• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.305-316
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• 2022

화석연료의 고갈과 환경문제의 대안으로 수소에너지가 부각되고 있으며, 자동차 산업에서도 수소차의 보급이 증가하고 있다. 그러나 수소는 가연농도 범위가 4~75%로 넓은 가연영역을 가지고 있어 수소차 사고 시 안전에 대한 우려가 높은 실정이다. 특히, 터널이나 지하주차장과 같은 반밀폐 공간에서는 수소누출에 따른 화재나 폭발이 대형사고를 유발할 가능성이 높기 때문에 수소누출에 따른 가연영역 분석을 통해 수소 안전성에 대한 검토가 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 표준단면의 도로터널에서 수소차량의 수소 누출조건과 터널 내 풍속에 따른 수소농도 해석을 수행하여 터널 내 풍속이 가연영역에 미치는 영향을 검토하였다. 수소의 누출조건은 1개의 탱크와 3개의 탱크가 통시에 TPRD를 통해 누출되는 조건과 대형크랙이 발생하여 누출하는 조건으로 하였으며, 터널 내 풍속은 0, 1, 2.5, 4.0 m/s를 고려하였다. 가연영역에 대한 검토결과, 1 m/s 이상의 풍속이 존재하는 경우에는 풍속이 없는 경우와 비교하여 최대 25%수준까지 감소하는 것으로 나타나고 있으며, 풍속증가에 따른 가연영역의 감소효과는 거의 없는 것으로 나타나고 있다. 특히 대형크랙이 발생하여 약 2.5초 만에 완전히 누출되는 경우에는 풍속이 증가하면 가연영역이 약간 증가하는 것으로 나타나고 있다. 또한 하향 분출되는 경우에 풍속이 작은 차량하부 영역에 수소가스가 상당히 긴 시간동안 잔류하는 것으로 분석되었다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.542-549
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• 2022

연구목적: 파이프는 기계, 전자, 전기, 플랜트 등 많은 산업 분야에서 응용기기로 널리 사용되고 있으며, 소방, 화학 등 안전 관련 분야에서도 널리 사용되고 있다. 제품의 다양화에 따라 배관 분야에서도 기술의 중요성이 높아지고 있습니다. 특히 기존 동관을 스테인리스강으로 변경하는 경우 구조해석이나 유동 해석을 통해 안전성과 유동 특성을 평가할 필요가 있다. 연구방법: 본 연구에서는 자체 개발한 일체형 삽입형 커넥터인 6.35 및 15.88 소켓 모델의 구조적 안정성을 FEM을 이용하여 조사하였다. 구조해석은 전처리기로 hyper mesh, 후처리기로 HYPER VIEW, 솔버로 LS-DYNA를 사용하였다. 연구결과: 응력해석 결과 6.35 소켓의 경우 훅, 훅홀더 및 훅가드에서의 최대응력은 각각 95.02MPa, 19.59MPa 및 44.01MPa였으며, 15.88 소켓의 경우 각각 127.7MPa, 40.09MPa 및 45.23MPa로 나타났다. 결론: 두 소켓 모델의 응력분포를 비교하면 상대적으로 외경이 큰 15.88 소켓에서의 응력이 전반적으로 크게 나타나고 있으나 각 소재의 항복응력보다는 현저히 낮아 두 모델 모두 구조적인 안전성은 문제가 없는 것으로 나타났다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.622-635
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• 2022

