• 한국지진공학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.1-10
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• 2009

본 연구에서는 전력, 통신 등 다양한 주요 기간설비의 운영에 필수적인 전기판넬의 내진성능개선을 위하여 내진보강시스템을 개발하고, 이 시스템의 내진성능평가를 위하여 진동대시험을 수행하였다. 본 연구에서 개발된 전기판넬 내진보강시스템은 이중바닥시스템(Access floor) 상에 설치된 전기판넬을 대상으로 운전하에서 무정전, 무이설 방식으로 내진보강이 가능하다는 장점을 지니고 있다. 진동대시험을 통해 전기판넬 내진보강시스템의 성능평가를 위하여 지진하중으로서 건물 내 여러 층에 설치되는 전기판넬의 특성을 고려하여 포괄응답스펙트럼을 입력하였다. 진동대시험은 널리 상용화되어 있는 스틸과 우드판넬 등 두 형식의 이중바닥시스템과 일반 전기판넬을 대표할 수 있는 동특성이 다른 두 종류의 전기판넬을 고려하여 총 4회 수행하였다. 진동대시험결과, 내진보강시스템은 진동대시험 중 및 후에도 전도 등으로 인한 전기판넬의 파손을 방지하는 등 전기판넬의 내진안전성을 확보하여 주는 것으로 나타났다. 따라서, 이중바닥시스템 상에 설치된 전기판넬에 개발된 내진보강시스템을 적용하는 경우, 지진으로 인한 전기판넬의 파손을 효과적으로 방지하여, 국내 주요 기간설비의 안정적 운영에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.90-90
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• 2011

최근 전 세계적으로 지진의 발생 빈도가 증가하며 그 규모도 점차 커지는 경향을 보이고 있다. 대형지진의 발생 시 저층 구조물의 붕괴로 인한 인명 및 사회, 경제적 피해가 두드러짐에 따라 기존 저층 구조물의 내진보강기법에 관한 연구가 활발히 진행 중인 추세이다. 우리나라의 경우 강도증가형 내진보강공법이 주를 이루고 있어 다양한 내진보강기법의 개발 및 적용이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 지진입력하중 저감형 내진보강기법으로서 강재댐퍼시스템을 제안하여 구조적 성능을 파악하고, 이를 적용한 보강 실험체와 비보강 실험체를 제작하여 정적가력실험을 통하여 그 성능을 비교하였다. 제안된 강재댐퍼시스템은 입력에너지를 소산시키는 내부의 슬릿형 댐퍼와 이를 지지하는 기둥 및 외부 프레임으로 구성되며, 내부 댐퍼는 먼저 항복하여 에너지를 소산시키기 위하여 지지기둥 및 프레임에 사용된 강재보다 강성 및 강도가 적게 계획되었다. 강재댐퍼의 성능실험 결과, 비교적 안정적 거동을 하며, 강성과 강도 및 에너지 흡수능력이 우수하게 나타났다. 보강 및 비보강 실험체의 골조는 기존 학교 건축물의 표준도면을 기준으로 하여 골조의 일부를 대상으로 60% 축소율을 적용하여 계획하였으며, 보강 실험체는 미리 제작된 강재댐퍼시스템을 골조 내에 설치하여 에폭시 주입법으로 부착시공 하였다. 보강 및 비보강 골조 실험체의 정적가력 실험결과 비보강 실험체는 기둥의 휨 항복 후 변형의 증가에 따라 휨 및 전단 균열이 증가하면서 최종적으로 기둥이 전단파괴 되었으며, 보강 실험체는 비보강 실험체에 비하여 기둥 및 보의 균열이 적고, 골조에 골고루 분포되어 파괴 규모가 감소하였다. 최대 강도면에서 보강 실험체는 비보강 실험체에 비하여 약 3.4배 우수하였으며, 초기강성은 약 7배 가량 유리한 것으로 평가되어 제안된 강재댐퍼시스템이 강도면에서 우수한 성능을 나타냄을 알 수 있었다. 또한 두 실험체의 기둥 주근 및 띠철근의 변형률을 비교한 결과, 비보강 실험체는 대부분의 철근이 항복하여 큰 변형을 일으킨 반면, 보강실험체에서는 철근의 항복현상이 나타나지 않았고 댐퍼가 항복을 하면서 큰 변형을 일으켰다. 이를 통해 지진하중 입력 시 댐퍼에서 입력 에너지를 흡수하여 큰 하중을 부담하며, 기존의 구조부재에는 입력 에너지가 낮아 손상이 보다 적게 발생함을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.91-100
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• 2018

