• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.83-89
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• 2018

구조물의 강도 저하를 유발하는 균열의 조기 탐지 및 보수는 인적, 사회적 손실을 예방할 수 있는 중요한 부분이다. 이 논문에서는 균열 탐지를 위하여 적외선 열화상 기법 중 광-적외선 열화상 기술을 이용하여 콘크리트 시편의 균열 깊이에 따른 온도 특성을 분석하였다. 시멘트 반죽을 이용하여 0, 10, 20, 40, 80 mm의 인공 균열이 있는 시편을 제작하였으며, 인공 균열 부분은 깊이를 제외한 모든 부분을 같게 생성하였다. 실험은 시편의 온도 특성을 파악하기 위하여 열원을 통해 시편을 가열한 후 균열부의 최저 온도를 비교하였다. 시편의 균열 여부에 따라 시편 표면 온도 분포가 입사 에너지의 단일, 다중 반사 때문에 다르게 변화한다는 것을 확인하였으며, 시편의 온도 분포가 정상상태에 다다를수록 균열 깊이에 따른 온도가 감소하는 경향이 뚜렷해지는 것을 확인할 수 있었다. 정규화된 온도 데이터를 통하여 이 실험에 사용된 시편은 10분 후 정상 상태에 근접하였으며, 10분 이후의 온도 데이터를 선형 회기 분석한 선형 방정식 기울기의 표준편차는 0.0005, y 절편 표준편차는 0.0038이다. 이때 정규화된 온도데이터의 표준편차는 0.01 이하로 매우 정합하며 균열 깊이에 따라 온도가 선형적으로 감소하고 있다. 이러한 결과는 균열부의 다중 반사가 발생하는 면적과 밀접한 관계가 있는 것으로 판단되며, 다양한 시편을 통해 균열부 면적과 입사 에너지의 상관관계를 분석한다면 무작위성이 높은 빛의 난반사 거동 모사에도 적용할 수 있을 것이다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제1권3호
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• pp.225-232
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• 2013

규석, 시멘트, 생석회 및 소량의 무수석고에 알루미늄 분말과 물을 첨가 혼합하여 오토클레이브 중에서 고온 고압 증기양생으로 미네랄 하이드레이트 소재를 제조하였다. 수열 합성된 미네랄 하이드레이트 소재는 균일한 세포조직을 갖는 다공질 경량 기포 콘크리트이다. 미네랄 하이드레이트 소재의 대표적인 특성으로는 다수의 기공으로 인해 뛰어난 경량성 및 단열성능을 들 수 있다. 제조된 미네랄 하이드레이트 소재의 특성은 각각 밀도 $0.26g/cm^3$, 압축강도 0.4MPa, 열전도율 0.064W/mK로 나타났다. 본 연구에서는 상기의 소재 특성을 증진시키기 위하여 "기포제의 종류 및 함량, 규석 및 시멘트의 입도 조건, 기능성 첨가제 종류 및 함량"에 따른 특성 평가 및 분석을 실시하였다. 그 결과 소재의 열적 특성을 개선할 수 있었으며, 특히 기능성 첨가제인 폴리디메틸실록산 혼화제를 첨가할 경우 밀도 및 열전도율을 개선하는 동시에 탁월한 강도 증진 효과를 나타내었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제27권6호
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• pp.319-326
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• 2017

