• 한국철도학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.744-754
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• 2016

아스팔트콘크리트 궤도는 아스팔트콘크리트 도상 위에 광폭침목 및 콘크리트 패널이 직결되는 궤도 형식으로서 각종 종 횡방향 외력에 대한 저항력이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 광폭침목형 및 콘크리트 패널형 아스팔트콘크리트 궤도에 대해 종 횡방향 저항력 실험을 수행하고 궤도변위 저항 장치에 요구되는 필요 전단 저항력을 산정하였다. 또한 궤도변위 저항 장치로서 콘크리트 블록형 앵커 및 강관형 앵커를 개발하고 각각의 앵커 실험체에 대한 수평전단 실험을 수행하여 앵커 종류별 전단 저항력을 도출하였다. 그리고 아스팔트콘크리트 궤도에 궤도변위 저항 장치 적용 시, 전단 저항 성능 및 경제성 등을 고려하여 궤도변위 저항 장치 적정 개수 및 배치 설계(안)을 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.702-709
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• 2018

노후화된 자갈궤도를 콘크리트 궤도로 개량하는 급속경화궤도 기술이 개발되어 일반철도 및 도시철도의 토공 및 터널 현장에 적용되고 있다. 프리스트레스 방식으로 제작되는 콘크리트 침목에는 일반적으로 보강 개념의 철근이 적용되지 않는다. 그러나 철도 현장에 부설된 침목 다수에서 균열 발생 사례가 관찰되고 있다. 급속경화궤도 시스템의 주요 구성품 중 하나인 광폭침목은 이러한 문제가 발생되지 않도록 자갈궤도 및 콘크리트 궤도 상태에서 구조적인 안전성이 보장되어야하며 균열 저항성이 확보되어야 한다. 특히 포스트텐션 방식으로 제작되는 광폭침목은 반드시 레일 좌면부에 인장부 보강철근이 적용되어야 한다. 본 논문에서는 급속경화궤도용 광폭침목의 보강철근 적용 유무에 따른 침목의 보유 휨 내력 및 균열저항 성능을 비교 및 평가하기 위하여, 정적 및 동적 휨강도 시험, 피로 시험을 실시하였다. 시험 결과 광폭침목 레일 좌면부에 주재료인 강봉 뿐만 아니라 소수의 보강철근을 적절하게 배치할 경우 균열발생 억제 및 균열폭 확대 지연, 휨 파괴 지연 효과를 확인할 수 있었다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권5호
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• pp.515-524
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• 2022

도시철도 침목플로팅궤도(STEDEF)의 분기기는 콘크리트 도상에 매입된 목침목과 침목 하부의 침목방진패드로 구성된 방진궤도로서 침목방진패드의 열화 및 이에 따른 스프링강성의 변화가 침목지지조건의 변화를 초래할 수 있다. 현재 약 21년의 공용기간 동안 발생된 망간크로싱의 손상수량은 전체 부설수량 대비 약 17%로 조사되었으며, 사용 기간 15년 이후(누적통과톤수 약 5.5억톤)부터 손상 물량이 증가하는 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 실물 망간크로싱과 차륜의 형상을 모사한 3차원 수치모델을 이용한 매개변수 해석(차륜의 위치, 침목지지조건 및 동적 윤중의 크기)을 수행하여 실제 현장에서 발생된 망간크로싱의 손상유형 및 발생원인을 분석하였다. 연구결과, 노즈부 주변 침목에 뜬침목이 발생된 경우, 설계 궤도충격계수가 적용된 동적윤중 작용 시 노즈부 단면의 발생응력이 항복강도를 초과하였으며, 이는 실제 현장에서 발생된 손상위치와 비교적 잘 일치하는 것으로 분석되었다. 따라서 망간크로싱의 손상을 최소화하기 위해서는 노즈부 주변의 침목지지조건을 일정한 수준으로 유지하고, 손상된 망간크로싱 교체 시에는 침목 하부 경계조건의 균일성 확보를 위해 침목방진패드를 함께 교체하는 것이 바람직할 것으로 분석되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.70-79
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• 2020

본 연구의 목적은 IoT기반 무선 비접촉 콘크리트 시스템(ICUS)을 개발하고 이를 성능 평가하는데 있다. 개발된 시스템은 16개의 MEMS, 2Mhz의 digitizer, 증폭 회로, FPGA 및 wifi 모듈로 구성되어 있으며 무선 측정 시스템으로 콘크리트의 누설되는 표면파를 측정한다. 데이터 분석은 신호의 정확성을 높이기 위해 다중 채널 분석을 수행하였으며 이를 통해 누설 표면파 및 음향의 속도를 도출할 수 있다. 시스템의 성능을 평가하기 위해 기존의 초음파 전달속도 시험( UPV)과 결과비교 하였으며 이는 철도 현장의 콘크리트 침목에서 수행되었다. 시험 결과, 초음파 전달속도 시험(UPV)을 통해 균열을 검출하는 것은 침목의 균열 형태와 초음파 경로가 평행하거나 접촉식으로 현장 적용의 한계가 있음을 확인할 수 있었다. 하지만 개발된 IoT기반 비접촉 초음파 시스템(ICUS)은 손상되지 않은 침목에 비해 동탄성계수가 최대 59%감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해 개발된 시스템의 표면파 신호 분석은 현장에서 균열을 평가하는데 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.260-266
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• 2023

