• 콘크리트학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.811-819
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• 2003

철근의 부식은 철근콘크리트 구조물의 주요파괴 원인이다. 철근의 부식에 대한 문제점을 해결할 가능성이 있는 재료 중 FRP 보강근은 그 가능성이 높다. 그렇지만 FRP 보강근은 보강철근과 다른 파괴 매카니즘으로 의하여 현저하게 성능이 저하될 가능성을 가지고 있다. 이와 같은 환경에는 알칼리, 산, 염해 및 물과 수분 등이 있다. 따라서 본 연구에서는 FRP 보강근의 화학적 환경하에서의 내구성능을 평가하고자 하였으며 사용된 FRP 보강근은 2가지 종류의 CFRP 보강근 및 GFRP 보강근, 한가지 종류의 AFRP 보강근으로 알칼리용액, 산용액, 염해환경 및 중성용액에 노출시켰다. FRP 보강근의 역학적 특성 및 내구특성은 인장, 압축 및 전단시험을 통하여 평가하였으며 시험결과 FRP 보강근은 매우 혹독한 화학적 환경에서 우수한 내구성을 가지고 있음을 알 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.112-121
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• 2013

FRP 보강근을 사용한 경량콘크리트 구조체는 부식방지 및 자중감소의 효과를 동시에 기할 수 있는 이점이 있어서 추후 그 활용이 기대될 수 있다. 그러나 경량콘크리트와 FRP 보강근을 사용하여 보강근의 내부슬립 없이 외력에 저항할 수 있는 구조체를 만들기 위해서는 경량콘크리트와 FRP 보강근 사이의 부착특성을 파악하는 것이 대단히 중요하다. 그동안 보통콘크리트와 FRP 보강근 사이의 부착거동에 대하여는 많은 연구가 있어 왔으나 경량콘크리트와 FRP 보강근 사이의 부착거동에 대하여는 현재까지 연구결과가 대단히 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 경량콘크리트와 보강근 표면에 나선형태의 이형을 갖는 GFRP 보강근 사이의 부착특성을 조사하였다. 비교목적으로 보강근 종류, 콘크리트 종류, 경량콘크리트 강도종류의 실험변수를 고려하여 인발실험체들을 제작하고 실험을 행하였다. 실험분석 결과, 보통콘크리트와 철근을 사용한 실험체의 부착강도를 1.0으로 하였을 때 경량콘크리트와 나선형태의 이형을 갖는 GFRP 보강근을 사용한 실험체의 부착강도는 0.49로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.749-756
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• 2011

FRP 보강근의 화재 노출시 내구성능에 대한 연구들은 고온 노출이 인장성능에 미치는 영향에 대한 분석이 대부분을 차지한다. 그러나, 신설 구조물에 삽입된 FRP 보강근은 먼저 콘크리트 내에서 습윤환경 및 알칼리에 의한 성능저하가 발생하며, 이와 같은 FRP 보강 콘크리트 구조물에 화재가 발생하면, 보강근은 고온에 노출된다. 그러므로 화재에 의해 손상 받은 FRP 보강근의 평가시에는 콘크리트 환경과 고온에 의한 영향을 동시에 고려하여야 한다. 이 연구에서는 장기간동안 용액에 노출된 FRP 보강근에 $60^{\circ}C$, $100^{\circ}C$, $150^{\circ}C$ 및 $300^{\circ}C$의 온도를 가하고, 계면전단강도를 측정, 비교 하였다. 실험 결과에 따르면, 환경과 고온의 복합영향이 FRP 보강근의 역학적 특성에 미치는 영향이 환경만의 영향 또는 고온만의 영향 보다 큰 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권1호통권53호
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• pp.186-194
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• 2009

본 연구는 저자가 수행하고 있는 FRP로 보강된 콘크리트 보의 거동연구에 관한 일련의 연구 중 일부로서 본 연구에서는 인장보강근이 겹이음된 콘크리트보의 휨거동에 대한 실험적 연구결과를 제시하였다. 실험변수로는 보강근의 직경과 보강근의 겹이음길이를 적용되었으며, 총 14개의 겹이음된 실험체와 4개의 겹이음되지 않은 기준실험체에 대한 휨실험을 실시하여 각 실험변수인 보강근의 직경(10, 13, 16, 19mm)과 겹이음길이(0.72부터 1.58ld)에 대한 실험결과를 정리하였다. 각 보강근의 겹이음길이는 ACI 440에서 제시하고 있는 FRP 보강근에 대한 기준을 적용하였으며, 실험결과에서 사용된 FRP 보강근의 경우, 기준에서 제시하고 있는 부착길이에 대한 1.3과 1.6의 계수가 충분한 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.529-539
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• 2004

철근콘크리트 구조물의 주요 파괴 원인은 철근의 부식에 의한 것으로 철근의 부식에 대한 문제점을 해결할 가능성이 있는 재료 중 FRP 보강근은 그 가능성이 높다. 그렇지만 이와 같은 FRP 보강근은 보강철근과 다른 파괴 메카니즘에 의하여 현저하게 성능이 저하될 가능성을 가지고 있다. 이와 같은 환경에는 알칼리 환경 등이 있다. 따라서 미국, 일본 캐나다 등 많은 나라에서는 환경영향계수를 사용하고 있다. 그렇지만 환경영향계수는 각 나라마다 다르게 적용되고 있는데 이는 FRP 보강근에 대한 장기거동에 대하여 명확한 기준이 제시되어 있지 않기 때문이다. 본 연구에서는 FRP 보강근의 환경영향계수를 제안하는데 그 목표를 두고 있다. 환경영향계수는 내구성 시험결과를 기본으로 하여 결정하였다. FRP 보강근은 알칼리 산 염해 등을 포함한 환경조건에 노출하였다. FRP 보강근은 간단한 질량변화를 측정하여 수분흡수 거동을 평가하였으며 역학적 특성의 변화는 인장, 압축 및 전단시험을 통하여 평가하였다. 시험결과를 기본으로하여 하이브리드 FRP 보강근(A)와 (C) 및 CFRP 보강근은 환경영향계수를 0.85로 결정하였고 하이브리드 FRP 보강근(B) 및 GFRP 보강근은 0.70으로 결정하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.101-104
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• 2008

