• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.94-100
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• 2013

본 논문은 철근콘크리트 구조물이 화재를 입었을 경우의 최고 노출 온도 예측 및 화재손상 분석을 위하여 콘크리트 시험체에 대한 기기 분석적 고찰을 실시하였다. 시차열분석 결과, $200^{\circ}C$까지는 모세관수 및 겔수의 증발로 인한 강한 흡열피크가 일어났으며, $520^{\circ}C$정도에서 수산화칼슘 ($Ca(OH)_2$)의 분해로 인해 흡열피크가 생성되었고, 흡열 반응으로 인해 시료의 중량이 크게 감소되었다. $720^{\circ}C$정도에서 칼사이트 ($CaCO_3$)의 분해로 인해 또 한번의 강한 흡열반응이 발생한 것을 알 수 있었다. 또한 X-선 회절분석 결과, $400^{\circ}C$까지는 $Ca(OH)_2$가 존재하지만 $600^{\circ}C$이상부터는 CH성분은 거의 소멸되고 CaO의 성분이 나타났으며, 온도가 높을수록 생성량이 증가하였다. 이것은 화재 시 콘크리트의 온도가 증가될수록 $Ca(OH)_2$과 $CaCO_3$가 분해되어 CaO로 변환되기 때문이며, $Ca(OH)_2$와 $CaCO_3$가 완전히 분해되어 피크가 없어지고 대신 CaO의 피크가 크게 형성되는 온도 범위를 약 $700{\sim}800^{\circ}C$로 추정할 수 있다. 주사형 전자현미경 분석 결과, 고열에 의해 콘크리트를 구성하고 있는 시멘트 반응생성물에서 결합수 및 겔수의 탈수로 인해 콘크리트의 수축이 발생함으로써 미세한 균열이 전반적으로 심하게 발생되는 것을 볼 수 있다. 이를 통해 보통 콘크리트가 열을 받으면 $300^{\circ}C$부터 미세균열이 발생되어 $500^{\circ}C$에서는 상당히 심하게 균열이 발생되는 것을 알 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.759-767
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• 2000

본 연구는 화재발생후에 시간경과에 따른 콘크리트충전 강관기둥의 내력변화를 파악하고 인장강도시험을 통해 내화실험이전과 후의 항복강도, 인장강도, 평균연신율 및 탄성계수 등에 대하여 각 단계별 하중에 따른 변형률을 비교측정하였다. 화재를 입은 강관내의 충전콘크리트의 물성변화(압축강도 및 탄성계수시험)를 파악하기 위하여 화재실험후 강관중심부에서 코아시험체를 채취하여 압축강도를 측정하고 탄성계수의 측정은 응력에 의한 변형률을 측정하였으며, 대상실험체의 화재온도를 추정하기 위하여 시차열분석을 실시하였다. 이러한 실험결과로부터 얻어진 자료를 평가하여, 향후 콘크리트 충전강관의 내화설계 구조규준제정에 필요한 기초자료를 제시하는데 그 목적이 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.188-197
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• 2010

본 연구에서는 전단보강근 비율이 다양한 철근콘크리트 보에 대하여 가열시간을 각각 달리한 후 그 구조성능변화를 실험적으로 연구하였다. 또한 기존의 기준에서 적용하고 있는 부재의 내력산정방법에 대한 검증을 통하여 화재손상된 철근콘크리트 강도예측을 위한 자료를 제공하고자 한다. 이를 위하여 9개의 철근콘크리트 보를 제작하여 표준가열곡선에 따라 가열로에서 가열시험을 실시하고, 이들 손상된 보에 대한 파괴실험을 통하여 구조성능의 변화를 관찰하였다. 또한 부재와 동일한 피복을 가진 철근에 대하여 가열후 철근강도변화를 관찰하여 가열에 따른 철근의 물성변화를 파악하였다. ACI기준과 Eurocode 기준을 분석하고 실험결과와의 비교를 통하여 화재손상된 RC부재의 구조성능변화를 평가하였다. 연구결과, 1시간과 2시간 가열된 실험체가 무가열실험체들에 비하여 매우 취성적인 파괴양상을 보였고, 이러한 양상은 전단 보강근비가 작아질수록 그리고 가열시간이 증가할 수록 심하게 나타났으며, 화재에 의한 재료손상의 정확한 예측이 가능할 경우, 부재의 구조성능변화는 충분히 평가가능한 것으로 나타났다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.325-332
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• 2020

