• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.467-474
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• 2020

탄소나노튜브는 뛰어난 역학적 성능 및 기능성으로 다양한 분야에서 활용되고 있는 나노소재이다. 탄소나노튜브를 건설재료 분야에 활용하는 연구는 현재의 화두 중 하나로, 예전에 비해 점차 많은 연구가 진행되고 있으나, 탄소나노튜브의 혼입률이 시멘트 페이스트의 압축강도 및 유변학적 물성에 미치는 영향을 검증한 문헌은 상대적으로 부족한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 Polyvinyl Pyrrolidone을 사용하여 수용액 분산된 다중벽 탄소나노튜브를 이용하여 시멘트 페이스트를 제조하고, 이의 유변학적 물성 및 압축강도 특성을 확인하고자 하였다. 본 연구의 결과에 따르면, 탄소나노튜브의 혼입률이 증가할수록 소성점도 및 소성항복응력의 증가가 발생하였으며, 물시멘트비가 낮은 경우에 이러한 경향이 더욱 뚜렷하게 드러나는 것이 확인되었다. 탄소나노튜브 혼입 시멘트 페이스트의 압축강도는 물시멘트비가 0.30인 경우 탄소나노튜브 혼입률 0.1wt%에서, 물시멘트비가 0.40인 경우에는 혼입률 0.2wt%에서 최대가 되는 것으로 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.1-10
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• 2022

본 연구에서는 액상화 평가를 위해 적용 가능한 UBC3D-PLM을 활용하고자 상대밀도를 이용한 모델 변수 평가방법을 제안하였다. 또한, 가속도와 간극수압이 측정되고 있는 액상화 발생 지역의 사례에 대한 동적 유효응력해석 즉, 액상화 해석을 수행하여 실측 및 기존 Finn 해석결과와 비교 분석하였다. 본 연구를 통해 제안한 방법은 관련 모델에서 요구하는 필요 변수를 쉽게 평가할 수 있고, 액상화가 발생된 지역에서의 간극수압 거동을 예측할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 연구대상 지역의 경우 실측과 해석 모두 지진 가속도가 최대값에 도달한 후, 일정 시간이 경과한 시점에서 액상화가 발생하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 적용한 UBC3D-PLM의 경우 실측과 유사한 과잉간극수압 거동을 예측하였고, 실측과 동일하게 액상화 발생여부를 평가하였다. 특히, 모래층에서의 과잉간극수압이 더 크게 발생하였지만, 실제는 실트층에서 액상화가 발생한 현상을 정확하게 구현하였다. 제안 모델 변수 평가방법과 UBC3D-PLM을 적용한 유한요소해석이 실제와 유사하게 액상화 발생 영역을 평가함으로써 향후 내진 설계 및 보강 시 액상화 보강 영역 선정에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.39-49
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• 2022

확장형 강관말뚝은 강관말뚝 내부에 확관장비를 삽입하여 강관을 확관하여 강관의 단면적을 증가시키는 공법으로 기존에 사용되는 마이크로파일과 비교하여 말뚝의 성능을 향상시킬 수 있는 공법이다. 본 연구에서는 실제 현장에서 강관의 확관이 가능한 확관장비를 개발하였다. 일련의 실내시험 및 현장시험을 통해 개발된 확관 장비의 강관 확장 성능을 확인하였다. 확관장치의 강관확관능력과 확관이 가능한 범위를 평가하기 위해 강관 확관장치의 최대압력에 대한 변형량과 확관시간을 측정한 결과, 강관두께가 얇을수록 변형량이 크게 발생하였으며 확관시간은 증가하였다. 두께 4.0mm 강관의 경우 두께 2.9mm 강관과 비교하여 변형량은 약 30% 적게 발생하였으나, 확관시간이 줄어드는 효과(약 40% 감소)를 얻을 수 있었다. 그리고 실제 지중에서 강관의 확관이 가능한지 확인하기 위해 현장 확관시험을 수행하였으며 지중에서 확관 후 확관 상태를 확인한 결과, 본 연구에서 개발한 강관 확관장치는 지중응력 조건에서도 강관 확관 성능을 발휘할 수 있음을 확인하였다. 마지막으로 확관하기 전 원상태의 강관과 확관 후 강관의 재료성능을 비교하여 확관형 강관말뚝의 역학적 안정성을 검증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권2호
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• pp.68-75
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• 2022

