• 한국BIM학회 논문집
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• 제12권1호
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• pp.10-22
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• 2022

Prefabricated bridges require strict management of tolerance during fabrication and assembly. In this paper, digital engineering models for prefabricated bridge components such as deck, girder, pier, abutment are suggested to support information delivery through the life-cycle of the bridge. Rule-based modeling is used to define geometry of the members considering variable dimensions due to fabrication and assembly error. DfMA(design for manufacturing and assembly) provides the rules for ease of fabrication and assembly. The digital engineering model consists of geometry, constraints and corresponding parameters for each phase. Alignment and control points are defined to manage tolerances of the prefabricated bridge during fabrication and assembly. Quality control by digital measurement of dimensions was also considered in the model definition. A pilot bridge was defined virtually to validate the suggested digital engineering models. The digital engineering models for DfMA showed excellent potential to realize prefabricated bridges.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.1-9
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• 2015

전 세계적으로 노후교량이 급증함에 따라 교량 신설 뿐만 아니라 교체 및 유지관리의 중요성이 강조되고 있다. 기존 교량의 교체 및 신설에 주로 적용되고 있는 현장타설바닥판은 초기균열로 인한 품질저하 우려, 인건비 상승, 보수 및 교체의 어려움, 공기 증가 그리고 도심지 교통체증으로 인한 간접비용 증가 등 여러 문제점을 내포하고 있다. 반면에 공장에서 사전 제작후 현장에서 조립되는 프리캐스트 바닥판 공법은 공장제작으로 품질확보, 급속시공이 가능하므로 기존 현장타설 바닥판의 효과적인 대안으로 제시되고 있다. 이러한 프리캐스트 바닥판은 바닥판간 이음부가 균열 및 누수 등으로 가장 취약하므로 소요강도와 내구성을 확보할 수 있는 바닥판 간 이음부 연결기술이 중요하다. 본 연구에서는 기존공법을 개선한 요철형 이음단면을 갖는 프리캐스트 교량 바닥판을 제안하고 이음형식별 요소실험을 통해 휨성능을 비교 및 검증하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.74-74
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• 2011

