을 높일 수 있는 방안을 제시하였다. 철도 및 도로시설 공사에서 토공, 교량, 터널 등의 대부분 공정들은 수평적 공간에서 거리 축에 따라 작업이 진행된다. 따라서 단순히 기존 Gantt chart 방식의 4D 표현방법보다는 거리 축에 따라 공정이 표현되는 선형 4D 시뮬레이션 방법이 보다 실무적으로 도움이 될 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.729-737
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• 2014

비대칭 사장교에 지진으로 인한 진동을 MR(Magneto-rheological) 댐퍼를 이용하여 효과적으로 제어하는 연구를 수행하였다. MR 댐퍼의 실용적인 사용성을 높이기 위하여 비대칭 사장교 구조물을 설계/제작하고, 이 교량구조물을 적정하게 제어할 수 있도록 MR 댐퍼를 제작하였다. El-centro 지진파로 비대칭 사장교를 수평방향으로 가진하여 수직방향과 수평방향의 진동을 제어하는 실험을 하였다. 각 방향의 진동제어 실험에 5가지의 제어 조건으로 MR 댐퍼의 제어성능을 평가 하였다. 실험결과 MR 댐퍼는 지진진동으로 인한 비대징사장교를 진동제어 하기 위하여 Lyapunov Control 알고리즘과 Clipped-optimal control 알고리즘을 이용하여 제어를 할 경우, 보다 효과적으로 진동을 제어하는 것을 알 수 있었다. 그리고 구조물의 비대칭성과 수평 가진으로 인하여 수직 및 수평 방향의 진동제어가 서로 다른 제어효과를 보였다. 이와 같은 제어효과는 비대칭 사장교와 같은 유연하며 비대칭인 구조물에 준능동의 MR 댐퍼가 효과적으로 지진진동을 제어하는 것으로 평가되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.489-495
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• 2011

해양에너지는 무궁무진한 부존량을 지니고 있으며 2차적인 환경문제를 야기 시키는 위험성이 상대적으로 작기 때문에 더욱 기대가 모아지고 있다. 우리나라의 서해안은 조수간만의 차가 크기 때문에 해양에너지 중에서도 조력발전을 통한 대규모 신재생에너지 창출이 유리한 지역이다. 아울러 조력발전을 위한 발전소를 해상에 설치 할 경우, 댐 건설에 따른 교량효과, 관광자원효과 및 만내 하천범람을 조절효과 등 다목적의 개발 기대효과를 얻을 수 있다. 조력발전을 위해서는 외해 조석과 발전소 운전에 따른 조지수위 변화에 따라 결정되는 가용수두가 크고, 비교적 광역의 조지면적이 필요하다. 본 연구에서는 가용수두가 클 뿐만 아니라, 만입구가 좁고, 만내에 넓은 조지면적을 지닌 서해안에 위치한 가로림만에 조력발전소를 건설할 경우, 조력발전에 따른 효과를 예측하는데 있어서 필수적인 수리특성의 변화를 EFDC모델을 이용한 수치모형실험을 통해 검토하였다. 검토 결과, 조력발전 입지로서의 가로림만의 입지타당성을 확인하였으며, 대상지역은 창조시의 유속보다는 낙조시의 유속이 빠르기 때문에 낙조시 유속이 빠른 서측수로에 수차발전기를 설치하고 동측수로에 수문을 설치해야 하는 등의 설계 지견을 얻을 수 있었다.

• 화약ㆍ발파
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• 제22권3호
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• pp.57-64
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• 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.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권2호통권45호
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• pp.111-122
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• 2000

이 연구에서는 덮개판 형상이 피로특성에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위해서 강교량을 구성하는 구조세목 중 덮개판 필렛용접부를 대상으로 일련의 피로실험을 실시하였다. 피로실험결과 덮개판 형상에 따라 피로강도에 다소 차이를 나타내고 있었으나 국내 및 외국의 피로설계기준을 만족함을 알 수 있었다. 또한 비치마크실험결과로부터 피로균열 발생점은 용접지단부의 형상에 밀접하게 관련되어 있음을 확인할 수 있었으며, 용접지단부의 여러 곳에서 동시다발적으로 발생한 피로균열이 반타원형의 표면균열의 형태로 성장하고 이 균열이 서로 합체되어 관통균열의 형태로 성장함으로써 결국 파단에 이르렀다. 한편, 파괴역학적 해석결과로부터 기존의 제안식 및 유한요소해석에서 구한 균열보정 계수 중기하학적형상보정계수가 가장 지배적임을 알 수 있었으며, 피로균열성장속도와 유한요소해석에서 구한 응력확대계수범위 사이의 관계로부터 덮개판 필렛용접부의 피로수명을 산정 할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.221-231
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• 2011