본 연구에서는, IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle: 석탄가스화 복합발전)에서 배출되는 용융 슬래그로 부터 지오폴리머를 제조하여 알칼리 활성화제의 몰농도, W/S 비(water/ solid ratio), 재령일에 따른 비중과 압축강도 등 물리적 특성을 분석함과 동시에 발포제인 Si 슬러지를 첨가하여 경량화 소재로서의 가능성을 고찰하였다. 특히 경량 지오폴리머의 강도 특성향상을 위하여 복합 활성화제 및 pre-curing 공정을 적용하였다. 단일 활성화제를 사용한 경량 지오폴리머의 압축 강도는 9.5 MPa이었으나, 복합 활성화제로 제조할 경우 2~5배 정도의 압축강도 증진 효과를 나타내었다. 더군다나, pre-curing을 실시한 경량 지오폴리머의 경우, pre-curing하지 않은 시편들에 비해 18~48 % 가량 높은 압축강도 값을 보였다. 본 연구에서 복합 활성화제와 pre-curing 공정의 도입으로 얻어진 경량 지오폴리머의 최고 압축강도는 40 MPa(3일 재령하여 밀도가 $1.83g/cm^3$인 시편)로서 시멘트 콘크리트에 필적하였다. XRD 결정상 분석과 SEM을 이용한 미세구조 분석을 통하여 지오폴리머 표면에서 C-S-H 겔(sodium silicate hydrate gel)의 모상에 꽃봉오리 모양의 zeolite 결정상이 균일하게 분포된 것을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권9호
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• pp.604-609
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• 2020

콘크리트 표면 마감에는 다양한 방법이 있으며, 시공성을 고려할 때 스프레이 방법이 효과적이나 리바운드 발생 현상이 발생한다. 통상 숏크리트의 손실률은 30-45%가량 보고되고 있으며, 이로 인하여 작업 효율 저하 및 공사비 상승 등의 문제를 발생시킨다. 이를 해결하고자 다양한 선행 연구가 진행되었으며 리바운드량을 저감하기 위해서는 사용재료에 따라 리바운드 발생 억제를 위해 배합을 조정하여야 하며 본 연구에서는 광촉매가 포함된 표면 마감재료에 적합한 리바운드 발생량 저감 목적의 배합 기술에 대한 기초 연구를 진행하였다. 본 연구의 선행연구로는 광촉매 성능에 대해 저감효과 및 최적 혼합 비율을 도출하였고, 선행연구를 바탕으로 규사 함량에 따른 리바운드 저감 및 혼화 재료 별 역학적 내구 특성 검증을 진행하였다. 시험 방법으로는 리바운드, 압축강도, 휨강도, 테이블 플로 시험으로 진행하였고, 모르타르 스프레이 장비의 작업성을 고려하였을 때 Flow 170±10mm로 고정하였다. 실험 변수로는 시멘트 중량 대비 규사 변수로 맞추어 리바운드량 측정을 하였고 규사는 5호, 7호 규사를 사용하였다. 실험 결과 최종 S-1 변수에서 가장 높은 압축강도를 나타냈고 리바운드 양을 최소화할 수 있었다. 이러한 결과는 규사 공극의 결합재가 충분히 충진하게 되어 골재 사이의 결합력이 증가되므로 낮은 리바운드 양을 확보할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.132-139
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• 2017

한랭지역의 동절기 교통안전을 위하여 제설제 살포가 다량으로 이루어지고 있는데, 그 살포량도 매년 증가하고 있는 실정이다. 일반적으로 사용되는 제설제는 염화칼슘($CaCl_2$), 염화나트륨(NaCl)과 같은 염화물계가 주성분으로, 국내에서는 대부분 염화칼슘을 주로 사용하고 있고, 미국이나 일본의 경우는 소금인 염화나트륨으로 모두 염소이온을 포함하고 있다. 염화칼슘 제설제가 포함하고 있는 염화물 때문에 제설제 살포시 염화물은 도로 구조물로 침투하여 염해에 의한 철근부식을 유발하여 실제 포장이나 손상된 교량 구조물 내에서의 구조적 성능저하를 야기하고, 동절기 동해와 함께 복합적으로 작용하여 표면 스케일링을 발생시키며, 특히 살포제에 의한 수질 오염과 같은 심각한 부작용을 초래하고 있다. 또한 콘크리트 도로포장 표면이 염화칼슘 제설제 사용 후 나타나는 열화현상으로 인하여 기존의 염화칼슘 제설제의 경우 시각적으로 교통 외관상 문제를 가속화시키고 있다. 따라서, 본 연구에서는 산업부산물인 폐유기산과 칼슘계부산물을 반응시켜 친환경 액상 제설제를 제조하고 그 특성을 분석하여 도로시설물에 적용가능성을 검토하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제11권4호
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• pp.345-352
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• 2011