화재피해 콘크리트 구조물의 안전진단 시, 기존 내구성 평가 방법으로는 고온으로 인한 강도감소 및 재료의 변화 등을 정량화하기가 어렵다. 특히, 두께별 손상도가 다른 공시체의 압축강도를 부재의 압축강도 저하의 대표 값으로 사용하고 있어 콘크리트의 깊이에 따른 손상도 변화를 반영하지 못하고 있다. 이 연구에서는 고온에 노출된 콘크리트의 손상깊이를 정량적으로 평가하기 위하여 400℃-800℃ 온도로 콘크리트 공시체를 전면 가열과 일면 가열 조건으로 가열실험을 수행하였다. 가열 후 전면 가열 공시체의 압축실험과, 일면 가열 공시체를 고온 노출면부터 20mm두께의 절편을 만든 후 각각에 대해 쪼갬 인장실험과 색조분석을 실시하였다. 실험결과, 공시체 절편의 쪼갬 인장강도로부터 산정된 압축강도 감소율이 전면 가열공시체의 압축강도 값과 평균 10% 이내로 나타났고, 색조분석 결과 400℃-600℃에서 빨강 색상, 700℃이상에서는 회색계열로 변색되는 일관적인 색상 값이 관찰된 바, 이 연구에서 제안한 기법은 수열온도의 추정과 콘크리트 잔존 압축강도와 손상깊이를 합리적으로 평가할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.86-91
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• 2010

터널 내의 화재발생시 약 $1300^{\circ}C$이상으로 추정되는 고열에 의한 제반설비의 훼손, 콘크리트 구조체의 폭렬현상으로 인한 심각한 구조적 손상 및 이로 인한 내력구조물의 붕괴로 유발되는 2차적 화재피해의 가능성이 높으므로, 터널구조물의 내화설계 분야에 대한 대응기술개발이 추진되어야 할 시점이다. 하지만 국내에서는 화재에 의한 인적 경제적 피해를 최소화하기 위한 연구는 주로 일반건축구조물의 내화구조 대상건축물, 내화구조 공법, 시험방법 및 성능기준 등에만 집중되어 있으며 터널 내에서의 화재실험 및 내화구조 연구는 거의 전무하다. 따라서 터널 내 화재 발생에 따른 구조물의 역학적 거동특성 및 손상범위 파악 등과 같은 연구가 절실히 요구되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 터널의 구조요소에 대한 화재거동 실증실험을 통해 터널 구조요소별 화재손상 범위 및 내화재료 최소시공두께를 선정하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.194-200
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• 2010

최근 지하철 시공 확대와 국토의 지형적인 특수성, 시공기술의 발달 등으로 인하여 장대터널이 증가하고 있는 실정이다. 터널 및 지하구조물에서 발생되는 화재는 지하공간이라는 폐쇄된 공간특성으로 인해 지상화재에 비해 많은 인명과 경제적 피해를 발생시킨다. 국내의 경우 터널 및 지하구조물에 대한 내화 연구가 진행 중이나 고온 시 콘크리트의 폭열 발생으로 인한 내하력 저하 및 안전성 평가에 대한 연구가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 시간가열 온도곡선(RABT 및 RWS)에 따른 콘크리트 내화 특성을 평가하고 실제 발생한 화재사례와 비교 검토하여 적용성을 제시하였다. 또한 유한요소 기반의 수치모델을 적용한 열-역학 연동해석을 실시하여 화재로 인한 지하구조물의 단면 손실 및 손상정도를 예측 평가하였다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.262-269
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• 2023

