• 한국ITS학회 논문지
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• 제18권1호
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• pp.74-82
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• 2019

4차 산업혁명을 통해 지능형 연결 사회를 기반으로 한 스마트 시티가 형성되고 있다. 스마트 시티에서 태양 에너지를 비롯한 신재생 에너지의 사용이 증가하고 있으나, 신재생 에너지의 모니터링 및 관리의 어려움으로 인한 시스템 수요가 증가하고 있다. 또한 환경 및 물리적 요인에 대한 데이터를 수집하고 모니터링하기 위한 무선 센서네트워크 기반 IoT 기술이 접목되고 있으나, 실시간 측정을 위한 안정적인 전원 공급이 필수적인 상황이다. 이에 본 논문에서는 LoRaWan을 비롯한 IoT 기술 기반의 스마트 시티에 적용할 수 있는 효율적인 태양 에너지 기반 전력 관리 기법에 대하여 제안하였으며, 이를 기반으로 태양광 패널 시스템의 오동작 방지 및 모니터링을 수행할 수 있다. 제안한 기술을 통해 태양광 패널 시스템에서 생성된 전력을 최대로 출력하여 각 그리드에 분배할 수 있으며, Simulink 기반 시스템 모델링과 실시간 에뮬레이션을 기반으로 효율성을 입증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권12호
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• pp.93-103
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• 2018

볼트 수직이음 PHC말뚝 및 용접이음 PHC말뚝에 대한 휨강도시험을 실시하여 각 이음 PHC말뚝의 성능을 비교 분석하였다. $200N{\cdot}m$이상의 토크치로 체결한 볼트 수직이음 PHC말뚝에서는 가장 낮은 하중단계인 20kN에서도 볼트 수직이음구에서 좌우로 꺾인 변형 양상(직선 v형 라인)이 나타났으며 PHC말뚝 본체는 완전한 직선 형태를 유지하고 있었으므로 볼트 수직이음 PHC말뚝은 말뚝의 가장 중요한 성능인 일체화 거동을 하지 않았다. 체결토크가 풀린 즉, $20N{\cdot}m$의 토크치로 체결한 볼트 수직이음 PHC말뚝은 각 하중 단계에서 이음부위에 대하여 양쪽으로 대칭된 직선 V형 상태의 변위 양상을 나타내고 있었다. 각 하중 단계에서 하중 제거 시 이음말뚝은 하중 재하 전의 상태로 돌아가지 않았으므로 탄성 재료 거동을 나타내지도 않았다. 재하단계에 따른 이음부 변위 및 재하 하중 제거 후의 잔류 변위, 이음 PHC말뚝의 파괴하중 및 3가지 기본 성능 등을 비교한 결과 볼트 수직이음 PHC말뚝의 이음 품질은 용접이음 PHC말뚝의 이음 품질에 크게 미달하였다. 따라서 $200N{\cdot}m$ 이상의 토크치로 체결한 볼트 수직이음 PHC말뚝이나 체결토크가 풀린 볼트 수직이음 PHC말뚝은 이음말뚝의 기본 성능에 크게 미달하는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.77-92
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• 2021

고도의 기술 및 시설이 집약된 복합플랜트 설치 지하대공간 건설을 위해서는 지반 조건 및 다양한 하중 조건에 따른 안정성 검토가 필요하다. 본 논문에서는 유한요소해석을 활용하여 복합플랜트의 고집적 배치를 위한 지하대공간 설계에 활용할 수 있는 해석조건(설계조건)을 검토하였다. 지하대공간 상부하중 및 수평토압을 고려한 지하연속벽체 해석, 복합플랜트 하중 조건에 따른 기초 지반의 변위 및 응력변화 검토, 복합플랜트 지하 설치 시 공사기간 단축 및 공간 레이아웃 활용성을 높이며 플랜트 구조물의 안정성을 확보하기 위한 파이프랙 모듈 구조해석을 수행하였다. 다양한 해석결과를 바탕으로 상세설계 및 시공단계에서 고려해야 할 요소들을 검토하였다. 해석 결과를 통해 지하공간 연속벽체 원형배치가 사각배치 경우보다 수평 변위가 적게 나타남을 확인하였고, 복합플랜트 외부 프레임 하중지지 구조해석 결과 설계 안정성에 관한 시사점을 도출하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.1-6
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• 2021

