• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권1호
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• pp.110-119
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• 2012

최근 고부식 환경에 놓여 있는 철근 콘크리트 구조물의 철근 부식 문제를 해결할 수 있는 방안 중 하나로 뛰어난 내부식성을 가진 섬유복합체(Fiber Reinforced Polymer, FRP)로 제작된 보강근이 주목받고 있다. 유리섬유복합체로 제작된 보강근이 상용화된 상태이나 가격, 철근보다 낮은 탄성계수, 취성파괴 특성 등의 이유로 사용 실적은 많지 않은 것이 현실이다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방편 중 하나는 유리섬유복합체 보강근의 성능을 고도화하는 것이다. 성능 고도화를 통해 강도 대비 가격을 낮출 수 있으며, 인장성능을 향상시킬 수 있다. 본 연구는 주어진 재료와 조건 하에서 보강근 성능에 영향을 미치는 인자들의 효율성 향상을 통한 고인장 성능 유리섬유복합체 보강근의 개발에 관한 것이다. 이를 위해 구성재료와 제작방법 등 유리섬유복합체 보강근의 인장성능에 영향을 미치는 인자들에 대해 분석을 수행하여 개선 방안을 제안하였으며, 이를 통해 보강근의 주재료인 유리섬유의 성능을 기존 제품보다 더욱 효율적으로 활용하는 보강근을 제작하였으며, 다양한 변수에 대한 인장시험을 통하여 그 성능을 비교 분석함으로써 개선 방안의 적절성을 검증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.212-218
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• 2011

본 논문에서는 실험을 통해 섬유복합 보강근이 콘크리트 표면저항치에 미치는 영향을 고찰하였다. 본 실험에서 콘크리트의 표면저항치는 Wenner기법에 의하여 4probe 방식에 의하여 측정되었다. 이형철근과 국내에서 생산된 GFRP 보강근 및 CFRP 보강근이 사용되었으며, 비교를 위하여 무보강 실험체의 표면저항치도 측정되었다. 기존의 연구에 따르면, 내부에 보강된 이형철근에 의하여 저항치가 영향을 받게 되는데, 보강근의 위치, 깊이 및 보강방향에 의하여 영향을 받는 것으로 보고된바 있다. 본 논문에서는 노후된 콘크리트구조물의 보강재와 신설구조물의 철근을 대신하여 사용될 수 있는 GFRP 및 CFRP 보강근이 사용되었을 때, 표면저항치의 변화를 실험적으로 고찰하였으며, 이 결과는 향후 FRP가 사용된 구조물의 부식상태 파악을 위한 비파괴시험 결과에 대한 평가에 유용하게 사용될 수 있다.

• 비파괴검사학회지
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• 제27권2호
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• pp.115-123
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• 2007

본 연구에서는 탄소섬유로 보강된 콘크리트의 전기저항 변화를 모니터링하는 방법에 의해, 콘크리트의 파괴에 대한 자가진단 적용 특성을 검토하였다. 미분쇄 탄소섬유와 코크스 분체로 구성된 신형 리브재가 포함된 CFGFRP (탄소섬유 유리섬유 강화 플라스틱)와 콘크리트 보강용 CF(탄소섬유) 시트에 휨 하중 재하 단계별로 하중을 가할 때 균열 또는 파괴가 발생하기 전후의 탄소섬유의 전기저항 변화를 조사하여, 각 인자의 관계특성(각 하중단계별 전기저항, 변형률, 처짐 등의 변화)을 분석하였다. 그 결과, 콘크리트 인장측 파괴시 탄소섬유 보강근, 신형 리브, 시트가 파괴될 때, 전기저항은 크게 증가하지만, CFGFRP의 경우는 그 후 하이브리드 FRP 재료 중 탄소섬유를 보강하고 있던 유리섬유가 나머지 추가 재하 하중에 저항할 수 있어 콘크리트 시험체의 전 파괴단계에까지는 이르지 않았다. 따라서 CFGFRP의 보강근과 신형 리브, CF시트는 FRP로 보강된 콘크리트의 파괴를 사전에 감지할 수 있는 자가진단 재료로서의 적용이 가능함을 알 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.281-287
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• 2011

