• 콘크리트학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.763-771
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• 2007

철근부식은 철근콘크리트 구조물의 내구수명을 현저히 저하시키며, 유지보수 비용의 증가를 가져온다. 이와 같은 문제의 해결을 위해 피복두께의 증가, 고성능콘크리트의 사용, 에폭시 코팅 철근의 사용 등이 연구되었으나 완전한 해결책은 되지 못하고 있다. 최근 철근부식 문제를 근본적으로 해결하기 위한 새로운 대안으로 대두되고 있는 것이 FRP (fiber reinforced polymer) 복합재료를 이용한 철근대체제의 사용이다. 그러나 취성적 거동과 낮은 탄성계수로 인하여 철근콘크리트와는 다른 거동을 보이며 이에 대한 많은 연구가 필요한 상황이다. 본 연구에서는 FRP 보강근을 사용한 일방향 슬래브의 구조 실험을 통하여 철근콘크리트 슬래브와 거동 특성을 비교하였다. 균열 및 파괴모드, 처짐, 연성 등의 평가를 통하여 철근 대체제로서의 가능성을 평가하였으며, 해외의 제안식들을 사용하여 처짐 및 균열예측에 대한 식의 적정성을 평가하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권10호
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• pp.147-160
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• 2008

본 논문에서는 국내 몇몇 시험현장에서 수행한 총 54회 단일앵커시험과 4회 실규모 앵커기초에 대한 결과를 제시하였다. 시험결과, 암반앵커의 인발에 대한 파괴메커니즘은 암종 및 암질, 근입깊이, 불연속면의 특성, 텐던의 강도 등에 영향을 받는 것으로 나타났다. 불량한 암반내 얕은 앵커의 경우(정착심도 1.0m 이하) 대부분 그라우트-암반 부착파괴로 나타났으나 이러한 경우에도 깊이를 증가시키면 암반파괴를 유도할 수 있다. 반면에, 얕은 앵커기초라 하더라도 암반상태가 좋으면 부착파괴가 아닌 암반파괴의 형태를 보인다. 한편 실내부착강도 시험결과는 표면부터 진행성파괴가 나타나며 점차 아래로 전파된다. 이때 측정된 텐던-그라우트 부착강도는 그라우트 일축압축강도의 약 $18{\sim}25%$로 나타났으며, 방식 쉬이스로 인한 부착강도의 감소는 보이지 않았다. 연구결과로부터 암반앵커시스템의 인발지지력을 지배하는 주요 파라메터를 결정하고 적용 암반의 분류기준을 제시하였으며, 최종적으로 인발에 대한 암반앵커기초의 지지력을 평가할 수 있는 간편화된 절차를 제안하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.86-94
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• 2022

전 세계적으로 철근의 부식으로 인해 발생하는 철근 콘크리트 구조물의 성능 저하를 해결하기 위하여, FRP를 철근으로 대체하는 것은 상당한 주목을 받고 있으며, FRP 물성을 향상시켜 구조물의 사용 수명을 연장하기 위한 기술 개발이 진행되어 왔다. 이에 따라, 고강도 및 고강성을 갖는 국산형 CFRP rod와 CFRP grid의 개발 및 제조 기술이 필요하며, 이를 적용한 구조 부재의 거동을 평가한 연구가 수행되어야 한다. 본 연구에서는 국내 시범 생산 CFRP rod를 보강근으로 사용한 보 부재의 휨 전단 거동을 보강비와 전단 경간비에 따라 검토하였다. 그 결과, 일정 범위를 벗어난 보강비를 사용할 경우, CFRP rod에 의한 성능 개선 효과가 상쇄되거나 효과가 크지 않는 것으로 나타났다. 한편, CFRP rod를 사용한 보 부재의 경우, 국내 구조 설계 기준에 근거하여 전단 철근을 배치하더라도 전단 파괴 가능성이 발생하였다. 그러므로 CFRP rod를 사용한 보 부재의 경우, 보강비 제한과 전단파괴를 방지하기 위한 검토가 필요한 것으로 판단된다. 또한, CFRP rod를 사용한 보 부재의 연성은 변형 에너지 평가방법에 따라 결정되므로, 보 부재의 구조 거동을 반영한 변형 에너지 평가법을 적용하여 연성을 평가해야 한다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.185-188
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• 2008

FRP 보강근은 철근부식의 근본적인 대책으로서 높은 인장강도와 내부식성이 우수한 재료이다. 그러나 낮은 탄성계수로 인해 부재의 처짐 및 균열이 철근콘크리트를 사용한 부재에 비하여 크게 발생하는 문제점이 있으며, 취성적인 성질로 인하여 파괴가 급격히 발생할 우려가 있다. 이러한 FRP 보강근을 구조부재에 사용하기 위해서는 기존의 철근콘크리트 부재설계와는 다른 개념이 필요하며, 이미 구조부재에 FRP 보강근을 사용하고 있는 외국의 경우 기존의 FRP 보강근을 사용한 구조부재의 설계를 위한 제안식들은 실험에 의한 계수의 추가 등으로 철근콘크리트 구조설계식을 수정하는 형태로서 제안되어지고 있다. 그러나 이러한 방법은 설계식을 복잡하게 하며, 철근콘크리트와 다른 FRP 보강근의 특성을 적절히 반영하고 있다고 할 수 없다. 또한, 기존의 설계식의 수정된 형태에서는 하중저감계수와 같은 안전계수(safety factor)를 제안하고 있으나, 정확한 신뢰성레벨은 알지 못하며, 실험에 의한 경험적 값의 성격이 강하다. 따라서 본 연구에서는 FRP bar를 사용한 보의 불확실성을 조사하고, FRP bar를 사용한 부재의 신뢰성지수를 평가하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.213-220
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• 2005