본 연구에서는 PSC 구조물의 프리스트레스를 직접적으로 평가하기 위해 헤테로코어 광섬유를 활용하여 콘크리트의 변형량 계측을 기반으로 하는 새로운 센서모듈을 제안하고 성능실험을 수행하였다. 헤테로코어 광섬유는 전송로의 특정 부분이 구부러지면 광 손실이 발생하며, 곡률의 크기에 따라 광 손실량이 선형적으로 변한다. 센서모듈의 계측 성능과 광섬유의 적용성을 확인하기 위해 센서모듈에 변형을 발생시키며 광섬유를 통과하는 빛을 전력으로 변환하여 측정하였다. 센서모듈을 매립시킨 지름 15cm, 높이 35cm의 원주형 콘크리트 공시체에 최대 변형량 0.5mm을 0.12mm/min의 속도로 발생시키는 동안 광섬유를 통과한 빛은 변형과의 관계에서 0.9333의 선형성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 이번 실험의 결과를 통해 헤테로코어형 광섬유를 활용한 센서모듈을 구조물에 매립하여 콘크리트 압축변형량 계측을 통해 PSC 구조물의 프리스트레스를 직접적으로 평가하는 것이 가능할 것으로 판단되며, 앞으로 진행될 PSC 부분 거더 모델 실험에 적용할 쉬스관 일체형 센서모듈 개발에 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.21-29
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• 2022

주방식 공법(room-and-pillar method) 또는 격자형 지하공간은 굴착부를 일정한 간격으로 직교하도록 굴착하여 자연 암반을 구조체로 활용하여 공간을 형성해 나가는 공법을 말한다. 이러한 굴착은 굴착 방향과 순서에 따라 최대 변위가 발생하는 굴착 단계와 크기가 다르게 나타날 수 있다. 본 연구에서는 격자형 굴착공정의 최적 설계를 위하여 숏크리트 및 록볼트 등 지보재가 설치되는 것을 고려하여 특정 지반조건에서의 격자형 지하공간 설계 및 시공 시 안정성과 시공성을 해석적으로 검토하였다. 해석적 방법을 사용하여 지반조건을 설정하고 일정 상재하중 하에서 굴착단계와 시공 종류별로 암주 응력과 천단 변위를 확인하였다. 공간의 높이는 8m로 일반 사무실 크기보다 높게 설정하여 장비나 플랜트 시설을 감안하여 검토되었다. 또한, 숏크리트와 록볼트를 고려하여 지보재 설치에 따른 변위 제어의 정도를 검토하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권12호
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• pp.103-111
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• 2008

지반은 화학적 및 물리적인 작용으로 인하여 지반 자체가 용해되어 지반 재료 자체가 자연적으로 소실(Vanishing)되는 입자를 포함하고 있다. 지반의 소실은 입자로 구성된 재질에서 국부적인 간극 및 투수계수의 증가와 같은 미소구조의 변화를 유발하여 지반의 강도와 변형에 영향을 미친다. 본 논문에서는 지반 재료의 소실 발생 시 대상지반의 국부적인 강성의 변화특성을 파악하기 위하여 소금과 모래를 여러 가지 부피비로 혼합하여 사용하였다. 실험은 전단파 측정을 위한 벤더 엘리먼트가 설치된 압밀셀을 이용하여 수행하였다. 입자의 용해는 다양한 구속응력 하에서 시료를 포화시켜 수행하였다. 축방향 변형률과 전단파 신호를 매 하중 단계와 입자용해 시 측정하였다. 실험 결과, 입자 용해 후 축방향변형률과 간극비는 증가하였고, 전단파 속도와 최대전단탄성계수는 감소하는 것으로 나타났다. 입자 용해로 인한 간극비 증가와 입자간의 접촉이 감소하여 전단파 속도가 감소하였다. 입자가 용해되는 동안 수직변형률은 포화 시작점에서 급격히 증가하였으며 입자 용해가 완료되면서 수렴하였으며, 전 단파속도는 시작 시 감소하였다가 입자가 재배열되면서 증가하는 것으로 나타났다. 모래와 소금으로 구성된 시료는 지반소실재의 거시적 구조 거동에 의미있는 결과를 보여줄 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국가스학회지
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• 제27권2호
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• pp.39-48
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• 2023

본 연구에서는 석탄층 메탄가스(coalbed methane, CBM)의 저류층 조건에 따른 석탄의 메탄가스 흡착량 측정 실험을 수행하였다. 인도네시아 북부 칼리만탄 섬 내 임의의 광구에서 취득한 석탄시료를 사용하여 저류층 조건(상압 ~ 1,200 psi 압력범위, 15 ~ 45℃ 온도 범위)에서 탄층 입자에 대한 가스흡착량을 측정하였으며, 취득된 절대 흡착량에 삼각선형보간법을 적용하여 실험이 수행되지 않은 온도 및 압력 범위에서 최대 가스흡착량을 산출하였다. 실험 결과, 압력이 증가하고 온도가 감소할수록 석탄 입자에 대한 가스흡착량이 증가하지만 적정 심도(1,000 ft) 이상에서는 그 증가폭이 감소하는 것을 확인하였다. 유효응력을 고려하여 석탄층의 심도별 탄리 투과도와 탄리공극률을 산출한 결과, 탄리투과도는 28.86 ~ 46.81 md, 탄리공극률은 0.83 ~ 0.98%로 나타났다. 이는 석탄층에서 심도에 따른 투과도 감소폭이 크기 때문에 심도에 따른 가스 생산성이 크게 변함을 의미한다. 따라서 향후 석탄층 메탄가스 저류층에서 생산정 간격 설계 시 석탄층의 심도조건을 필수적으로 고려해야 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3A호
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• pp.329-336
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• 2010