연구목적: 우리나라 인구구조의 변화로 고령자 운전자비율이 높아지고 있으며, 초고령사회로 전환되어 향후 더욱 많은 고령자가 운전을 할 것으로 기대되고 있다. 최근에는 고령자의 교통사고 증가에 따라 사회적 문제가 되고 있는 현실적 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 연령에 따른 종합적 신체변화를 분석하고, 운전면허의 정밀 적성검사 연령을 추정하고자 한다. 연구방법: 본 연구에서 연령별 운전자의 신체 기능 저하의 의학적 특징을 면밀히 분석해 보았는데 신체적인 면과 인지적인 면에서 나이가 들어감에 따라 전반적으로 기능이 저하됨을 보았다. 그 중에서도 다양한 부분들이 70대 이후에 급격하게 떨어짐을 보이는데, 이는 의학적 측면에서 70세 이후를 고령자라 지칭할 수 있다는 것을 시사하는 것이며, 또한 우리나라 고령자의 안전운전을 위한 다양한 정책을 모색할 때 70세 이상을 기준으로 보고 수립해가야 한다고 판단할 수 있다. 연구결과: 인지기능 및 판단능력의 연령대별 변화추이를 볼 때 70세 이후에는 신체적 능력이 모두 급격히 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 운전능력에 필요한 시각, 청각, 신체적 기능은 70세 이후에는 극히 일부만이 운전이 가능한 것으로 보이기 때문에, 운전면허 제도와 적성검사 등의 정밀한 분석이 70세 부터는 더욱 신중히 이루어져야 할 것으로 나타났다. 결론: 운전자의 운전능력을 생체능력을 중심으로 고찰하여 고령운전에 중에서 차량운전행태에 영향을 줄 수 있는 위험 연령대를 찾고자 하였다. 향후 고령운전자를 위한 정책과 신체적 차이점을 이해하는데 도움이 될 것으로 기대한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.154-160
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• 2021

최근에는 도심속에서 공사가 진행되는 경우가 크게 늘고 있는데, 이로 인해 기존 구조물 인근에서 공사에 의한 인위적인 진동이 자주 발생하기도 하고, 산업단지의 경우는 주변 기계류 작동 등에 의해서도 진동이 야기되어 문제가 발생하기도 한다. 한편, 구조물을 구성하고 있는 일반 콘크리트의 경우, 진동에 대한 감쇠성능이 작아, 구조물에 발생하는 진동뿐만 아니라 지반진동과 같이 외부로부터 구조물로 전달되는 다양한 진동을 차단하는데 어려움이 따른다. 이러한 지반을 통해 구조물로 전달되는 진동을 차단하기 위해서, 최근 폴리머 콘크리트를 활용하여 댐핑 성능을 크게 증가시킨 고 감쇠 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한, 폴리머 콘크리트는 압축, 휨, 인장강도 등의 물리적 특성과 동적 특성이 매우 우수한 것으로 알려져 있어, 지반과 접한 구조물과 같이 큰 압력에 저항하면서 진동저감이 요구되는 구조물에의 폭넓은 활용이 기대되는 구조재료라 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 폴리머 콘크리트의 지반진동 저감성능을 검토하기 위하여, 일반 콘크리트, 폴리우레탄 패드, 발포고무 패드와의 성능을 비교하였으며, 동적 특성으로 주파수 응답함수와 진동가속도에 대한 검토를 진행하여, 폴리머 콘크리트와 각각의 재료가 지하구조물에 적용될 경우의 동적 특성을 비교 검증한 후, 실 구조물에의 적용 가능성에 대해 검토하고자 한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.173-181
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• 2021

철근콘크리트 구조물은 다양한 환경에 노출되어 수분 침투로 인한 철근 부식이 발생하며, 부식으로 인한 구조물의 내구성능 저하 문제가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 철근에 비해 인장강도, 비부식성, 경량화 등 뛰어난 장점을 가진 FRP 보강근에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. FRP 보강근은 철근과 달리 항복 구간이 없으므로 파괴 시까지 선형탄성거동이 나타나고 탄성계수가 낮아 과도한 처짐이 발생할 수 있으므로 한계상태 조건에 대한 적용성 검토가 필요하다. 한계상태에서 FRP 보강 콘크리트 의 휨 설계 시 ACI 440.1R은 FRP 보강근의 재료적 불확실성을 고려하여 환경감소계수와 강도감소계수를 모두 적용하여 휨강도가 크게 낮아진다. 따라서 본 연구에서는 국내·외 다양한 문헌을 조사하여 유효단면이차모멘트 제안식의 처짐 해석 결과와 실험결과를 비교하였으며, ACI 440.1R 및 Fib bulletin 40의 설계휨강도를 분석하였다. 실험 결과에 따른 휨강도는 ACI 440.1R에 비해 Fib bulletin 40의 설계휨강도와 유사한 경향이 확인되었으며, 인장지배단면에서 ACI 440.1R은 설계휨강도를 보수적으로 평가하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.73-81
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• 2022

