• 지질공학
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• 제31권4호
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• pp.493-506
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• 2021

액상화 현상이란 지반이 포화된 느슨한 사질토 지반에 지진과 같은 동적하중이 급속히 작용할 때 과잉간극수압이 발생하고, 지반이 유효응력을 상실하고 액체화 되는 현상을 말한다. 액상화 평가를 위한 실내반복시험은 반복삼축압축시험과 반복전단시험을 통하여 확인이 가능하다. 이와 관련하여 본 연구에서는 반복삼축압축시험을 이용한 모래의 상대밀도와 입도분포에 따른 액상화 저항 강도를 확인하고자 하였고, 실험장비의 신뢰도 검증과 결과의 타당성을 확인하고자 기존의 선행연구와 대조하여 비교·분석하였다. 실험결과, 흙의 분류에 상관없이 상대밀도가 증가함에 따라 액상화 저항 강도가 높아짐을 확인하였고, 모래의 입도분포에 따른 액상화 저항강도는 SW에 가까운 SP시료의 액상화 저항강도가 상당히 높게 확인되었다. 또한 세립분 0% 대비 세립분 30%를 분석한 결과, 상대밀도 40~70%까지 증가함에 따라 액상화 저항강도가 5~20% 가까이 감소하였고, 국내 풍화토 지반이 주문진 표준사 대비 액상화 저항 강도가 세립분이 10%일 때는 30% 이상, 세립분이 30%일 때는 50% 이상 낮게 측정되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권11호
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• pp.119-135
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• 2022

본 논문에서는 대심도 가설 흙막이 벽체의 내진안전성을 검토하기 위해 평균재현주기 2,400년 수준(0.220g)을 목표로 Northridge(1994), Kobe(1995), 인공지진파 그리고 2.5Hz 정현파 총 네 가지 지진파를 가진하는 동적원심모형실험을 수행하였다. 원심모형실험은 대심도 굴착현장을 대상을 모사하였다. 모형지반은 상대밀도 55% 건조사질토지반으로 조성하였고, 모형벽체는 심도 24.8m의 지하연속벽 흙막이벽체와 중구경 강관 지보재로 보강된 공법을 모사하였다. 흙막이 시스템은 기반암 가속도가 배면지반, 벽체 상단과, 기반암 근처 하단부에서 증폭되었고, 중앙부에서는 상대적으로 감쇠되는 경향을 보였다. 벽체 전체최대휨모멘트와 지보재 전체최대축력이 유발되는 시점의 부재력을 정지상태 부재력과 비교하였다. 그 결과, 벽체 휨모멘트는 정모멘트와 부모멘트가 최대 10.1%, 36.2% 증가하였으며, 축력은 하단 지보재에서 최대 70% 증가하였다. 또한, Mononobe-Okabe(M-O) 동적토압이론과 Seed-Whitman(S-W) 동적토압이론을 활용한 등가정적해석을 수행하여 실험결과와 비교하였다. M-O 이론 등가정적해석이 휨모멘트 동적증가분을 과소평가하고, S-W 이론 등가정적해석은 과대평가하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.29-38
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• 2022

본 연구에서는 실규모의 2층 철골 구조물에 7종의 건축 및 비건축 비구조요소를 설치하여 진동대 실험을 수행하였다. 진동대 실험은 현행 비내진상세와 면진장치를 적용한 실험으로 두 차례 수행되었으며 본 연구에서는 무정전전원장치(UPS)의 내진성능에 대하여 실험 및 분석하였다. 비내진정착상세로는 UPS 하단에 ㄷ형강 다리부가 설치되었고, 면진장치로는 고감쇠고무와 와이어로프로 구성된 개발 복합면진장치가 사용되었다. 지진하중모사를 위하여 ICC-ES AC156 (2010)에 따라 인공지진파를 생성 후, 동일 지진파의 크기를 점증하여 가진하였다. 진동대실험을 통해 복합면진장치의 적용여부에 따른 UPS의 거동 및 동적 특성(응답가속도, 응답변위, 동증폭계수, 고유진동수, 감쇠비)을 비교 및 분석하였다. 실험결과, 복합면진장치를 적용함에 따라 UPS의 고유진동수가 감소하여 응답가속도 및 증폭계수가 크게 감소하는 것으로 확인되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.41-49
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• 2006

이 논문에서는 반복적인 하중에 의해 발생한 동적 과잉간극수압의 발생과 소산을 실내시험을 통하여 연구하였다. 이를 위해 국내 건설 현장에서 건설재료로 널리 사용되고 있는 풍화토를 재성형하여 실내에서 반복삼축시험을 수행하였다. 그 결과 비배수 반복 재하 과정에서 발생하는 과잉간극수압은 반복재하하중과 구속압이 증가할수록 크게 나타남을 확인하였다. 여기서 이 두 가지 영향요소가 반영된 수정과잉간극수압비(MEPPR)를 제안하여, 과잉간극수압 거동을 반복재하횟수만으로 나타낼 수 있었다. 또한 과잉간극수압을 구속압으로 정규화한 과잉간극수압비(EPPR)를 이용하여, 구속압의 증가에 따라 감소하는 과잉간극수압 소산 시 부피변형률을 간편히 나타낼 수 있었다. 결론적으로 재성형 풍화토에 대하여 얻어진 실내 시험 결과를 토대로 지진 하중과 같은 동적 반복 재하 시 미액상화 조건에서 발생하는 침하량을 적은 수의 실험 결과로 간편하게 예측할 수 있는 방법 및 개념을 도출하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.155-163
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• 2023

