• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.542-552
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• 2018

본 연구에서는 현장타설 콘크리트를 사용하는 친환경 에코필라 사방댐의 시공성과 경제성을 향상시키기 위해 프리캐스트공법을 제안하고 성능검증을 수행하였다. 강재를 이용한 사방댐 형식은 공사비가 높고 부식으로 인한 환경문제도 발생하고 있어, 최근에는 콘크리트를 이용한 친환경 사방댐의 설치가 늘고 있다. 그러나 국내에서 사방댐 설계기준으로 명확하게 제시된 자료가 없어 경험적으로 설계되고 있을 뿐 아니라 에코필라 사방댐에 대한 기준은 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서 에코필라 사방댐의 설계외력 산정방법에 대해 제안하고 중공트랙형 단면을 적용하여 설계를 수행하였다. 또한, 구조적으로 비교적 간단한 캔틸레버 기둥으로 최대 휨모멘트가 작용하며 프리캐스트 공법의 핵심기술이라 할 수 있는 연결부 공법을 3가지로 제안하고 실물모형 실험을 통해 성능검증을 수행하였다. 실험결과, 루프철근 이음을 적용한 실험체가 가장 큰 강성을 보였고 앵커철근으로 연결된 실험체가 작은 값을 보였으나, 제시된 3가지 형태의 연결공법은 모두 극한하중에 따른 최대 휨모멘트를 충분히 넘어서는 성능을 나타내었다. 실물 실험체의 제작과정에서 각 공법에 대한 시공성에 대해 검토한 결과 앵커식 연결방법이 가장 우수한 것으로 평가되었다.

• 지질공학
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• 제15권2호
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• pp.133-144
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• 2005

강원도에 위치한 D석탄광산에서 발생된 폐광석을 쌓아둔 적치장 사면의 지반공학적$\cdot$환경공학적 측면에서 안정성을 해석하고, 적합한 대 책을 수립하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 적치장에서 하천으로 유입되는 침출수에 대한 수질검사를 통해 폐광석 적치장이 산성 광산배수(AMD)를 발생시키고 있음을 확인할 수 있었다. 폐광석 적치장의 사면안정 해석을 위하여 SLOPILE 프로그램을 이용하여 건기시, 평상시, 우기시 에 대하여 원호활동 해석을 실시하였다. 또한, 사면의 규모가 대규모인 점을 고려하여 사면 선단부분을 무한사면으로 가정한 평면파괴 해석도 실시하였다 원호활동해석에서 우기시 사면의 안전율이 0.78로 사면의 선단부에서 파괴가 발생하고, 평면파괴해석의 결과 우기시 활동깊이 4m 이하부터 사면의 안전율이 1이하로 파괴의 가능성을 잠재하고 있는 것으로 나타났다. 따라서 비점오염 형태의 ADM 발생 저감과 사면 안정성 확보라는 측면에서 복합 대응이 가능한 뒷채움재로 폐콘크리트를 활용한 붕괴방치벽체(옹벽) 설치가 제안되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.503-510
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• 2020

친환경 산악철도는 산악지역 환경보전을 위해 기존 급곡선·급경사 도로 위에 매립된 콘크리트 톱니 궤도에서 운행하게 된다. 폭이 좁은 도로 특성상 단선 구간이 많아지고, 교행에 따른 분기부가 많이 존재한다. 분기부에서 기존 선로전환기와 히팅장치는 중앙 톱니 궤도의 이동 공간 확보, 두터운 결빙의 신속히 제거 등이 불가하여 산악철도에 적용하기 곤란하다. 이런 문제 해결을 위해 궤도 블록 이동 선로전환기와 고주파유도 히팅장치를 개발하였다. 개발 선로전환기는 콘크리트 톱니궤도 블록을 유압 액튜에이터를 이용하여 이동시킴으로 선로를 전환할 수 있고, 크로싱의 결선부가 없어져서 탈선의 위험이 감소되며, 쇄정도 간편해진다. 히팅장치는 고주파 유도가열을 이용하여 발열 효율을 높임으로 톱니궤도의 두터운 결빙을 신속히 제거할 수 있다. 선로전환기와 히팅장치의 시작품을 제작하여 동작시험을 실시함으로 성능을 입증하였다. 히팅장치는 기존 방식에 비해 10배 이상 발열 효율이 있음을 확인하였다. 개발된 선로전환기와 히팅장치는 동절기 산악트램의 운행을 위한 필수 핵심기술로서, 산악철도의 안전성 및 효율을 높임으로 국내외 산악관광지의 산악철도 도입 확산에 기여할 수 있다. 또한 산악철도는 동절기 교통이 두절되는 지역주민들에게 교통기본권을 제공하고, 관광 활성화와 지역경제 발전 효과를 가져올 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.589-594
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• 2006