최근 구조물의 사용연한이 증가함에 따라 다양한 요인에 의해 철근이 부식되어 구조물의 내하력이 감소하는 문제들이 발생하고 있다. 이를 해결하기 위하여 내식성, 경량성, 고인장강도를 갖는 FRP 보강근의 부착특성에 대한 연구가 활발히 진행중이나, 콘크리트에 매립된 격자형 CFRP 보강재의 부착특성에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 격자형 CFRP 보강재를 철근의 대체재로 사용하고 사용성 측면에서 부착특성을 평가하기 위해, 격자형 CFRP 보강재의 종방향 부착길이와 횡방향 격자길이를 변수로 하여 직접인발시험을 수행하였다. 이를 통해 격자형 CFRP 보강재의 부착하중-슬립 곡선을 도출하였으며, 부착거동을 분석하였다. 총 부착하중 식은 종방향 부착길이의 부착력과 횡방향 격자의 전단력의 합으로 제안하였으며, 부착하중-슬립곡선의 면적을 전체 일로 표현하여 슬립량에 대한 에너지 소산량의 변화를 분석하여 횡방향 격자가 부착력에 미치는 영향에 대하여 검토하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.175-181
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• 2022

구조물의 공용연수가 증가함에 따라 각종 성능 저하가 발생한다. 특히 국내 인프라 구조물은 대부분 경제가 성장하는 시기에 집중적으로 건설되었기 때문에 노후 인프라 비율 급증이 최근 주요 이슈가 되고 있다. 인프라의 노후화는 자칫 안전사고로 이어질 수 있으며 인명 피해까지 유발할 수 있다. 이러한 문제를 사전에 예방하기 위하여 주기적이고 정확한 점검 및 유지관리가 필수적이다. 이 같은 이유로 최근 컴퓨터 비전과 딥러닝을 활용하여 다양한 손상을 탐지하는 연구에 대한 수요가 원격점검 혹은 점검자동화 분야에서 증가하고 있다. 따라서 본 논문에서는 콘크리트 손상의 종류를 세 가지로 구분하여 이를 탐지할 수 있는 신경망 구조를 제안했다. 특히 계층적 학습 기법을 통해 보다 정확하게 다양한 손상을 탐지할 수 있는 신경망을 개발하였다. 이 신경망은 2,026장의 손상 영상으로 학습되었고, 508장의 손상 영상으로 실험하였다. 그 결과 67.04%의 평균 중첩 정확도와 52.65%의 F1 점수를 갖는 알고리즘을 완성하였다. 이 같은 손상 탐지 알고리즘은 향후 구조물의 정확한 상태 진단에 활용될 수 있으리라 기대한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.128-138
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• 2022