이 논문에서는 경간장이 30 m인 표준 PSC I 거더의 정착부 거동을 평가하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 현재 사용되고 있는 표준 PSC I 거더의 정착부 파열보강철근은 텐던 긴장으로 인한 단부 콘크리트의 응력흐름을 정확히 반영하지 못 한 채 설계되었고, 과대보강으로 인해 콘크리트 타설 시 작업성이 크게 떨어지고 있는 실정이다. 따라서 이 논문에서는 표준 PSC I 거더와 동일한 단면을 갖는 실험체 3개를 제작하여 인장실험을 수행하였다. 각 실험체의 파열보강철근은 100 mm, 200 mm, 300 mm 간격의 격자형으로 배근되었다. 실험결과, 파열균열 긴장력은 모든 실험체에서 설계 긴장력의 1.6배 내외로 나타났고, 파열균열은 정착단부 내부에서 수직방향으로 발생하였다. 또한 설계 긴장력의 2.7배까지 긴장력을 도입한 결과, 파열보강철근 간격이 300 mm인 실험체의 일부 수평방향 파열보강철근만 항복되었다. 따라서 표준 PSC I 거더의 정착부 파열보강철근은 도로교설계기준에서 제한하고 있는 최대 간격 300 mm를 만족시키는 것만으로도 파열력에 대한 안전성을 충분히 확보할 수 있음을 확인하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제9권3호
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• pp.633-640
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• 2023

본 연구는 운행선 경전철 직결식 궤도 부설구간에서 발생한 도상블록의 변위거동 특성을 분석하여 적정 보강 방안을 도출하고자 현장조사를 바탕으로 한 수치해석을 수행하였다. 본 연구의 대상선로는 교량상 급곡선 직결식 콘크리트 궤도로서 교량바닥판에 부설된 도상블록이 종방향 및 횡방향으로 이동하는 문제가 발생하여 이에 대한 메커니즘을 분석하였다. 본 연구에서는 3D Solid요소를 이용한 궤도구조 모델링을 바탕으로 운행하중 조건에서 발생가능한 직결식 궤도의 거동을 분석하고 다양한 보강방안에 대한 보강효과를 해석적으로 분석하였다. 도상블럭의 보강 전, 후 횡변위 분석결과, 극한 횡압 작용 시 보강 후 최대 횡변위는 보강 전 대비 약 3% 수준(약 0.1mm)으로 크게 감소하는 것으로 분석되었다. 또한 채움 모르타르, 교량 바닥판, 보강철근의 발생응력 검토결과, 모두 2.6 이상의 충분한 안전율을 확보하는 것으로 분석되어 보강방안에 대한 최적 조건을 도출하였다. 따라서 본 연구에서 검토한 앵커링 보강 수량 및 대칭형 앵커배치는 도상블록 횡방향 변위 발생 제어 및 교량, 도상블록의 구조적 건전성 확보에 효과적일것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권2호
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• pp.27-34
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• 2024

본 연구는 시멘트 복합체 기반 변형감지 센서 제조를 위한 전도성 충진재로 Fe 활성화된 목질계 바이오차를 사용하는 타당성을 조사하기 위해 진행되었다. Fe에 의해 활성화된 바이오차를 3% 혼입한 시멘트 복합체의 압축강도 및 전기적 특성을 평가하기 위해 50×50×50mm³ 크기의 입방체 시험체 3개와 40×40×80mm³ 크기의 각기둥의 시멘트 복합체 기반 센서 3개를 각각 준비하였다. 시멘트 복합체 기반 센서에는 전기저항 측정의 4탐침 방식이 사용되었다. Fe 활성화된 바이오차를 혼입한 시멘트 복합체 기반 센서의 경우 다양한 함수율 및 반복압축하에서 임피던스와 같은 전기저항과 전도성을 조사하였다. 그 결과 시멘트 복합체 기반 센서의 직류 회로에서의 전기저항률이 시간이 지남에 따라 증가하였고, 저항률의 최대 부분 변화가 900초 동안 함수율이 증가함에 따라 감소하였다. 함수율 7.5% 구간에서 전도성 충진재로 Fe에 의해 활성화된 바이오차를 3% 혼입한 시멘트 복합체의 전도성이 가장 안정적이지만, 시멘트 복합체 기반 변형감지 센서의 압축변형과 비저항의 변화비(FCR)에서 반복압축응력이 증가함에 따라 변형감지능력에 있어서 다소 떨어지는 경향을 나타냈다.