본 연구에서는 중앙경간 54m, 교폭 4m의 사장교형식의 보도교로 측경간은 계단으로 이루어진 1경간 케이블교량을 대상으로 보행하중에 의한 수직진동을 제어하기 위해 제진장치(TMD)를 적용하기로 하고 실물 TMD의 설계 및 제작 그리고 설치 및 제어성능실험을 수행하였다. 우선 사장교형식의 교량. 그리고 1경간 교량이라는 점에서 상대적으로 감쇠율이 낮을 것으로 예측되었고 또한 54m의 경간장이 보행자가 가진 주파수에 근접한 고유진동수를 나타낼 것으로 사료되어 Eurocode 2 part 2(EC5-2)의 규준에 따라 1인 및 다수 보행하중에 의한 보도교의 발생가속도를 산출하였다. 이 경우 최대가속도는 다수의 보행자가 연속적으로 진행할 때 발생하였으며, 수직방향의 가속도가 사용성기준을 초과하는 것으로 나타났다. 또한 구조해석프로그램에 의한 고유치 해석결과, 보행하중의 주파수대역내에 진동모드가 존재하는 것으로 나타났다. 따라서 본 교량의 설계단계에 있어서 보행진동을 제어하기 위하여 유지관리가 용이한 수동형의 동조질량감쇠장치(Tuned Mass Damper)를 적용하기로 하였으며 TMD의 설계에서는 TMD의 제어목표를 만족시킬 수 있는 TMD의 가동질량(moving mass)을 우선적으로 결정하였고, 이로부터 Den Hartog의 제안식에 따라 TMD의 고유진동수비, 유효감쇠비를 산정하였다. 산정된 변수들을 이용하여 설계된 TMD는 현장설치 및 튜닝의 편의성을 고려하여 수평 외팔보형식으로 설계, 제작되었으며 제작된 TMD의 경우 회전축에 대해 질량, 스프링, 댐퍼의 중심거리를 조정함으로써 TMD의 진동수, 강성, 감쇠력을 상대적으로 매우 용이하게 조절할 수 있으며, 조정범위 또한 광범위하여 일반 TMD에 비해 현장설치시 대상구조물에 동조시키기가 용이하며, 작동시 마찰감쇠가 거의 없다는 장점이 있다. 현장설치전에 제작된 TMD를 대상으로 자유진동 시험을 통하여 질량의 중심거리, 스프링 크기 그리고 댐퍼의 설치유무를 각각 변화시키며 TMD의 자유진동 데이터를 취득하였다. 각각의 시험에서 얻어진 데이터로부터 스펙트럼해석을 통하여 고유진동수를 구하였고, 자유진동 파형으로 부터 감쇠비를 구하였다. TMD는 일반적으로 제어모드의 변형형상이 가장 큰 곳에 설치되었을 때 최대의 제진효과를 발휘할 수 있다. 그러나 현장여건상 설치가 불가능하거나 미관을 해치는 경우에는 가능한 범위 내에서 TMD 제어효율이 가장 크게 발휘할 수 있는 곳을 선택하여야 한다. 본 보도교의 경우, 중앙경간 중심부에서 가장 큰 모드변형형상을 나타내지만, 보도교의 상판 연결부 등에 따른 TMD 시공문제로 인하여 TMD 설치위치는 교량 중앙에서 양 방향으로 1.25m 떨어진 곳에 대칭으로 총 2기를 설치하기로 하였다. 일반적으로 TMD의 모든 설계변수는 구조물의 설계단계에서 수행된 구조해석결과에 근거하여 설정하므로 완공된 구조물, 즉 실제보도교의 동적특성을 계측하여 정확하게 진동수를 튜닝하여야 한다. 구조해석에 의한 보도교의 수직방향(TMD 작동방향) 고유진동수는 1.5225 Hz이며, 감쇠비는 규준에 의하여 0.6 %로 가정하였다. 그러나 이 값들은 구조해석모델 및 재료적 특성과 시공상의 오차에 의하여 실제와 다를 수 있으므로 현장계측에 의한 확인이 요구된다. 또한 TMD의 제진효율이 설계시의 목표대로 확보되었는지도 확인해야 하므로 현장튜닝 및 성능시험을 실시하였다. 보도교의 가진은 사전에 실시한 상시 미진동계측결과를 토대로 2Hz를 목표로 하여 인력가진실험을 수행하였고, 탁월진동 주파수는 1.9896Hz로 나타나 구조해석결과와 오차가 있음을 알 수 있다. 가진실험결과를 토대로 TMD의 진동수를 최적진동수비로 튜닝하고 인력가진 실험을 다시 실시하여 TMD의 진동제어성능을 검토하였다. TMD 튜닝 전, 후의 보도교 감쇠비를 비교한 결과, TMD를 설치함으로써 약 4.218%의 감쇠비 증가가 있음을 알 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.55-63
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• 2015

사전제작 기술은 교량을 더 안전하고 주변과 친화적인 환경을 구축하며 작업 환경에 제한이 있을 경우에도 품질과 내구성을 개선하며 공사를 수행할 수 있다. 콘크리트 충전강관을 이용한 모듈러 하부구조 교각을 제안하였다. 프리캐스트 피어캡은 피어테이블과 프리스트레스를 도입한 프리캐스트 세그먼트로 구성되어 있다. 피어테이블은 매입형 강재를 사용하여 응력의 집중을 완화하였다. 피어캡과 교각은 4개 또는 6개의 CFT기둥으로 연결된다. 피어캡의 전단강도는 피어테이블에서 연장시킨 전단 스터럽에 의해 저항하게 된다. 횡방향 프리스트레스 힘은 사용하중에 의한 인장 응력을 제어하기 위하여 도입되었다. 이 논문에서는 모듈러 구조의 유효성을 정적실험을 통하여 평가하였다. 제안된 피어캡은 설계 요구사항들을 연속 철근과 프리스트레스에 의해 만족시켰다. 모듈러 구조의 표준화는 급속교체 및 교량의 급속시공에 효과적으로 사용될 수 있다.

