• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.10-19
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• 2019

염해에 콘크리트 구조물은 사용기간의 증가에 따라 내구성에 문제가 발생하므로 보수를 포함한 유지관리가 필수적이다. 일반적으로 결정론적인 방법으로 내구수명이 결정되고 이에 따라 유지관리비가 평가되고 있으나, 확률론적 유지관리 기법을 고려할 경우 연속적인 보수비용이 평가되므로 합리적인 유지관리가 가능하다. 기존의 확률론적 유지관리 기법에서는 정규분포만 고려되었으나, 본 연구에서는 초기 내구수명 및 보수에 따른 수명-확률함수에 로그함수를 고려할 수 있도록 개선되었으며, OPC 및 GGBFS를 사용한 콘크리트에 대하여 보수비용을 평가하였다. 로그 함수를 가지는 수명-확률함수는 중앙값 이전보다 이후에 미치는 영향이 지배적이므로 초기 내구수명 분포에 유리하며 전반적으로 낮은 보수비용을 도출할 수 있다. GGBFS를 사용한 콘크리트는 OPC 콘크리트 비하여 높은 내구수명과 낮은 보수횟수를 통하여 30% 수준으로 보수비가 감소하였다. 본 연구에서 도출된 확률론적 유지관기 기법은 정규분포 뿐 아니라 로그분포를 가지는 수명-확률함수를 초기 및 다양한 보수시기에 적용할 수 있는 장점을 가지고 있으며, 더욱 합리적인 보수비용을 도출할 수 있다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권3호
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• pp.153-159
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• 2018

지하구조물에 주로 발생하는 탄산화는 콘크리트 내부의 공극수의 pH감소에 따라 부식을 유발할 수 있으므로 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 이산화탄소로부터 표면을 보호하는 간단한 표면 보수방법을 통하여 구조물의 내구수명의 연장이 가능하다. 기존의 결정론적 유지관리 기법과는 다르게, 확률론적 유지관리 기법에서는 내구수명의 변동성이 고려될 수 있으나 정규분포만 다루고 있다. 본 연구에서는 정규분포 이외에 로그분포를 고려할 수 있는 수명-확률분포를 유도하였으며, 이를 기초로 다양한 수명-확률분포 함수를 고려한 보수비 산정기법을 제안하였다. 제안된 기법은 초기의 내구수명 분포 또는 보수재를 통하여 연장된 내구수명 분포가 정규 또는 로그분포를 가질 경우 목표내구수명의 연장에 따라 확률론적 기법을 통하여 보수비를 평가할 수 있다. 보수를 통한 내구수명이 로그분포를 가질 경우 효과적으로 보수비를 감소시킬 수 있으며, 장기 실험 또는 실태조사를 통하여 내구수명 분포가 정의될 수 있다면 더욱 합리적인 유지관리 계획을 수립할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.19-25
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• 2016

사회기반시설물을 포함한 구조물은 수명유지 또는 연장을 위하여 적절한 점검과 유지보수가 필수적이다. 이러한 점검과 유지보수는 일반적으로 생애주기비용 평가를 통해 관련 계획이 수립된다. 본 논문에서는 구조물의 생애주기비용과 그 사용으로 인해 발생되는 이익을 고려하는 확률론적 비용-이익분석과 이를 통한 구조물 최적수명 결정 방법을 다루고자 한다. 생애주기비용은 구조물 초기 제작/건설비용, 유지보수 비용과 구조물 파괴로 인한 예상손실을 고려하게 된다. 일반적으로 구조물의 수명연장은 생애주기비용의 증가를 유발하나 사용기간 증가로 인해 발생되는 이익 또한 증가하여, 이를 최적화하는 수명관리에 관심을 가질 필요가 있다. 생애주기 평가에 있어서 유지보수 적용이 구조성능, 구조물 파괴확률 그리고 수명에 미치는 영향을 확률론적 방법을 적용하여 평가하며, 이를 통해 생애주기비용과 이익의 차이를 목적함수로 구성하게 된다. 이 목적함수가 최대가 되는 지점이 설계변수인 구조물 최적수명이 되는데, 최적화문제 구성에 있어서 제한조건의 변화에 따라 유지보수 계획수립도 가능하다. 본 논문에서 다루어지는 구조물 수명관리 최적화기법이 안전성과 효율성을 동시에 고려하는 사회기반시설물 수명관리에 기여할 것으로 기대한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.32-39
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• 2018