GFRP 보강근은 콘크리트의 알칼리성분에 의해 손상 받을 수 있다. 본 논문은 이형 GFRP 보강근의 알칼리에 대한 내구성을 증진시키기 위한 방법에 대한 실험적 연구이다. 기존 개발된 이형 GFRP 보강근의 표면물질에 삽입되는 초단유리섬유는 콘크리트와의 부착성능을 향상시키는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 초단 알칼리저항섬유(AR-glass)와 E-glass 섬유를 표면이형의 구성물질로 활용하였을 때, 보강근의 내구성능에 미치는 영향을 흡습시험과 ISS 실험을 통하여 규명하고자 하였다. 혹독한 실내실험조건을 위하여 $40^{\circ}C$의 온도가 적용되었다. 실험결과, 표면성형을 위한 레진과의 합성물로써, E-glass와 AR-glass를 사용하였을 때, 내구성능에 큰 차이는 없는 것을 확인하였다. 오히려, 레진과 섬유의 혼합비가 작업성과 성형성에 영향을 미치고, 이것이 표면 이형부에 공극을 만들게 됨으로써, 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서, 장기적인 내구성능 확보를 위해서 혼입률의 결정에 주의를 기울여야 한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.45-52
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• 2015

섬유복합체 (Fiber Reinforced Polymer, FRP)는 비강도가 높고, 비부식성 재료라는 특징을 가지고 있어서 건설 분야에서 철근을 대체할 수 있는 보강근 재료로 인식되고 있다. 몇몇 유리섬유 복합체 (Glass FRP, GFRP) 보강근이 상용화되어 있지만 GFRP는 철근에 비해 가격이 비싸고 상대적으로 낮은 탄성계수와 취성 파괴 특성 때문에 다소 경쟁력이 떨어진다. GFRP 보강근의 재료가격을 낮출 수 없다면 사용된 재료의 성능을 최대로 하여 보강근의 성능을 높이는 것이 상대적인 가격을 낮추는 방법이 될 수 있다. 일반적으로 FRP 보강근의 직경이 커질수록 인장강도는 감소하는 것으로 알려져 있다. 이의 원인 중 하나는 보강근이 인장을 받을 때 외력이 중앙에 위치한 섬유에 충분히 전달되지 못하여 외측에 위한 섬유들만이 인장에 저항하기 때문이다. 따라서 본연의 역할을 수행하지 못하는 섬유는 제거함으로써 보강근의 단가를 낮추면서 보강근이 소정의 성능을 발휘하도록 한다면 가격대비 성능이 최적화된 FRP 보강근을 제작할 수 있다. 본 연구에서는 직경 19 mm의 GFRP 보강근에 대해 단면 내에 중공이 존재하는 경우 중공비율에 따른 인장특성의 변화를 실험적으로 관찰하였다. 중공이 없는 GFRP 보강근 세 개, 네 가지 중공비율에 대해 각각 여섯 개의 GFRP 보강근 시편을 준비하여 인장실험을 실시하였으며 결과 분석을 통하여 인장특성 변화를 도출하였으며 이를 바탕으로 최적의 중공비율을 제안하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.383-391
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• 2008

이 연구에서는 콘크리트의 압축강도가 증가함에 따라서 변화하는 GFRP 보강근의 부착 특성을 조사하였다. 실험에서는 3종류의 콘크리트에 배근된 27개의 보강근의 부착응력-부착미끌림 관계를 측정하였다. 하중가력이 종료한 후에 실험체를 절단하여 고강도콘크리트가 GFRP 보강근의 부착에 미치는 영향을 살펴보았다. 실험 결과에 의하면 GFRP 보강근의 부착파괴면은 철근과 상이하게 2개의 면으로 구분되었다. 파괴면은 콘크리트와 외피 사이의 파괴면과 외피와 섬유보강근 사이의 파괴면으로 구분 할 수 있었다. 이와 같은 GFRP 보강근의 부착파괴면은 콘크리트의 압축강도가 증가함에 따라서 콘크리트의 접착력과 외피의 접착력의 상호관계에 따라서 달라졌다. GFRP 보강근의 부착강도는 콘크리트의 압축강도가 증가함에 따라서 증가하였지만, 증가 비율은 철근의 부착강도보다 낮았다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권3호
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• pp.93-100
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• 2008

혹독한 자연환경하에서의 구조물의 내구성이 주요한 관심사도 대두되면서 건설분야에서 섬유강화폴리머의 사용이 점차 증가하고 있는 추세이다. 본 연구에서는 FRP bar를 휨부재의 휨보강근으로서의 적용가능성을 평가하기 위하여 휨실험을 수행하였다. 탄소섬유, 유리섬유 및 탄소와 유리섬유를 혼합한 hybrid 섬유 보강근을 사용하여 보강량을 변화시킨 12개의 실험체를 제작하여 실험을 수행하였으며, 그결과는 파괴형태, 모멘트-변위, 휨강도, 연성지수 및 단면에서의 변형율분포 등에 대하여 분석하였다. 실험결과는 ACI 기준에 제시된 모델과 비교하였으며, 전체적으로 보의 휨강도는 강도설계이론에 의한 결과와 거의 유사한 것으로 나타났다. 그러나 처짐의 경우에는 유리섬유의 경우는 이론이 과대평가 되었으며, 탄소섬유는 과소평가되는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4A호
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• pp.775-785
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• 2006

