• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.83-91
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• 2019

본 연구는 화재 피해를 입은 콘크리트 구조물을 디지털 카메라 및 이미지 프로세싱 소프트웨어를 활용하여 손상도 평가를 하기 위한 기초 연구이다. 이를 위해 W/C=0.5(일반 강도) 및 0.3(고강도)의 모르타르 및 페이스트 시료를 전기로에 넣어 $100^{\circ}C$에서 $1000^{\circ}C$까지 화재피해를 모사한 후, 압축강도 및 색도 분석을 분석하였다. 여기서 페이스트는 분말형태로 가공하여 CIELAB 색도를 측정하였고, 디지털 카메라로 시료를 촬영한 후 색상 강도 분석(color-intensity analyzer) 소프트웨어로 RGB 색도를 측정하였다. 그 결과 가열 온도 $400^{\circ}C$ 까지는 압축강도 잔존율이 W/C=0.5는 87.2 %, W/C=0.3은 86.7 % 수준의 강도 손상을 보였다. 그러나 $500^{\circ}C$ 이상에서는 급격한 강도 저하가 나타났으며, W/C=0.5는 55.2 %, W/C=0.3은 51.9 %의 압축강도 잔존율이 나타났다. $700^{\circ}C$ 이상에서는 W/C=0.5는 26.3 %, W/C=0.3은 27.8 %으로써 구조물의 내구성을 확보할 수 없는 수준이었다. $L^*a^*b$ 분석 결과 $700^{\circ}C$ 이후부터 $b^*$가 급격히 높아지는 결과가 나타났다. 이는 $700^{\circ}C$이후에서 노란색의 강도가 강해지는 것으로 분석된다. 또한, RGB 분석 결과 $700^{\circ}C$ 이후부터 R 및 G의 히스토그램 첨도 및 빈도가 높아지는 것을 확인하였다. 이는 R 및 G의 픽셀(화소)이 많아지는 것으로 분석된다. 따라서 화재 피해를 입은 콘크리트의 색도 분석은 노란색($b^*$ 혹은 R+G)의 변화를 확인하는 것으로 손상 정도를 예상하는 것이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.303-314
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• 2021

세그먼트 라이닝의 고품질/고강성/고강도화에 따라 세그먼트 라이닝을 터널의 최종 라이닝으로 삼는 경우가 증가하고 있다. 프리캐스트 콘크리트 라이닝은 현장타설 콘크리트에 비해 품질 및 강도가 높다. 역설적으로 이러한 점은 터널 내 화재 시 콘크리트의 손상을 더 크게 하는 요인이 된다. 본 연구에서는 PP 섬유와 같은 합성섬유를 이용한 내화방법에서 섬유함유량에 따라 세그먼트 라이닝의 화재저항성능을 파악하기 위한 시험을 수행하였다. 그 결과, PP섬유 1.5 kg/m³ 사용 시 관련 프로젝트에서 요구한 화재저항성능을 확보할 수 있음을 확인하였다. 더불어 유사한 함성섬유인 PET를 사용하였을 경우와 PP섬유의 결과를 비교한 결과, PP섬유가 PET섬유를 사용하였을 경우에 비해 더 좋은 화재저항성능이 나타냄을 알 수 있었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.953-956
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• 2008

국내 초고층 프로젝트의 증가에 따라 필연적으로 고강도 콘크리트의 사용이 증가되고 있다. 콘크리트의 강도가 증가됨에 따라 화재시 단면결손을 유발하는 폭렬의 경향성이 커지고, 콘크리트부재 내부의 온도를 현저하게 증가시키며 심각한 구조적 손상을 유발할 수 있다는 문제점이 대두되었고, 정부에서도 2008년 7월부터 고강도 콘크리트의 내화성능 관리기준을 시행하고 있다. 이에 국내 각 건설사들은50MPa 이상의 고강도 콘크리트에 대하여 폭렬방지 대책을 수립 중에 있다. 본 연구소에서는 신축공사 및 리모델링공사에도 적용이 가능한 고강도 콘크리트 폭렬방지 공법인 PFB (Posco E&C Fire Board) 공법을 개발하여 지속적인 공법 개선에 노력하고 있다. 본 연구는 고강도 콘크리트 폭렬방지 대책으로 개발한 PFB 공법 개발에 대한 일반사항, 현재 건식화 공법 개발 및 당사 PJT적용 현황에 대한 내용을 기술하고자 한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권4호
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• pp.329-336
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• 2008

