• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.9-16
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• 2020

CFRP 시트를 이용한 RC 구조물의 보강은 다양한 방법으로 적용되어 왔으며, 관련 연구도 오랜 기간 수행되어 왔다. 하지만 CFRP 보강에 대한 연구는 대부분 실험적으로 수행되어, 다양한 변수 효과를 효율적으로 분석하기에는 한계가 있었다. 본 연구에서는 CFRP 시트로 보강된 RC 보의 구조거동을 ABAQUS 프로그램을 이용하여 수치해석적으로 분석하였다. RC 보 하면과 시트 사이에 Cohesive 요소를 적용하여 CFRP 보강 RC 보의 주요 파괴모드인 CFRP 시트 탈락을 모사하였다. CFRP 시트 탈락에 의한 급격한 비선형 문제 및 효율적인 유한요소해석을 위하여 준정적 해석 기법과 2 차원 대칭 모델을 사용하였다. 본 연구에서 수행한 유한요소해석 결과는 기존 실험결과를 잘 반영하는 것을 확인하였으며, CFRP 보강 수준과 최대 강도, 초기 강성, 파괴시점의 관계를 분석하였다. 총 31개 모델에 대한 유한요소해석을 수행한 결과 보강 수준의 증가에 따라 최대 강도 및 초기 강성이 sin 함수 형태로 증가하는 것을 확인하였다. 또한 과도한 CFRP 시트 보강은 파괴시점을 앞당겨 보강 구조물의 취성파괴를 야기할 수 있음을 확인하였으며, 이를 방지하기 위한 적절한 수준의 CFRP 시트 보강 설계가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제9권6호
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• pp.5-12
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• 2008

본 연구에서는 타이어셀로 보강된 모래지반에 대한 평판재하시험을 유한요소법에 의해 모델링하였다. 타이어셀의 기능과 외양은 지오셀과 비슷하며 지오셀과 마찬가지로 토목구조물에서 지반보강 목적으로 사용할 수 있다. 해석결과는 모델링의 적절성을 평가하기 위해 현장 재하시험결과와 비교하였다. 두 결과의 비교로부터 유한요소해석에 의한 침하량은 극한지지력에서 실험결과와 유사한 값을 나타내었다. 모델링을 검증한 후 타이어셀의 보강깊이와 보강층 수의 변화에 대한 해석을 수행하였다. 보강효과는 보강깊이가 증가함에 따라 감소하였으며 이러한 경향은 기존의 시험결과와 유사하였다. 보강층수가 증가함에 따라 보강효과는 증가하였다. 그러나 2층 이상의 보강은 효과가 무시할 정도였다. 결론적으로 본 연구에서의 모델링 방법은 타이어셀을 사용한 지반구조물의 해석에 사용할 수 있을 것으로 생각된다.

• 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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• 제12권1호
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• pp.73-80
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• 2008

본 논문에서는 RC 구조물의 보수 보강 공사에 적용되는 FRP 복합체의 역학적 특성치를 평가하기 위하여 각국에서 제안된 시험규격을 비교 분석하고, 시험편 형상 및 시험방법의 차이가 재료성능에 미치는 영향에 대한 실험적 검증을 통하여 표준화된 시험방법 및 평가기준을 도출하고자 하였다. 주 실험변수는 FRP 복합체의 종류, 시험편의 폭, 보강매수 및 가력속도로 설정하였다. 본 시험결과에 의하면, 최대 인장강도와 최소변동계수를 나타내는 인장 시험편의 폭은 FRP의 종류/직조방법에 따라 다르게 나타났으며, 특히 적층형으로 시공되는 FRP 복합체는 보강매수에 따른 인장강도의 저하현상이 관측되므로, 이를 적절히 고려할 수 있는 평가기준의 설정이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.13-21
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• 2020