본 연구에서는 원심성형으로 제작된 100MPa이상의 초고강도 콘크리트 각형보를 피암터널의 상부구조로 적용하기 위해 원심성형 보를 부모멘트 영역인 하부구조와 일체화시킨 우각부 단면에 대한 구조적인 안전성을 검증하는 것을 목적으로 실물크기의 시험체를 제작하고 하중재하시험 및 해석연구를 수행하였다. 피암터널 표준모델에 대해 시방규정에 의한 하중조합으로 설계하였을 때 상부슬래브 단부의 우각부에 최대 모멘트가 발생하는 것과 같은 효과를 기대하기 위하여 수정된 캔틸레버 형식의 구조모형 시험체를 제작하여 우각부 고정연결방법에 대한 성능과 최적연결시공법을 도출하기 위한 연구가 수행되었다. 실험결과, 개발된 고정연결장치는 형상과 연결방식에 상관없이 모두 안정적인 휨 거동을 나타내었다. 또한, 시험체는 파괴시까지 고정연결장치에 의해 연결된 원심성형 PSC 각형보와 상부슬래브가 일체 거동을 하는 것으로 나타나 고정연결장치의 성능이 매우 우수한 것으로 확인되었다. FEM 해석에 따른 우각부 해석모델의 거동은 재하실험과 비교하여 강성이 미소하게 나타났으나 전체적인 거동이 거의 유사하게 나타났다. 따라서, 본 연구에서 개발한 원심성형 각형보와 벽체간의 우각부 연결부를 시공함에 있어 구조적으로 문제가 없을 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권9호
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• pp.17-23
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• 2022

시멘트를 활용한 도로 기층은 경제적이며, 수정 및 보완이 용이하여 도로 포장 품질 관리가 우수하다. 또한, 시멘트는 점착력이 없는 사질토에 점착력을 부여하고 점성토에서는 점착력을 영구적으로 유지하는 역할을 하여, 강도 증가 및 압축률 감소 등의 내구성 향상의 장점으로 많이 활용되고 있다. 그러나 시멘트는 강도면에서 우수하나 건조수축에 의한 균열이나 파손이 발생하면 유지보수가 어렵고, 시멘트에서 용출되는 6가 크롬으로 인해 지반의 pH가 상승하여 지하수 오염과 같은 환경 문제가 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 현장에서 발생하는 현장토와 시멘트계 고화재를 활용하여 환경성과 내구성을 고려한 도로 기층 대제재의 활용성을 평가하고자 한다. 도로 기층의 현장 적용성을 평가하기 위해 환경안정성실험 및 시멘트계 고화재를 일정 비율로 혼합하여 동결융해실험 및 습윤건조실험을 수행하였다. 실험범위는 시멘트계 고화재 10%, 20%, 30%의 배합비와 재령 기간 7일, 28일로 적용하여 시멘트계 고화재 혼합비율에 따른 조기 강도 및 기준 강도를 평가하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.39-47
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• 2022

국내의 공동주택 보급률 증가에 따라 층간소음으로 인한 문제가 증가하고 있다. 이를 예방하기 위하여 바닥 충격음 차단 구조에 대한 수요가 높아지고 있으며 해당 구조에 대한 성능 인증이 이뤄지고 있지만 소음 차단 성능이 현장에서는 재현되지 않는다는 문제점이 있다. 해당 구조가 제 성능을 발휘하기 위해서는 일정 두께 이상의 마감 모르타르 타설이 필요하며, 해당 구조의 시공 적정성 판정을 위하여 GPR을 이용한 두께 측정 실험을 진행하였다. 본 연구에서 개발한 두께 측정 알고리즘은 측정된 데이터를 기반으로 상대유전율을 설정할 수 있어 정확한 두께 값을 측정할 수 있다. 네 종류의 바닥 충격음 차단 인증 구조에서 GPR 두께 측정 실험을 진행하였으며, GPR 데이터와 천공 측정 데이터 간 평균 오차는 1.95mm로 나타났다. 또한 마감재 유무가 측정값에 미치는 영향을 조사하기 위하여 총 3가지 종류의 마감재를 배치하고 실험을 진행으며, 평균 오차는 1.70mm로 나타났다. 추가적으로 장비의 샘플링 오차, 개발 알고리즘 변수, 천공 오차등을 종합적으로 고려하였을 때, GPR 계측 및 제안 알고리즘은 매우 높은 정확도로 슬래브 마감 모르타르의 두께 측정에 적용할 수 있음을 확인하였다.