최근 세계적으로 이산화탄소(CO₂)의 과도한 배출로 기후변화가 야기되며 CO₂를 제거하고 활용하는 기술이 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 철도의 선로에서 발생하는 콘크리트 철도 침목 폐기물을 CO₂ 흡수 소재의 활용 가능성을 평가하고 CO₂ 흡수 반응 전/후의 물리화학적 성질 분석을 통해 CO₂ 제거 메커니즘을 연구하였다. 콘크리트 철도 침목 폐기물은 대부분 Si(26.60 %)로 이루어져 있고 Ca 함유량이 9.82 %로 포틀랜드 시멘트, 일반 콘크리트 폐기물 시료와 비교하였을 때 가장 적음에도 불구하고 함유량의 98 %가 CO₂ 포집 반응에 참여하여 CO₂ 포집 소재로의 우수한 활용 가능성을 입증하였다. TGA와 XRD 분석을 통해 콘크리트 철도 침목 폐기물 기반 CO₂ 포집 소재가 함유하고 있는 Ca가 CO₂ 기체와의 반응을 통해 CaCO₃로 전환되는 탄산화 반응이 CO₂ 제거의 주요 메커니즘임을 확인하였다. 또한 SEM 분석 결과 CO₂ 포집 반응 이후에 0.1 ㎛ 이하 크기의 CaCO₃ 입자가 다량 형성되었으며, 이는 CO₂ 포집 소재 내부에 거대기공을 메조기공으로 변환시켜 포집 소재의 비표면적 증가를 야기하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.270-280
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• 2014

이 연구에서는 연속철근 콘크리트궤도에서의 균열의 원인과 균열 발생에 미치는 주요 영향인자를 파악해 보고자 경부고속철도 콘크리트궤도 구간에서 균열 발생 현황과 발생 패턴을 조사하고, 연속철근 콘크리트궤도의 구조를 감안한 2차원 비선형 유한요소해석모델을 이용하여 슬래브 상부와 기층 하부의 온도차와 콘크리트 수축에 의한 연속철근 콘크리트궤도(CRCT)에서의 균열 발생 패턴을 예측하였다. 연구 결과에 따르면 온도차와 콘크리트 건조수축에 의해 침목과 슬래브(TCL) 경계부 및 침목하부에서 균열이 발달할 것으로 예상되고, 이는 현장 조사에서 발생한 균열의 발생 위치와 일치한다. 또한 온도차에 대해서는 열팽창계수가, 콘크리트 수축에 대해서는 건조수축 변형율이 상대적으로 큰 영향을 미치는 것으로 나타났고, 침목이 TCL에 매립되어 있어서 균열 간격이 반드시 철근비에 비례하지 않을 수 있으므로 이러한 CRCT의 구조적 특성을 감안하여 철근비를 정할 필요가 있다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1563-1564
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• 2011

• 문화기술의 융합
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• 제4권4호
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• pp.413-418
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• 2018

본 연구에서는 도시철도 콘크리트 궤도(STEDEF)구조에 발생된 레일파상마모의 발생원인과 이에 따른 궤도부 담력의 수준을 분석하고자 실 운행열차를 대상으로 현장측정을 수행하여 동적 윤중, 레일저부휨응력 및 침목변위를 측정하였다. 동적 윤중 측정데이터를 이용한 주파수 분석을 통해 측정구간에 발생된 파상마모의 발생원인을 실험적으로 입증하였으며, 파상마모가 동적 윤중, 레일휨응력 및 침목변위 증가에 미치는 영향을 분석하였다. 연구결과, 레일 표면에 발생된 주기적인 요철형상의 파상마모는 동적 윤중을 증폭시키고 이에 따라 레일 휨응력 및 침목변위를 최대 1.7배 이사 크게 증가시킬 수 있는 것으로 분석되었다.

• 문화기술의 융합
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• 제6권2호
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• pp.461-466
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• 2020

본 연구는 도시철도 콘크리트궤도에 적용된 침목플로팅궤도와 목침목 분기기 궤도의 궤도지지강성과 궤도충격계수의 상관관계분석을 위해 운행선 현장측정을 수행하여 분기기 궤도의 위치별 궤도지지강성과 궤도충격계수를 측정하였다. 본선의 일반 궤도구조인 침목플로팅궤도의 궤도지지강성은 침목방진패드의 스프링강성에 지배적인 영향을 받는 것으로 분석되었다. 일반궤도와 분기기 위치별 궤도지지강성의 차이는 궤도충격계수에 직접적인 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 연구결과, 침목플로팅 궤도구조와 분기기 궤도구조의 궤도지지강성과 궤도충격계수는 위치별로 큰 차이를 나타내는 것으로 나타났다. 따라서 본선 일반구간과 분기기 궤도의 궤도지지강성의 편차를 최소화 하여 궤도충격을 저감시키는 방안이 필요한 것으로 분석되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.240-247
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• 2011

본 연구에서는 콘크리트 궤도 침목 내에 설치되는 인서트에 예기치 못하게 침투된 수분의 결빙압이 앵커볼트의 인발강도에 미치는 영향을 유한요소해석을 통해 고찰하였다. 3차원 유한요소해석모델은 콘크리트 침목의 현장실험 결과, 도면 및 레일체결장치의 제원 실측치를 기반으로 수립되었으며, 비선형구성방정식과 파괴 모델은 측정된 압축강도로부터 CEB-FIP 1990 모델코드를 이용하여 추정하였다. 해석모델의 적정성은 철도기술연구원에서 수행한 현장 인발시험 결과 및 실내시험 결과와의 비교를 통해 확인하였다. 다양한 인자, 즉 결빙위치, 앵커볼트 초기 체결력의 크기 및 콘크리트 압축강도에 따른 해석을 수행하였으며, 그 결과를 제시하였다. 해석결과에 의하면, 매립전내 침투수의 결빙력은 균열손상의 가장 가능성 있는 직접적인 원인 중 하나로 간주될 수 있음을 확인하였다. 또한, 외측매립전의 결빙력이 내측 매립전 보다 작은 것으로 나타났으나 그 차이는 크지 않았다.