콘크리트 구조물은 재료의 열화나 초과된 하중 및 환경적 요인에 의해 점차 노후화 되며 그 성능이 감소하여 구조물의 사용성 및 안전성에 영향을 미치게 된다. 노후 교량의 보강 공법 중 외부긴장 공법이 널리 사용 중이지만, 노후도에 따른 보강 효과 및 영향 규명은 미흡한 실정이다. 따라서 이 연구에서는 구조물의 노후도를 콘크리트 압축강도 및 인장철근량의 감소로 가정하고 노후도에 따른 외부긴장 공법의 보강 효과를 확인하기 위해 무보강 및 외부긴장 공법을 적용한 실험체의 4점 재하실험을 수행하여 보강 여부에 따른 거동을 분석하고 보강 효과를 확인하였다. 실험 결과 정착구의 조기 탈락에 따른 극한 상태의 보강량을 확인하기 어려웠으며, 이에 따라 외부긴장 보강 공법의 적용 시 앵커 볼트에 관한 규정 준수가 필요하다. 외부긴장 보강 여부에 따라 균열하중 및 항복하중이 증가하였으나, 균열 이전에는 보강 전, 후의 강성이 유사하여 보강 효과를 확인하긴 어려웠다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권4호
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• pp.594-600
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• 2022

대형액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG)선이 연안 터미널에 정박할 경우 바람과 조류 등의 환경하중에 대응하여 안전을 확보할 수 있는 계류 안전을 위한 케이블 계류력 산정이 필요하다. 이에 기존의 주요 계류역(Mooring Force) 계산방법의 비교 및 분석을 수행하였다. 비교 및 분석을 통해 석유회사국제해운포럼(Oil Companies International Marine Forum, OCIMF)의 계류설비지침에서 권고하는 계산방법을 선정하였으며 이를 기반으로 본 논문에서는 실제 대형 LNG선에 적용하여 OCIMF 계류설비지침의 스펙트럼을 이용한 계류줄의 계류력 계산 사례를 제시하였다. OCIMF 계류설비지침에 따른 스펙트럼으로 계산한 계류력은 환경 외력과 풍동 시험으로 계산한 바람저항계수 기반 선박 환경 외력과 최대값에서 매우 유사한 결과값을 주는 것을 확인할 수 있었다. OCIMF 계류설비지침에 따른 스펙트럼으로 계산한 계류력에 대한 검증으로 전문 계류력 계산 소프트웨어인 OPTIMOOR 소프트웨어를 사용하여 결과를 비교하였으며 둘의 결과는 매우 유사한 것을 확인하였다. OPTIMOOR를 사용할 경우에는 각각의 케이블의 인장력을 정밀하게 계산할 수 있어 경제적인 제약이 없을 때 적극적 사용이 추천된다. 결론적으로 OCIMF 계류설비지침에 따른 스펙트럼으로 계산한 계류력이 대형 LNG선의 계류력 계산에 적용함에 문제가 없음을 실제 계산 사례를 통해 검증할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권5호
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• pp.5-17
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• 2022