본 연구에서 제안하는 내진보강기법은 듀얼시스템으로 비내진상세로 설계된 저층구조물을 대상으로 적용하기 위한 기법이다. 듀얼시스템은 기존의 구조체, 외부보강체, 강재이력댐퍼로 구성되고 구조체와 외부보강체 사이에 강재이력댐퍼를 설치한다. 구조체와 외부보강체는 강성과 적재하중에 의해 서로 다른 주기에 의해 상대변위가 발생되고 강재이력댐퍼를 통해 지진에너지를 흡수한다. 본 연구에서 제안된 듀얼시스템의 내진성능을 검증하기 위해 동적실험을 수행한다. 동적 실험결과, 듀얼시스템 보강 시 에너지가 1.84배 더 많이 입력됨에도 불구하고 56%의 변형 저감과, 93%의 손상 저감이 됨에 따라 듀얼시스템 적용 시 내진성능을 향상시킬 것으로 판단된다. 그리고 연구결과는 듀얼시스템의 설계범위를 설정하기 위한 추후 연구의 기초자료로 제시하고자 한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.135-142
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• 2014

이 논문에서는 한국인근에서 강한 지진이 발생된 후 조사한 국내의 학교건물의 경우 86%가 지진에 취약한 것으로 나타났으며 내진설계가 된 학교건축물은 14%에 불과한 것으로 파악되고 있다. 이에 국내에서는 교육부가 주도하는 학교건축물의 내진보강프로젝트가 수행되고 있으나, 일본 등의 다양한 시스템내진보강에 대해서는 기술과 공법 등이 도입되어 국내의 실정에 맞는지 검토 및 검증 절차 없이 적용되고 있으나 부재내진보강에 대해서는 시스템내진보강에 밀려 실무적용 및 연구가 미비한 실정이다. 그러므로 최근에 부착 및 래핑형 복합재료를 이용한 기둥전단보강방법에 관한 실험 및 이론적인 연구를 진행하였다. 이 연구에서는 기존의 연구실적을 바탕으로 기존학교건물의 비선형해석을 통한 내진성능평가를 하고 기둥내진보강방법을 제시하여 그 효과를 실험적으로 입증한 후 실제 학교구조물을 설계 예로 들어 내진보강설계에 적용하고자한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권2호
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• pp.67-76
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• 2023

본 연구에서는 기존 내력증진형 내진보강공법의 취약점을 개선 및 보완할 수 있는 새로운 개념의 내진보강법인 내부접합형 합성내진보강공법 (Composite Seismic Strengthening Method, CSSM)을 제안하였다. CSSM 내진보강 시스템은 필요 내진보강량 산정이 간편한 강도증진형 내진보강법의 일종으로서, 전단파괴가 지배적인 우리나라 내진상세를 가지지 않는 기존 R/C 건물에 적용 시 내력증가가 효율적으로 가능한 내진 시스템 공법이다. 제안한 내부접합형 CSSM 공법의 내진안전성을 검토하기 위하여 내진상세를 가지지 않는 우리나라 R/C 건축물을 바탕으로 한 실물 2층 골조 실험체를 대상으로 유사동적실험을 실시하여, 지진에 대한 하중 및 변위 특성, 지진피해수준, 강도증진 효과, 변위제어능력을 중심으로 내진성능을 평가하였다. 유사동적 실험결과 개발공법인 CSSM 내진시스템은 효과적으로 전단내력을 증가시켰으며, 2400년 재현주기인 지진파에 대해서도 지진에 대한 변위를 효과적으로 억제시켰다.

• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.10-18
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• 2022

국내 발생 지진파형을 분석하여 중진지역 특성을 고려하고 내진설계기준에 부합하는 한국형 인공지진파를 생성하였으며, 획일적이고 미관을 손상시키는 일본식 내진보강 공법을 지양하고 한국형 중진지역의 특징을 반영하여 지진의 빈도가 적고 강도가 비교적 강하지 않은 국내 실정에 적합한 학교 건물의 내진보강 공법을 개발하였다. 이를 바탕으로 현재 과다 설계되어 있는 학교 내진보강 시설물을 중진지역 특성에 맞게 최적화하여 내진 안전성 평가를 수행하였으며, 기존 학교건물의 내진성능평가에 비해 미적인 요소를 고려하고 효율성 있는 구조기법을 적용한 합리적 보강 기법을 제안하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.625-632
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• 2015

본 연구에서는 내진설계 이전에 지어진 학교 건물을 대상으로 내진보강효과를 알아보기 위하여 CBD 시스템을 설치하여 기존 비내진 설계된 보강 RC골조 실험결과와 비교 분석하였다. 실험결과, 비내진 설계된 실험체는 좌 우측 기둥의 상 하부에 피해가 집중되면서 급격한 강도저하와 함께 취성적인 전단파괴의 양상을 나타낸 반면, CBD 시스템을 보강한 실험체는 강도 및 강성의 증가와 함께 탄소성 거동을 보이면서 에너지 흡수 능력이 큰 타원형의 이력특성을 나타내었다. 또한, 두 실험체의 강성저하를 비교한 결과 CBD 시스템을 보강한 실험체가 강성저하를 방지하는데도 효과적임을 알 수 있었다. 에너지소산능력도 CBD 시스템을 보강한 실험체가 비보강 실험체에 비해 약 4.0배의 향상된 결과를 나타내었다. 이러한 에너지소산능력의 증진은 내력과 변형 능력의 증진에 따른 결과라고 사료된다. 본 연구에서 제안하는 CBD 시스템을 적용할 경우 비내진 상세를 갖는 철근콘크리트 골조의 내력 증진 및 안전성 확보를 위해 국내 내진기준에서 요구하는 허용층간변형각 기준을 만족하도록 보강하는데 용이하게 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.131-142
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• 2021

노후 교각은 내진설계가 적용되지 않아 소성힌지구역에 겹침이음이 대다수 존재한다. 철근부식은 철근 단면적 감소 및 겹침이음부의 거동저하를 유발하여 교각의 내진성능을 저하시킨다. 본 연구에서는 이러한 노후교각의 특성에 따라 철근부식, 겹침이음, 내진설계 및 내진 보강 여부를 고려하여 실험체를 설계 및 제작하고 실험을 통해 그 영향을 조사하였다. 실험결과, 겹침이음 또는 철근부식은 변위연성도를 감소시킨다. 내진설계 상세 또는 강판 내진보강을 적용하면 충분한 변위연성도가 확보됨을 확인하였다. 모든 비내진실험체는 소성힌지구역 내의 횡철근 겹침이음부의 풀림으로 인해 주철근 좌굴과 심부콘크리트 압축파쇄가 발생하였다. 내진설계된 실험체는 철근부식에 의한 소성힌지구역 내 횡철근의 단면감소와 갈고리 풀림에 의해 주철근 좌굴 및 심부콘크리트 압축파쇄가 발생하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.181-187
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• 2009

내진 설계기준이 도입된 이후, 신설교량에 대한 내진 설계의 시행은 물론 기존교량의 내진 성능 검토에 의한 내진 성능 확보가 요구되고 있다. 기존교량의 내진 성능 확보 또한 내진 설계의 기본개념에 따라 붕괴방지수준을 만족하여야 하며, 확보방안으로는 교량의 중요도와 형식에 따라 보강규모가 다른 여러 가지 방안이 제시되어야 한다. 현재 일반교량의 경우 받침의 교체, 교각의 보강 및 전단키 설치 등의 보강방안이 내진 성능 향상 및 확보 방안으로 가장 많이 연구, 적용되고 있는 상황이다. 이 연구에서는 내진 설계가 수행되지 않은 일반적인 기존 교량은 해석대상교량으로 선정하고, 붕괴방지 수준을 만족하기 위해 연성파괴메카니즘을 확보하도록 기존교량의 설계변경을 수행하고 내진 성능을 검토하였다. 기존교량의 경우, 하부구조 교각기둥의 설계단면 결정 및 상/하부구조 연결부 받침의 기능변경 등 교량시스템의 재 설계에 의해 내진 성능을 확보할 수 있다는 것을 제시하였다.