원전 구조물의 실시간 모니터링 기술이 요구되고 있지만, 현재 운영 중인 지진 감시계통으로는 동특성 추출 등 시스템 식별이 제한된다. 전역적인 거동 데이터 및 동특성 추출을 위해서는 다수의 센서를 최적 배치하여야 한다. 최적 센서배치 연구는 많이 진행되어 왔지만 주로 토목, 기계 구조물이 대상이었으며 원전 구조물 대상으로 수행된 연구는 없었다. 원전 구조물은 미미한 신호대잡음비에도 강건한 신호를 획득하여야 하며, 모드 기여도가 저차 모드에 집중되어 있어 모드별 잡음 영향을 고려해야 하는 등 구조물 특성을 고려해야 한다. 이에 본 연구에서는 잡음에 대한 강건도와 모드별 영향을 평가할 수 있는 최적 센서배치 방법론을 제시하였다. 활용한 지표로서 auto MAC(Modal Assurance Criterion), cross MAC, 노드별 모드형상 분포를 분석하였으며, 잡음에 대한 강건도 평가의 적합성을 수치해석으로 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5B호
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• pp.575-589
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• 2008

본 연구는 지진해일단파(tsunami bore) 혹은 조석단파(tidal bore)와 같은 단파의 동수역학적인 거동특성을 검토할 목적으로, 댐파괴류에서 단파의 형성과 동일한 방법, 즉 수조의 한쪽 끝단에 있는 고수위의 저수조(貯水槽) 게이트를 순간적으로 제거하는 방법으로 단파를 발생시킨다. 이러한 단파의 형성과 전파에 관한 수치시뮬레이션에 이상유(二相流)모델에 기초한 Navier-Stokes식을 적용하며, 이 때 비압축성 및 비혼합성의 액체와 기체흐름을 각각 고려한다. 기체와 액체의 접면을 VOF법으로 추적하고, Navier-Stokes방정식을 수치적으로 풀기 위하여 MCIP법을 적용한다. 1차원인 CIP법을 분할스텝기법을 사용하여 고차원으로 확장한 MCIP법은 수치확산이 매우 작고, 또한 안정된 스킴으로 알려져 있다. 게다가, 난류를 시뮬레이션하기 위하여 그의 유용성이 잘 알려져 있는 LES모델을 사용한다. 단파의 형성과 전파에 관한 수치해석결과를 검증하기 위하여 수리실험을 수행하였으며, 시간경과에 따른 수위변동과 평균유속변동에 대한 수치해석결과 및 실험결과를 비교하여 매우 양호한 상호대응관계를 확인할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.22-29
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• 2023

재료 및 부재의 내진성능평가 실험 시 재하속도와 수직하중은 성능에 중대한 영향을 미칠 수 있다. 반복 가력 및 하이브리드 실험 시 재하속도는 입력 변위와 출력 변위 사이의 시간 지연현상으로 인해 고속으로 제어하기 어려우며 횡방향 변위에 의해 수직하중을 일정하게 유지하는 것이 어려워 일정한 수직하중이 유지되는 고속 및 실시간 실험은 거의 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 면진받침의 속도 의존성과 수직하중의 영향을 조사하기 위해 저속 및 고속 반복 가력 실험과 실시간 하이브리드 실험을 수행하였다. 실험에서 수평 변위와 수직 하중의 실시간 제어를 위해 Adaptive Time Series(ATS) 보정 방법과 State estimator가 포함된 FLB System을 구축하였다. 고속 또는 실시간으로 재하되는 수평 변위 제어 속도와 상부구조물에 의한 수직하중은 면진받침의 강도 및 지진 시 거동에 상당한 영향을 미칠 수 있음을 확인하였으며 내진성능평가를 위한 실험 시 실제와 유사하도록 구현되어야함을 알 수 있었다. 본 연구는 내진성능평가를 위해 구축하고 사용된 시스템의 우수한 성능을 보여주며 정확하고 효율적인 내진성능평가가 가능하도록 하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권2호
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• pp.43-52
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• 2024

