• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.39-46
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• 2020

탄산화는 콘크리트 내부로 이산화탄소가 확산되어 매립 철근에 부식을 유발함으로서 콘크리트 구조물의 구조적, 재료적 성능을 저하시키는 열화 현상이다. 결정론적인 방법을 통한 내구수명 평가는 일반적이지만, 하중 및 콜드 조인트 효과를 고려한 확률론적 내구수명 평가에 대한 연구는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 확률 변수를 피복 두께, 이산화탄소 확산계수, 외부 이산화탄소 농도, 내부 수화물 반응량으로 정의하고 취약부와 하중 조건을 고려한 확률론적 내구수명 도출을 MCS (Monte Carlo Simulation) 기법을 통해서 진행하였다. 각 확률 변수의 평균을 1.0 ~ 3.0배로 변화시키고, 변동계수를 0.1 ~ 0.2까지 변화시키면서 내구수명을 평가하였다. 분석한 결과 피복 두께에서 47.7%의 내구수명 감소율을, 이산화탄소 확산계수에서 11.4%의 내구수명 감소율을 나타내었다. 파괴 하중에 30% 및 60%의 압축 및 인장 하중을 고려한 결과, 콜드 조인트가 고려된 경우 GGBFS 콘크리트가 OPC 콘크리트보다 탄산화에 대한 높은 저항성을 보였으며, 인장 영역에서는 사용 재료에 상관없이 선형적으로 내구수명 감소가 평가되었다. 또한 압축 하중 60% 조건에는 미세 균열의 진전으로 인해, 모든 조건에서 빠르게 내구수명이 감소하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.80-86
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• 2020

역리브 (Inverted multi-tee, 이하 IMT) 슬래브를 제작하기 위해서는 콘크리트를 2번에 걸쳐 타설해야하기 때문에 부재 제작에 상당한 시간이 소요된다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 최근에는 슬립폼 방식을 활용하여 IMT 슬래브를 제작하는 기술이 새롭게 개발되었다. 이 연구에서는 슬립폼 방식으로 제작된 IMT 슬래브의 구조성능을 평가하기 위한 휨 및 전단 실험을 수행하였다. 이를 위하여 토핑콘크리트가 합성된 휨실험체 1개와 전단실험체 2개를 제작하였으며, 실험체들의 파괴모드 및 균열패턴, 프리캐스트 슬래브와 토핑콘크리트 사이의 슬립을 상세히 계측하고 분석하였다. 또한, 현행구조기준을 활용하여 실험체들의 휨 및 전단강도를 평가하였으며, 상이한 압축강도의 콘크리트로 구성된 합성 IMT 슬래브에 적합한 전단강도 산정방법을 제안하였다. IMT 슬래브의 휨강도는 현행구조기준에서 제시하는 공칭 휨강도를 상회하는 것으로 나타났으며, 제안 전단강도 산정방법은 실험체들의 전단강도를 우수한 정확도로 평가하는 것으로 나타났다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제23권6호
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• pp.66-74
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• 2009

화재가 발생할 경우 터널 구조물은 일정하중 재하조건에서 화재로 인한 온도상승으로 인해 강도저하가 유발되며, 이러한 강도저하에 의해 축력비가 변화하게 되어 구조체에 변형이 발생하게 된다. 이에 본 연구에서는 일정하중 재하조건과 터널화재구현이 가능한 재하연동 가열로를 개발하여 콘크리트 라이닝의 화재 실증실험을 수행하였다. 실험체는 EFNARC에서 규정한 소규모 실물실험체 형상조건을 준용하였으며, 배합강도는 일반강도인 24MPa와 고강도인 40MPa 50MPa를 선정하여, 강도에 따른 열적특성을 분석하고자 하였다. 하중 재하비는 20%와 40%를 기준으로 가열시 일정재하조건을 부여하였으며, 터널화재곡선 중 가장 급격한 온도상승으로 인해 콘크리트의 열 충격효과가 구현될 수 있는 MHC Fire를 선정하여 가열실험을 수행하였다. 실험수행결과 동일한 하중비에서 고강도로 갈수록 균열이 증가되었으며, 폭렬은 고강도인 50MPa 실험체에서 발생하였다. ITA의 한계온도조건 콘크리트 라이닝의 성능기준에 따른 화재손상부위는 전체 200mm 라이닝에서 가열면으로부터 평균 50mm 깊이가 기준에 미 부합되는 것으로 도출되었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.121-121
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• 2009

