• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.47-51
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• 2017

본 논문에서는 공사현장의 지반 변형을 계측한 값을 바탕으로 지반의 물성 값을 재산정하는 "적응형 관리 기법"의 핵심인 역해석을 통한 물성 값의 최적화 알고리즘을 구현하였다. 적응형 관리 기법은 공사 중 모니터링을 통해 설계와 시공을 업데이트하는 프레임워크를 일컫는다. 최적화 알고리즘의 성능을 검증하기 위해 실내시험과 가상의 굴착현장 두 경우에 대해 Hardening Soil 모델을 사용하여 전산해석을 실시하였다. 최적화 알고리즘을 적용할 구성모델의 입력변수는 복합민감도 값이 큰 입력변수를 선정하여 효율성을 고려하였다. 실내시험의 전산 해석은 비배수상태에서의 삼축압축시험과 삼축인장시험에 대해 시료의 파괴까지 수행하였다. 실제 시카고 연약 점성토로 수행한 삼축시험 결과인 전단응력-변형률과 과잉간극수압-변형률 관계를 관측 값으로 사용하였다. Hardening Soil 모델에 대하여, 관측 값을 가장 잘 모사할 수 있는 물성 값을 산정하기 위해 최적화 알고리즘을 적용하였다. 알고리즘을 적용한 결과, 관측 값을 잘 모사할 수 있는 물성 값을 성공적으로 찾을 수 있었다. 가상의 굴착현장에서는 삼축시험으로부터 산정한 지반의 물성 값을 현장의 대표 물성 값으로 가정하였고, 이때의 굴착 지지벽체의 수평 변위를 주요 관측 값으로 사용하였다. 다양한 초기 물성 값을 사용하여 전산해석을 수행하였고, 이 결과에 최적화 알고리즘을 적용하면 전산해석 결과가 현장 계측 값으로 수렴하는지 평가하였다. 최적화 알고리즘을 적용한 결과, 현장 계측 값으로 전산해석 결과 값이 거의 동일하게 일치함을 확인할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.529-539
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• 2004

철근콘크리트 구조물의 주요 파괴 원인은 철근의 부식에 의한 것으로 철근의 부식에 대한 문제점을 해결할 가능성이 있는 재료 중 FRP 보강근은 그 가능성이 높다. 그렇지만 이와 같은 FRP 보강근은 보강철근과 다른 파괴 메카니즘에 의하여 현저하게 성능이 저하될 가능성을 가지고 있다. 이와 같은 환경에는 알칼리 환경 등이 있다. 따라서 미국, 일본 캐나다 등 많은 나라에서는 환경영향계수를 사용하고 있다. 그렇지만 환경영향계수는 각 나라마다 다르게 적용되고 있는데 이는 FRP 보강근에 대한 장기거동에 대하여 명확한 기준이 제시되어 있지 않기 때문이다. 본 연구에서는 FRP 보강근의 환경영향계수를 제안하는데 그 목표를 두고 있다. 환경영향계수는 내구성 시험결과를 기본으로 하여 결정하였다. FRP 보강근은 알칼리 산 염해 등을 포함한 환경조건에 노출하였다. FRP 보강근은 간단한 질량변화를 측정하여 수분흡수 거동을 평가하였으며 역학적 특성의 변화는 인장, 압축 및 전단시험을 통하여 평가하였다. 시험결과를 기본으로하여 하이브리드 FRP 보강근(A)와 (C) 및 CFRP 보강근은 환경영향계수를 0.85로 결정하였고 하이브리드 FRP 보강근(B) 및 GFRP 보강근은 0.70으로 결정하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.593-601
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• 2001

