• 한국화재소방학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.1-11
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• 2014

본 논문은 화재 시뮬레이션 프로그램(FDS)을 기반으로 만들어진 PyroSim 프로그램을 이용하여, 이중외피 구조를 중공층의 구획과 자연환기의 방법에 따라 4가지(박스형, 샤프트-박스형, 복도형, 전면형)로 분류하고, 각 구조의 화재 특성을 수치적으로 비교 분석하였다. 이를 위해 4층 건축물로 모델링하였으며, 동일한 제반 조건을 갖추고 이중외피 구조를 다르게 하였다. 또한 각 구조별 화재 특성을 확인하기 위해 연기 거동, 연기 밀도, 연기 감지장치, 가시거리를 비교 분석하였다. 그 결과, 박스형 이중외피 구조는 화재실외에는 크게 영향을 미치지 않았고, 복도형 이중외피 구조는 연기가 화재실 옆으로 이동하는 수평적인 영향이 크게 나타났다. 또한 샤프트-박스형 이중외피 구조는 샤프트를 통한 연기의 수직 상승 현상이 가장 빠르게 나타났고, 수직 상승된 연기가 차고 내려와 기타실에도 영향을 미쳤으며, 전면형 이중외피 구조도 연기의 수직 상승과 함께 기타 구획실에도 큰 영향을 미쳤다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.315-325
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• 2009

아치형 개착식 터널은 종래의 박스형 개착식 터널과 비교하여 외력에 따른 축력으로 지지하는 형식이므로 보다 얇은 부재로 시공이 가능하고, 구조물 특성상 적절한 변형에 의하여 지반반력을 기대할 수 있어 역학적으로 우수한 구조물로서 최근 프리캐스트화되어 그 시공실적이 증가하고 있는 추세이다. 그러나 프리캐스트 아치형 개착식 터널은 굴착식 터널 및 박스형 개착식 터널 등과 시공방법과 형상이 상이하여 구조물 주변 지반응력 거동이 다르며, 이는 터널구조물 단면설계시에 반영 되어야만 하는 중요한 사항이다. 따라서 본 연구에서는 프리캐스트 아치형 개착식 터널의 시공과정을 고려하여 유한요소해석을 실시하여, 지반과 구조물간 상호작용을 고려한 아치형 개착식 터널의 역학적 거동에 대하여 검토하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제31권1호
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• pp.98-107
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• 2017

본 논문은 피난 안전성 평가를 통해 이중외피 구조가 적용된 건축물에서의 피난 성능 개선방안을 제시하고자 한다. 이중외피 구조가 적용된 건축물은 화재 발생시 굴뚝효과로 인한 상층 연소확대 현상이 빠르고 그 특성이 각 구조별로 다른 특성을 갖고 있으며 설계 및 제도적 기준 또한 미비하여 일반 건축물에 비해 피난 안전성을 확보하기 어렵다. 따라서 본 논문에서는 10층의 단일 피난계단이 적용된 이중외피 건축물로 가상의 모델링을 구성하였으며, 피난 성능을 개선하기 위한 방안으로 피난 완료시점을 옥외로의 탈출까지로 변경하고, 각 구조별 위험도를 고려한 경보방식을 제안하였다. 그 결과 기존의 경보방식과 비교하여 박스형은 약 26.4%, 복도형은 약 29.1%, 샤프트-박스형은 약 23.4%, 전면형은 약 26.3%의 피난 성능이 개선되었고, 전층의 재실자의 안전을 확보 할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.102-108
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• 2016

