• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.117-127
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• 2012

최근 발생한 대규모 지진으로 구조물의 내진보강에 대한 사회적 관심도가 높아지고 있다. 내진성능 향상을 목적으로 FRP 복합재료의 사용성에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있다. 복합재료를 사용한 내진보강재는 강성과 연성을 가진 재료이어야 하므로 복합재료 보강재 설계 시 강성재와 섬유의 선택이 중요한 변수이다. 내진성능 향상을 위한 섬유보강 복합재료의 최적조합을 인장 테스트를 통하여 선정하였다. 선정된 섬유보강 복합재료 보강재를 실제 구조물에 적용하기 위하여 실제 기둥부재에 보강하는 것을 가정하여 유한요소 해석하였다. 유한요소 해석을 통하여 구조물의 내진성능 향상효과를 변위-하중 관계를 통하여 평가하였다. 섬유보강 복합재료 보강재를 사용할 경우 구조물의 내진성능이 증가한다는 해석적인 연구 결과를 도출하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권3호
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• pp.288-298
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• 2001

복합재료는 우수한 재료특성을 가지고 있어 기존의 금속 재료를 대신하여 많은 분야에서 사용되고 있다. 최근 들어서 큰 하중을 받는 구조재로 사용이 확대되면서 많은 수의 복합재료 단일층을 두껍게 적층한 두꺼운 복합재료의 사용이 늘어나고 있다. 복합재료를 두껍게 적층하는 경우 성형과정 중에 보강섬유 굴곡이 발생하기 쉬운데 두꺼운 복합재료 내에 발생한 보강섬유의 굴곡은 강성 및 강도를 감소시켜 구조물의 안정성을 저하시킨다. 따라서 두꺼운 복합재료로 만들어진 구조물에 내재된 보강섬유 굴곡의 유무나 정도를 알아내는 것은 구조물의 안전성 확보를 위해 매우 중요하다. 본 연구에서는 초음파를 이용한 비파괴 평가를 위해 굴곡진 보강섬유를 가진 복합재료 내에서 초음파 전파 특성에 대한 연구를 수행하였다. 여러 가지 일정한 굴곡비의 보강섬유 굴곡을 가지는 두꺼운 복합재료에 대해서, 평면파(plane wave) 이론과 파선 추적(ray tracing) 이론을 이용한 수치 해석 방법으로 초음파 전파에서 보강섬유의 굴곡의 영향을 예측하고, 보강섬유 굴곡 정도에 따른 초음파 전파 특성의 변화를 예측하였다. 이론적 해석을 검증하기 위해서 여러 가지 일정한 보강섬유의 굴곡비를 가지는 복합재료 시편을 제작하여, 초음파 투과법(through-transmission) 시험을 수행하였다. 이를 통해 일정한 보강섬유의 굴곡을 가지는 복합재료 내의 초음파 전파 특성과, 보강섬유의 굴곡 정도에 따른 초음파 전파 특성의 변화를 이론적으로 얻어진 결과와 비교하여 두꺼운 복합재료 내에 존재하는 보강섬유의 굴곡이 초음파 전파에 미치는 영향을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.255-258
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• 2009

본 논문에서는 최근 건축구조물의 보수보강에 사용되고 있는 복합재료보의 정확한 보강성능을 규명하기 위하여 다양한 실물 실험을 수행하였으며 실험 결과를 검토하여 실제 보강효과를 검증하였다. 콘크리트의 재료비선형을 고려할 수 있는 수치해석 기법으로 실험결과를 재현하여 보강효과를 수치해석적으로 검증하였으며 복합재료보를 이용하였을 경우 확보할 수 있는 보강효과에 대하여 연구하였다. 일반적인 철근콘크리트 구조물에 복합재료보를 이용하여 보강하였을 경우, 약 80% 내외의 하중 증가효과를 확보할 수 있었다. 또한 수치해석을 통하여 보강효과를 검토한 결과, 실물실험과 유사한 결과를 얻을 수 있었으며 복합재료보의 시공시 사용되는 전단연결재의 효과를 고려한다면 거의 동일한 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다. 현재까지의 연구결과, 복합재료보를 이용하여 구조물을 보강한 경우, 취성이 증가하는 것으로 알려져있으나 추가적인 연구를 통하여 연성을 확보할 수 있는 복합재료보의 연구개발이 가능할 것으로 예상된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.45-52
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• 2012