말뚝(pile)은 연약한 지반에 구조물을 설치하기 위하여 지중에 관입시키는 매개체로서, 특히 PHC말뚝은 설계기준강도 80MPa 이상의 고강도 콘크리트를 사용하여 제작하므로 압축력과 휨모멘트에 대한 저항성이 우수하다. 또한 강관 말뚝 대비 경제성에서 유리하며 공장에서 생산되므로 품질확보 및 관리가 용이하다. 하지만 PHC말뚝의 설계 시 지지력에 영향을 미치는 주면마찰력은 단순히 경험식 또는 N값 등을 이용한 추정치에 의한 설계가 이루어지고 있으며, 특히 최근 빈도수가 급증하고 있는 국내 지진에 대하여 PHC말뚝 주면부에 형성되는 지반과의 접촉면 동적거동에 관한 실험적 연구 사례는 미미한 실정이다. 또한 지반 내 지하수의 pH 값과 같은 지반환경적 요소 역시 고려되지 않고 있다. 본 연구에서는 지하수의 pH 값을 고려하여 산성, 중성, 염기성 용액에 1개월간 수침시킨 콘크리트 시료를 점토의 구성광물인 카올리나이트 시료와 접촉시키고, 반복 단순전단시험을 수행하였다. 반복 단순전단시험은 상재압 0.2MPa 및 0.4MPa에 대하여 각각 수행하였고 그 결과를 비교하였다. 또한 접촉면의 동적 거동을 합리적으로 표현하기 위하여 교란상태개념(Disturbed State Concept)을 도입하여 교란상태함수를 구성하는 매개변수를 도출하였다. 그 결과 염기성 수침시료에 대하여 접촉면의 교란도가 가장 급격히 증가하였고 구속압이 작을 경우 보다 작은 누적 전단변형률에서 조기에 접촉면이 파괴상태에 근접하는 결과를 나타내었다. 또한 이러한 경향을 정량적으로 표현하는 교란상태함수의 매개변수를 새로이 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권3호
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• pp.299-309
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• 2022

신뢰도기반 교량설계기준에서 적용할 수 있는 새로운 종류의 차량활하중계수를 제시한다. 현재 사용하고 있는 차량활하중계수 1.8에 대한 적절성을 차량활하중의 재현주기와 교량설계수명에 기초하여 분석하였다. 중력방향하중 지배 한계상태에 대한 목표신뢰도지수 3.72는 적절한 논거 없이 너무 높게 설정된 값이며, 이에 상응하는 하중계수 1.8은 100년 설계수명 교량에서 재현주기 약 670만년 정도에 해당하는 활하중 파괴점을 나타내는 무의미한 값이라는 것을 보였다. 설계 풍속이나 지반가속도와 동일한 재현주기를 차량활하중에도 적용하면 차량활하중계수는 1.15 정도가 되고 목표신뢰도지수는 한계상태를 지배하는 하중에 따라서 2.0 혹은 2.5에 해당하게 된다. 제안한 목표신뢰도지수에 대한 전체 하중-저항계수 조합은 최적화에 의하여 산정하였다.

• Computers and Concrete
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• 제31권4호
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• pp.337-348
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• 2023

Shear wall is commonly used as a lateral force resisting system of concrete mid-rise and high-rise buildings, but it brings challenges in providing relatively large space throughout the building height. For this reason, the structure system where the upper structure with bearing, non-bearing and/or shear walls that sits on top of a transfer plate system supported by widely spaced columns at the lower stories is preferred in some regions, particularly in low to moderate seismic regions in Asia. A thick reinforced concrete (RC) plate has often been used as a transfer system, along with RC transfer girders; however, the RC plate becomes very thick for tall buildings. Applying the post-tensioning (PT) technique to RC plates can effectively reduce the thickness and reinforcement as an economical design method. Currently, a simplified model is used for numerical modeling of PT transfer plate, which does not consider the interaction of the plate and the upper structure. To observe the actual behavior of PT transfer plate under seismic loads, it is necessary to model whole parts of the structure and tendons to precisely include the interaction and the secondary effect of PT tendons in the results. This research evaluated the seismic behavior of shear wall-type residential buildings with PT transfer plates for the condition that PT tendons are included or excluded in the modeling. Three-dimensional finite element models were developed, which includes prestressing tendon elements, and response spectrum analyses were carried out to evaluate seismic forces. Two buildings with flat-shape and L-shape plans were considered, and design forces of shear walls and transfer columns for a system with and without PT tendons were compared. The results showed that, in some cases, excluding PT tendons from the model leads to an unrealistic estimation of the demands for shear walls sit on transfer plate and transfer columns due to excluding the secondary effect of PT tendons. Based on the results, generally, the secondary effect reduces shear force demand and axial-flexural demands of transfer columns but increases the shear force demand of shear walls. The results of this study suggested that, in addition to the effect of PT on the resistance of transfer plate, it is necessary to include PT tendons in the modeling to consider its effect on force demand.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권3호
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• pp.29-40
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• 2023