산업발전에 따른 인구의 증가와 대량생산은 매년 엄청난 양의 도시폐기물을 발생시키고 그 양은 매일 49,902톤에 이른다. 현재, 매일 발생량의 14.5%인 5,440톤이 소각처리되고 있는데 여기서 발생되는 소각재는 대부분 매립되어지고 있는 실정이다. 그러나 매년 그 양이 증가하고 상대적으로 매립지의 부족현상이 나타나면서, 쓰레기 소각재의 처리 문제는 환경적, 경제적으로 우리사회를 위협하는 문제가 되고 있다. 도시쓰레기 소각재는 $850{\sim}1,000$의 온도에서 쓰레기를 소각하여 발생하는 부산물로서 플라이애쉬와 바텀애쉬로 나뉘어지고, 그 주성분은 $SiO_2,\;CaO,\;Al_2O_3$등의 산화물이다. 본 연구에서는 수세공정을 거친 쓰레기 소각재를 화학적 반응에 의해 경화시켜 모르타르를 제조하고, 알칼리 활성제와 양생조건에 따른 강도발현 특성을 파악하였으며, XRD분석과 SEM-EDS 분석을 통하여 반응 생성물 및 반응 메커니즘을 분석하였다. 실험 결과, 주요 생성물은 포틀랜드시멘트의 수화생성물과 유사한 C-S-H겔 형태의 화합물이었고, ettringite 및 C-A-H 화합물도 생성됨을 확인할 수 있었다. 재령 28일의 압축강도는 고온양생 조건에서 NaOH+물유리를 알칼리 활성제로 사용한 경우 40.5MPa로 가장 높게 나타났으며 잔골재의 50%를 바텀애쉬(bottom ash)로 치환하였을 경우, 19.3MPa의 강도발현을 보였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.713-718
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• 2009

21세기에 접어들면서 IT, BT, NT, ET 등 첨단 산업은 하루가 다르게 발전하고 있으며, 이러한 추세에 맞추어 시멘트 산업에서도 많은 변화가 진행되고 있다. 또한 시멘트 산업은 에너지 다소비형이며 석회석을 원료로 하고 있어 지구온난화의 주범인 $CO_2$를 배출하여, 환경문제로 인해 가까운 시기에 큰 어려움을 겪을 것으로 예상되고 있다. 이 연구에서는 시멘트 제조과정 중 소성과정에서의 $CO_2$ 발생을 방지하고, 나노 크기의 입자를 시멘트화 함으로써 구조적 치밀성을 유지하여, 고강도화내구성에 유리한 건설재료를 개발하기 위한 일환으로 기존 소성과정을 통한 시멘트 제조방식과 달리, 화학적 방법을 통해 Bottom-up 방식으로 나노 크기의 새로운 개념의 건설재료를 개발하는데 그 목적이 있다. 시멘트 화학성분비에 착안하여 실리카, 알루미나 그리고 Ca 이온을 주재료로, 인공적으로 나노시멘트 분말을 합성하여 입도분석, SEM, EDX를 통해 그 재료적 특성을 파악하고, 모르타르를 제조하여, 강도특성을 측정하였다. 그 결과 평균 168 nm 크기의 나노 입자를 제조 할 수 있었으며, 적정 배합비의 모르타르의 7일 압축강도가 53.9 MPa로 측정되는 등 충분히 건설용 재료로서의 사용이 가능할 것으로 판단되었으나, 건설 분야로 응용을 위한 기초연구로써 보다 많은 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제16권1호
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• pp.1-7
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• 2016