내진설계 되지 아니한 조적조 건축물의 내진성능을 평가하고 건축물의 외부에 내진 보강 공법을 채택하여 내진성능을 향상시키고자 하였다. 내진성능을 평가하기 위해 건축물 내진설계 기준 및 해설(KDS 41 17 00 : 2019)과 기존 시설물(건축물) 내진성능 평가요령을 적용하였으며 비선형 정적해석으로 pushover해석을 수행하였다. 해석결과, 우리나라 주택의 내진설계 보급 비율이 낮고 주택의 많은 비중을 차지하고 있는 것이 조적조 건축물임을 고려하면 내진보강이 시급한 것으로 판단되었다. 조적조 건축물에 철골 보-기등+가새 프레임을 보강할 경우 층간 변형각은 X방향 0.043%이며 Y방향 0.047%로 나타나 규정을 만족하였다. 성능 수준별 중력하중 저항능력은 X, Y방향 모두 거주가능으로 판정되어 안전한 것으로 판단되었다. 건축물의 외부에 보강함으로써 주택의 거주성과 편의성을 확보하면서 공사가 가능할 것으로 보여지며 지진성능과 구조물의 거동을 보다 명확하게 예측할 수 있을 것으로 사료 되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.711-722
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• 2011

횡보강근이 적게 포함된 보통강도 철근콘크리트 보-기둥 접합부에서 강섬유의 보강효과에 관한 실험적 연구를 진행하였다. 이를 규명하기 위해 총 10개의 접합부 실험체를 제작하였으며, 접합부 횡보강근량과 강섬유 혼입률($V_f$ = 0%, 1%, 1.5%)을 주요변수로 실험하였다. 실험은 총 19싸이클의 반복주기하중의 형태로 가력되었으며 각 싸이클의 반복회수는 2싸이클씩 준정적 지진하중의 형태로 적용되었다. 실험 결과를 통해 보통 강도 철근콘크리트 보-기둥 접합부에 강섬유를 보강함으로써 횡보강근 감소에 따른 피해정도를 어느 정도 줄일 수 있다는 결론을 얻었고, 또한 강섬유 보강으로 접합부 전단강도를 증가시킬 수 있고 동시에 에너지소산능력을 향상시킬 수 있다는 결론을 도출하였다. 보다 정량적인 평가를 위해 이 연구의 시험체들과 기존의 보-기둥 접합부 RC 시험체들에서 측정된 최대 접합부 전단강도값과 ACI 352R-02의 설계기준식, Jiuru et al.의 제안식, 그리고 Kim et al.의 제안식을 비교 분석하였다. 이러한 분석 결과 Jiuru et al.의 전단강도 제안식이 실험 결과를 과대평가하는데 반해 Kim et al.의 전단강도 제안식은 모든 시험체에 대해 안정적인 결과와 적은 오차범위를 나타내었다. 따라서, 이 연구를 바탕으로 해서 적절한 접합부 배근상세와 함께 강섬유 보강 철근콘크리트 보-기둥 접합부에 대한 추가적인 연구가 진행된다면, 횡보강근의 감소를 통한 시공의 어려움 해소 및 내진성능의 향상이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.85-93
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• 2021

한반도의 70%는 산지로 구성되어 있으며, 서해와 남해의 수심은 상대적으로 얕은 편이다. 따라서, 공업단지, 주거단지, 항만 및 공항 부지를 위한 대규모 간척사업이 시행되고 있다. 매립지역의 일반적인 문제는 지반이 연약하여 지지력이 부족할 뿐만 아니라 상당한 침하가 발생된다는 것이다. 중공블록은 중·저층 아파트 또는 단층의 공장건물을 건설하기 위해 계획된 느슨한 연약기초 지반보강을 위해 사용된다. 최근 4.0~5.0의 강도를 가진 지진이 서쪽과 남동쪽 해안지역을 따라 발생하고 있다. Lee (2019)는 정적 지지력시험을 통해 얕은 기초보강 중공블록의 장점에 대하여 연구하였다. 이 연구에서 블록 내부에 쇄석으로 채움된 보강된 모래지반의 중공블록 동적거동은 진동대 1000 mm × 1000 mm 시험을 통해 연구하였다. 3가지 지진파인 Ofunato, Hachinohe, Artificial 지진파와 2가지 가속도(0.154g, 0.22g)를 진동대 시험에 적용하였다. 중공블록으로 보강된 지반 위의 구조물 수평변위는 LVDT를 사용하여 측정하였다. 중공블록에 의한 지반보강 효율을 평가하기 위하여 지반의 상대밀도를 45%, 65%, 85%로 각각 구성하였으며, 수평변위를 측정하고 한계수평변위 0.015h(건축물 내진등급기준, 2019)와 비교하였다. 중공블록으로 보강된 모래지반에 대한 진동대 시험 결과에 기반해서 벌집 모양의 중공블록은 블록내부에 쇄석 채움으로서 큰 구속력을 가지며, 중공블록의 내부 및 외부를 따라 발생하는 관입저항력으로 인한 큰 주면마찰력을 갖는 것으로 평가되었다. 이러한 모든 요소들은 진동대 시험 중에 수평변위를 상당이 줄이는 것으로 나타났다. 마지막으로, 중공블록 보강 지반은 지진파와 가속도에 상관없이 중·저층 건물의 얕은기초 보강공법으로 매우 우수함이 입증되었다.