• 한국방재학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.1-8
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• 2011

콘크리트 충전강관기둥부재는 내력 및 내화적 효과가 우수한 것으로 인식되고 있으며, 이에 관련된 연구가 지속되는 추세이다. 콘크리트는 강관내부에 충전, 구속되므로 구조적 성능이 유지되면서 열용량의 효과가 발휘되어야 일정 시간이상의 내화성능이 발현될 것으로 판단된다. 따라서 본 논문의 목적은 21 MPa의 일반 콘크리트와 40 MPa의 고강도 콘크리트의 내화성능에 기여하는 정도를 파악하고, 향후 공학적 내화설계의 기반자료 제공을 위하여 축력비 100%, 80%, 60% 및 50%를 재하하는 내화시험을 수행하여, 강재의 표면온도, 콘크리트의 온도를 측정하였다. 콘크리트가 충전된 강관기둥부재는 30분이상의 내화성능 되지 못하였으며, 이는 콘크리트의 조기 균열에 의한 내력적 성능저하로 판단되었다. 따라서 일정시간 이상의 내화성능 확보는 작용 하중비를 50 %이하로 설정하는 것이 권장되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.189-197
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• 2007

터널 라이닝은 대형 화재 등과 같은 고온에 노출될 경우, 폭렬이 발생하고 이로 인해 급격한 온도 전달 및 내력 저하로 구조체 붕괴의 원인이 될 수 있다는 것이 여러 사례를 통해 보고되고 있다. 본 연구는 터널라이닝의 내화뿜칠 재료로 매우 적합할 것으로 판단되는 고인성 고내화성 시멘트 복합체(FR-ECC)를 개발하고 이의 역학적 특성 및 내화 성능을 평가하고자 하였다. 이를 위하여 FR-ECC에 있어서의 배합 요인을 실험 변수로 내화 시험을 실시하였으며 비정상 온도 분포 해석 기법(nonlinear transient heat flow analysis)을 이용하여 이를 해석적으로 묘사 검증되었다. 또한, 실험 결과를 통해 검증된 해석 기법을 이용하여 터널라이닝에 대한 열전달 해석을 수행하여 FR-ECC를 내화 2차 라이닝재로 이용하는 경우의 거동 특성을 분석하였다. 실험 결과 내화 성능을 향상시키기 위한 FR-ECC의 최적 배합은 PVA 섬유 또는 PP 섬유 혼입률 $V_f=2.0%$, 다공성 세라믹재 혼입률 $V_C=3.6%$, 공기량 $V_A=15%$로 나타났으며, 검증된 비정상 온도 분포 해석 기법을 이용하여 기존 터널에 40mm FR-ECC를 추가 라이닝 한 경우에 대한 해석 결과, 콘크리트 및 철근의 온도 분포가 모두 $350^{\circ}C$ 이내에서 제어되어 터널 내 콘크리트 및 철근에 대한 화재 피해를 방지할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제30권1호
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• pp.31-36
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• 2016

본 연구는 에폭시 계열 내화 도료의 열분해 특성을 파악하기 위해 열중량분석과 수치해석을 동시에 수행하였다. 에폭시 계열 내화 도료의 질량 감소 양상을 수치적으로 구현하기 위한 계산 모델이 소개되었으며, 계산 모델은 내화 도료의 여러 열분해과정을 단순화하여 4 단계의 순차적인 열분해 형태로 만들었다. 반응 속도는 Arrhenious 형태로 모델 되었고, 열중량분석을 통해 획득된 열분해 현상을 수치적으로 모사하기 위하여 화학 반응 매개변수들이 최적화되었다. 실험 결과 두 단계(two-step)와 세 단계(three-step)의 급격한 질량 감소가 질소와 공기 분위기에서 각각 나타났다. 또한 도료가 공기 분위기에 노출되었을 때 산소의 참여로 발생하는 복합적인 화학 반응들이 내화도료의 안정화를 도와 $200{\sim}500^{\circ}C$ 범위에서 질량 감소율을 낮추었다. 수치해석 결과는 실험과 비교하여 전체적으로 잘 일치하였으며 수치 모델에 포함되지 않은 $800^{\circ}C$ 이후를 제외하면 3% 미만의 오차를 보였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제3권2호
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• pp.81-85
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• 1989

표준화재실험에서 구조물의 파괴되는 시각에 의한 정규화된 열하중의 개념을 이용한 화재시험과 실화재에서 건물부재의 성능을 상호 관련시키는 방법은 실화재의 파괴가능성을 결정짓는 6개의 입력변수와 관련시킬 수 있다. 이 기술은 어떤 규정된 수준의 파괴 확률을 성취하기 위하여 요구된 내화성에 관한 정보를 제공한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.609-618
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• 2009