본 연구에서는 $-5^{\circ}C$이하에서도 가열 양생이 없이 수화 반응시 수화열이 높게 발생되는 환원슬래그를 시멘트 분체와 치환사용 하여 영하의 온도에서도 콘크리트의 자체 발열로 인해 압축강도를 재령 3일 이내 5MPa를 발현시켜 초기동해를 방지시키는 것이 최종 연구의 목적이며 이에 대하여 환원슬래그의 물리적 특성 평가와 열적 특성 평가를 실시한 결과 환원슬래그는 높은 수화열을 발생시키기 때문에 저온에서도 압축강도 발현이 우수함을 알 수 있었다. 이는 환원 슬래그의 성분 중 $C_{12}A_7$과 $C_3A$에 의해 수화열이 높게 발생됨 저온에서도 압축강도가 발현되는 것으로 나타났다. 하지만 환원슬래그 단독 치환하였을 경우 $SO_3$함량 부족으로 급결이 발생하는 것을 알 수 있었다. 급결을 방지하기 위해서는 석고의 사용이 필수적으로 사용되어야 한다. 따라서 본 연구 결과 환원슬래그와 석고를 3성분계로 사용하였을 경우 저온에서도 재령 3일에서 5MPa 압축강도를 나타나는 것으로 보아 저온에서도 콘크리트의 초기동해를 방지할 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.457-465
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• 2007

본 연구는 3종류의 시멘트 혼화용 폴리머 (SBR, PA, St/BA)를 이용하여 폴리머시멘트계 보수재의 개발을 목적으로 공시체의 제작 방법을 6가지 형태로 하여 제작한 폴리머시멘트모르타르 보수재에 대하여, 기중양생, 수중양생, 기중양생 후 동결융해 작용 및 수중양생 후 동결융해 작용을 받는 4가지 양생방법을 적용하였다. 그리고 폴리머의 종류, 양생조건, 폴리머시멘트비에 따른 폴리머시멘트모르타르 보수재의 강도 성상을 파악하고, 휨강도 시험 후의 계면 접착 파괴 유형을 검토하였다. 그 결과, 일부의 모르타르를 제외하면, 폴리머의 종류에 따른 폴리머시멘트모르타르 보수재의 압축강도 및 휨강도는 양생조건에 관계없이 St/BA를 혼입한 폴리머시멘트모르타르 보수재가 SBR 또는 PA를 이용한 것보다 우수한 것으로 나타났다. 폴리머시멘트모르타르 보수재의 휨강도 시험 후 파괴 유형은 공시체의 형상과 폴리머시멘트비에 관계없이 모든 공시체에서 계면 접착 파괴는 발생하지 않았다. 이는 폴리머 혼입에 의한 접착성 개선에 의한 것으로 판단된다. 보통시멘트모르타르에 폴리머시멘트모르타르 보수재를 적용함으로써 기중양생 또는 수중양생 후 동결융해의 반복 작용을 받는 열악한 환경하에서도 보통시멘트모르타르보다 강도 저하가 작게 나타나 폴리머 혼입에 의한 동결융해저항성능을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 폴리머시멘트모르타르를 다양한 양생조건과 보수방법에서 사용할 때 나타나는 강도 특성, 내동결융해성능 및 휨 접착 파괴 유형을 알 수 있었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제43권6호
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• pp.884-889
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• 2015

