• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.27-32
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• 2021

최근 기후변화로 인한 집중호우 및 태풍 등으로 농업용 저수지의 설계빈도를 초과하는 호우가 빈번히 발생하고 있어 농업용 저수지와 같은 수리시설물의 안전에 대한 관심이 증가하고 있다. 현재 국내에는 17,140여 개소의 저수지가 공용 중에 있으며, 이 중 83.87%가 1970년 이전에 건설되어 저수지의 노후화에 따른 안정성 확보를 위해 저수지 제체에 다양한 공법을 활용한 보수·보강을 실시하고 있다. 그 중 cement-bentonite 벽체를 활용한 공법은 굴착과 동시에 cement와 bentonite로 이루어진 slurry로 지중연속벽체를 시공하는 공법으로 시공방법이 간편하고 시공속도가 빠르며 굴착구역을 즉시 치환함으로 차수벽체의 균질성을 확보하여 성능이 우수하다는 장점이 있다. 그러나 이와같은 장점에도 불구하고 국내에서는 적용사례가 많지 않은 실정이다. 이에 본 연구에서는 cement와 bentonite의 혼합량을 변화시켜가며 강도변화 및 투수특성 등을 구명하여 저수지 제체의 보수·보강을 위한 cement-bentonte 벽체의 적정혼합량은 cement 200kg/m³, bentonite 60~80kg/m³인 경우가 가장 적합하다는 결론을 도출하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.53-62
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• 2024

최근 오일샌드와 같은 비전통에너지 개발이 활발히 이루어지고 있는 동토 지역은 지반의 유기물 함유량이 높아 일반적인 지반과 다른 열적·역학적 특성을 지니고 있다. 본 논문에서는 캐나다 앨버타주와 국내 강원도에서 채취한 동토 시료를 대상으로 다양한 실내시험을 통해 유기물 함유량이 토양의 열적 및 역학적 거동에 미치는 영향을 평가하였다. 유기물 함유량이 증가할수록 다짐시험에서 최대 건조단위중량은 감소하고 최적 함수비는 증가하는 경향이 나타났다. 동결 일축 압축시험에서는 동결온도가 낮아질수록 시료의 강도가 증가했으나, 모든 시료는 동결 조건에서 얼음 및 부동수분의 양에 따라 복잡한 거동을 보여 유기물 함유량이 강도에 큰 영향을 미치지 않았다. 열전도도 측정시험에서는 동결 조건에서 비동결 조건보다 열전도도가 더 크게 측정되었고, 이는 물보다 얼음의 열전도도가 더 크기 때문으로 판단된다. 또한, 유기물 함유량이 증가할수록 부동 수분량도 증가하는 경향이 나타났다. 이러한 결과는 극한지 건설 프로젝트에서 지반 공학적 설계 및 시공에 중요한 엔지니어링 기초 자료로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.32-40
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• 2024

건설업계에서 순환 골재의 품질에 대한 신뢰성 부족, 유해 물질 문제, 소비자의 부정적 인식 등은 순환 골재의 활용 확대를 제한하고 있다. 이런 측면에서 기존 연구들은 주로 내구성을 고려하여 콘크리트에 굵은 순환 골재를 사용하는 데 중점을 두고 있다. 반면 순환 잔골재의 경우 주요 구조물에 적용된 사례가 부족할 뿐만 아니라, 인식 부족 등으로 활용 범위가 매우 제한적인 상황이다. 이에 본 연구의 주요 목적은 순환 잔골재와 시멘트량의 다양한 배합 비율에 따른 조적용 콘크리트 벽돌의 물리적 특성 실험을 통하여 내력벽과 비내력벽 구조물에서 그들의 활용 가능성을 제시하는 것이다. 이를 위해 순환 잔골재와 부순 잔골재의 혼합비율 및 시멘트량을 중심으로 콘크리트 벽돌의 압축강도와 흡수율을 측정하였다. 그 결과 내력벽용 콘크리트 벽돌의 품질 요구 기준 중 하나인 13MPa의 강도를 달성하기 위해서는 시멘트량 200kg/m³에 순환 잔골재를 100% 사용하거나, 부순 잔골재를 25% 사용하고 순환 잔골재를 75% 혼합하여 사용하는 것이 가능함을 확인하였다. 또한 비내력벽의 품질 요구 기준 중 하나인 8 MPa의 강도를 충족시키기 위해서는 시멘트량 100kg/m³에 순환 잔골재를 100% 사용하는 것만으로 충분하다는 결과가 나왔다. 벽돌의 공극에 의한 흡수율은 13% 이하로 요구 성능 기준을 충족하는 것으로 확인되었다. 이는 콘크리트 벽돌 제조 시 순환 잔골재를 사용해도 KS F 4004(콘크리트 벽돌)에서 요구하는 품질 기준을 충분히 만족시킬 수 있음을 의미한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.399-407
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• 2010