• 콘크리트학회지
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• 제11권2호
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• pp.241-249
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• 1999

실제 구조물의 정확하고 합리적인 압축강도 추정을 위해서는 통계학적으로 많은 실험데이타가 필요하다. 그러나, 실제로 압축강도 자료가 제한되어 있기 때문에 추정에 어려움이 있다. 따라서, 본 연구에서는 적은 자료를 가지고 콘크리트의 실제적인 압축강도 추정을 위해 합리적인 베이시안 기법을 도입하여 콘크리트 강도추정 방법을 제시하였다. 여기서, 콘크리트의 평균 압축강도는 확률변수로 고려한다. 콘크리트 압축강도의 베이시안 업데이팅을 위해 사전확률분포는 기존의 자료를 반영하여 표현하며, 우도함수는 측정치의 특성을 반영하였다. 사후확률분포는 사전확률분포와 우도함수를 조합하여 나타내었다. 콘크리트 교량 현장에서 제작한 실린더 공시체로부터 측정한 자료를 이용하여 수치해석을 수행하였다. 수치해석결과는 상대적으로 적은 개수의 측정자료를 사용하고도 실제에 가까운 사후확률분포를 추정할 수 있는 것을 보여 주고 있다. 또한, 우도함수 분포의 신뢰구간에 대한 사전확률분포의 신뢰구간의 상대적인 크기는 사후확률분포의 결정에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 논문에서 제시된 방법은 적은 현장측정자료를 가지고도 합리적인 강도추정이 가능함을 보여주고 있으며, 실제에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.57-66
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• 2015

본 연구는 경량콘크리트와 GFRP 보강근을 휨보강근으로 사용하여 제작되는 GFRP 보강근 경량콘크리트 슬래브를 교량 슬래브 등에 활용해보기 위한 사전 연구로서, 기존의 철근 콘크리트 슬래브와 GFRP 보강근 경량콘크리트 슬래브의 휨 거동 차이점 분석에 초점을 두었다. 이를 위하여 일련의 슬래브 실험체들을 제작하고 3점 휨 실험 및 수치해석을 행하였다. 실험 결과, GFRP 보강근 경량콘크리트 슬래브 실험체는 GFRP 보강근의 과다보강으로 인하여 실험체 하부에 발생된 초기균열이 하중 재하면의 콘크리트 압축부까지 연결되면서 전단파괴되는 경향을 보였다. 그리고 철근 콘크리트로 제작된 슬래브 실험체에 비하여 무게는 72%이었으며 휨 실험에서의 파괴하중은 58%인 것으로 나타났다. 한편, midas FEA를 이용하여 행한 수치해석 과정은 실험에서 나타난 전단파괴 하중까지 잘 모사하였다. 그러나 GFRP 보강근의 인장강도 대신 탄성계수가 입력값으로 요구됨에 따라 가력되는 하중과 처짐은 실험에서 나타난 전단파괴 이후에도 계속하여 증가하는 경향을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.312-320
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• 2020

3D 스캐닝과 역설계 기술은 기계/제조 분야에서 먼저 시작하였다. 건설 분야에서는 BIM(Building Information Modeling) 기반 3D 모델링 활용 환경이 조성되어 3D 스캐닝 기술을 이용하여 공장 사전제작, 구조물 시공 검측, 플랜트 시설물, 교량, 터널 구조물 검측 등 건설 전반에 활용하고 있다. 스캔 방식 중 고정식 LiDAR는 이동식 LiDAR에 비해 정확도와 밀도가 높으나 정합 시간과 데이터 처리에 오랜 시간이 걸린다. 하지만, 인테리어, 건축물 관리와 같이 상대적으로 높은 정확도가 필요하지 않은 분야에서 사용자가 편리하게 이동하며 스캔할 수 있는 방법이 생산적이고 효율적이다. 이 연구는 자유롭게 이동하면서 실시간 점군 정합을 지원하는 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)기반 스캔백팩 시스템 개발 시 고려사항을 도출한다. 본 연구를 통해 모바일 스캔 기술을 이용한 스캔 생산성 개선을 위해, SLAM기반 스캔백팩(Scan Backpack) 장치 개발을 위한 프레임웍, 시스템 및 컴포넌트 구조를 제안하고, 프로토타입을 통해 개발 시 고려사항을 도출한다. 프로토타입 개발은 SLAM 및 스캔백팩 2단계로 수행해, 고려사항을 도출하고, 수행 결과를 분석하였다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.128-135
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• 2014