도심지 생활 편의를 위한 효율적인 교통 네트워크가 요구되고 있다. 그러나 과밀한 교통 네트워크는 교통체증은 물론 지반환경에 좋지 않은 영향을 주고 있어 터널 및 지하공간에 대한 효율적인 사용과 개발이 요구된다. 지난 20년간 전세계에서 많은 터널 화재사고가 발생하였으며, 그 결과 인명 및 구조물 피해는 물론 경제적으로 큰 손실을 초래하였다. 산악터널의 경우에는 화재 발생에 따른 터널 라이닝의 손상이 터널 안전성에 큰 영향을 주지는 않을 것이다. 그러나, 쉴드터널, 침매터널, 개착터널의 콘크리트 라이닝은 구조부재로 사용되는 관계로 화재 발생이 터널 붕괴로 이어지는 위험성을 안고 있다. 본 연구의 목적은 새롭게 개발된 시멘트계 내화재료로 피복된 터널 철근 콘크리트 라이닝의 내화성능을 평가하기 위함이다. 콘크리트 라이닝 시편을 대상으로 독일의 RABT 내화곡선(최고온도 $1,200^{\circ}C$), 네델란드의 RWS 내화곡선(최고온도 $1,350^{\circ}C$)을 이용하여 실험을 실시하였으며, 그 결과 RABT 내화곡선 하에서는 30mm의 내화피복만으로도 우수한 내화성능을 확인할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.247-254
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• 2005

일반적으로 콘크리트는 다른 구조재료에 비해서 우수한 내화성능을 가지고 있기 때문에 내화구조 또는 방화구조 재료로 널리 사용되고 있으나, 화재시 가열에 의해 열응력과 열변형에 의한 손상뿐 아니라 폭렬현상과 같은 국부적인 파괴가 일어나게 된다. 따라서 이를 보완하기 위한 여러 연구가 진행되어지고 있다. 또한 최근, 첨단 나노기술은 일반적인 재료들과 다른 독특한 물리적, 화학적 특성을 갖도록 개발되고 있다. 나노 $SiO_2$가 혼입된 콘크리트의 내부온도, 중량손실률 및 압축강도 특성을 비교$\cdot$검토하여 높은 응력의 내화와 낮은 열적 거동의 증진을 연구하였다. 본 연구에서는 나노입자가 시멘트 중량의 0, 2, 4, $6\%$ 포함된 시편 (${\Phi}100{\times}200 mm$)과 화력 온도 $200^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, $800^{\circ}C$에서 실험을 수행하였다. 그 결과 나노 입자 혼입률이 증가할수록 화력을 가한 후의 콘크리트 중량 손실률은 점차 감소하고, 압축, 강도는 효과적으로 증가하였다. 따라서 고온에서의 물리적 역학적 실험결과 강도 및 내부온도 증가면에서는 보통 콘크리트와 비교하여 충분히 건설용 구조재료로서의 사용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제13권3호
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• pp.177-197
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• 2011