본 연구에서는 다양한 설계조건 하에서 철골보의 내화시간을 평가할 수 있는 산정식을 열-구조 연성해석(fully coupled thermo-mechanical analysis)을 토대로 제안하였다. 본 연구에서 제안하는 산정식은 철골보의 화재거동에 미치는 주요 인자를 구조변수 및 열변수로 명시적으로 반영하므로 각 설계변수의 내화성능에 대한 영향을 설계자가 쉽게 정량적으로 파악할 수 있는 강점이 있다. 광범위한 변수해석을 수행하기에 앞서 실물대 화재실험 결과를 활용하여 본 연구의 열-구조 연성해석모델의 타당성을 검증한 후, 철골보에 붕괴처짐(run-away deflection)이 발생할 때까지 화재거동에 대한 각 변수들의 영향력을 검토하였다. 이러한 수치해석결과를 다양한 설계조건에서 철골보의 내화시간 예측에 활용할 수 있도록 다중선형회귀분석을 통해 통계학적으로 신뢰도가 높은 평가식을 제안하였다. 현행 사양설계기준에서의 활용법을 사례를 들어 예시하였고, 제시된 식으로부터 얻어지는 경제성과 장점을 입증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권6호통권58호
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• pp.88-96
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• 2009

본 연구에서는 RC구조물의 내구 및 내화성능을 동시에 향상시킬 수 있는 고인성 모르타르 (FR-ECC) 를 개발하여, 이를 RC구조물의 보수재료로서 사용하기 위한 실험적 연구를 실시하였다. 즉, FR-ECC를 이용하여 제조한 콘크리트 시험체의 강도, 열적특성, 모의부재의 철근부식특성, 내화성능 등에 대하여 검토하였으며, FR-ECC의 현장적용 가능성에 대해서도 평가하였다. 그 결과, FR-ECC는 기존 보수 모르타르에 비해 우수한 강도 및 내구성능을 보유하고, 휨균열 발생 후에도 외부열화 인자의 침입을 억제하여 철근부식을 방지하는 것으로 나타났다. 또한 FR-ECC를 적용한 부재는 ISO 834 가열조건에서도 우수한 내화성능을 갖는 것으로 나타났으며, 뿜칠성능 등의 현장시공 성능에서도 우수한 특성을 나타냈다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제27권6호
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• pp.21-25
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• 2013

대형화, 초고층 및 고스팬에 부응하기 위한 강재 기술개발의 노력으로 용접성능과 내진성능 그리고 내화성능이 부여된 새로운 강재인 Thermo-mechanical control process (TMCP) 내화강재가 개발되었다. TMCP 내화강재는 기존의 내화강재 생산과정 시 압연과 동시에 정밀한 열처리를 병행함으로 인장력과 용접성을 향상시킬 수 있는 새로운 기술인 TMCP 방법으로 개발되었으며, 화재와 같은 고온에서의 구조적 안전성에 관한 내력평가가 요구되었다. 따라서 본 연구에서는 고온 시 TMCP 내화강재의 내력평가를 목적으로 고온 시 항복강도, 탄성계수를 평가하고 각각에 대한 온도영역별 실험식을 제시하였으며, 이를 일반 내화강재의 고온 특성과 비교, 분석하였다. 또한 각각의 소재로 설정된 H형강 기둥부재를 대상으로 고온 시의 내력을 계산하여 그 안전성을 확인한 결과, TMCP 내화강재의 고온 시 내력특성은 일반강 내화강재의 고온 내력저하 특성보다 열위인 것으로 나타났다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.31-37
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• 2010

비대칭 슬림플로어 합성보(Asymmetric Slimfloor Beam, 이하 ASB)는 비대칭 형강의 일부를 콘크리트 슬래브에 삽입한 합성보로서, 유럽에서 개발되었다. 근래 국내에서도 건축물의 층고저감, 물량감소, 내화 성능 증대 등의 목적으로 ASB의 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 실험을 통하여 ASB의 내화성능을 확인하고, 열전달해석을 통하여 내화성능 시간에서의 모멘트 내력(Moment capacity)을 산정하였다. 그 결과를 바탕으로 방화석고보드와 ASB로 구성된 3시간 내화구조를 선정하고, 내화 성능을 검토하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제25권1호
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• pp.27-31
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• 2015

내화물은 슬래그 등과의 화학반응뿐만 아니라 입자 충돌이나 마찰에 의한 물리적인 마모도 일어난다. 그러나 내화물의 에로젼에 의한 마모에 대해서는 거의 알려져 있지 않다. 본 실험에서는 내화도가 1300과 $1500^{\circ}C$인 캐스터블에 대해서 SiC 마모입자의 입사 각도에 따른 마모량의 변화를 분석하였다. 그 결과 최대 마모량을 나타내는 각도는 입자가 내화물에 수직으로 부딪힐 때가 아니라 $60{\sim}75^{\circ}$로 입사될 때인 것을 알았다. 또한 내화물의 기공률이 에로젼 마모에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 생각되었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제25권2호
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• pp.80-87
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• 2011

합성보의 내화성능을 확인하기 위한 재하가열시험 결과, 내화성능이 부족한 경우 단면의 변경을 통하여 그 성능을 향상시킬 수 있다. 하지만 변경조건이 다양하다면 다수의 실험을 실시해야 하기 때문에 많은 시간 및 비용이 필요하다. 본 연구에서는 비대칭 H형강 합성보 단면에서 내화성능에 가장 큰 영향을 미치는 부분을 열전달해석을 수행하여 확인하고, 이후 단면변경을 통한 내화성능 향상 추세를 열전달해석 및 비선형구조해석으로 확인하여 1시간 내화성능을 가질 수 있는 변경된 단면을 제시하였다.