• 콘크리트학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.57-65
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• 2007

지난 수년간 콘크리트의 염소이온 침투와 유관되어 실험 방법론 및 해석적 모델 기법의 개발에 많은 발전이 있어 왔다. 그러나 실제 콘크리트 구조물에는 다소의 균열이 존재하며 이는 장기 내구성에 큰 영향을 줄 수 있음에도 불구하고 대부분의 연구들은 비균열의 콘크리트를 대상으로 연구되어 온 문제점이 있었으며 균열이 존재하는 콘크리트의 염소이온 침투에 대한 연구는 매우 드문 실정이다. 염소이온 침투에 대한 균열폭의 임계치는 유지관리 차원에서 필요하지만, 대부분 콘크리트 코드는 사용성의 견지에서 허용 균열폭을 보편적인 값 0.3mm로 제안하고 있을 뿐, 염소이온 침투 및 내구성의 견지에서 임계 균열폭에 대한 규정도 부재한 실정이다. 이미 제안된 값도 연구자들마다 상이하여 논란의 여지가 있다. 본 연구는 임계 균열폭의 도출을 목적으로 균열이 콘크리트의 염소이온 침투에 미치는 영향을 고찰하였다. 실험적 방법으로 다양한 균열폭과 균열 깊이를 실험 변수로 하여 급속 염소이온 침투 실험 (RCMT)를 행하였다. 한편, 임계 균열폭이 갖는 공학적 의미를 설명하고자, 균열폭에 따른 염소이온 침투의 현상학적 모델이 제안되었다. 즉, 균열된 콘크리트는 3 구간으로 나누어지며 내부 안쪽으로 들어갈수록 확산자유 영역, 확산경화 영역, 순수 확산 영역의 3가지 구간이 존재한다. 이는 균열폭에 따른 염소이온 확산계수를 산출하기 위한 해석적 방법론의 개발에 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.79-87
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• 2011

본 연구에서는 초기 균열을 도입한 철근콘크리트 부재에 대한 침지 염화물 침투 실험을 수행하였다. 염화물 확산 특성과 임계 균열폭을 비교하였으며, 콘크리트 자기복원 특성을 검토하였다. 실험결과에 따르면, 표면 균열폭이 증가할수록 염화물 침투저항성이 크게 감소하였으며, 광물질 혼화재를 사용할 경우, 비균열 부재의 염화물 침투저항성은 크게 개선되었지만, 고로슬래그 및 플라이애쉬 혼화재를 사용할 경우에 균열이 발생하게 되면 도리어 염화물 침투저항성은 보통 콘크리트에 비해 크게 저하하였다. 임계 균열폭은 침지 염화물 침투 실험 결과 평균 $29{\mu}m$으로 측정되었다. 자기복원 현상에 의해 $4{\sim}15{\mu}m$ 범위의 균열이 복원되었다. 그러나 콘크리트 자기복원 현상에 의해 시각적으로 복원된 부분의 염화물 침투 저항성은 완전히 회복되지 않았다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.707-715
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• 2007

다공질성 특성을 갖는 콘크리트는 충분한 다짐과 양생 조건에서 장수명을 갖으며, 유해 물질의 주요 경로는 공극이다. 그러나 균열이 발생한 콘크리트의 경우, 균열은 염소이온과 같은 유해 물질의 우선적인 침투 경로가 된다. 균열이 염소에 미치는 영향은 균열폭과 균열 깊이의 크기에 의존한다. 본 연구는 미세균열이 콘크리트의 염소이온 침투에 미치는 영향을 다룬 실험적 연구로서, 연구 목적은 균열폭과 균열 깊이 등의 균열 크기 효과가 염소이온에 미치는 영향을 고찰하는 것이다. 균열을 통한 염소이온의 침투를 시각화 하기 위하여, 급속 염소이온 침투 실험인 RCM (rapid chloride migration) 실험을 수행하였다. 균열폭과 균열 깊이는 전자 현미경으로 관찰하였고, 평균적인 균열폭을 산정하기 위하여 균열 개구 변위가 측정되었다. 다양한 균열 크기에 따른 염소이온의 침투 깊이 및 염소이온 확산계수의 변화율로부터 염소이온이 침투되지 않는 균열 깊이 및 이에 대응한 균열폭이 도출되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.668-676
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• 2002