이 연구의 목적은 개착식 전력구 콘크리트에 발생하는 부등건조수축에 의한 균열특성을 파악하고, 수축저감제 혼입에 따른 건조수축균열특성을 분석하는데 있다. 따라서 이 연구에서는 전력구 박스형 콘크리트 구조물의 부등건조수축에 의한 균열특성을 파악하기 위하여 세 가지 주요영향인자를 고려한 수치해석과 수치해석을 한 결과와 실제 전력구 타설을 하여 측정한 차이를 확인해 보았다. 본 연구로부터 건조 수축 시험체에 대한 건조수축량을 산정에 대한 해석 기법을 개발하였으며, 실제 전력구 타설 실험을 통해 종방향 및 횡방향 균열발생 가능성을 입증 하였다. 전력구 실증시험체 건조수축량 수치해석 결과, 균열저감 콘크리트 배합의 경우 종방향 및 횡방향 응력에 있어 일반배합에 비해 40~50%정도의 현저한 감소를 보이며, 이에 따라 균열저감 콘크리트를 전력구에 적용하였을 경우 현저한 균열감소 효과를 보일 것으로 예측된다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2002년도 하계 학술대회 논문집
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• pp.182-187
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• 2002

국내 저온저장고의 주류를 이루고 있는 컨테이너 박스형 저온저장고의 문제점은 재래식 제어방식으로 인한 성능저하 외에도 자체 구조적인 설계상의 문제점을 가지고 있다 이러한 구조적인 문제점을 열거하면 다음과 같다. 첫째, 한 축 방향에 설치되어있는 유니트 쿨러에서 토출되는 냉기에 의해 저장고 내의 공기를 냉각하는 형태이기 때문에 냉기의 분포가 고르지 못하여 균일한 온도 분포를 이루기 어렵다는 단점을 가지고있다. 둘째, 한 축 방향에서 토출되는 냉기가 맞은 편 벽면까지 도달해야 하기 때문에 풍속이 강해야 하며 이로 인해 저장 청과물이 냉해를 쉽게 입고 심한 증산작용에 의해 쉽게 표면건조나 중량감소를 가져온다. 셋째, 천장부와 측벽부가 90$^{\circ}$의 경사각을 가지고 있어 공기의 유동이 원활하지 못하여 에디현상으로 인한 온도나 풍속의 불균일 구간을 피해서 청과물을 저장해야 하기 때문에 그만큼 버려지는 공간이 많아 비경제적이다. 넷째, 위와 같은 문제점들 때문에 중ㆍ대형의 저온저장고를 컨테이너 박스형으로 설비 할 경우 보다 심한 온도 불균일과 냉기유동 분포를 보여 경제적인 손실이 더 커지게 되는 악순환을 낳게된다. 이에 따라 본 연구에서는 국내 저온저장고의 구조적인 설계상의 문제점을 인식하고 이를 해결하고자 3차원 CFD 시뮬레이션을 이용하여 저온저장고의 새로운 모델을 설계하였다. 이론 바탕으로 직접 저온저장고의 시작기를 개발하여 저장고 내부의 역 유동과 난류유통을 해석하였다. (중략)

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.119-128
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• 2016

성능기반 설계에서 구조물의 안정성은 손상 상태와 이를 수치화한 손상 지수에 의해 평가한다. 지상 구조물에 대해서는 이들이 비교적 명확하게 정의되어 있으나 지중 구조물에 대한 연구 수행 사례는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 국내 지하철 시스템에 널리 사용되는 박스형 개착식 터널에 작용하는 지진하중에 의한 손상 상태와 손상 지수를 일련의 비탄성 프레임 해석을 통하여 규명하였다. 터널의 3 단계 손상 상태는 구조물에 발생한 소성 힌지의 수에 의해 정의하였다. 손상 지수는 터널 구조 부재의 탄성 모멘트와 항복 모멘트의 비로 정의하여 탄성 해석만으로도 비탄성 거동과 파괴 메커니즘의 모사가 가능하도록 하였다. 또한 손상 지수를 자유장 전단 변형률의 함수로도 제시하였다. 전단 변형률은 1 차원 지반응답해석으로 쉽게 계산할 수 있으므로 이를 이용하여 간편하게 박스형 터널의 초기 내진 안정성 평가가 가능할 것으로 판단된다. 보다 일반적이고 보편적인 적용성 확보를 위해서는 추후 포괄적인 해석을 수행하여 다양한 형태의 터널과 지반에서의 전단 변형률 분포와 불확실성에 대한 연구가 진행되어야 할 것이다. 본 연구에서 제시된 터널 내진설계를 위한 손상 상태, 손상 지수, 그리고 전단파 속도 및 전단변형률 간의 상호관계 플래트폼은 새로운 아이디어를 담고 있으며 추후 설계에 널리 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.153-153
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• 2011