연구목적: 터널에서 발생되는 화재로 인하여 구조물의 피해를 보호하기 위해 적용되는 PSC 슬래브에 부착된 내화패널의 성능을 평가할 목적으로 내화실험을 수행하였다. 연구방법: 내화실험은 RWS 화재 이력곡선 화재시간-온도곡선을 적용하였으며, 한국건설기술연구원(KICT)의 가열로를 이용하여 내화 성능을 평가하였다. 연구결과:국제터널학회(2004)에서 제시하는 기준으로 내화성능 실험을 실시한 결과, 내화패널과 콘크리트의 접촉면에서의 최대온도는 콘크리트에 손상을 주는 한계온도(380℃) 이하였으며, 접촉면과 25mm 이격된 지점에서의 최대온도는 철근에 손상을 주는 한계온도(250℃) 이하로 측정되었다. 실험결과로부터, 내화패널이 30mm두께로 부착된 PSC 슬래브 시험체는 내화성능을 가진 것으로 평가되었다. 결론: 터널이나 지하차도에서의 화재발생시 내화패널을 부착하는 보강방법은 화재로부터 구조물을 보호할 수 있으며 향후, 내화패널이 부착된 슬래브의 정적 성능시험을 수행하고, Pull-off test와 피로실험을 실시하여 내화패널의 부착성능을 확인하는 것이 필요하다.

• 터널과지하공간
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• 제33권3호
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• pp.169-188
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• 2023

터널에서의 화재는 지상 화재에 비해 온도상승과 최대온도가 더 높게 나타난다. 이러한 이유로 네덜란드, 독일 등 여러 나라에서는 터널에서 사용하는 별도의 화재 시간이력곡선을 제시하였다. 터널 내 화재는 단면손실과 그 배면의 역학적 특성저하와 같은 터널 라이닝의 손상을 발생시킨다. 본 연구에서는 구조물의 화재안정성 설계 개념과 스폴링에 의한 단면손실, 터널 라이닝 재료의 물리화학적 및 역학적 특성 변화, 구조물 안전을 위한 내화재, 그리고 화재손상 예측모델에 대해 살펴보았다. 화재에 대한 구조물의 안정성을 확보하기 위해서는 설계 단계에서 구조물의 종류와 화재원인을 파악하고 예상되는 단면손실과 손상범위를 확인하여 내화재를 통해 이러한 손상에 대비하는 작업이 요구된다. 본 연구에서는 이러한 일련의 작업을 수행하는데 참고할 수 있는 사항들을 정리하고 이에 대한 의견을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권2호
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• pp.93-100
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• 2021

본 논문은 교량 하부에서 발생된 화재에 대한 강합성 교량 및 PSC 교량 상부구조의 화재손상평가를 위한 수치해석적 연구이다. 수치해석의 정확성 및 효율성을 높이기 위해 구성재료의 과도 비선형 열적 특성이 고려된 열유동 해석 기법이 제안되고, 이를 통해 국내 실제 화재가 발생된 강합성 교량인 부천고가교 및 PSC 교량인 양산고가교에 대한 열유동 화재해석이 수행된다. 해석결과 강합성 교량 상부구조의 콘크리트 슬래브 및 강재 거더 하부 플랜지의 경우 임계온도를 초과하였고, PSC 교량 상부구조의 슬래브, 상부 및 하부 플랜지, 그리고 복부의 경우 전부 임계온도를 초과하였으나, 주요 부재인 텐던의 경우 임계온도를 초과하지 않았다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.749-756
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• 2011

FRP 보강근의 화재 노출시 내구성능에 대한 연구들은 고온 노출이 인장성능에 미치는 영향에 대한 분석이 대부분을 차지한다. 그러나, 신설 구조물에 삽입된 FRP 보강근은 먼저 콘크리트 내에서 습윤환경 및 알칼리에 의한 성능저하가 발생하며, 이와 같은 FRP 보강 콘크리트 구조물에 화재가 발생하면, 보강근은 고온에 노출된다. 그러므로 화재에 의해 손상 받은 FRP 보강근의 평가시에는 콘크리트 환경과 고온에 의한 영향을 동시에 고려하여야 한다. 이 연구에서는 장기간동안 용액에 노출된 FRP 보강근에 $60^{\circ}C$, $100^{\circ}C$, $150^{\circ}C$ 및 $300^{\circ}C$의 온도를 가하고, 계면전단강도를 측정, 비교 하였다. 실험 결과에 따르면, 환경과 고온의 복합영향이 FRP 보강근의 역학적 특성에 미치는 영향이 환경만의 영향 또는 고온만의 영향 보다 큰 것으로 나타났다.