바닥판은 주형 또는 하부구조 등에 비하여 손상이 많이 발생하기 때문에 탄소섬유쉬트와 같은 섬유보강재를 사용하여 손상된 바닥판의 내하력을 향상시키기 위한 성능향상 공법의 적용이 증가하고 있다. 그러나 섬유보강재와 콘크리트사이의 계면을 에폭시를 사용하여 일체화시키는 외부착공법의 특성상 하중위치 및 보강방법 등에 따라 보강재가 조기에 박리되는 현상이 발생할 수 있으며, 특히 이방향 균열의 성장에 의하여 손상이 진행되는 바닥판의 경우에는 보강된 보 구조물에서 일반적으로 발생하는 단부박리현상보다는 균열폭의 증가에 의하여 발생하는 계면박리 현상이 많이 발생하게 된다. 본 연구에서는 성능향상된 바닥판의 계면박리를 해석하기 위하여 균열폭과 부착응력의 관계로부터 계면박리가 발생하는 임계부착응력과 임계 균열을 산정할 수 있는 이론적인 해석식을 제안하였다. 또한 보강된 바닥판 시험체에 대한 정적 시험결과와의 비교를 통하여 제안식의 타당성을 검증하였다.

• Composites Research
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• 제16권3호
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• pp.9-17
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• 2003

타이어 벨트층내의 코드간 균열연결 및 층간균열진전을 모사하기 위해 자유단을 갖는 2층 고무/코드 적층시험편에 대한 4~11mm 변위제어 실험을 수행하였다. 자유단의 코드간 균열연결시의 폭방향 균열진전량은 45$^{\circ}$ 경사진 코드들간 길이의 절반에 도달할 때의 측정값으로 하였으며, 이는 탐침법에 의해 측정되었다 또한, 자유단에서 코드들간 균열연결을 모사하기위해 2차원의 이상화된 모델링 기법을 고안하였다. 이론수명은 테어링에너지(균열파단면의 단위면적당 방출에너지)를 이용하여 코드간 균열연결수명(임계값)과 이후 최종파손까지의 수명으로 구분하였으며, 이들을 각기 실험값과 비교하였다. 임계값까지의 수명예측은 실험과 비교하여 약 20%, 최종파손까지 약 65%의 오차가 발생하였다. 따라서, 전체 이론수명은 실험과 비교하여 약 45%의 오차를 발생하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.23-30
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• 2012

콘크리트 표면에 존재하는 균열은 염소이온의 침투에 대한 빠른 침투 통로가 되어 내구성능을 저하시킬 수 있다. 균열을 제어하기 위하여 설계적 측면에서 높은 철근비로 균열폭을 감소시킬 수는 있으나, 이러한 균열이 실질적으로 내구성을 저하시키는데에 따른 검토 및 내구성 향상을 유도할 수 있는 방법이 필요하다. 표면도막공법은 균열폭이 작은 경우에 균열을 실링하여 염소이온 침투를 차단하는데 가장 간단한 방법중의 하나이며, 경제성 대비 성능도 만족할 만 하다. 그래서 표면도막공법이 콘크리트와 균열을 함침하여 유해물질의 침투로 인한 철근의 부식을 제어하기 위한 유효성을 검토하는 연구가 필요하다. 본 연구는 표면도막공법으로 압축응력 인가로 인한 미세균열을 통한 염소이온 침투의 제어 가능성을 검토하고자 하였다. 실험결과는 염소이온은 압축응력 인가율 50~70%, 탄산화는 70~80%의 범위에서 임계응력이 존재하는 것으로 나타났는데, 이 임계치 이상을 초과하게 되면 상대적으로 심각한 열화가 진전되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 표면도막공법은 균열치료효과를 얻는데 유효한 것으로 판단되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.590-599
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• 2017

국내에서 하수관로 탐사장치는 200만 화소 이상의 고해상도 디지털 카메라를 이용한 제품이 개발되어 있으나 30만 화소 이하의 장치가 대부분 사용되고 있다. 특히, 10만화소 이하의 장치가 아직도 많이 사용되고 있어, 영상처리를 위한 환경이 매우 열악하다. 본 연구에서 다루는 하수관 영상은 매우 저해상도($240{\times}320$ = 76,800화소)로 균열탐지가 매우 어렵다. 국내에서 이러한 저해상도 하수관거 영상이 대부분이기 때문에, 이를 연구대상으로 선택하였다. 이러한 저해상도 영상으로 하수 관거의 균열을 자동으로 탐지하는 기법을 디지털 영상처리 기술을 이용하여 연구하였다. 총8단계를 거쳐 균열을 자동으로 탐지하는 프로그램을 개발하였으며, 기본적으로 Matlab 프로그램의 함수를 이용하였다. 2단계에서 최적의 임계값을 찾는 알고리즘과 5단계에서 균열을 판단하는 알고리즘을 개발하였다. 2단계는 자막이 흰색이기 때문에 자막이 없는 원래 영상보다 Otsu's 임계값(threshold)이 높게 계산이 되는 점에 착안하여 Otsu 임계값을 시작으로 0.01씩 감소시키면서 최적의 임계값을 찾는 방법 알고리즘이며, 5단계는 길이가 10mm(40픽셀) 이상이고 폭이 1mm(4픽셀) 이상으로 판단하여, 균열을 탐지하는 알고리즘이다. 해석 결과 매우 저해상도 영상임에도 불구하고 균열 탐지 결과가 우수한 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.469-475
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• 2008