이 논문에서는 콘크리트 고주탑 시공을 위한 최첨단 공법이라 할 수 있는 슬립폼 시스템 공법의 기술자립을 목적으로 슬립폼 설계기술을 연구하였다. 대상 주탑은 10m의 높이를 갖으며 보통 케이블 교량의 주탑에서 적용하는 사각 중공 형상으로 계획하였다. 슬립폼 시스템은 콘크리트의 연속 타설을 고려하여 슬립폼이 연속적으로 단면의 치수변화와 두께변화에 대응할 수 있도록 설계하였다. 또한 시공시 슬립폼에 작용하는 다양한 하중에 대한 안전성을 검토하고, BIM에 의한 가상 시공으로 실용성을 사전 검증하였다. 설계된 제작 도면을 바탕으로 슬립폼 시스템을 제작하고 10m 높이의 주탑을 성공적으로 시공함으로써 개발된 변단면 슬립폼 시스템의 효율성을 입증하는 성과를 얻을 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.281-287
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• 2011

최근 프리캐스트 하부 구조에 대한 연구가 많이 이루어지고 있으며 국내 및 국외에서 현장 적용이 이루어지고 있는 실정이다. 그러나 프리캐스트 하부 구조의 경우 대부분 교각의 기둥 부분에 대한 연구에 매진하고 있으나, 프리캐스트 하부 구조를 완성하려면 코핑부 또한 사전 제작 및 현장 운반이 필요한데, 이를 위해서는 코핑부의 경량화를 이루어야 한다. 이렇듯 코핑부의 경량화를 위해서 코핑부 역시 기둥부와 같이 분절화하여 현장에서 조립하는 공법을 적용하여야 교량의 하부 구조 시스템이 완전하게 프리캐스트 하부 구조가 될 수 있을 것이다. 이 연구에서는 사전에 제안된 프리캐스트 교각에 맞는 프리캐스트 코핑부를 기존 연구자에 의하여 제시되어진 모델을 기반으로 한 수정 모델을 제안하였으며, 이를 해석 및 실험 연구를 통하여 거동 분석을 수행하여 그 성능을 분석하였다.

• 주택과사람들
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• 54호통권71호
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• pp.185-206
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• 1996