염해에 따라 발생하는 보수시기와 보수로 유지되는 내구수명은 보수비용 평가에 매우 중요한 요소이다. 일반적으로 사용하는 결정론적 보수비용 평가는 사용기간의 연장에 따라 계단식으로 증가하게 되며, 보수로 인해 변동되는 내구수명의 변화를 고려하지 못한다. 본 연구에서는 확률론적인 보수시기 및 비용을 평가하기 위해, 염해에 노출된 콘크리트 교각을 선정하였다. 두 가지 배합과 염화물에 노출된 외부 환경조건을 고려하여 염화물 거동을 평가하였으며, 도출된 내구수명과 수명에 대한 확률변수를 변화시키면서 보수시기 및 비용 변화를 분석하였다. 변동계수의 변화에 따른 보수회수는 큰 차이가 발생하지 않았으나, 초기의 내구수명 연장이 구조물의 보수시기 및 비용에 큰 영향을 미치고 있었다. 또한 확률론적 보수비용 산정 모델은 결정론적 모델과 다르게 연속적인 보수비용이 평가되므로 목표내구수명에 따라 보수회수를 감소시킬 수 있는 효과적인 기법임을 규명되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.46-52
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• 2017

염해에 노출된 콘크리트 구조물의 내구수명 평가는 매우 중요하므로 최근들어 결정론적 및 확률론적 방법을 통하여 내구수명을 평가하는 시도가 이루어지고 있다. Fick's 2nd 법칙에 근거한 내구수명 평가방법은 표면 염화물량과 확산계수의 시간의존성을 고려하여 합리적인 설계를 수행하고 있으나, 확률론적 방법에서는 이러한 영향이 고려되지 않고 있다. 본 논문에서는 시간에 따라 증가하는 표면염화물량을 유효 표면염화물량으로 고려한 뒤 시간의존성 확산계수를 고려하여 내구적 파괴확률을 도출할 수 있는 해석기법을 제안하였다. 표면염화물에 도달하는 기간을 10~30년으로, 표면염화물량을 $5.0{\sim}10.0kg/m^3$으로 변화시키면서 내구적 파괴확률을 평가하고 내구수명의 변화를 분석하였다. 제안된 기법은 결정론적 내구수명 평가방법의 해석조건을 동일하게 적용시키면서 설계인자의 확률 변동성을 고려할 수 있으므로 과다한 설계를 방지함으로서 합리적인 설계기법으로 적용할 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.45-52
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• 2019

이산화탄소 농도가 높은 도심지의 경우 탄산화로 인한 철근부식이 발생하기 쉬우며 이는 콘크리트 구조물의 내구수명을 감소시킨다. 콘크리트 구조물의 경우 다양한 구속조건을 가지며 항상 외부의 재하하중을 받고 있다. 도입된 응력수준은 이산화탄소와 같은 유해인자의 확산을 변화시키며 탄산화 깊이의 변동성을 야기한다. 본 연구에서는 응력재하수준에 따른 탄산화 변동성을 정량화하였으며, 이를 이용하여 탄산화 예측식을 도출하였다. 내구성 설계인자인 피복두께, 이산화탄소 확산계수, 탄산화 반응 수화물, 그리고 외부 이산화탄소 농도를 확률변수로 정의하였으며, MCS을 통하여 영향인자의 변동성에 따른 내구수명을 도출하였다. 또한 응력수준에 따라 변화하는 내구수명을 도출하였으며, 이를 결정론적인 방법의 결과와 비교하였다. 피복두께 및 내부 수화물 생성이 내구수명 변동성에 가장 큰 영향을 미쳤으며, 응력수준을 고려한 내구수명평가는 유지관리 우선순위 설정에 합리적으로 적용할 수 있다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.230-238
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• 2017