자동차는 코너 주행 시 In-corner와 Out-corner 의 바퀴 궤적이 달라지므로, 특별한 장치가 없이 좌우 구동 측의 바퀴가 같은 속도로 회전을 하게 되면 정상적인 주행이 불가능하다. 따라서 정상적인 코너 주행이 가능 하려면, 코너 안쪽 바퀴보다 바깥쪽 바퀴가 더 빨리 회전해야 하며 이러한 회전 차를 보상받지 못할 경우 바깥쪽 바퀴가 끌리는 현상이 발생하는데 이를 방지하기 위해 디퍼렌셜 기어가 필요하다. 현재 디퍼렌셜 기어는 디퍼렌셜 케이스와 링기어를 볼트로 체결하는 조립 공법을 통해 생산되고 있다. 하지만 볼트 체결 공법은 조립을 위한 볼트와 볼트 체결을 위한 플랜지와 볼팅을 위한 홀을 가공하는 공정이 필요하기 때문에 재료비 절감 및 생산 효율 향상에 매우 불리하고 볼트체결을 위한 부분 때문에 불필요한 무게가 증가하게 된다. 따라서 본 연구에서는 이러한 기계적 체결 방식을 레이저 용접 방식으로 대체하여 재료비를 절감하고 무게 저감을 통해 주행성능을 향상시키고자 하였다. 링기어의 소재는 침탄처리강(SCM420H)이며 디퍼렌셜 케이스의 소재는 주철(GCD500)을 사용하고 있다. 주철은 용접시 용접부와 열영향부에서 마르텐사이트 조직과 레데브라이트, 시멘타이트 조직이 생성되며 고탄소 모재의 탄소 확산으로 인한 부분 혼합영역에서 탄소 합금이 생성되어 균열이 발생하는 등 용접성이 매우 좋지 않은 것으로 알려져 있다. 이러한 주철의 난용접성을 해결하는 방법으로는 고탄소 모재 용접시 발생하는 탄소의 확산을 억제하거나 예열이나 후열 처리를 통한 냉각 속도의 제어하는 방법과 오스테나이트 안정화 원소를 첨가한 필러와이어를 사용하여 용접시 마르텐사이트와 시멘타이트의 성장을 방해하는 방법 등이 이용되고 있다. 본 연구에서는 예열처리나 후열처리를 통한 주철의 용접법은 대량 생산을 통한 원가절감을 노리는 자동차 업계의 특성에 비추어 볼 때 비용이나 프로세스 구성 면에서 적용하는 것이 어려울 것이라 판단하여 Ni-base filler metal을 통한 주철의 용접법을 선택하였고 그 결과 실차에 적용하기 위한 비틀림 강성 테스트나 내구 테스트는 통과하였으나 NVH 테스트 결과 볼팅 체결 방식에 비하여 소음이 커지는 문제가 발생하고 링기어의 HAZ부가 고경화 되는 문제가 발생하였다. 때문에 용입깊이를 초기 시제품인 5mm에서 4mm로 변경시켜 입열량 감소 및 용접변형을 줄여 소음 문제를 해결하고자 하였으며 링기어의 침탄층을 1mm 절삭하여 링기어 HAZ부의 고경화 문제를 해결하고자 하였다. 이러한 용접 구조 변경이 용접변형 및 강성과 피로에 미치는 영향력을 알아보고자 용접 및 열처리 상용 소프트웨어인 SYSWELD, 구조해석 상용소프트웨어인 NX_NASTRAN, 피로 해석 상용 소프트웨어인 FEMFAT을 이용하여 시뮬레이션 하였고 실제 구조 변경한 용접 시제품과 비교, 분석하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.993-999
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• 2008