현대 건축은 기능적이고 합리적이었지만 획일적이었던 박스형 건축에서 탈피해 형태와 공간에 있어서 다양한 변화를 시도하고 있다. 특별한 건축물의 실현을 위해 각 나라의 기술력은 급속한 발전을 이루었고, 보다 더 독특한 건축물에 대한 관심은 비정형 건축물에 대한 관심의 증대로 이어지고 있다. 이러한 비정형 건축물에 적합한 구조로써 프리폼(Free-Form) 구조가 있다. 프리폼 구조로 입체골조(Double Layered Structure)를 많이 사용하였으나, 최근 유리로 되어 투명하고 기하학적 모양의 건축물을 추구함에 따라 평면골조(Single Layered Structure)가 증가하고 있는 추세이다. 평면골조는 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 분류할 수 있고 프리폼 구조의 구성 요소 중 가장 취약하고 중요한 부분은 노드이다. 본 연구에서는 프리폼 구조 중 가장 큰 관심이 고조되고 있는 평면골조 모멘트 지배형의 노드에 대한 국내외 기술 분석을 통해 향후 연구 방향성을 제시하고자 한다. 입체골조는 하나의 노드에 여러개의 부재가 3차원으로 결합되어야 하기 때문에 다른 골조 시스템에 비해 노드부가 복잡하지만, 건축물의 외관을 유리로 하여 투명하게 하고 비틀리고 구부러진 구조물에 대한 건축적 요구가 많아짐에 따라 평면골조의 인기가 높아지고 있다. 이러한 시대의 흐름에 발맞추어 건물의 구조적, 기하학적 요구를 충족시키기 위해 다양한 노드 시스템이 개발 중이며, 가해지는 하중의 특성에 따라 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 구분하여 노드의 양상을 분류할 수 있다. 축력 지배형의 대표적인 시스템은 다이아그리드(Diagrid)이다. 축력 지배형 프리폼 구조의 노드는 전체 구조물의 하중을 축력으로 받아 모두 전달해야 하기 때문에 크기가 크고 가새가 2~4개층에 걸쳐서 설치되기 때문에 중량이다. 모멘트 지배형 노드를 갖는 프리폼 구조의 형태는 대부분 지붕 구조로써 지붕 자체의 하중만을 견디도록 설계된다. 따라서 노드부와 노드에 붙는 부재들이 가볍기 때문에 사람이 들 수 있고 노드의 크기가 작아 시공성이 좋으며 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다. 노드의 형태는 힘의 흐름과 쓰임에 따라 다양하다. 평면골조 모멘트 지배형의 노드는 접합방식에 따라 Splice node connection과 End-Face node connection 두 가지로 분류할 수 있다. Splice node connection은 각 부재의 종축으로 노드와 구조부재 사이에 이음재를 두어 연결하고, 연결 형태에 따라 전단력을 전달할 수 있는 1~2개의 접촉면이 생긴다. 전단응력을 받는 볼트로 이음재를 이어 조립하거나 용접으로 접합할 수 있다. 대표 노드로, SBP-1, SBP-2와 POLO-1 등이 있다. End-Face node connection은 각 연결된 부재의 단부와 노드 사이의 연결면은 종축방향의 수직이고, 인장응력을 받는 볼트를 사용하거나 용접에 의해 접합할 수 있다. 대표 노드로 SBP-4, WABI-1, MERO-1(Cylinder), MERO-2(Block), MERO-4(Double Dish) 등이 있다. 본 기술 현황 분석을 통해 현재 개발된 노드를 분류하고 가장 관심이 높은 Single Layer 모멘트 지배형 노드를 비교, 분석하였다. 최근 건물의 경향을 반영한 프리폼 구조를 실현하기 위해서 필수적인 노드의 개발은 국외에서 활발히 연구되고 있지만 그 기술이 개방되어 있지 않다. 국내에서는 동대문 디자인 플라자에 새로운 노드를 적용하고 고려대학교에서 모멘트 지배형 노드를 개발하는 등 발전 가능성을 보이고 있지만 국외 사례들에 비하면 아직 초기 단계라 할 수 있다. 따라서 현장 용접을 지양하고 공장 제작하여 현장에서 조립하며, 프로젝트 별로 상이한 노드를 사용하는 것이 아닌 다양한 요구를 효과적으로 수용하는 구조 효율성을 향상시킨 노드 상세의 개발이 이루어져야 할 것이다.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2011년도 춘계학술논문발표회 논문집
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• pp.357-360
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• 2011