탄산화는 지하구조물에서 발생하는 대표적인 열화현상으로 내구성 문제를 야기하며, 이는 보수를 통하여 사용성능을 확보해야 한다. 본 연구는 확률론적인 방법을 고려하여 최적의 보수시기를 도출하며 초기 및 보수조건을 고려하여 복잡한 확률 해석 없이 최적의 보수시기 도출식을 제안하는 것이다. 이를 위해 초기시공에 따른 내구수명, 보수를 통해 연장된 내구수명, 그리고 각각의 변동성을 고려하여 보수횟수를 감소시킬 수 있는 기간을 평가하였다. 각각의 기간을 독립적으로 가정하여 10~50년간의 해석을 수행하였으며, 최적의 보수시기를 평가할 수 있는 식을 회귀분석을 통해 제안하였다. 변동계수의 변화는 보수횟수를 줄이는 데 큰 영향을 주지 못하지만 임계시점에서의 확률변화에 큰 영향을 주었다. 또한 보수재를 통한 내구수명의 증가는 보수횟수를 줄이는 데 큰 역할을 하였다. 제안된 식은 정량적인 수명의 변동성을 정의한다면 효과적인 유지관리 기법으로 사용될 수 있다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.239-246
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• 2017

콘크리트 구조물은 목표내구수명동안 초기의 시공에 따른 내구수명과 보수를 통한 내구수명 확보를 통하여 성능을 유지한다. 결정론적인 방법에서는 내구한계에 이르면 보수횟수에 따라서 경비 및 탄소량이 계단식으로 증가하지만, 확률론적인 방법을 이용할 경우, 보수 경비와 탄소량을 연속적으로 도출할 수 있으며, $CO_2$의 흡착을 고려할 경우, 더욱 탄소량을 감축시킬 수 있다. 본 연구에서는 탄산화에 노출된 지하구조물에 대하여 결정론 및 확률론적인 방법을 배경으로 보수시기와 사용기간에 따른 흡착/발생 $CO_2$량을 평가하였다. 탄산화 깊이에 따른 $CO_2$흡착을 고려한 해석은 초기시공 및 보수재의 내구수명의 증가에 따라 탄소저감에 매우 효과적임을 나타내었다. 또한 초기 시공재료 및 보수재의 내구수명 변동성을 정의할 수 있다면, 확률론적 기법에서는 보수횟수를 감소시킬 수 있으므로 경비 및 $CO_2$저감에 효과적인 기법이 될 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권4호
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• pp.138-146
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• 2007

연약지반에 시공된 지반구조물의 거동은 구조물 하부의 연약지반이나 인접 지반의 특성에 크게 영향을 받는다. 지반 구조물 설계시 사용되는 지반 특성치는 결정론적인 모델이나 확률론적인 모델을 이용하여 나타낼 수 있다. 일반적인 지반구조물 설계시 사용되는 결정론적인 모델은 설계 파라메타로 단 하나의 대표값을 사용하는 반면, 확률론적인 모델은 이산통계나 확률 밀도함수를 이용한다. 연약지반의 압밀도나 침하량등의 산정 결과는 간극비, 압밀계수, 연직 및 수평방향 투수계수등의 불확실성 요소에 영향을 받는다. 본 연구에서는 연직 드레인을 이용한 개량지반에 대한 침하해석시 사용되는 불확실성 인자들에 대한 영향을 분석하여 보았다. 또한, 변동계수가 침하량에 미치는 영향을 분석하였으며 이들 파라메타들이 압밀도나 침하계산시 미치는 영향에 대한 민감도 분석을 실시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.1-10
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• 2013

복합재료가 신재생 에너지 산업 관련 구조물 및 해양 구조물에서 좀 더 신뢰도 있는 주 하중 부재로 사용되기 위하여 복합재료평판의 확률론적 비선형 초기 파단 하중과 원공과 곡률이 있는 복합재료판의 확률론적 비선형 좌굴 하중이 평가되었다. 주어진 설계 추출점에서의 확정론적 유한요소해석 결과를 바탕으로 반응면기법을 이용하여 한계상태면을 확률변수로 이루어진 2차 다항식으로 근사하였다. 또한, MPFP 근처에서 좀 더 정확하게 한계상태면을 근사하기 위하여 반복적 선형보간법이 적용되었다. 파괴확률을 평가하기 위하여 근사된 한계상태면 상에서 향상된 일계이차모멘트법과 몬테카를로법이 수행되었다. 마지막으로 파단에 영향을 주는 주요한 확률변수를 파악하기 위하여 변환된 확률변수에 대한 신뢰도지수의 감도를 계산하였다.