• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제6권3호
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• pp.305-313
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• 2020

전력송전을 위한 터널식 전력구는 점차 시공실적이 증가하고 있는 추세이며, 해저 및 대심도 등 시공환경이 어려운 구간의 건설도 증가하고 있다. 이에 소단면 쉴드TBM의 효율적 운영을 위해 굴진율 및 설계모델이 필요하다. 그러나, 제한된 지반조사 회수 및 굴착면 맵핑으로 인하여 암반특성과 굴진데이터를 정확히 매칭시켜 상호간 상관관계 및 굴진율 모델을 도출하는데 어려움이 있다. 이에 소단면 쉴드TBM에 적합한 굴진율 및 설계모델을 제시하기 위하여 커터헤드의 직경이 3.56 m인 실험용 EPB 쉴드TBM을 제작하고, 총 부피 87.5 ㎥인 인공암반 내에서 총 19번의 실대형 굴진실험을 수행하였다. 본 실험은 70MPa의 균질한 암반강도에서 수행되었기 때문에 운전변수인 추력과 커터헤드의 RPM에 따른 굴진율과 기계데이터간 상관관계를 효율적으로 분석할 수 있으며, 실제 굴착메커니즘과 동일하기 때문에 도출된 압입깊이와 토크값은 활용성이 높다. 본 연구를 통해 디스크커터 당 연직력과 압입깊이의 상관관계 및 연직력과 회전력의 상관관계를 도출하였다. 이러한 상관관계들을 이용하여 70 MPa급 암반에 대해 굴진율 예측과 TBM 설계가 가능할 것으로 판단한다. 또한, 인공암반의 RQD가 100%로 현장적용에 대한 한계점에 대해 FPI의 개념을 도입하여 굴진율 모델의 활용성을 증대시키고자 하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.120-127
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• 2015

이 연구는 화재시 수직화염을 적절하게 제어할 수 있는 차양식 방화루버의 실용화 및 설계기법 개발에 관한 일련의 연구로써 구조물에서 화염 억제 특성을 해석할 수 있는 기법을 제시하고 실험을 통해 해석기법의 검증과 차양식 방화루버의 성능을 검증하기 위한 것이다. 실제 방화루버의 수직화염 억제뿐만 아니라 열전달 특성을 정량적으로 분석하기 위하여 2개의 실대형 실험을 계획하였다. 실험체는 전체 $3m{\times}3m$의 시험체 중 $850mm{\times}1,800mm$의 개구부를 두고 상부에 실험용 방화루버 ($900mm{\times}900mm{\times}175mm$)를 설치하였으며, 건설기술연구원에서 ISO834 화재하중 규모로 1시간 실험을 실시하였다. 실험변수는 방화루버의 두께로 1.5mm, 2.0mm로 설정하였다. 실험결과 차양용 방화루버는 상부의 수열온도가 현저하게 감소하는 것을 확인하였다. 특히 화재하중 가력 초기에서 6분 (로내 온도 $600^{\circ}C$)에서 우수한 차열성능을 나타냈다. ISO 834 화재하중 60분에서 방화루버 상부 500mm, 800mm 위치의 수열온도는 루버 두께에 상관 없이 각각 로내 온도 대비 11, 10%로 나타났다. 이를 통해 화재발생 후 상부층으로 화염 전파 억제 및 온도 전달 제어 측면에서 차양용 방화루버는 유효한 방안 중 하나라는 것을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.1-8
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• 2018