본 논문은 우수한 부착성능과 더불어 단순한 공정으로 생산이 가능한 GFRP 보강근의 표면성형 기법을 제시하였다. 논문에는 제안하고자하는 표면성형기법에 대한 내용과 개발된 보강근의 콘크리트 부착성능에 대하여 언급하였다. 본 논문에서 제안하는 표면성형공법은 에폭시레진에 초단섬유인 milled glass fibers를 혼입하여 GFRP 보강근의 외부에 프레스 성형하는 공법이다. milled fibers의 적적한 혼합비를 결정하기 위하여 다양한 혼입비로 제작된 경화된 에폭시 시편의 압축강도실험과 다양한 혼입비의 표면형상을 갖는 부착시험편의 pull-out 실험이 수행되었다. 실험결과, 정적하중하에서 뿐 아니라 환경하중 재하상태에서도 milled fibers의 혼입량이 증가할수록 콘크리트와의 부착성능이 증진됨을 확인됨으로써 본 공법의 효용성을 검증하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.133-136
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• 2008

염해에 노출이 심한 구조물이나 교량의 상판의 보강철근 부식으로 인한 콘크리트 구조물의 구조성능 및 내구성능의 저하가 큰 문제로 대두되고 있다. 이에 최근 활발히 연구가 진행 중인 유리섬유 보강근(Glass Fiber Reinforced Polymer Bar, 이하 GFRP 보강근)은 높은 화학적 내구성, 고강도, 경량성 등에 의하여 철근을 대체할 콘크리트 보강재로 그 가치를 인정받아 미국, 유럽, 캐나다 등에서는 이미 GFRP 보강근의 설계지침서가 발표되었다. 하지만 아직 GFRP 보강근을 이형철근과 같이 높은 신뢰성을 가지는 보강재로 사용하기에는 파악해야할 구조적 문제가 많이 있는데 그 중 하나가 콘크리트와의 부착성능이다. GFRP 보강근의 부착성능은 콘크리트 압축강도에 크게 영향을 받는 이형철근과 달리 섬유종류, 외피 표면 상태 등 여러 가지 요소에 의한 복합적 영향을 받는 부착특성을 보인다. 이에 본 연구에서는 외피 표면 상태, 콘크리트 압축강도 등을 변수로 하는 GFRP 보강근으로 보강된 일 방향 인장-인발 시편의 부착실험을 통하여 GFRP 보강근의 부착특성을 관찰하였다. 또한 이를 통하여 단조하중을 받는 GFRP 보강근의 부착응력-미끄럼 관계를 제안하고자 한다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.49-52
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• 2008

유리섬유를 사용한 섬유강화복합체(Glass Fiber Reinforced Polymer, GFRP) 보강근의 인장강도 및 부착성능 등은 철근과 다르기 때문에 GFRP 보강근을 콘크리트 구조물에 적용하기 위해서는 GFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 부재의 거동에 관한 연구가 선행되어야 한다. GFRP는 높은 비강도, 경량성, 비부식성 등의 장점을 가지고 있으나 탄성계수가 철근보다 작아 상대적으로 큰 처짐이 발생하는 단점이 있다. 교량 바닥판은 아칭효과 등에 의해 휨성능이 증가하므로 FRP 보강근을 우선 적용할 수 있는 대상 중 하나이다. 본 논문은 국내에서 개발된 철근 대체재용 GFRP 보강근의 콘크리트 구조물로의 적용 가능성을 관찰하기 위한 실험연구에 관한 것으로 폭과 길이가 3,000 mm, 4,000 mm이고 두께가 240 mm인 실제 크기의 콘크리트 바닥판을 제작하여 GFRP 보강근의 보강비에 따른 거동을 관찰하였다. 정적실험을 수행하였으며 DB-24 하중등급의 축하중을 모사한 재하면적을 가진 직사각형 강재로 바닥판이 파괴될 때까지 집중하중을 가하였다. 철근 보강 바닥판과 GFRP 보강 바닥판의 거동차이를 최대성능 및 처짐 거동 등에 대해 비교 검토하였다.