탄소섬유쉬트를 이용한 철근콘크리트 교량의 보강은 재료의 높은 중량-강도비, 중량-강성비, 내부식성 및 시공의 편리성 등과 같은 여러 가지 장점으로 인하여 최근 그 사용이 급증하고 있다. 본 연구의 목적은 탄소섬유쉬트로 휨보강된 철근콘크리트보의 보강성능을 비교하고, 그 특성을 고려한 보강설계식을 제안하기 위함이다. 철근비 및 보강비에 따른 철근콘크리트보의 보강성능을 검토하기 위하여 3m 경간의 단순보에 대한 실험을 수행하였으며, 파괴모드, 최대하중 및 단면 내에서의 변형률분포에 비중을 두고 결과를 분석하였다. 실험 결과, 보강된 보는 단면 내에서의 변형률이 선형으로 분포하지 않는 것으로 나타났으며, 본 연구에서는 이러한 실험결과를 바탕으로 보강설계식을 제안하고 국내외 여러 실험결과들과의 비교를 통해 제안된 보강설계식이 타당함을 나타내었다.

• Composites Research
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• 제36권3호
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• pp.193-198
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• 2023

선박 경량화와 관련하여 기존 복합재료 및 3D 프린트 복합재료를 적용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 염수 환경에 대한 내부식성과 경량화 특성이 있는 복합재료와 우수한 생산성을 가지는 3D 프린팅 기술을 연계한 3D 프린트 복합재료의 선박 및 해양구조물 적용 가능성을 확인하기 위해 시험을 진행하였다. 본 논문에 사용된 3D 프린트 복합재료를 선박 및 해양구조물에 적용하기 위해서는 해양환경에서 노출될 수 있는 온도 환경 영향을 고려해야 한다. 따라서 해양 환경에서 노출될 수 있는 온도인 저온(-50℃), 상온(20℃), 고온(50℃) 환경에서 Carbon + Onyx, Carbon + Nylon, HSHT glass + Onyx, HSHT glass + Nylon 소재의 시편으로 인장시험을 진행하였다. 인장시험 결과, Carbon + onyx 시편이 가장 높은 인장강도를 보였고 HSHT glass + onyx 시편이 가장 높은 인장 변형률을 보였다. 또한 인장 시험 결과 시편을 분석하여 다양한 온도 환경에 노출된 3D 프린트 복합재료 시편의 파손 형상에 대해 분석하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.216-222
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• 2002

현재 국내에서는 급속한 근대화 과정 중에서 시공시부터 부실하게 건설된 콘크리트 구조물의 사용기간이 짧아짐에 따라 구조물의 노후화가 심각하게 진행되고 있는 실정이다. 특히, 교량의 경우에는 교통량과 교통하중의 증가 등으로 인한 손상이 가속화되어 교량의 안전성에 심각한 문제가 발생되고 있다. 본 연구에서는 콘크리트의 부재가 균열에 의해 박리ㆍ탈락되었다고 가정한 후, 인장하단에서 8cm까지 폴리머 시멘트 페이스트로 보수한 후 강연선을 이용하여 보강한 시험체, 에폭시 주입공법으로 균열을 보수한 후, 탄소섬유쉬트를 사용하여 보강한 시험체와 표준시험체 등 8개의 보를 제작하였다. 시험체의 제원은 단면 15$\times$25 cm 지간길이 200cm, 총길이 220cm이고, 강연선의 긴장량과 탄소섬유쉬트의 보강겹수을 실험변수를 선택하여 휨 실험을 실시하였다. 실험결과 폴리머 시멘트 페이스트와 포스트 강연선을 이용한 시험체와 탄소섬유쉬트 보강시험체는 표준시험체보다 상당히 큰 보강효과를 보였다. 탄소섬유쉬트 보강시험체는 1겹으로 보강할 경우에 보강재의 지간 중앙의 인장파단이 발생되어 보강효율이 가장 높았으며 보강겹수가 감소할수록 취성적인 파괴가 발생되어 보강성능이 저하되었다. 그러나, 강연선을 이용한 시험체는 긴장량이 증가할수록 보강효과가 선형적으로 증가하여 어느 정도까지는 상당히 큰 보강효과를 나타내었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.67-76
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• 2011

기존의 철근 콘크리트 구조물에서 나타나는, 극한 환경하에서의 철근의 부식 문제 때문에 GFRP 보강근으로 철근을 대체하고 있다. 최근 들어 GFRP를 보강근으로 사용한 보의 성능에 대한 해석적, 실험적 연구가 지속적으로 행해지고 있지만 아직 철근 콘크리트 보의 연구에 대한 수에 비하여 이에 대한 연구 결과는 매우 적어 신뢰성을 얻기 힘든 상황이다. 이에 본 연구에서는 겹침이음된 GFRP 보강근을 보에 적용하여 모멘트-처짐 관계에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 실험 변수는 GFRP의 보강비와 피복 두께에 대한 것으로 총 6개의 GFRP 보강 콘크리트 보의 실험체가 제작되었다. 모든 실험체는 4000mm의 스팬을 가지고 있으며 12.7mm의 지름을 가지는 GFRP 보강근을 사용하였다. 보강근이 겹침이음된 부분에 일정한 모멘트가 작용하게 하기 위해 2점 가력 방식을 사용하였다. 실험 결과 보강근비의 증가에 따라 극한 하중의 크기가 증가하였다. 파괴 모드는 보강근비에 따라 매우 민감하게 변화하였으며 피복 두께는 인장측의 콘크리트의 탈락에 의해 최대 강도와 처짐량을 결정하는 요인이 되는 것으로 나타났다.