연구의 목적은 반응성 골재를 함유한 알칼리 활성화 고로슬래그 미분말의 알칼리-골재반응으로 인한 팽창을 조사하기 위한 것이다. 또한 이 연구는 현재 존재하고 있는 반응성 골재와 알칼리 재료들의 거동과 관련하여 특별히 관여 되어 지고 있다. 실험 방법은 EDS, SEM을 통하여 알칼리-실리카 반응 생성물의 구성이나 미세구조를 관찰하였으며 알칼리-실리카 반응에 의한 모르터 바의 팽창정도를 측정하였다. 실험 결과에 따르면 알칼리-활성화된 모르터는 알칼리 실리카 반응 때문에 팽창이 되었지만 14일 재령에서 0.1%의 팽창률을 나타내어 알칼리-실리카반응에 대하여 안전한 것으로 나타났다. 그리고 촉진 실험 후 SEM과 BEM분석한 결과 골재 주변과 시멘트 페이스트에 알칼리-실리카 겔 및 띠 모양의 생성물이 나타난 것을 볼 수 있었다. EDX에 따르면 반응생성물이 알칼리 활성화 고로슬래그를 사용하였을 경우 현격히 감소한 것을 볼 수 있다. 추가적으로 광물학적 혼화재료의 대체 재료로써 콘크리트 내구성의 특성을 보증하기 위하여 알칼리 활성화 고로슬래그의 품질을 향상시키는 연구가 필요하다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.18-24
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• 2012

본 연구에서는 시멘트에 작용하는 아크릴 코폴리머의 화학반응을 통해 강한 점착성과 유연성을 가지는 친환경적인 폴리비닐아세테이트(PVAc)를 이용하여 수밀성을 향상시키는 복합공법의 가능성을 알아보고자 하였으며, 이를 위한 실험 방법으로 1차로 실리케아트계 침투성 방수제를 도포 한 후, 2차로 PVAc를 혼입한 모르타를 도포한 후에 부착강도 및 흡수량에 대한 특성을 검토하였다. 이 실험 결과를 토대로 하여 현장 적용을 위한 Mock-up 부재를 제작하였고, 이 시험 부재에 대하여 복합공법을 적용한 후 실내 시험과 동일한 성능을 검토하였다. 또한, 탄산화 및 염소 이온 침투저항성 평가를 실시하여 내구성이 취약한 환경에 적합한지 여부를 검토 하였다. 그 결과 PVAc를 이용한 복합공밥을 적용한 시험체가 수밀성능이 가장 우수하였으며, 부착강도 또한 우수한 성능을 나타내었다. 또한, 간이 Mock-up 부재에 대한 성능평가에서 실내 시험과 동일한 경향을 보였으며, 압축강도 시험결과 보강 효과를 발휘함을 알 수 있었다. 탄산화 및 염소 이온 침투저항성 내구 성능 평가에서 가장 우수한 결과를 나타내어 지하구조물 및 해양구조물 등과 같은 취약한 지역에 적용이 가능함을 확인 할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권4호
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• pp.705-716
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• 2017

산업화 시대를 지나며 많은 환경오염문제가 발생함에 따라, 친환경적이며 지속 가능한 발전을 위해 건설 산업계에도 환경성 평가 관련한 다양한 연구가 수행되고 있다. 그러나 설계단계 활용을 목적으로 토목시설물의 부위별 설계 대안에 대한 신속한 환경부하 산정 방법론은 부재하다. 이에 본 연구는 Pre-Stressed Concrete (PSC) beam교량을 대상으로 구조물 주요 부위별 표준단면을 이용한 환경부하 산정을 위한 선행연구로서, 설계초기 단계에서의 대표물량정보 기반 환경부하량을 효율적으로 산정할 수 있는 설계부위 및 공종정보 기준을 구축하는 것을 목표로 하였다. 이를 위해 25개 PSC Beam교량 사례에 대한 상세설계자료를 기반으로 ISO 14040의 전과정평가(Life Cycle Assessment, LCA) 수행절차를 통한 상세환경부하량 데이터베이스를 구축하였으며, 목적 및 범위는 교량의 자원제조 및 수송단계와 시공단계만으로 한정하였다. 또한, 환경부하발생에 영향이 높은 부위별 대표공종을 선정하여, 이러한 부위 및 공종분류에 따른 소요자원 및 8대 영향범주 별 환경부하량 특성분석을 수행하였다. 그 결과 교량의 특성상 상부공이 전체 42.91%의 환경부하량으로, 상부공중에서는 주요 자재인 레미콘이 53.13%, PSC beam공이 31.25%로 나타났다. 또한, 하부 교대 교각공에서는 주요 자재인 레미콘, 철근, 시멘트가 93%이상으로 대부분을 차지하였다. 향후 이러한 교량 부위별 대표공종 및 자재 정보들은 설계단계에서 구조물의 특성이 반영된 개략 환경부하량 모델 구축시 활용될 수 있을 것이다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제2권1호
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• pp.113-119
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• 2006