본 연구에서는 화재 발생시 침매터널 세그먼트조인트의 지수재를 고온으로부터 보호하기 위한 내화대책의 효용성을 평가하기 위하여, 세 가지 방식으로 침매터널 세그먼트조인트를 모사한 콘크리트 블록실험체에 대해 $HC_{inc}$ 화재 시나리오와 ISO834(4시간) 화재 시나리오 하에서 화재실험을 수행하였다. 실험결과로부터 함제간의 변위를 허용하기 위한 시공조인트가 화재 시 취약부위임을 확인할 수 있었다. 열 손상에 취약한 시공조인트의 철판을 내화보드와 굴곡이 있는 철판으로 보강한 내화대책으로 변경하여 화재실험을 수행한 결과, 내화보드로 보강한 경우는 내화보드 설치에 따른 뿜어붙임 모르타르 내화재의 시공두께 감소로 인해 내화재의 휨이 발생하여 내화성능을 발휘하지 못하였고, 굴곡이 있는 철판으로 보강한 경우는 철판굴곡에 의해 철판과 뿜어붙임 모르타르 내화재와의 부착력이 증가됨과 더불어 철판 굴곡부에 채워지는 뿜어붙임 모르타르 내화재로 인하여 시공조인트에서의 열 손상이 발생하지 않아 내화성상알 충분히 발휘할 수 있음을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권11호
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• pp.87-98
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• 2007

화재 후 터널 구조물의 신속한 복구를 위하여 화재손상 구간을 정확하고 빠르게 파악하는 것이 무엇보다도 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 화재로 인한 라이닝 콘크리트의 역학적 특성 변과를 라이닝의 두께방향으로 연속적으로 측정하기 위한 천공저항시험법을 제안하고, 천공시험으로부터 측정된 천공 변수들로부터 모르타르와 콘크리트의 역학적 특성을 추정하고자 하였다. 비교적 균질한 모르타르에 대하여 일련의 천공저항시험을 실시한 결과, 분당회전수가 1,300rpm, 관입속도가 1.40mm/sec, 그리고 비트직경이 10mm인 경우에 측정된 천공 반력값의 편차가 가장 작게 나타나 최적의 시험조건으로 판별할 수 있었다. 최적 시험조건에서 모르타르에 대해 천공저항시험을 실시한 결과, 천공반력과 모르타트의 압축강도 및 탄성계수 사이의 결정계수가 각각 0.91 및 0.93으로 나타나 양호한 상관관계를 도출할 수 있었다. 또한 콘크리트에 존재하는 골재의 영향을 고려하기 위하여 반력 에너지 개념을 제시하였고 실제 압축강도와의 결정계수는 0.94로서 역시 양호한 상관관계를 도출할 수 있었다. 이상과 같이 천공 비트의 관입과 동시에 연속적으로 재료의 역학적 특성을 추정할 수 있는 천공저항시험의 적용 가능성을 파악할 수 있었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.423-430
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• 2005

Fire accidents in underground space may bring much loss of lives as well as properties and result in catastrophic disasters. This study aimed to manufacture the high-temperature furnace capable of simulating fire scenarios (RABT and RWS) and carry out the preliminary fire tests to evaluate fire-induced damage in underground structures. Specimens used in the fire tests were the concrete segments generally used in shield TBM tunnels. The simulated fire scenario was set to the RABT curve that is the most representative fire scenario in underground space. From the fire tests, the spalling was estimated to reach approximately 20cm from the surface exposed to fire. In addition, from the observation of core specimens obtained after fire tests, the deteriorated zone of unspalled specimens amounted to approximately 10cm from the surface of spalling.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2012년도 춘계 학술논문 발표대회
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• pp.255-256
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• 2012

In this study, strain properties of high strength concrete using light weight aggregate which is widely used in recent years are evaluated. For these purpose, thermal strain, transient creep were measured in prestressed condition as 0, 20, 40% of specimen strength at target temperature with 60MPa specimens which was using normal and light weight aggregate. As a result, light weight aggregate is more advantageous for the control of strain than normal aggregate because of its low thermal expansion.

• 한국안전학회지
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• 제28권3호
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• pp.80-87
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• 2013

Heat transfer analysis and thermal stress analysis for the concrete bridge was performed in order to investigate the damage of the concrete bridge by the fire of the vehicle. Changes in material properties, such as thermal conductivity, specific heat, density, elasticity, caused by temperature rise were considered. Heat transfer analysis and thermal stress analysis were performed according to the various location of the fire by ABAQUS. From the comparison of the numerical results, the degree of structural damage for the concrete bridge was investigated and considerations for the design of a concrete bridge against fire were identified.