구조용 부재의 단열성능에 대한 적절한 평가와 냉난방에너지에 대한 합리적 제어는 건물의 에너지효율을 향상시키기 위하여 매우 중요하다. 한국의 일반적인 주택 난방방식은 바닥난방이다. 이와 같은 복사난방방식은 국내의 지정학적인 조건 또는 기후에 적합할 뿐만 아니라 온열감에 따른 정서적 안정감을 준다는 장점을 가진다. 국내의 바닥난방시스템을 적용하여, 목조공간과 콘크리트조 공간을 대상으로 축소모형을 제작하였다. 천장은 스티로폼으로 단열하고 벽과 바닥은 각각 합판과 콘크리트로 구성하였다. 바닥에는 난방필름을 부착하였다. 바닥난방에 따른 실내의 온도분포는 열전대로 측정하였고, 벽체 표면의 온도는 적외선 열화상 카메라로 측정하였다. 목조주택의 에너지효율 향상을 위한 데이터베이스 구축을 위해 축소모형의 단열성능을 평가하였다. 다양한 벽체와 바닥구성을 지닌 모형들의 단열성능평가 자료는 실제 주택의 열환경 분석시 참고기준으로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.449-458
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• 2006

시멘트는 전 세계적으로 사회기반 시설구조물의 주 건설 재료로서 경제 발전의 원동력이 되어 왔다. 그러나 시멘트 산업은 에너지 다소비형이며 또한 $CO_2$를 배출로 인한 온난화 현상 및 환경문제가 심각하다. 따라서, 본 연구에서는 시멘트를 사용하지 않은 21세기형 chemically bonded concrete를 연구하기 위해, 국내 fly ash를 재활용하여, 화학적 반응에 의해 경화시켜 모르타르 공시체를 제조하고, 시멘트 대체 건설재료로써 강도 발현 특성 분석, X-ray 회절분석(XRD), SEM 촬영을 통해 알칼리 활성제의 종류, 재령, 양생온도와의 상호관계와 반응 생성물의 강도 발현 메커니즘을 구명하였다. 실험 결과 알카리 활성제로 NaOH와 물유리를 사용한 시험체가 강도가 가장 높았으며, 초기의 높은 양생 온도는 조기에 fly ash의 반응을 활성화시켜 높은 강도 발현에 유리한 것으로 나타났다. 또한 XRD와 SEM 분석을 통해 주요한 반응생성물은 $Na_6-(AlO_2)_6-(SiO_2)_{10}-12H_2O$ 형태의 zeolite이며 그 밖의 칼슘실리케이트와 유사한 수화생성물로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.51-60
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• 2011

본 연구에서는 환경적인 요인으로 인한 성능저하현상으로 내구성 저하가 예상되는 건대-구의간 고가교의 현재 상태를 분석하고 내구성 저하로 인한 내구연한의 감소를 막기 위하여 고가교 구조물의 경량화를 통한 성능개선을 수행하고자 한다. 경량화 작업은 콘크리트 방음벽을 경량재 방음벽으로, 도상을 자갈도상에서 콘크리트 도상으로, 마지막으로 트라프를 경량화 함으로써 고가교 전체의 경량화를 유도한다. 이러한 고가교 경량화에 따른 정적 및 동적 거동 변화와 성능개선 효과를 분석하고, PSC I 형교 구간의 내하율 증진에 의한 구조안전성을 확인한다. 경량화 결과 구조물의 처짐이 2.6mm가 감소하고 1.07MPa의 인장응력이 감소된 것으로 평가되어 대상 구조물의 구조성능이 효과적으로 개선되었음을 알 수 있다. 고유진동수도 경량화에 따라 약 30% 증가하여 진동이 감소하고 동적거동이 향상되었다. 또한, 해석 및 계측 결과를 근거로 하여 대상교량의 내하력을 평가한 결과, 경량화에 따라 내하율이 1.82에서 1.93으로 증가하여 경량화에 따른 성능개선 효과가 우수한 것으로 판명되었다.