콘크리트에 존재하는 균열은 염소이온의 빠른 침투를 유도하여 콘크리트의 내구성을 크게 감소시키는 주요 요인임은 분명한 사실이다. 저자는 지난 연구에서 표면에서부터, 임계균열폭에 대응한 균열길이가 내구성 설계에 중요함을 제안하였다. 현 시점에서 균열에 영향을 미치는 다양한 콘크리트의 배합특성이 균열부를 통한 염소이온의 침투에 미치는 영향을 다룬 연구가 필요하다. 본 연구의 목적은 콘크리트의 굵은골재 최대치수, 콘크리트의 고강도화, 강섬유 보강 등의 다양한 배합특성이 균열을 통한 염소이온의 침투에 미치는 영향을 고찰하는 것이다. 연구 결과에 의하면, 굵은골재 최대치수가 작은 골재를 함유한 콘크리트는 많은 미세균열이 발생하지만, 염소이온 침투에 직접적인 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다. 그러나, 굵은골재 최대치수가 상대적으로 큰 콘크리트의 경우, 골재 표면을 통해 균열이 발전하여 서로 연결되기 쉽고 이는 빠른 염소이온 침투를 유도하는 것으로 판단된다. 또한, 고강도콘크리트는 균열이 없는 조건에서는 염소이온의 침투에 대한 저항성이 대단히 우수하였으나, 균열이 존재하면 보통콘크리트와 거의 유사한 수준으로 염소이온이 침투되므로 균열의 발생시, 내구성능이 매우 취약해짐을 알 수 있었다. 강섬유의 보강은 인장 응력 발생시 균열의 진전을 효과적으로 제어하여 균열길이가 감소하는 효과를 얻을 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.13-20
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• 2009

본 연구에서는 섬유혼입률이 초고강도 강섬유보강 콘크리트의 인장연화거동 특성에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 노치 낸 보에 대한 3점 재하 휨실험을 통해 초고강도 강섬유보강 콘크리트의 휨인장 거동을 구하고, Uchida 등이 제안한 역해석법을 사용하여 휨 실험 결과로부터 인장연화곡선을 도출하였다. 노치 낸 보의 휨 실험 결과에서 초기강성은 섬유혼입률에 관계없이 일정한 값을 나타내고, 강섬유의 혼입률이 증가할수록 초고강도 강섬유보강 콘크리트의 휨인장강도는 증가하며 연화거동은 일정 균열폭에서 점근적으로 수렴하는 경향을 나타내었다. 역해석을 통해 구한 인장연화곡선으로부터 섬유혼입률과 임계균열폭, $\omega_0$의 함수로 인장연화모델을 제안하였으며, 인장연화모델은 균열이 진행됨에 따라 일정한 인장응력 값을 가지는 소성구간과 지수함수로 주어지는 연화구간으로 나누어 제시하였다. 본 연구에서 제시한 인장연화모델을 적용하여 점성균열모델을 이용한 유한요소해석을 수행한 결과, 해석 결과와 실험 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.421-424
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• 2008

초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 역학특성은 높은 인장강도와 균열 이후의 높은 연성발현을 들 수있다. 본 연구에서는 섬유혼입률의 변화에 따른 초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 인장연화 특성을 시험적으로 규명하고, 시험결과를 토대로 FEM 해석을 통해 변형성능을 정확하게 추정할 수 있는 인장 연화모델을 구축하고자 하였다. 초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 인장거동은 강섬유의 혼입률에 관계없이 일정한 값의 초기강성을 나타내었으며, 강섬유의 혼입률이 증가할수록 초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 휨인장강도는 증가하고 연화거동은 취성적인 것으로 나타났다. 노치낸 보에 대한 3점 휨실험 결과를 토대로 초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 인장연화곡선을 얻기 위해 Uchida 등이 제안한 역해석법을 사용하였으며, 섬유혼입률과 임계균열폭의 함수로서 인장연화모델을 제안하였다.