우리나라는 농업용수의 공급을 위해 소규모의 저수지가 건설되어 있으나 대부분이 준공년도로부터 50년 이상 경과된 것으로 조사되고 있어 노후화가 심각한 상황이다. 노후된 농업용 저수지의 경우, 누수 및 비탈면의 활동 등 심각한 결함이 발생하는 사례가 조사되고 있어 안전상 매우 취약한 문제가 있다. 이에 따라 국내에서는 그라우팅 공법을 활용하여 노후된 농업용 저수지의 보강이 이루어지고 있다. 그러나 그라우팅 공법의 주입재로 사용되는 시멘트는 생산과정에서 천연자원의 소비와 다량의 온실가스가 발생하고, 주입량, 배합비, 주입압력 등 다양한 요인에 의해 충분한 보강이 이루어지지 않는 문제가 있어 이를 대체할 수 있는 새로운 재료 및 공법의 개발이 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 도로와 철도 비탈면의 안정성 확보를 위해 사용되고 있는 표층안정재에 대해 실내시험을 수행하고, 시험결과와 프로그램 해석결과를 분석하여 표층안정재를 노후 농업용 저수지의 보강재료로 사용하는 경우 보강효과를 검토하였다. 실내시험 결과, 표층안정재의 혼합비가 증가함에 따라 점착력은 증가하였으나, 혼합비 9% 이상에서는 뚜렷한 증가가 나타나지 않아 점착력의 증가가 가능한 최대 혼합비는 9%인 것으로 분석되었다. 또한 프로그램 해석결과에서는 노후 농업용 저수지의 비탈면 1.0m를 보강하는 경우 안전율이 약 1.4배 증가하여 표층안정재를 사용한 노후 농업용 저수지의 보강은 충분히 가능한 것으로 나타났고, 보강방법으로는 비탈면과 비탈면 하부를 동시에 보강하는 것이 가장 적절한 것으로 나타났다.

• 한국도로학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.9-20
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• 2005

본 연구는 아스팔트 덧씌우기 포장에 나타나는 반사균열을 제어하기 위하여 노후된 시멘트 콘크리트 포장과 아스팔트 덧씌우기 포장 경계면에 보강재의 효과적인 부착 방법을 찾기 위하여 수행하였다. 이를 위한 부착재로는 RSC-4 유화아스팔트, 컴파운드, 불포화 폴리에스터 수지 (UPR) 등 3종류를 사용하였다. 또한 아스팔트 혼합물은 3종류의 밀입도 혼합물(AC 60-80, RLDPE 8%, PG 76-22)을 사용하였다. 보강 재료로서 유리섬유 그리드 하부에 직포가 부착된 것을 사용하였다. 복합모드 파괴(mode II)의 모사를 위한 촉진시험은 휠트랙킹 장비를 이용하여 수행하였다. 반사균열의 진전은 피로수명으로서 하중 사이클 수에 따라 측정하였고, 공시체의 변위는 각각 시험 공시체에 대하여 demec 게이지를 이용하여 측정하였다. 본 연구 결과, UPR 부착이 가장 효과적이었으며 다음은 RSC-4의 순이었다. 그러나 현장 적용성을 고려할 때 , RSC-4 유제가 보강 재료의 부착을 위해 적절한 선택으로 판단된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.909-912
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• 2008

최근 섬유보강 시멘트 복합체에 관한 연구 중 초기균열 이후 2% 이상의 변형률 이상에까지 인장응력을 증가시킬 수 있는 변형경화형 시멘트 복합체(Strain-Hardening Cement Composite, SHCC)에 관한 연구가 이루어지고 있으며, 이러한 SHCC는 혼입되는 보강섬유의 물리적 형상, 기계적 특성 및 혼입율을 조정함으로써 소요인장성능을 발현시킬 수 있다. 그러나 SHCC 제조시, 혼입되는 보강섬유와의 부착성능을 증진시키기 위하여 규사(Silica powder)와 같이 미세한 직경($105{\sim}120{\mu}m$)의 잔골재를 사용함으로써 타설 후 양생기간 동안 건조수축량이 일반 콘크리트에 비해 심각하여 SHCC 제조시 양생조건에 특별한 주의를 기울여야 한다. 따라서 본 연구에서는 SHCC 양생방법 중 양생온도가 경화후 SHCC의 인장성능에 미치는 영향을 실험적으로 평가하고자 하였으며, 실험결과를 바탕으로 SHCC가 소정의 성능을 발현할 수 있는 양생조건을 실험적으로 규명함으로써 향후 SHCC 프리캐스트 구조부재 제작시 적절한 양생방법을 실시하기 위한 기초자료를 제시하고자 한다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.169-172
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• 2008