국내외에서는 $CO_2$ 저감 및 에너지 효율 증대에 관심의 초점이 되고 있으며 건설 분야 에서도 저탄소 녹색 성장을 위한 노력이 급증하고 있는 실정이다. 특히 FRP는 경량, 고강도, 고내구성 특성을 보유한 신소재로서 최근 국내외에서 제3의 건설소재로 대두되고 있다. 그러나 아직까지 터널이나 아치형 교량 등에 활용가능한 곡면형 FRP 건설자재에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있으며 현재까지 곡면 구조재에 대한 연구는 프리캐스트 콘크리트에 대한 연구가 주를 이루고 있는 실정이다. 복합소재 패널 축소실험체는 실대형 실험체에 비하여 크기가 작기 때문에 다양한 실험을 수행 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 FRP 부재로만 구성된 중공형, FRP 부재에 콘크리트를 채운 단일 중실형과, 길이방향 연결부를 가지는 연결부 중실형, 그리고 FRP 부재와 콘크리트간의 부착력을 향상시킨 규사코팅 중실형에 대하여 실험을 수행하였다. 실험결과 길이 방향 연결부를 이용하여 복합소재 곡면패널을 결합할 경우에도 단일 부재와 거의 동등한 성능을 보인다고 판단된다. 하지만 실험체의 파괴시 가장 취약한 연결부에서 우선 파괴가 발생하기 때문에 향후 연결부 보강이 필요하다고 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.11-20
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• 2013

5층 이하 비내진상세를 가지는 철근콘크리트 건축물의 지진시 긴급 위험도 평가를 위한 부재의 정량적 손상도 평가 기준을 제시하기 위하여 실대형 크기의 철근콘크리트 1층 1경간 골조 실험체의 정적실험을 실시하였다. 실험결과, 실험체는 기둥의 휨항복후 전단파괴에 의하여 파괴되었으며, 기둥과 접합부에 균열, 압괴 등의 손상이 발생한 반면, 보에는 균열 등의 손상이 거의 발생하지 않았다. 이와 같이 비내진상세를 가지며 휨항복후 전단파괴하는 철근콘크리트 기둥의 손상도를 5단계로 분류하고 손상단계별 한계상태를 평가하기 위한 정량적 기준으로서 지진시 상대적으로 측정이 용이한 잔류 층간변형각과 잔류 균열폭을 이용하였다. 손상한계상태의 잔류 층간변형각 및 잔류 균열폭은 실험결과에 따른 손상한계상태의 최대 층간변형각과의 관계에 의하여 결정하였으며, 한계 최대 층간변형각은 실험결과에 의한 부재의 하중-변형 관계 및 손상발생 현황을 바탕으로 결정하였다. 한계 잔류 층간변형각은 해당 최대 층간변형각에 의한 잔류 층간변형각 중의 최대값 이상이 되도록 하였으며, 한계 잔류 균열폭은 해당 최대 층간변형각에 의한 잔류 전단균열폭의 최소값 및 잔류 휨균열폭의 평균값으로 결정하였다. 한편, 본 논문을 통하여 제시한 손상한계상태의 잔류 층간변형각과 잔류 균열폭은 지진으로 동일한 부재 변형이 발생할 경우 내진설계가 실시된 부재를 대상으로 하는 국외 손상도 평가 기준에 의한 값보다 작은 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.71-77
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• 2023

이 연구에서는 높이가 400 mm인 중공슬래브(Hollow-Core Slab, 이하 HCS)의 구조성능을 평가하기 위한 실대형 실험을 수행하였으며, 기존의 압출성형방식이 아닌 단일몰드방식을 적용하여 총 4개의 HCS를 제작하였다. 실험의 주요 변수는 토핑콘크리트의 유무, 전단보강근의 배치 유무 및 위치로 설정하였으며, 실험체들의 균열패턴 및 하중-변위 응답을 상세히 분석하였다. 실험결과 전단철근이 배치된 HCS 실험체들은 휨강도를 달성하였고, 이후에 최종적인 파괴는 사인장균열에 의하여 지배되었으며, HCS 유닛 웨브 내에 전단철근이 배치되지 않은 실험체들의 경우 설계기준을 통해 산정된 공칭휨강도를 발현하지 못하였다. 전단철근을 HCS 유닛에 배근 할 경우에는 전단강도가 약 8~23% 증가하는 것으로 나타났으며, HCS의 중공을 철근콘크리트로 보강하는 방법보다 전단성능 향상에 더 효과적인 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권5호통권78호
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• pp.569-580
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• 2005