강섬유보강 초고성능 콘크리트(UHPC)는 압축강도가 200MPa에 이르고, 강성 및 인성이 크기 때문에 이를 이용하면 구조 부재를 얇고 가볍게 설계하는 것이 가능하다. 본 논문은 UHPC를 교량의 바닥판 슬래브에 적용하기 위해서 뚫림전단(punching shear)에 대한 저항능력을 평가한 것이다. 6개의 정사각형 슬래브를 제작하여 4변 완전고정 상태에서 뚫림전단 실험을 수행하였다. 슬래브의 두께는 40mm와 70mm였고, 재하판의 형상비는 1.0~2.5 범위였다. 40mm 실험체는 최대하중 이후에 연성적인 변형률 연화구간이 길고, 70mm 실험체는 상대적으로 더 취성적인 뚫림파괴를 보였다. 기존의 여러 뚫림전단강도 평가식을 이용하여 실험결과를 분석하였는데, 두께가 작은 40mm 실험체에서는 Ductal$^{(R)}$ 및 JSCE의 식이, 그리고 70mm 실험체에서는 Harajli et al. 및 ACI-Ductal$^{(R)}$의 제안식이 상대적으로 실험에 근접한 값을 예측하였다. 그러나 전반적으로 실험결과를 잘 예측하지 못하였으므로 실제 파괴메커니즘에 근거한 새로운 식을 제안하였다. 새로 제안한 식은 실험결과를 비교적 잘 예측하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.196-205
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• 2017

프리캐스트 바닥판 공법은 바닥판간 이음부가 존재하며, 이음부의 연결성능에 따라 전체 교량 구조물의 성능이 좌우되므로 이음부의 연결성능 확보가 중요한 요소이다. 본 연구에서는 고강도 강섬유보강콘크리트(High Strength Fiber Reinforced Concrete, HSFRC)가 적용된 비대칭 요철형 이음단면을 갖는 연결형식을 제안하였으며, 이음부의 단면형태, 철근 겹침이음길이 및 겹침이음 형식에 따른 구조실험을 수행하여 제안된 연결형식의 휨 성능을 평가하였다. 실험결과, 이음부 상세에 관계없이 이음철근은 항복변형률 수준의 인장변형을 나타내었으며, 제안된 연결형식은 충분한 휨 저항성능을 확보하는 것으로 나타났다. 이러한 실험결과는, 현행 도로교설계기준의 최소 겹침이음길이에 대한 규정은 이음부 채움재로 HSFRC를 적용한 프리캐스트 바닥판 이음부에서는 보수적인 규정임을 알 수 있다. 따라서 이음부 채움재로 HSFRC를 사용함에 의해 철근 겹침이음 상세의 단순화 및 이음부 폭의 감소가 가능하며, 제안된 연결형식은 프리캐스트 바닥판 이음부에 효과적으로 적용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권2호
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• pp.63-71
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• 2002

본 논문에서는 미국토목학회(ASCE)의 사장교에 대한 첫번째 벤치마크 문제를 이용하여 제어-구조물 상호작용을 고려한 새로운 반능동제어 기법을 제안하였다. 이 벤치마크 문제에서는 2003년 완공 예정으로 미국 Missouri주에 건설 중인 Cape Girardeau 교를 대상 구조물로 고려하였다. Cape Girardeau 교는 New Madrid 지진구역에 위치하고, Mississippi 강을 횡단하는 주요 교량이라는 점 때문에 설계단계에서부터 내진 문제를 중요하게 고려하였다. 본 연구에서는 MR 유체 감쇠기를 제어 장치로 제안하였고, clipped-optimal 알고리듬을 제어 알고리듬으로 사용하였다. 또한, 대용량 MR 유체 감쇠기 실험 결과를 이용하여, Bingham 모델, Bouc-Wen 모델, 수정된 Bouc-HWen 모델과 같이 수치해석에 이용할 수 있는 다양한 동적 모델을 개발하였다. MR 유체 감쇠기는 제어가능한 에너지 소산장치이며 구조물에 에너지를 가하지 않기 때문에 제안된 제어기법은 한정입출력 안정성이 보장된다. 수치해석을 통해, MR 유체 감쇠기를 이용한 반능동제어 기법이 사장교의 응답 감소에 효과적인 방법임을 증명하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.83-91
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• 2020

본 연구에서는 대형 구조물 기초 및 교량 하부기초로 사용이 증가되고 있는 현장타설말뚝 및 대형 Caisson 기초의 지반조건 변화에 따른 지지거동 특성에 대하여 분석하였다. 현장타설말뚝의 항복하중 분석법을 이용하여 산정한 허용지지력은 각 방법마다 서로 유사한 허용지지력을 산정하는 것으로 분석되었다. 또한 극한하중 분석법으로 산정한 허용지지력은 각 방법에 따라 지지력의 차이가 큰 것으로 분석되었고, 기존의 유사 사례현장을 분석하여 재하하중과 침하량에 관한 관계를 제시하였으며, 이를 통하여 향후 설계 및 시공시 말뚝의 침하특성을 평가하기 위한 경험식으로 유용하게 활용 가능할 것으로 판단된다. 또한 대형케이슨의 침설시 발생하는 지반반력 분포에 대해 검토한 결과 풍화암층 구간은 기초 모서리부에서 항복이 발생된 후 지반반력이 감소하여 거의 일정한 지반반력 분포를 나타내었으며, 기반암층 구간에서는 중앙부의 지반반력 증가로 인해 기초 중앙부가 아래로 볼록한 형태의 지반반력 형태로 변형되었다. 이와 같은 결과를 이용하여 Fang(1991) 및 Kőgler(1936)가 기존에 제시한 이론을 증명하였다.