FPR(Fiber Reinforced Polymer)는 중량에 비해 높은 강도, 높은 내부식성 등 우수한 역학적 특성으로 인해 최근 건설분야에 적용되는 사례가 많아지고 있으며, 특히 콘크리트 구조물 보강에 가장 활발히 적용되고 있다. FRP를 이용한 전통적인 보강방법은 인장면에 FRP를 부착하는 부착공법이었으나, 부착공법은 FRP의 박리 또는 부착파괴와 같은 조기파괴 문제점과 고정하중과 분담과 사용성 개선이 어려운 단점을 갖고 있다. 이러한 FRP 부착공법의 문제점들을 해결하기 위한 노력으로 최근에는 CFRP 판에 프리스트레스를 도입하는 공법에 대한 연구들이 시작되었다. 판형태의 CFRP를 이용하여 구조물에 긴장력을 도입하면 주인장철근의 응력을 경감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 구조물의 균열폭과 휨변형도 감소시킬 수 있으며, 추가되는 활하중뿐만 아니라 고정하중도 일부 분담할 수 있게 되어 고가의 CFRP를 효율적으로 활용할 수 있는 방법이 된다. CFRP 판 긴장공법을 위해 최우선적으로 해결되어야 하는 것은 CFRP 긴장재를 정착하기 위한 적절한 정착장치의 개발이다. 본 연구에서는 CFRP 판 긴장재를 위한 정착장치를 개발하고자 CFRP 판의 정착단부 상세를 변수로 한 정착장치 인장실험을 수행하였으며, 기존 상용 정착구와 비교하여 저비용으로 제작 가능한 CFRP 판 긴장재용 몰드형 정착구의 성능을 검증하였다. 몰드형 정착장치에 대한 성능실험 결과 CFRP 판 긴장재의 표면이 거칠게 처리된 시편이 가장 정착성능이 우수한 것으로 나타났으며, 정착단부의 형상변화는 정착성능에 기여하지 못하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.655-666
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• 2013

본 연구에서는 미고결 퇴적암을 통과하는 국내 최초 터널현장을 대상으로 시공현장의 시추코어를 이용하여 정량적인 슬레이크 내구성 시험과 점하중 강도시험을 통하여 미고결 퇴적암에 대한 정량적인 평가 방법을 제시하고 고결 정도에 따른 적절한 굴착 및 보강방법 등을 제안하고자 한다. 슬레이크 내구성 지수의 경우 3-cycle에서 변화량이 수렴되어 내구성을 구분하는 기준으로 $Id_3$ 값을 사용함이 합리적인 것으로 분석되었으며, 미고결 퇴적암의 $Id_3$ 평균값은 71.80, 점하중 시험결과 평균 일축압축강도 값은 10.8 MPa로 측정되었다. 실험 결과를 분석하여 일축압축강도, 고결상태, 막장확인, 습윤상태, 슬레이크 내구성 지수($Id_3$)를 포함하고 있는 미고결 퇴적암 터널 시공 시 적용 가능한 암반분류 기준을 제안하였다. 또한, 미고결 퇴적암 터널에 적합한 3가지 유형의 지보패턴을 제시하였고, 이는 시공 중인 터널의 내공변위 계측자료를 분석하여 적정성을 검토하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.171-179
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• 2002

본 연구는 비부착 프리스트레스트 보강재를 갖는 PSC 부재의 휨거동과 프리스트레스트 보강재의 극한응력과의 관계분석을 위한 해석연구로서, Moon/Lim의 제안식을 검증하기 위한 일련의 연구에 포함된다. 프리스트레스트 보강재의 응력변화량이 부재의 변위와 밀접한 관계가 있다는 기존 실험연구의 결과를 토대로 변형률 적합 조건을 이용한 해석적 연구를 수행하였다. 제안식이 변형률 적합 조건을 사용하였기 때문에 동일한 방법을 사용하여 부재변위를 해석적으로 구하고 실험결과와 먼저 비교하였다. 그 결과를 통하여 변형률 적합조건을 사용하는 해석방법과 제안식의 타당성을 증명하였다. 흐리고 검증된 해석결과를 이용하여 비부착 프리스트레스트 보강재를 갖는 PSC 부재의 휨거동과 프리스트레스트 보강재의 극한응력과의 관계를 분석하였다. 또한 부재변위를 대상으로 한 변수별 효과분석을 통하여 기존연구의 결과와 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 끝으로 제안식에 사용한 변수들도 적절하게 선정되었음도 검증하였다.