기존 강구조 모멘트연성골조시스템의 기둥-보 접합부는 노스리지 지진과 고베 지진시 충분한 내진성능을 발휘하지 못하고 접합부에서 취성파괴가 발생하였다. 본 논문은 기존 접합부의 형상을 변화하여 H형강보 웨브의 고장력볼트 전단접합과 H형 플랜지의 리브보강 유무를 변수로 한 실대형 실험을 실시하였다. 실험목적은 보웨브의 2면전단접합으로 고장력 볼트수 감소와 시공성 향상을 기대하며, 리브플레이트 보강을 통해 내진성능을 향상시키고자 한다. H형강 보웨브의 2면전단접합과 리브플레이트로 보강한 접합부 실험결과, 기존 접합부보다 초기강성, 에너지 소산능력 및 소성회전능력이 높게 나타났으며, 내력상승률 및 변형능력은 전단탭의 위치로 인해 인장측과 압축측이 다소 차이를 보이고 있으나 전체적으로 우수한 내진성능을 나타냈다. 그리고 모든 시험체가 층간변위비 4%, 총소성회능력 약 0.029rad이상 및 접합부 최대내력이 원단면보 전소성모멘트의 약 130% 이상을 상회하여 중급모멘트연성골조이상의 설계가 가능하리라 사료된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.337-346
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• 2020

도심권의 교통 집중과 정체로 인하여 지하 공간 활용성이 필요함에 따라 지하구조물에 대한 연구가 늘어나고 있다. 그 중 복층터널은 지하구조물을 대표 할 수 있다. 복층터널은 중간슬래브를 기준으로 상, 하부 차도를 구분하여 운영하고 있다. 중간슬래브는 차량의 하중 및 지진하중에 의하여 동적거동을 한다. 특히 지진의 의한 응답특성은 하중의 크기 및 작용 메커니즘이 매우 복잡하고 이론적 접근이 어려워 실험적 연구가 필요하다. 본 연구에서는 붕괴방지 내진 1등급의 복층터널 중간슬래브에 진동 감쇠 고무받침 유무에 따른 안정성 평가를 실시하는데 목적을 두고 있다. 본 진동대 실험에서는 상사율 1/4을 적용하였으며, 모형실험에서 지반과 모형의 일체거동을 묘사하기 위하여 라이닝과 진동대판을 고정시켰으며 이를 통해서 상대거동을 최소화 하였다. 실험대상은 가상복층터널 TBM 표준단면으로 정했다. 기반암에 가해지는 지반운동 수준을 0.154 g (붕괴방지 수준 내진 1등급 인공지진파)이며 이 가속도를 최대로 하는 지진파를 진동대 입력(기반암)에 작용시켜 모형에 증폭현상을 분석하고 진동 감쇠 고무받침 유무에 따른 중간슬래브의 내진 안정성에 대해 평가 분석 하였다. 그 결과, 지진 감쇠 고무받침 유무에 따라서 지진 가속도 감쇠 효과가 최대 40% 이상 있음을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권9호
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• pp.167-176
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• 2004