인구밀집지역인 도심부나 주거지역 인근에서 이루어지는 철도교량 신축에 있어서 급속시공은 매우 의미가 있다. 이러한 신속한 시공과 더불어 교량 거더의 형고의 유동적 조절도 중요하다. 기존 I형 거더는 단면에서 수직방향으로 중립축으로부터 떨어진 모멘트 팔 길이와 긴장력을 이용한 평형을 근간으로 하는 까닭에 형고 조절에 있어 다소 어려움이 있었다. 이에 기존 단일 박스거더의 축소형인 확폭플랜지를 갖는 U형 프리캐스트 보는 긴장력 조절과 콘크리트 압축강도에 따라 경간길이 및 형고 변화가 상대적으로 I형보에 비해 용이하다. 확폭플랜지를 갖는 U형 프리캐스트 거더의 철도교 적용성을 확인하기 위해 지간 30m, 형고 1.7m, 폭 3.63m의 실물크기 거더를 제작하였고 하중재하/변위재하를 이용하여 총 6,200kN의 하중을 유사정적으로 가력하였다. 실험은 4점재하시험으로 하중-변위곡선, 하중-변형율을 이용하여 휨성능을 기본적으로 확인하였고 1차 하중제거와 재재하를 통해 긴장재의 역할을 확인 하였다. 유사정적거동을 본질적으로 확인하기 위해 쉘요소를 이용한 3차원 재료비선형해석을 통하여 실험결과와 평행하게 비교하였다. 콘크리트의 비선형성은 손상-소성모델(Lee & Fenves,1998)을 이용하여 콘크리트 인장/압축 소성연화거동, 인장강화거동을 묘사하였다. 실제 균열패턴과 해석 손상패턴을 비교검토 하였고 하중-변위, 단면에 따른 하중-변형율 관계를 실제 실험결과와 비교검토 하였다. 비선형 해석에 사용된 재료물성치와 해석모델의 보유 탄성에너지 조율은 실제 거더에 가진실험을 통해 획득한 고유주파수를 통하여 확인하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.569-577
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• 2021

현대 건설산업의 주 사용재료인 철근콘크리트는 철근과 콘크리트 사이의 부착이 용이하며, 두 부재간의 열팽창계수가 비슷하다는 장점을 가지고 있다. 하지만 철근은 각종 환경요인에 의하여 부식되는 단점을 가지고 있다. 철근 부식은 철근의 표면을 팽창시키게 되며, 콘크리트와의 부착응력에 영향을 주며 균열을 발생시키는 원인이 된다. 이러한 철근콘크리트의 단점을 보완하기 위하여 FRP 합성재료의 개발 연구가 진행되고 있다. FRP 합성재료는 높은 인장강도, 비부식성, 비 전자기성을 갖는 특징이 있다. 기존의 FRP 합성재료를 이용한 보강근은 현장에서 절단 및 구부리기가 용이하지 못하다는 단점을 가지고 있기 때문에 CFRP 보강근을 황용하는 연구가 진행되고 있다. CFRP 보강근 자체 인발시험, 부착응력, 묻힘길이 실험은 지속되어 왔지만 콘크리트 성능에 따른 부착특성에 관한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 강도에 따른 CFRP 보강근의 부착특성 검토하기 위한 실험적 연구를 진행하였다. 그 결과, 콘크리트 강도에 따른 CFRP 부착특성은 물/시멘트비가 증가할수록 부착응력과 비교하여 미끌림 길이가 증가하는 것으로 나타났다. 또한 단위수량에 따른 CFRP 부착특성은 단위수량이 높아 질수록 부착응력이 약간 씩 감소하는 것을 알 수 있었다. 향후 CFRP 보강근의 부착강도 특성 분석에 있어서, 미끌림이 발생하지 않도록 CFRP 보강근의 최적의 묻힘 길이 등에 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.

• 한국측량학회지
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• 제39권3호
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• pp.179-186
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• 2021

일반적으로 구조물에서의 손상을 조사하고 손상 크기를 측정하는 일상안전점검 활동은 지금까지 점검인력에 의한 육안점검에 크게 의존하고 있다. 이러한 인력에 의한 시설물의 상태 및 성능점검은 조사자의 주관적 판단에 의존하는 경우가 많기 때문에 측정결과의 일관성과 반복성이 저하될 수 있다. 특히 접근이 어려운 곳에 위치한 손상은 육안에 의한 경험에 주로 의존하고 있으며, 필요한 경우에 사다리를 이용하는 안전하지 못한 방법이 주로 사용되고 있다. 이에 본 연구에서는 안전점검 조사자 간 편차를 줄여 객관성을 확보하고, 작업자의 안전성을 강화할 수 있는 영상 활용 기법을 제안하고자 하였다. 본 연구에서는 촬영대상과의 거리와 촬영각도에 따른 영상의 변화를 보정하는 방법으로 평면사영변환을 적용하였다. 실험대상에 대한 변환된 영상에서 손상 크기를 분석한 결과 손상 크기 측정의 정확도는 목표 수준인 5.0mm와 0.005m²를 만족시킬 수 있는 것으로 확인되었다. 제안된 영상 보정 기법을 적용한 현장검증시험 결과, 구조물에 발생된 균열의 길이의 변동계수는 5.4~7.0%에서 0.072~0.12%로 감소하였고, 손상 면적의 변동계수는 10.9%에서 1.6%로 줄어들었고, 측정의 정확도가 향상되는 것을 확인하였다. 그러므로 안전점검 활동에서의 영상 활용 기법에 대한 본 연구를 통해 손상 크기 측정 정확도 향상 및 안전점검 보고서와 외관조사망도에 대한 신뢰도 향상을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.189-196
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• 2020