이 연구에서는 동결융해 사이클을 경험한 2가지 종류의 휨부재의 거동특성을 평가하였다. 이 연구의 목적은 동결융해에 따른 철근콘크리트 보의 거동특성을 검토하는 것이다. 이를 위해 일부 실험체는 동결융해를 경험하기 전, 인장철근이 항복되기까지 손상을 입도록 계획되었다. 또한 반복하중 재하시 강성저하 특성을 평가하기 위하여 단조 및 반복재하 실험을 실시하였다. 재료 실험 결과, 동결융해 300사이클을 경험한 콘크리트의 상대동탄성계수는 86.8%까지 감소되었으나 내동해저항성은 충분히 가지고 있는 것으로 평가되었다. 단조재하 실험 결과, 동결융해 사이클에 따른 휨 강도, 연성 및 강성은 상대적으로 감소하는 것으로 나타났다. 특히, 인위적 균열손상을 경험한 BDF13 시리즈는 현행 콘크리트설계기준에서 요구하는 공칭모멘트를 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 반복재하시 BF75 시리즈에서 동결융해를 경험함에 따라 10% 이상의 반복강성 저하를 나타내었다. 따라서 내진부재와 같이 반복하중을 받게 되는 부재를 설계할 경우, 동결융해로 인한 압축측 콘크리트의 변형 특성도 고려되어야 할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.197-204
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• 2016

본 논문에서는 타 재료에 비해 수소 원소 함유량이 높아 고속 중성자 차폐에 유리한 합성 고분자 화합물과 중성자 포획단면적이 큰 붕소화합물을 각각 혼입한 모르타르를 대상으로 중성자 차폐성능을 분석하였다. 합성 고분자 화합물의 종류, 형상, 크기, 함량 및 붕소화합물의 함량에 따라 총 16개 모르타르 배합을 설계하였으며, 각 배합의 슬럼프 플로우, 28일 압축 및 인장강도를 측정하고, 고속 중성자 및 열중성자에 대한 차폐실험을 수행하였다. 합성 고분자 화합물의 선량 투과율은 모르타르 대비 최대 38.5%까지 감소하였으며, 공기 중 선량의 26.3%까지 차폐하였다. 붕소화합물을 혼입한 모르타르의 열중성자 차폐율은 최대 90.3%로 대부분의 열중성자를 차폐하였다. 비록 화합물 혼입에 의해 모르타르의 기본 특성은 저하되었으나, 표면 개질, 특수 혼화제 첨가 등 지속적인 연구를 통하여 성능 저하를 최소화할 수 있을 것으로 판단되며, 중성자 투과성능 역시 다양한 타입의 시험체 조합을 통한 레이어 시스템 도입 등으로 다양한 투과성능에 따른 맞춤형 설계를 제공할 수 있을 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.955-962
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• 2005

철근콘크리트 깊은 보(deep beam)는 균열 후의 구조 및 재료적 비선형성으로 인하여 아직까지 명확한 이론적인 해석 방법과 설계 방법이 정립되어 있지 않은 상태이다. 현재 내하력 평가는 주로 교량 상부 구조물에 대하여 수행되어 왔고, 그 평가 방법에 대한 적용성과 결과에 많은 불합리성을 포함하고 있다. 이 연구에서는 철근콘크리트 릴은 보의 복잡한 전단거동 특성 및 전단강도를 해석적으로 평가하고, 이를 신뢰성 이론을 바탕으로 적절하고 합리적인 내하력 평가를 수행할 수 있는 방안을 제공하는데 그 목적이 있다. 정확하고 올바른 평가를 하기 위하여 비선형유한요소해석 프로그램 RCAHEST를 사용하였다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열 모델로서는 분산균열모델을 사용하였다. 이 연구에서 제안한 해석 기법과 재료적 비선형성을 고려한 해석모델을 신뢰성 있는 연구자의 실험 결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다. 이러한 결과를 바탕으로, Euro Code기준으로부터 철근콘크리트 깊은 보의 파괴에 대한 목표신뢰도지수를 설정하였다. 신뢰성 해석을 통하여 파괴에 대한 목표신뢰도 지수를 만족하도록 하는 감소계수를 산정하였다. 이 연구에서 제안된 철근콘크리트 깊은 보의 내하력 평가 방안을 콘크리트 구조설계기준에 의한 평가 결과와의 비교 및 분석을 통하여 타당성을 검증하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.13-22
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• 2010

철근콘크리트 건축물에서 비내력벽(Masonry Infill Walls)은 내부 칸막이벽이나 중저층 규모의 건물 외벽에 흔히 사용된다. 그렇지만 대부분의 경우에 비내력벽은 비구조체이므로 구조설계시 건물의 모형화에서 무시된다. 따라서 본 연구에서는 비내력벽을 보편화된 모형화 방법인 등가의 대각 압축 스트럿(Equivalent Diagonal Strut)으로 고려하여 비내력벽의 유무에 따른 저층 철근콘크리트 건축물의 전체적인 지진거동의 양상을 평가하고자 하였다. 해석결과로 비내력벽을 고려하면 시스템의 추가적인 강도 및 강성을 확보하여 층간변위비를 줄일 수 있으나 진동주기가 짧아져서 설계단계에서 고려한 지진하중보다 큰 하중을 받게 된다. 연약층이 있는 모델의 경우에는 기둥에 소성거동이 집중됨을 알 수 있으며 부분적인 붕괴가 전체 시스템의 붕괴 원인의 가능성을 가진다.

