• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.511-520
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• 2007

본 연구는 복합재료 교량시스템의 규준 정립을 위한 연구로서 실제 설계 시공되어진 복합재료 교량의 정밀해석수행과 이를 통한 복합재료 교량의 파괴거동 및 설계기준 등을 조사하는데 그 목적이 있다. 본 연구의 효율적인 연구를 위하여 실제 미국 NEW YORK주 내에 설계 시공되어있는 Noncomposite-FRP 복합재료 교량을 대상으로 해석적 연구를 수행하였으며 본 연구에서 사용된 해석적 모델을 토대로 실제 미국에서 기 수행되어진 교량 거동에 관한 해석 및 실험하중 평가와 그 결과를 비교하였다. 특히 국내 복합재료 교량의 해석적 설계기준 평가를 위하여 보다 실질적이고 정확한 파괴모드의 조사 및 분석이 요구되어지므로 본 연구에서는 이를 위하여 기존의 해석적 연구에서 가벼운 중량으로 인하여 무시되었던 자중의 영향과 각 적층 layer에 설계된 ply orientation을 고려하여 해석하였다. 그 결과 자중을 고려한 복합재료 패널들의 경우, 제작 결함에 따른 이음부 파괴가 없을 경우 교량 상부 구조 중 횡축 보에서의 국부 좌굴 파괴가 교량의 파괴를 지배할 것으로 본 연구결과에서 예측되었다. 이는 복합재료 교량 제작 시 복합재료 상판 패널과 보의 이음부가 Noncomposite로 제작되는 경우 실제 제작되어진 복합재료 상판의 고 강성에 의하여 재하 하중에 의한 하부 강재 거더 좌굴이 선행되는 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회지
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• 제13권5호
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• pp.77-81
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• 2001

부식 열화는 교량 기술자들에게 있어서 지속적인 도전을 요구하는 문제가 되어왔는데, 스텔스 항공기를 개발하게 한 새로운 재료 기술은 교량의 부식을 해결할 수 있게 하였다. 즉, 경량의 고강도 재료로 높은 피로 저항성을 갖고 있고, 부식에 강한 복합체는 교량의 재료로서 아주 바람직한 성질을 갖고 있다 섬유 보강 폴리머(FRP) 복합재료를 교량의 건설에 이용하려는 프로젝트는 1998년 현재 80 여 개가 넘게 진행되고 있는데, 이 중 미국 내에서 31개의 프로젝트가 수행되고 있다. 이 글은 미국 내에서 FRP복합체를 교량 공학 분야에 적용하려는 초기의 성공적인 시도들에 관한 내용으로 복합체의 장점, 특성, 교량 적용시 고려 사항, 그리고 향후 복합재료에 관한 기술을 토목 구조물에 적용하는데 필요한 소요 기술 등에 관하여 정리한 것이다. 이 새로운 재료는 신설 구조물의 건설과 기존 교량의 보수 및 보강에 모두 적용할 수 있으며, FRP복합체 기술을 토목 구조물과 기반 시설물 건설 분야에 적용하는 것은 지금까지 성공적인 결과를 보여 주고 있다 미국연방도로국(FHWA, Federal Highway Administration)은 이 기술을 미국 내 교통 기반 시설물인 신규 교량의 건설은 물론 기즌 교량의 보수 및 보강에 활용하는 방안에 대하여 관심을 갖고 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.211-217
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• 2006

본 연구는 복합재료 교량의 온도변화에 따른 정밀해석과 이를 통한 복합재료 교량의 파괴거동을 조사하였다. 그 결과 매우 높은 주변 온도에서 복합재료 상 하부 표면의 파괴지표가 Core 요소의 파괴지표에 비하여 상대적으로 작은 값을 나타내어 충분한 온도 수용력이 있음이 나타났으며, 화재로 인해 급격한 온도변화 발생 할 경우 vinyl ester resin의 유리변화 온도 즉, $504^{\circ}C$에 근접함에 따라 국부적인 지역의 큰 온도경사가 발생하여 Tsai-Hill 파괴지표 또한 크게 변함을 나타났다.

• Composites Research
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• 제23권1호
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• pp.23-30
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• 2010

거더, 가로보와 콘크리트 상판 등을 포함한 대부분의 교량시스템은 특별직교이방성 판으로 거동한다. 일반적으로 이러한 경계조건을 갖는 단면 혹은 불규칙한 단면을 갖는 시스템은 해석적 해를 구하기가 복잡하다. 본 논문에서는 복합 재료로 만들어진 양변 단순지지된 슬래브교량의 설계적 방법을 제시하고자 한다. 복합재료로 이루어진 교량을 설계하기 위하여, 단면은 가장 경제적이면서 응력에 유리한 폼코어 형태를 채택하였고, 응력을 산출함에 있어서는 유한차분법 프로그램을 이용하였다. 본 논문에서는 치수가 증가됨에 따른 인장강도 감소율을 고려하였다. 파괴강도 해석은 본 논문에서 제시하고 있는 인장강도의 감소를 고려하여 제시하였다. 또한 이러한 경우에 대한 수치해석을 수행하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.77-84
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• 2007