지중에 매설되는 구조물은 매설된 후 교통하중등의 외부하중을 추가로 부담하게 된다. Terzaghi(1956) 는 수직하게 형성된 되메움 상태의 상재하중 영향을 산출하는 이론식을 제안한 바 있다. 그러나 현장에서는 되메움 공간 형태가 수직하게만 형성되지 않으며, 수직하지 않은 공간을 취하는 경우에는 그 경계조건이 부합되지 않아 사용이 적합하지 않다. 본 연구에서는 되메움 공간 형태가 대칭적으로 경사지며 되메움 후 상재하중이 작용될 경우, 상재하중에 의한 되메움 공간에서의 응력의 크기를 산출하는 이론식을 제안하였다. 제안된 이론식은 실내모형 탄소봉실험과 수치해석을 수행하여 이를 검증하고자 하였다. 연구결과에 따르면 제안된 이론식은 실험결과와 매우 유사한 결과를 나타냈으나 수치해석과는 다소 상이한 결과를 보였다. 이는 탄소봉으로 조성한 지반이 하중증가에 따라 다소 조밀하여지면서 내부마찰각의 증가와 이에 따른 벽면 마찰의 증가가 발생되었음에 비추어 수치해석상에는 반영될 수 없는 점이 그 차이를 나타내는 결과로 사료된다. 되메움 지반이 경사진 경우에 대하여 제안된 이론식은 수직한 되메움 공간의 형태에 적용시켰을 경우 Terzaghi(1956)의 이론식과는 동일한 결과를 나타냈다. 본 연구의 결과를 살펴보았을 때 제안된 이론식은 적용이 가능한 것으로 사료되며 또한 수직한 공간에 대한 적용 역시 가능한 것으로 판단된다. 그러나 본 연구에서는 실내모형 탄소봉실험이므로 실대형 실험을 통한 검증이 요구되어진다 하겠다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.173-178
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• 2016

콘크리트 교량 상에 고속철도의 자갈 궤도가 시공될 경우 장대 레일의 종방향 변위가 고정된 반면 교량 바닥판 슬래브의 종방향 변위가 고정되지 않고, 온도 하중과 외부 하중에 의해 교량과 레일의 상대 변위가 발생한다. 현재 장대 레일 자갈 궤도에 대한 종방향 저항력(KR C-08080, UIC code 774-3)은 교량의 종방향 변위와 자갈 궤도와 콘크리트 슬래브 사이의 마찰력을 고려하고 있지 않다. 또한 종방향 저항력 값은 다소 보수적이어서 철도교의 장경간 및 연속화에 불리한 요소로 작용하고 있다. 따라서 실제의 거동을 보다 효과적으로 반영하기 위해 장대 레일의 종저항력은 콘크리트 슬래브와 궤도 사이의 추가적인 강성을 고려해야 한다. 본 연구에서는 콘크리트 바닥판과 도상 궤도를 모사한 실대형 실험체(mock-up test specimen)를 제작하여, 교량 상에 설치된 도상 궤도의 종저항력을 측정하였고, 또한 차륜 하중의 재하 유무에 대해서도 그 거동을 평가하였다. 실험 결과, 최대 종저항력은 현재의 코드와 유사한 경향을 보였으나, 한계 변위까지의 강성은 현재의 코드보다 실험 결과가 작게 측정되는 것으로 나타났다.

• 생물환경조절학회지
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• 제30권4호
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• pp.410-418
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• 2021

본 연구에서는 원예특작시설 내재해형 규격서에 등록되어 있는 폭이 넓은 단동온실(10-단동-5형)을 대상으로 기초의 경계조건과 서까래 강관의 이음 유무에 대해 실물 크기 실험을 실시하고 그 결과를 수치해석 결과와 비교하여 이음부가 있을 때 구조성능 차이에 대해 알아보았다. 각 측정 위치별 변위를 실험에서 측정한 값과 수치해석으로 예측한 값을 비교한 결과에서는 기초의 조건 및 서까래 강관 이음 유무에 상관없이 모두 상당한 차이를 보였고, 힌지 조건 보다 고정 조건이 상대적으로 차이가 컸다. 그리고 모든 절점을 강접합으로 가정하고 구조해석한 결과를 구조실험과 비교한 결과에서는 힌지조건이 고정조건 보다 잘 일치하였지만 해석값이 실험값 보다 크게 나타났다. 수치해석은 모든 절점을 강접합으로 가정했기 때문에 실제 성능과 달랐다. 따라서 현재 모든 절점을 강접합으로 가정하고 온실을 설계를 하면 과소설계될 우려가 있어 앞으로 신뢰성 높은 온실 설계를 위해서는 서까래와 도리가 교차하는 교차부 성능 특성을 고려한 구조해석 기술 개발이 이루어져야 할 것으로 판단된다.