최근에 콘크리트 구조물의 보강에 섬유복합재(FRP), 폴리우레아(PolyUrea), 그리고 이들을 함께 적층하여 사용하는 다중혼합 보강재료를 사용한 외부 보강공법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이와 같은 외부부착에 의한 보강공법들은 콘크리트와 보강재료 사이의 경계면 거동이 전체 보강된 구조물의 성능을 좌우하게 된다. 그러므로, 이 연구에서는 보강재료의 종류와 보강순서에 따른 콘크리트와 보강재료 사이의 부착전단 거동을 실험적으로 평가하였다. 부착전단 실험을 위하여 콘크리트 부재에 탄소섬유복합재(CFRP), 폴리우레아(PolyUrea, PU), 탄소섬유복합재 보강 후 폴리우레아(CPU), 폴리우레아 보강 후 탄소섬유복합재(PUC)의 보강재료로 부착하였으며, 콘크리트와 보강재료의 부착전단력 이외 발생할 수 있는 하중발생을 최소화하기 위하여 부착전단 시편고정장치를 개발하여 실험을 수행하였다. 이 실험 결과를 통해 탄소섬유복합재와 폴리우레아를 혼합한 복합재료가 높은 부착전단강도와 에너지 흡수성능이 뛰어남을 검증하였다.

• 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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• 제11권3호
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• pp.123-131
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• 2007

본 연구에서는 등분포 하중을 받는 섬유 보강 복합재료 관의 좌굴 거동을 분석하였다. 등방성의 원통형 구조물의 경우, 좌굴 형상은 단면만 변형할 뿐 길이방향으로의 단면 형상은 일정한 2차원 좌굴이 발생하나, 섬유 보강 복합재료와 같은 이방성 재료로 구성된 원통형 구조물의 경우에는 길이 방향으로 단면의 형상이 변화하는 3차원 좌굴이 발생하게 된다, 또한 적층 구조물에서는 적층각의 변화에 따라 각 방향에 따른 재료의 강도가 변화하므로, 적층각의 변화는 구조물의 강도를 변화시킨다. 본 연구에서는 원통형 적층 구조물의 2차원 좌굴과 3차원 좌굴의 경계를 조사하고, 적층각 변화에 따른 섬유 보강 복합재료 관의 좌굴 강도를 평가하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.61-69
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• 2011

강 구조물의 보강공법으로는 강판 보강공법이 대표적인 방법으로 통용되고 있으나, 일부 구조물에서는 고정 설비 및 기타 간섭물로 인하여 보강 시공이 번거롭고, 보강부재 접합시 원부재의 단면 손실이 수반되는 단점이 있다. 최근, 강재의 원가 상승으로 강판 보강공사의 시공비가 증가되고 있는 실정이다. 반면, 복합소재를 이용한 보강공사의 경우는 재료의 자중이 가벼워서 보강재 취급이 수월하고 내화학성능이 우수하기 때문에 유지비용이 절감되기 때문에 콘크리트 구조물에서는 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 복합소재를 이용한 강 구조물의 보강의 기술적 가능성을 검증하기 위해 강재와 복합소재와의 부착성능 및 보 부재를 통해 휨 보강 성능을 평가하였다. 그 결과, 항복 이전까지는 강재와 아라미드섬유 쉬트가 일체 거동에 따른 보강효과를 예상할 수가 있었다. 또한, 보강 겹수가 증가함에 따라 무보강 실험체 대비 내력이 증가했지만, 예상 보강효과(1 겹에서 12.5 %, 2겹에서 25 %)에 비해 절반 정도의 수준의 개선효과를 보였다. 그 이유는 모든 보강 실험체가 계면파괴로 파단되었고, 이후 아라미드섬유 쉬트가 실험체 내력 개선에 영향을 미치지 못했기 때문이다. 따라서, 최근 복합소재의 재료적 개선 및 접착제의 부착성능 향상으로 인하여 강 구조물의 보강공사에 적용할 수 있는 가능성을 찾을 수 있었으나, 보강성능을 향상시키기 위한 부착성능 향상을 위한 방법에 대한 연구가 필요하다고 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제3권2호
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• pp.199-204
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• 1999

최근에 복합재료는 콘크리트, 집성보와 같은 기존의 구조재를 보강하여 성능을 향상시킬 목적으로 적용되고 있다. 특히, 대규모의 집성보 구조물은 춤이 큰 부재를 필요로 하는데 섬유보강판을 이용하여 보의 상하부를 보강하면 춤을 크게 하지 않고도 보의 강도와 강성을 증가시킬 수 있다. 본 연구에서는 집성보에 유리섬유보강 플라스틱판(GFRP)을 붙여 스팬 중앙에 집중하중을 가한 휨실험을 수행하였고 실험결과를 층간이론을 이용한 수치해석법과 비교하였다.

• Composites Research
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• 제18권6호
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• pp.54-59
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• 2005

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2003년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.1-4
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• 2003

사회기반기설을 구축하는 다양한 토목·건축 분야의 주요 콘크리트 구조부재에 탄소섬유시트를 비롯한 섬유복합재료를 이용하여 보수·보강하는 공법은 최근에 세계적으로 많이 활용되고 있는 신공법 중에 하나이다. 기존의 보수·보강재료에 비해 섬유 복합재료에 의한 시공방법의 장점은 구조부재의 내하력을 증가시킬 수 있고 기존에 발생한 균열을 구속하는 효과를 얻을 수 있다. (중략)