• Composites Research
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• 제34권1호
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• pp.35-46
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• 2021

본 논문은 차량에 사용되는 B필러의 강화재를 기존의 스틸 소재에서 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)와 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)로 대체하여 경량화하는 것이 목표다. 이를 위해서는 무게는 감소시키면서 기존 B필러를 대체할 수 있는 구조안정성을 확보해야 한다. 기존 B필러는 스틸 아우터(outer)를 포함하여 다양한 형상의 스틸 강화재로 구성되며, 이와 같은 스틸 강화재 중 2가지의 스틸 강화재를 복합재로 대체하고자 한다. 이와 같은 스틸 강화재는 강화재 각각을 따로 제작하여 용접을 통해 결합되지만, 복합재 강화재는 패치(patch) 형태의 CFRP와 리브(rib) 구조의 GFRP를 활용하여 압축과 사출 공정을 통해 한번에 제작된다. CFRP는 B필러의 고강도부에 부착되어 측면 하중에 저항하도록 하였으며, GFRP 리브는 위상 최적화(Topology optimization) 기법을 통해 비틀림과 측면 하중을 저항하도록 설계하였다. 구조해석을 통해 기존 스틸 강화재와 비교 분석을 수행하였고, 경량화율을 산출하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.37-46
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• 2023

본 연구에서는 실내시험을 통하여 통일분류법(USCS)상 세립질 모래인 실트질 모래(SM)의 세립분 함유율(Fc)에 따른 물리적 특성, 응력 변형 및 강도 특성, 압밀 및 투수 특성을 분석하였다. 또한 실내시험 결과를 바탕으로 세립분 함유율별 SM으로 이루어진 지반에 대한 압밀해석을 실행하고 실제 문제가 발생한 연약지반 개량 현장의 계측자료와 비교 분석하여 연약지반 설계 시 압밀대상층에 대한 SM지반의 적용성 평가를 수행하였다. 실내시험 및 압밀해석 결과 SM은 사질토에서 점성토로의 역학적 특성 변환이 세립분 함유율이 35%이상일 때 이루어졌으며, 현장 계측자료를 이용하여 고찰한 결과 Fc 35% 이상일 경우 SM은 즉시침하보다 압밀침하 경향이 높았으며, 이는 기존의 연약지반 설계기준에서 제시한 SM의 특성과 상이한 결과로 판단된다. 따라서 Fc 35% 이상의 SM에서의 역학적 특성은 점성토와 유사한 것으로 사료되며 이는 기존의 사질토에 대한 즉시침하 경향의 압축특성과는 상이하므로 추후 지속적인 연구를 통한 SM의 역학적 특성 제시가 필요하다. 본 연구 결과 연약지반 판정 시 SM의 압밀침하 발생을 고려해야 할 필요가 있는 것으로 판단되며 추후 연약지반 판정 기준 개정에 도움이 될 수 있도록 실트질 모래의 세립분 함유율에 따른 공학적 특성에 대한 기초자료를 제공하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.805-811
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• 2004

본 연구는 배합 및 재료요인에 따른 저수축 고성능 콘크리트의 기초적 특성 및 건조 자기수축 등 품질 특성에 대하여 검토한 것이다. 실험결과 고성능 콘크리트의 기초적 물성으로 배합요인에 따른 유동성은 W/B 및 단위수량이 작을수록 크게 감소하였고, 공기량은 W/B 변화에 따라 큰 차이가 없었으나, 단위수량 증가에 따라서는 증가하였다. 또한, 압축강도는 W/B가 클수록 크게 나타났고, 단위수량 변화에 따라서는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 재료요인에 따른 유동성은 시멘트의 경우 LPC가 OPC보다 작게 나타났고 SP제는 PS, NS, MS의 순으로 크게 나타났으며, 공기량은 OPC가 LPC보다 많게 나타났고, SP제는 MS PS NS의 순으로 크게 나타났다. 또한, 압축강도는 LPC가 OPC보다 초기재령에서는 작게 나타났지만, 91일 이후에는 유사하게 나타났고, SP제 종류에 따라서는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 건조 및 자기수축은 배합요인에서 W/B가 클수록 단위수량이 작을수록 작게 나타났다. 단, W/B $35\%$ 및 단위수량 $145 kg/m^3$에서는 재령 49일까지 자기수축이 발생하지 않았는데, 이는 팽창재와 수축저감제의 중첩효과에 의해 자기수축이 상쇄된 것으로 분석된다. 재료요인에서 시멘트는 LPC가 OPC보다 작게 나타났고 SP제의 종류는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 따라서, FA, SF, EA, SR를 혼입한 저수축 고성능 콘크리트에서 W/B는 가능한 범위내에서 크게, 단위수량은 적게 되도록 배합설계 하곤 시멘트는 IPC, SP제는 MS를 사용할 때 수축특성이 우수해짐을 알 수 있었다.