1.건설제도의 국제화와 경쟁기반 구축 $\bullet$건설산업을 기획$\cdot$설계$\cdot$시공$\cdot$감리$\cdot$사후관리 등 전 분야에 걸쳐 경쟁력 있는 산업으로 육성-기획$\cdot$설계$\cdot$시공$\cdot$감리$\cdot$유지관리 등 건설산업 전반에 관한 기본사항을 법제화-대규모 공사의 경우 발주자를 대신하여 건설공사의 기획$\cdot$설계$\cdot$발주$\cdot$감리$\cdot$시공관리 등 업무의 전부 또는 일부를 종합적으로 조정$\cdot$관리하는 $\lceil$건설사업관리$\rfloor$제도를 도입 $bullet$건설공사 $\lceil$현장실명제$\rfloor$도입을 통한 하도급제도의 정비-전문건설업자로부터 하도급, 위탁, 고용 등의 형태로 공사에 참여하는 현장근로자를 신고 받아 권익을 보호하고 시공책임도 부과하는 $\lceil$현장실명제$\rfloor$도입 $\bullet$공사완성보증제, 손해배상보증제도를 도입하고, 신용상태 $\cdot$시공능력에 따라 보증 요율 등을 차등화 하여 부실업체를 배제 $\bullet$건설공사관련 각종 계약서와 시방서 등 제기준을 정비하여 발주자$\cdot$시공자 등 건설주체간의 역할과 책임을 명확화$\bullet$건설분쟁을 신속하고 객관적으로 조정$\cdot$중재하기 위하여 $\lceil$건설분쟁중재원$\rfloor$으로 확대 개편 2. 건설인력의 육성과 고용안정$\bullet$경쟁력 제고의 관건인 우수인력 확보를 위하여 대학교육 제도의 개선을 포함한 건설 인력 수급대책을 추진 - 대학의 건설관련 학과 정원을 2000년까지 매년 일정규모로 증원하여 고급기술 인력을 배출 현재 50$\%$에 불과한 건설관련 국가기술자격자를 2000년에 70$\%$까지 제고 - 감리 등 전문인력을 양성하고, 선진외국 감리 회사를 활용하여 국내 업계와의 경쟁을 유도 $\bullet$건설현장의 최일선에서 품질을 담당하고 있는 건설기능공의 고용안정과 복지향상을 위한 획기적인 대책을 마련 - 건설기능공의 자긍심과 사회적 책임의식을 고취하기 위해 기능공이 여러 현장을 전전하여 근무하더라도 경력관리, 공제금 등의 합산 관리가 가능하도록 $\lceil$건설 근로자 복지카드$\rfloor$제도를 도입 *$\lceil$건실시연구단$\rfloor$을 구성$\cdot$구체적인 운영방안을 수립 - 건설 업체 실정에 맞는 현장위주의 기능검정제도 도입 $\cdot$자격증이 현장에서 요구되는 기능수준과 숙련도를 제대로 반영할 수 있도록 검정방법을 현장 실기위주로 개선하고 자격검정업무도 건설협회 등의 자격 검정능력을 향상시켜 위탁$\cdot$시행하는 방안을 검토 3. 공사시행기관의 전문성과 책임성 제고 $\bullet$시장이 개방되어 건설공사가 국제적인 관행에 따라 이루어질 것에 대비하여 시행기관에 계약$\cdot$공사관리 등 전문직공무원을 집중 교육하여 양성 $\bullet$ 조달청이 대행하여 공사계약을 하는 경우라도 설계변경은 발주기관이 자체적으로 할 수 있도록 허용 $\bullet$ 기술직 공무원의 기술향상을 위하여 관련 공무원의 확충, 해외연수, 현장교육 강화 등을 지속적으로 추진 $\bullet$ 충분한 사전조사를 거쳐 사업계획을 수립하도록 $\lceil$건설공사 시행절차$\rfloor$를 규정 $\bullet$ 공사기간 3년 이상의 공사에 대하여는 최대한 계속비사업으로 편성토록 계속비제도의 운영을 활성화 4. 건설현장의 품질관리체제 구축 $\bullet$ 현장배쳐플랜트 설치를 확대하여 레미콘의 품질관리를 일원화하고 현장에서 레이콘을 배합하는 건식공법을 채택 - 현장레미콘생산시설(B/P)설치 확대로 콘크리트 하자에 대한 책임한계 일원화 유도 - 레미콘 재료인 골재$\cdot$시멘트$\cdot$물을 공장에서 혼합하여 공급하는 현행 습식배합 대신에 물만을 현장에서 혼합하는 건식 배합방식을 도입 $\bullet$철강재$\cdot$철구조물의 품질을 보증하기 위하여 일정기술을 갖춘 공장에서만 제작토록 하는$\lceil$공장인증제$\rfloor$를 도입 - 제작시설과 품질관리 등을 심사하여 제작공장을 등급화하고 등급에 따라 철강재 등의 제작업무 범위를 차등화 $\bullet$시설물에 대하여도 시공업체가 제작공장을 등급화하고 등급에 따라 철강재 등의 제작업무 범위를 차등화 $\bullet$시설물에 대하여도 시공업체가 사후관리를 일괄 책임질 수 있도록 $\lceil$시공 및 유지관리 일괄계약제도$\rfloor$를 도입 - 대형교량$\cdot$소각로$\cdot$하수처리장 등 유지관리에 전문성이 요구되는 분야부터 시범적으로 도입 $\bullet$건설자재의 표준화$\cdot$정보화사업을 조속히 추진 5. 건설업체에 대한 지원 강화 $\bullet$일부 공공사업자의 경우 관행화되어 있는 대금일부의 어음 또는 채권지급방법을 단계적으로 축소 $\bullet$매월 감독이나 감리원의 기성확인에 의하여 시공자에게 공사대금을 직접 지급토록 하는 등 대금 지급절차를 간소화 6. 민간 건축물에 대한 안전확보 $\bullet$충실한 설계가 이루어지도록 제도를 개선 - 설계도서 작성기준을 제정하고 다중이용시설에 대하여는 건축심의단계에서 구조검토 등 설계심의를 의무화 $\bullet$대형다중이용시설에 대한 감리 강화 - 감리전문회사 수준의 감리체제로 전환하고 감리대가도 공공수준으로 인상하고 적용요율대로 지도$\cdot$감독 강화