본 연구에서는 파형 마이크로파일의 기초보강 효과를 분석하기 위해서, 매립토-풍화토-풍화암의 지층구조를 보이는 지반에 마이크로파일을 설치한 뒤 현장 재하시험을 수행했다. 단일 마이크로파일 재하시험 결과, 파형 마이크로파일은 토사층에서 발현되는 주면마찰력만으로도 충분한 지지력을 가져 암반층의 심도가 깊은 지반 조건에서 유리한 시공성을 가질 수 있음을 확인하였다. 또한 동일한 설계하중이 적용되었음에도, 단일 마이크로파일 재하시험 시 설계 하중 범위 내에서 평가된 파형 마이크로파일의 연직강성이 일반 마이크로파일의 연직강성에 비해 약 2.2배 큰 것으로 나타났다. 일반 및 파형 마이크로파일로 구성된 무리말뚝 재하시험 결과, 강성이 큰 마이크로파일이 높은 하중을 분담하는 것으로 나타났다. 일반 및 파형 마이크로파일 모두 동일한 설계하중이 적용되어 지지력에는 큰 차이를 보이지 않았음에도, 강성이 큰 파형 마이크로파일이 작게는 1.7배에서 크게는 3.2배 큰 하중 분담율을 보였다. 파형 마이크로파일은 대부분 보강기초로 활용될 것으로 예상되는데, 증축 리모델링 등을 통해 추가적인 하중 작용 시 많은 하중을 분담함으로써 기존 기초의 지지력 파괴 가능성을 낮출 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제23권3호
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• pp.295-303
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• 2023

최근 지진 발생의 빈도가 점진적으로 높아지고 있고 기초가 놓이는 지반의 특성 및 지층별 특성에 따른 지진 토압 연구결과가 활발해짐에 따라 지하구조물의 안전성 확보를 위한 내진설계가 의무화 되었다. 특히 초고층 건축물에서는 지상 구조물에 작용하는 횡력이 상대적으로 크므로 지하외벽의 역할이 기존의 토압에 대한 면외저항 외에도 지진하중, 지진토압, 정적토압에 의한 면내 방향의 전단벽 역할이 필수적이다. 슬러리월 공법은 벽체의 강성이 높아 다른 공법에 비해 안전하고 차수성이 우수하며 소음과 진동이 작기 때문에 도심지 대규모 초고층 현장 흙막이 공사에 자주 사용되고 있다. 하지만 슬러리월은 각기 패널로 분리되어 있어 면내 방향에 대해서는 벽체의 일체성이 확보되지 않는 구조형식이다. 그러한 기존의 슬러리월 공법을 이용하여 개개 패널로 전단력에 저항하면 슬러리월 단면이 지나치게 커지게 된다. 따라서 슬러리월 패널 간 일체성을 확보할 수 있는 전단보강 방법이 필요하며 이에 1차 패널과 2차 패널로 형성되는 슬러리월 시공절차를 고려하여 일부가 개방된 강재각관과 확대머리 철근으로 구성된 기계적 이음 방법을 개발하였다. 본 연구에서는 개발된 이음방법의 각 부위가 설계한 내력을 효과적으로 발휘할 수 있는지 그 타당성 및 시공성을 검증하기 위하여 현장 목업 실험을 실시하고 기존 유사공법들이 가지고 있는 단점을 얼마나 보완하며, 어떤 강점을 가지고 있는지도 또한 기술하고자 한다. 또 현장 목업 실험을 통해 도출된 여러 문제점을 지적하고 향후 문제점을 수정하여 더 나은 이음방법으로 발전하고자 연구를 진행하였다.