철근콘크리트구조에서 철근의 인장력이 발휘되기 위해서는 적절한 정착길이 또는 갈고리가 필요하다. 그런데, 접합부와 같이 배근이 집중되는 곳이나 대구경 고강도철근이 필요한 경우 정착을 위한 정착길이나 갈고리의 제작 및 배근작업이 어려우며 콘크리트의 충진성도 저하될 수 있다. 또한 갈고리부분의 과도한 응력집중으로 국부적인 지압파괴나 slip이 발생될 우려도 있다. 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방안으로 정착판을 철근 단부에 부착한 기계적 정착공법이 제안되고 있다. 본 연구는 기계적 정착공법의 기초가 되는 정착장치의 요구성능과 정착설계법을 고찰하고 인발실험를 통해 정착장치의 앵커기능을 확인하고자 한다 인발실험 결과, 본 연구에서 설계된 정착장치는 앵커로써의 기능을 적절히 발휘하여 기존 CCD 이론식과 매우 근접한 내력을 발휘하였다 철근항복내력 이상의 정착내력을 지니는 경우, 항복하중까지 콘크리트에 아무런 손상이 발생되지 않았으며, 정착판 후미에서 콘크리트와의 상대변위는 0.2mm이하로 콘크리트에 손상을 유발시키지 않을 것으로 판단되었다. 따라서, 본 연구의 설계과정으로 제작된 기계적 정착장치를 통해 콘크리트에 유해한 손상 없이 필요한 정착내력을 확보할 수 있다. 그러나, 철근간 간격이 좁아 파괴면이 중첩되는 경우에는 정착내력이 크게 저하되어, 순수한 콘크리트 내력만으로 기계적 정착설계가 이루어지는 경우 상당한 매립깊이가 요구된다. 따라서, 실제 구조물의 정착설계를 위해서는 인접부재와의 골조거동(frame action)에 따른 구속효과와 전단보강근의 영향을 고려할 필요가 있다. 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.683-692
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• 2011

필로티형 저층 RC 집합주택에서는 지진 발생 시 필로티층에 손상이 집중된다. 따라서, 이 연구에서는 필로티층의 비틀림과 X, Y방향의 강도와 강성을 증가시키기 위해 좌굴방지가새를 설치함과 동시에, 과도한 변형과 축력의 변동이 발생하는 외부기둥의 연성과 축성능, 전단 성능을 증가시키기 위해 외부기둥을 FRP로 보강하였다. 이와 같은 보강 효과를 실험적으로 검증하기 위해 순수 골조와 FRP와 좌굴방지가새로 보강된 골조에 대한 반복 횡하중 실험을 수행하였다. 실험 결과 항복강도(43.2 kN)는 설계항복강도(30 kN)와 압축부의 강도 증가 때문에 차이가 나타났고, 강성(11.6 kN/mm)은 설계강성(24.2 kN/mm)에 비하여 절반의 값을 가졌다. 이러한 강성의 차이는 골조와 가새의 접합부 사이의 미끄러짐과 기초의 회전 및 횡변위가 원인으로 나타났다. 보강된 골조의 에너지 흡수 능력은 순수 골조에 비해 7.5배 향상되었다. 기초당 설치된 로드셀의 개수를 2개에서 1개로 변화시키면, 횡강성이 11.6 kN/mm에서 6 kN/mm로 줄어 들었고, 이것은 단지 순수 골조의 강성에 3배에 지나지 않는다(2.1 kN/mm).

• 대한토목학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.1765-1775
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• 2013

콘크리트 공시체의 압축강도와 연성성능을 향상시키기 위하여 FRP 와이어의 적용을 실험적으로 연구하였다. 와이어 보강겹수와 콘크리트 압축강도의 변화가 고려된 와이어 보강 공시체의 압축실험을 실시하였다. FRP 와이어 보강 공시체 압축실험에서 측정된 축방향변형률, 원주방향변형률, 체적변형률에 의한 와이어 내부 콘크리트의 손상상태를 분석하여 와이어 보강효과를 평가하였다. FRP 와이어 보강 공시체의 응력-변형률 선도는 두 개의 직선구간과 변환구간으로 구성된 것으로 측정되었으며, 균열이후구간에서 응력상승거동하였다. 와이어 보강 공시체의 균열강도와 최대강도는 와이어 보강겹수에 비례하여 증가하는 것으로 평가되었다. 와이어가 3겹 보강된 35 MPa 공시체의 최대강도는 무보강 공시체의 압축강도보다 286% 높게 측정되었다. FRP 와이어 보강 공시체의 내부 콘크리트 파괴형태는 i) 수직균열 또는 경사균열파괴; ii) 수평균열파괴로 구분되었다. 특히, 수평균열파괴는 와이어에 의한 구속약화로 인하여 갑자기 내부 콘크리트가 팽창하는 부분과 와이어가 아직 내부 콘크리트를 효과적으로 구속하는 부분의 전단효과로 발생하였으며, 수평균열은 공시체의 중앙부를 기준으로 여러 면으로 발생하였으며, 와이어에 의한 구속효과가 우수한 공시체에 발생하였다. FRP 와이어 보강 공시체 압축실험에서 와이어 최대파단변형률에 대한 인장파단변형률의 비가 55-90%로 측정되었으며, 평균 69.5%로 나타났다. 이는 일반 FRP 시트 보강 공시체 실험에서 측정된 시트 파단변형률보다 다소 높은 값으로 FRP 와이어 보강 공법의 우수성을 입증한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.85-94
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• 2005