초고층 건축물과 같은 대형 건축물의 부재가 대형화 되면 수화발열로 인하여 내 외부 온도차가 커져 균열이 발생한다. 잠열재인 상전이 물질을 수화열저감재로써 사용하는 방법은 다른 방법들보다 접근성, 사용성, 효율성이 높다. 이에 따라 수화열저감재로 상전이 물질을 사용한 연구들이 많이 진행되고 있다. 하지만 상전이 물질은 상전이 반응온도가 다르기 때문에 외기온도, 콘크리트 비빔온도 같은 환경요인에 영향을 받을 수 있는데 이를 고려한 연구는 미미한 수준이다. 따라서 본 논문에서는 서중환경에서 수화열저감재를 사용한 콘크리트의 수화발열 특성과 품질을 평가하였다. 그 결과, 서중환경에서 스트론튬계 수화열저감재를 3wt.%, 5wt.%를 혼입했을 경우, OPC수준보다 수화발열은 8%, 21% 저감이 가능하고 발열속도는 약 75분, 85분 정도 지연할 수 있는 것으로 나타났다. 이는 온도가 높을 때 상전이 반응이 상대적으로 촉진되어 실험실환경보다 향상된 성능 나타난 것으로 판단된다. 향후 서중환경에서 다른 종류의 수화열저감재 효율과 비교하고, 장기 재령에서의 강도발현 등에 대한 세부적인 검토를 진행할 예정이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.193-198
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• 2021

이 연구에서는 3D 프린팅 복합재료의 레올로지 특성과 출력 패턴에 따른 적층 시험체의 압축강도 특성을 평가하였다. 레올로지 측정결과, 압출 후 60분 후부터 급격한 재료 변화가 나타났으며, 배합직후 대비 1.4배 높은 항복응력과 14.94~25.62% 낮은 소성점도를 나타내었다. 실린더 몰드에 제작한 시험체와 적층 시험체의 압축강도를 비교하였으며, 적층 시험체의 출력패턴은 0°, 45°, 90°를 변수로 하였다. 재령 1~28일까지의 몰드 타설 시험체와 적층 시험체의 압축강도는 출력 패턴과 관계없이 유사한 성능을 나타내었다. 특히, 재령 28일에서는 모든 시험체의 초기 접선탄성계수와 최고 압축강도 및 최대 응력 시 변형률은 거의 동일하게 나타났다. X-ray CT분석을 통한 적층 시험체의 계면 분석결과, 압축강도 측정 후의 시험체의 적층 계면에서의 균열이 발생하지 않은 것을 확인하였으며, 이는 적층 시험체 내의 각각의 계면이 일체화 거동을 한 것으로 판단할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권2호
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• pp.149-156
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• 2023

최근 지진, 쓰나미, 태풍 등의 자연재해에 관한 우려가 점점 커지고 있다. 지진의 규모와 빈도가 커짐에 따라 구조물이 지진하중에 의하여 붕괴되는 것을 막기 위한 연구가 필요한 실정이다. 구조물의 붕괴를 막기 위하여 기둥의 연성화를 높이는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 사각기둥에 연속 횡방향철근을 적용하여 사각기둥의 연성화 향상을 연구하려고 한다. 연속 횡방향철근으로 보강한 사각기둥은 띠철근으로 보강한 기둥보다 지진하중과 같은 반복하중에 강하다. 또한 연속 횡방향철근은 콘크리트에 더 나은 구속력을 적용할 수 있다. 본 연구에서 연속 횡방향철근으로 보강된 기둥의 성능 평가를 위해 1축 압축 실험을 진행하였다. 그 결과 원형기둥과 사각기둥 모두에서 연속 횡방향철근으로 보강한 기둥이 띠철근으로 보강한 기둥보다 더 높은 압축강도가 나타났다. 또한, 사각기둥과 원형기둥 모두 나선철근으로 보강된 기둥에서는 초기 균열 및 항복 후에도 하중을 버티는 경향을 보였다.