최근 콘크리트용 골재의 활용실무는 골재의 품질 및 공급상의 문제점들로 인하여 장기적으로 2종류 이상의 골재를 혼합하여 사용하는 것이 유리할 것으로 판단된다. 그러나 2종류 이상의 골재를 혼합사용하는 것에 대한 연구는 미흡하고, 그에 따른 최적배합 평가 방법의 도입도 요구된다. 따라서 본 연구에서는 천연잔골재, 부순잔골재, 재생잔골재의 3종의 혼합모래를 혼합율 변화에 따른 시멘트 모르터의 굳지 않은 상태와 경화 상태의 제반 물성실험을 통하여 최적배합평가 방법에 대해 검토하였다. 실험결과, 플로우는 천연잔골재와 부순잔골재의 혼합 비율이 클수록 높게 나타났으며, 압축강도 및 휨강도도 천연잔골재와 부순잔골재를 일정 비율로 혼합한 경우는 부순잔골재와 유사한 강도를 나타내지만, 재생잔골재가 혼합된 배함에서는 강도가 조금씩 저하되었다. 건조수축은 재생잔골재만을 사용한 경우가 건조수축율이 가장 큰 것으로 나타났다. 단, 본 연구에서는 정량적 수치의 표현은 아니지만 3종류의 잔골재를 사용할 경우의 최적배합 표현방법을 3차원적으로 나타내어 최적배합을 쉽게 알아볼 수 있도록 도상화 수법을 제안하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.103-110
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• 2011

본 연구는 폐콘크리트로부터 발생한 성토 복토용 순환잔골재의 pH 저감을 목적으로 자연적 처리 방법 및 인위적 처리 방법을 이용하여 순환잔골재의 pH 저감특성을 비교 분석 하고자 하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 실내방치된 순환잔골재의 경우는 사람의 호흡 등 대기중 높은 $CO_2$농도로 인해 실외방치된 순환잔골재보다, 또한 쌓기 두께가 얇을수록 pH를 저감시킨 것으로 분석된다. 공기투과의 경우 비교적 순환잔골재의 pH저감이 효과적이었는데 이는 고압의 환풍기로 인해 순환잔골재에 원활한 $CO_2$ 공급으로 pH를 저감시킨 것으로 판단된다. 살수처리의 경우 미수화 시멘트의 수화반응을 촉진시켜 수산화칼슘을 용해시키고, 건조과정중 대기중 $CO_2$에 의한 중성화로 pH를 크게 저감시키는 것으로 나타났으며 침수처리에서는 pH 저감 효과가 미흡하였다. $CO_2$촉진의 경우 순환잔골재의 pH저감 효과가 가장 우수한 것으로 나타났는데, 이는 원활한 $CO_2$공급이 가능하기 때문인 것으로 분석된다. 이상의 실험 결과를 종합하면, pH 저감성능, 경제성 및 작업성 측면을 고려할 경우 순환잔골재 질량비 1: 0.5 비율로 살수한 다음, 강제적인 $CO_2$가스의 처리로 건습을 반복한다면 순환잔골재의 pH저감에 가장 효과적인 방법이 될 것으로 분석된다.