PPS(post-tensioned precast concrete system)공법은 U자형 PC로 제작한 넓은 보와 PC 또는 현장 타설 콘크리트로 제작한 기둥으로 구성되며 PC 보와 기둥의 일체성 확보를 위하여 프리스트레스를 도입하였다. 본 연구는 PPS 공법 개발의 일부로 넓은 보의 기둥 폭 내부에 정착되어진 휨철근의 양에 따른 거동특성을 분석하고자 실험적 연구를 수행하였다. 실험체는 기둥 폭내, 외부에 위치한 휭 철근의 양을 달리한 정착비와 동일한 정착비내에서 철근과 긴장재의 양을 주요변수로 하여 대상건물의 내부접합부를 대상으로 1/2크기로 제작하였다. 그 결과 NEHRP 권고사항에서 규정한 한계변위각 0.035까지 내력저하 없이 충분한 내력을 보유하였으며, 보의 휨 파괴가 주요 파괴모드로 접합부에서 전단파괴는 일어나지 않았다. 그리고 넓은 보에 포스트텐션을 도입한 PPS 공법은 기둥 폭 내부의 정착비가 $35\%$인 경우 다소 높은 비틀림 응력을 나타내었으나, 기둥 폭 외부에 위치한 인장철근의 항복 이후 긴장재가 응력을 충분히 발휘함으로서 일체식 구조의 넓은 보-기둥 접합부와 달리 비탄성 이력거동을 통하여 에너지를 효과적으로 소산하였다. 또한 ACI의 proposed provisional standard의 PC 접합부 구조성능 평가지침에 의해 분석한 결과, 모든 실험체에서 허용기준을 모두 만족하고 있으며, 강도의 큰 저하 없이 연성적인 거동을 하고 있음을 알 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권6호
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• pp.411-422
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• 2017

본 연구에서는 콘크리트피복 원형충전강관 기둥을 적용한 합성구조 접합부의 거동특성과 내진성능을 평가하기 위하여, 기둥-플랜지 접합부에 대한 인장실험과 보-기둥 접합부에 대한 반복하중 실험을 수행하였다. 기둥-플랜지 인장실험은 피복콘크리트의 유무와 플랜지 폭, 인장철근 보강을 변수로 하여 5개의 실험체에 대하여 하중재하능력과 파괴모드를 분석하였다. 실험결과, 접합부에서의 플랜지 단부 폭을 200mm에서 350mm로 증가시킬 경우 연결부의 강도 및 강성이 각각 1.61배와 1.56배가 증가했고, 인장철근을 보강할 경우 추가적으로 강성과 강도가 각각 1.35배와 1.92배 증가했다. 접합부 반복하중 실험에서는 접합 상세를 변수로 3개의 외부접합부 실험체를 구성했다. 접합부 보강상세로는 인장철근 보강과 강관의 두께, 수직강판 보강을 고려하였다. 모든 접합부 실험체는 보에서 뚜렷한 휨항복이 발생하였으며 접합부의 손상은 제한적이었다. 특히, 강재보가 강관에 직접 용접되는 경우 보의 웨브를 통해서도 하중이 전달되기 때문에, 플랜지 인장실험 결과보다 보수적인 설계가 가능하며, 접합부 강관 두께를 증가시키거나 수직강판으로 보강한 경우에는 추가적으로 패널존의 전단내력이 증가하는 것으로 나타났다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제41권4호
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• pp.310-317
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• 2013