고층 건축물에 주로 사용되는 커튼월의 경우 구조체와의 접합으로 인해 층간 틈새가 발생하게 되고 이는 화재 시 틈새를 통해 화염이나 연기 등의 확산 경로가 될 수 있다. 본 연구에서는 커튼월 시스템에 적용되는 선형조인트 내화충전시스템의 개발을 위해 경제적이고 시공이 간편한 박스형 시스템을 도입하고 내부에 다양한 변경하여 내화성능을 평가하였으며, 그 결과 케이싱 내부의 단열재 20mm두께의 내화 뿜칠재와 석고보드를 케이싱 안쪽에 박스 형태로 구성한 시스템이 가장 안정적이고 온도상승도 작은 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.59-66
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• 2014

건설구조물 상부의 단열은 에너지 절약 건설구조물에 있어서 중요한 요건 중 하나이다. 건설구조물 최상부는 단열성뿐만 아니라 방수성능도 중요하다. 이와 같은 이유로 단열성을 확보한 방수공법의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 최근 일정 단열성능을 확보한 단열 보완형의 복합방수공법이 개발되어 해당 공법에 대한 단열성능을 평가하고자 하였다. 방수성 시험결과, 모든 시험체는 KS 표준 이상의 성능을 보여주었다. 단열성 시험결과, 스티로폼 박스가 가장 높은 온도인 $25.91^{\circ}C$, 버블시트 박스가 $17.28^{\circ}C$, 단열시트 박스가 $15.47^{\circ}C$, 단열보완형 방수시트가 $24.11^{\circ}C$로 확인되었다. 시트 접합부의 열교현상을 관찰한 결과 열교현상은 발생하지 않았다. 단열보완형 복합방수공법은 단열성능을 확보하고 있는 것으로 판단된다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권6호
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• pp.727-732
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• 2022

도시철도 지하구조물에서 중요한 열화 중 하나인 철근부식은 철근의 부피 팽창에 의해 콘크리트의 피복층의 균열 또는 표면박리, 박락 등을 초래하여 철근콘크리트 구조물의 사용성과 안전성이 저하된다. 본 연구에서는 부식환경에서의 도시철도 지하박스 구조물을 대상으로 철근부식으로 인한 콘크리트 피복층의 균열발생 위치에서 철근의 팽창율을 측정하고 이를 바탕으로 철근부식으로 인한 콘크리트 피복층 들뜸 및 손상에 대한 분석을 수행하였다. 부식된 철근의 방사형 변위 분포 모델을 산출하고 기존 제안식과 비교, 분석하였다. 또한 대표 단면을 대상으로한 수치해석(역해석)을 수행하여 부식철근의 방사형 변위장에 의한, 철근의 불균일한 부식팽창을 해석모델에 적용하였다. 수치해석 결과를 바탕으로 철근부식율 진전에 따른 철근콘크리트 구조물의 균열 및 피복층 박리의 영향을 해석적으로 도출하고 현장 시료와의 비교를 통해 수치모델의 적정성을 입증하였다.