본 논문에서는 복합재료로 만들어진 단순지지된 샌드위치 슬래브 교량의 설계 방법을 제시하고자 한다. 거더나 가로보를 포함한 대부분의 교량시스템에서 교량 상판은 특별직교이방성판으로 거동한다. 이러한 단면을 갖는 시스템은 Navier 해법이나 Levy 해법 형태와는 다른 경계조건 또는 불규칙한 단면을 갖게 되어 해석적 해법을 얻기가 쉽지 않다. 이러한 문제를 해석하기 위하여 유한차분법이 이용되었다. 복합재료로 이루어진 교량을 설계하기위하여, 단면은 가장 경제적이면서 응력에 유리한 폼코어 형태를 채택하였고, 응력을 산출함에 있어서는 유한차분법 프로그램을 이용하였다. 복합신소재 특수기술자의 실험을 기초로 질량이 증가에 따른 파이버의 인장강도 감소를 나타내는 공식을 도출하였다. 이 공식으로부터 치수 증가에 따른 인장강도 감소량을 구 할 수 있다. 파괴강도는 Tasi-Wu의 파괴강도이론을 이용하였다. 파괴강도해석은 본 논문에서 제시하고 있는 인장강도의 감소를 고려하여 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권6호
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• pp.631-640
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• 2001

본 연구에서는 노후화된 교량 대체용으로 복합재료 교량 바닥판의 거동에 대하여 실험적인 방법으로 조사하였다. 바닥판의 성능평가와 관련하여 총 5개의 시험체를 1/10 축소모형 시험체로 제작하고 실험을 실시하였다. 3개의 시험체는 강성을 확보키 위해 알루미늄 코아를 갖는 샌드위치 상부플랜지와 라미네이트(Laminate) 상부플랜지 형식 2개, 총 5개의 시험체를 제작 하였다. 바닥판 구성요소는 유리섬유와 에폭시재료(glass fiber/epoxy)를 사용하여 제작하였다. 시험체의 최대내력, 강성 및 변형성능에 대한 결과를 요약하였다. 또한 실험결과의 타당성을 검증하고자 유한요소해석의 결과와 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권4호통권70호
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• pp.427-434
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• 2005

본 논문에서는 경량, 고내구성 특성을 지니고 있고 신속시공이 가능한 인발성형 복합소재 교량 바닥판의 단면설계와 제작공정에 관해 기술하였으며, 구조해석을 동해 구조안전성과 사용성을 검토하였다. 단면설계에는 바닥판 단면 형상 설계와 복합소재 적층설계 절차를 기술하였고, 해석은 5주형 복합소재 바닥판 거더 교량에 대해 실시하였으며, 처짐 사용성, 파괴지수, 좌굴안정성에 대한 검토를 실시하였다. 설계된 복합소재 바닥판 단면은 인발성형으로 제작하였으며, 제작시편에 대한 재료시험을 실시한 후 그 결과를 기술하였다.

• Composites Research
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• 제16권6호
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• pp.23-32
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• 2003

복합 신소재의 건설 분야 적용은 확대되고 있는 추세이고, 높은 비강도 비를 지닌 복합 신소재 교량 바닥 판의 개발은 국내외에서 활발히 진행되고 있다. 본 연구의 목적은 이동 하중을 받는 비등방성 복합재료 적층판의 동적 응답을 정식화하고, 유한요소법을 사용하여 적층에 따른 동적거동 특성을 분석하는 것이다. 수치 해석 모델에 대해서 이동하중의 속도를 증가시키면서 동적 확대 계수를 계산하였다. 또한 적층형식 및 순서, 섬유 보강 각도 등의 변화에 따른 동적 거동 특성을 분석하였다. 본 연구 프로그램의 타당성을 확보하기 위해 휨과 자유 진동 해석에 관한 기존 문헌 결과와 비교하여 검증하였다. 또한 이동 하중에 의한 동적 해석에 대해 모우드 중첩법과 Newmark 직접 적분법을 사용하였다. 이러한 이동 하중과 적층 수, 적층 순서 및 섬유 보강 각도에 따른 수치 해석 결과는 완전 복합 신소재 교량 바닥 판을 개발하는데 있어서 중요한 기초 자료로 제시될 수 있을 것이다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제4권2호
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• pp.35-45
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• 2004

최근 항공기, 자동차 등에 사용되어왔던 복합재료가 그 사용 영역을 넓혀 교량 상판, 상하수도용 관로 등에 적용되고 있다. 이러한 복합재료의 주요 장점은 고강도, 경량성, 그리고 뛰어난 내부식성으로 기존의 재료에 비해 많은 장점을 갖고 있으나, 이러한 재료의 정확한 특성 파악 및 이를 사용한 구족물의 거동의 정확한 분석의 어려움으로 복합재료의 적용이 활발히 이루어지지 못하고 있는 실정이며, 이러한 요인이 복합재료를 토목구조물에 적용하는데 가장 큰 제한요소로 작용해 왔다. 본 연구에서는 복합재료 구조물의 해석을 위한 사전 연구로서, 현재 국내에서 사용되고 있는 GFRP 관로에 대한 재료특성 실험을 수행하여, 각각의 구성 적층재료별 재료 특성 및 전체 적층판에 대한 재료특성을 제공한다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2005년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.184-186
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• 2005

모든 건설재료에서 치수의 한계가 있다. 현수선교나 사장교인 경우 강재를 사용하면 최대지간 거리 $5000m{\sim}7000m$ 가 가능하나, 유리섬유 복합재료를 시용하면 이의 2 배, 탄소섬유 복합재료를 사용하면 이의 3 배가 가능하다. 지간 거리가 20,000m 가 되면 가장 중요한 하중은 바람하중이다. 복합재료의 여러 장점 때문에 거대한 규모의 건물, 교량등 구조물이 건설될 때 구조 기술자는 풍(바람)하중을 구하고 다룰 수 있어야 한다. 이 논문에서는 구조 기술자가 풍 하중을 구할 수 있게 기초 이론과 기본기술을 제공하고 있다.