본 연구는 목재사방댐에 사용된 국산 낙엽송재의 내구성을 평가하기 위하여 수행되었다. 낙엽송부재의 수중침적부위, 미침적부위 및 대기중 방치재를 공시재료로 이용하였다. 낙엽송 부재의 설치 위치 및 설치 후 기간 경과에 따른 목재조직의 열화정도는 광학현미경 및 주사전자현미경으로 관찰하였고, 각 조건 및 부위별 시료의 종압축강도와 전단강도는 만능강도측정기로 측정하였다. 그 결과, 수중 침적부위는 사용기간이 7년 이상 경과해도거의 정상재와 유사한 해부 및 역학적 특성을 나타냈다. 수중에 침적되지 않은 부재의 경우, 심재는 기간이 경과해도 정상재와 유사한 양호한 상태를 유지하고 있었으나, 변재는 5년 이상 경과됨에 따라 세포벽이 얇아지거나 붕괴되는 열화가 발생하였다. 또한 변재는 사용기간이 경과함에 따라 역학적 특성이 크게 저하되었으나, 심재는 비교적 그 저하율이 작았다. 사방댐 제작 후, 자연상태에서 그대로 방치된 잔여 목재는 열화의 정도가 심하고 강도적 성능이 크게 저하되어 사방용 부재로의 역할을 수행하기에는 부적합한 것으로 나타났다.

• 보존과학회지
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• 제32권2호
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• pp.223-234
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• 2016

2액형 에폭시 수지는 문화재 보존처리에 매우 광범위하게 사용되고 있으나 사용 시 주제와 경화제의 배합비율에 따라 경화특성, 기계적 강도, 화학 구조 등이 달라질 수 있고 대상 문화재의 안정성에 영향을 미칠 수 있다. 설문조사 결과, 보존처리 실무자들은 소량의 에폭시수지를 눈대중으로 혼합하거나 가사시간을 줄이기 위해 인위적으로 경화제를 과량 첨가하는 경우가 있는 것으로 조사되었다. 이 연구에서는 속경화형 2종과 일반경화형 2종의 에폭시수지를 대상으로 주제에 대한 경화제의 비율을 0.25~4배로 설정하여 각 경우의 경화특성, 기계적 강도, 화학 작용기를 분석하였다. 그 결과 속경화형 에폭시수지는 경화제가 0.5~2배일 때 높은 반응열과 함께 경화반응이 빠르게 나타났으며, 경화제 비율이 제조사에서 공시된 정비율보다 적을 때 더 높은 기계적 강도가 나타났고 에폭시의 가교결합도 활발히 일어난 것으로 관찰되었다. 일반경화형 에폭시수지는 대부분 경화반응열이 낮고 느린 반응속도로 경화가 진행되며, 경화제가 정비율 이하에서 가장 높은 기계적 강도를 나타냈다. 그러나 경화제 비율이 2배 이상 일 때는 경화속도가 매우 느려지고 접착강도도 낮아지는 것으로 나타났다. 따라서 배합비가 정비율 이하에서는 비교적 빠른 반응속도와 유사한 기계적 강도를 나타내는 반면 정비율 이상에서는 물성이 급격하게 저하되므로 구현하고자 하는 성능에 영향을 미칠 수 있을 것으로 판단된다.

• 보존과학회지
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• 제26권1호
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• pp.85-94
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• 2010

석조 문화재 보존을 위해 황변현상이 크게 일어나지 않는 에폭시계 접착제를 개발하였다. 에폭시 주제로 bis phenol-A 계열의 에폭시 수지가 갖는 불포화 결합을 수소화시킨 hydrogenated-bisphenol-A (HBA)계 에폭시 수지로, 경화제로는 상온에서 경화가 가능한 isophorone-diamine (IPDA)를 선정하였다. HBA-IPDA 접착제는 불포화 결합이 없어 시간에 따른 황변현상이 심각하게 일어나지 않으나, 상대적으로 낮은 기계적 특성을 갖는 단점이 있어 나노소재인 polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS)을 첨가하여 향상시켰다. 첨가제로 선정한 POSS로는 HBA와 상용성이 있는 EP0408과 EP0409를 선택하였다. 다양한 혼합 비율(1:2 1:1 2:1)의 EP0408와 EP0409 혼합물을 HBA에 첨가하여 잘 섞어준 후, 경화제를 이용하여 접착제를 제조하였다. FT-IR 측정으로 경화 시간을 확인하였으며, 인장강도, 압축강도, 굽힘강도, 화강암에 적용한 압축전단강도를 측정하여 성능을 비교하였다. 색안정성이 있는 POSS를 함유한 HBA-IPDA 에폭시 접착제는 석재 내부로 침투가 용이한 낮은 점도와 향상된 기계적 특성을 나타내었다.