염해에 노출이 심한 구조물이나 교량의 상판의 보강철근 부식으로 인한 콘크리트 구조물의 구조성능 및 내구성능의 저하가 큰 문제로 대두되고 있다. 이에 최근 활발히 연구가 진행 중인 섬유보강근(Fiber Reinforced Polymer Bar, 이하 FRP 보강근)은 높은 화학적 내구성, 고강도, 경량성 등에 의하여 철근을 대체할 콘크리트 보강재로 그 가치를 인정받아 미국, 유럽, 캐나다 등에서는 이미 FRP 보강근의 설계지침서가 발표되었다. 하지만 아직 FRP 보강근을 이형철근과 같이 높은 신뢰성을 가지는 보강재로 사용하기에는 파악해야할 구조적 문제가 많이 있는데 그 중 하나가 콘크리트와의 부착성능이다. FRP 보강근의 부착성능은 콘크리트 압축강도에 크게 영향을 받는 이형철근과 달리 섬유종류, 외피 표면 상태 등 여러 가지 요소에 의한 복합적 영향을 받는 부착특성을 보인다. 이에 본 연구에서는 외피 표면 상태, 콘크리트 압축강도, 반복하중 작용 등을 변수로 하는 GFRP 보강근으로 보강된일 방향 인장-인발 시편의 부착실험을 통하여 GFRP 보강근의 부착특성을 관찰하고자 하였다. 실험 결과 콘크리트 압축강도의 증가에 따라 GFRP 보강근의 부착강도는 증가하였으며 반복하중의 작용에 의하여 단조하중에서의 부착강도에 비하여 GFRP 보강근의 부착강도는 감소하는 결과를 보였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.58-66
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• 2022

이 연구에서는 FRP 보강근과 콘크리트의 횡방향 열팽창 거동이 콘크리트 피복두께에 미치는 영향을 살펴보기 위해 온도 20℃를 기준으로 -70℃~80℃까지 변화시켜가며, 콘크리트의 거동을 해석적으로 검토하였다. 이를 위해 서로 다른 FRP 보강근의 지름과 피복 두께를 가지는 FRP 보강근 콘크리트를 대상으로 이론적 탄성해석과 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 그 결과, 음의 온도차이에서는 콘크리트가 압축을 받아 이론적 변형율 결과와 유한요소결과가 유사하였지만, 양의 온도차이에서는 콘크리트에 인장응력이 발생하고 더 나아가 균열이 발생하여 이론적 결과보다 1.2~1.4 배 큰 변형률을 나타내었다. 또한 FRP 보강근의 지름과 콘크리트의 피복두께 비(c/db)가 균열의 발생과 밀접한 연관이 있으며, 보강근의 지름에 비하여 피복두께가 부족할 경우 균열이 발생하여 구조물의 사용성이 저하되었다. FRP 보강근의 횡방향 열팽창계수는 콘크리트보다 3배 이상 크기 때문에, 설계 시 이에 대한 고려가 필요하다고 판단되었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.273-276
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• 2008

기존의 콘크리트 구조물은 콘크리트만으로는 부족한 인장력 강화를 위해 철근을 보강근으로 사용하여 구조물을 형성하였으며, 이러한 철근콘크리트 구조물 시스템 내에서 철근은 사용연한이 지날수록 염분 및 습기, 염화물 등 외부환경에 의해 부식된다. 이러한 철근의 부식은 최종적으로 콘크리트 구조물의 성능 저하와 수명 단축을 유발시키는 주요 원인이 된다. 이와 같은 이유로 최근 Fiber Reinforced Polymer(FRP)를 이용하여 철근을 대체할 수 있는 보강근을 개발하고자 하는 연구가 활발히 진행 중이다. FRP 보강근은 철근에 비해 고강도를 발휘할 수 있을 뿐 아니라, 비부식성이기 때문에 기존 철근의 부식 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다. 그러나 FRP 보강근은 철근에 비해 낮은 탄성계수와 부착강도로 인해 동일 하중 수준에서 철근 콘크리트보다 균열폭이 커지고 균열이 크게 진행하는 단점을 갖고 있다. 본 연구에서는 FRP 보강근 콘크리트 보와 기존의 철근콘크리트 보에 대한 정적 재하 실험을 통해 보강근의 종류와 보강근의 배치, 보강비 등에 따른 균열 거동과 파괴 모드의 변화를 고찰하였으며, 설계기준식과 측정값과의 비교를 통해 FRP 보강근 콘크리트의 균열평가에 대한 설계기준식의 타당성을 검토하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.273-280
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• 2011

이질 보강근의 조합 및 섬유의 혼입을 변수로 한 10개의 고강도 콘크리트 보를 제작하고 구조 실험을 수행하고 균열 후 강성, 처짐, 균열 양상, 연성에 대한 거동을 살펴보았다. 6개 부재는 철근, CFRP 보강근, GFRP 보강근의 조합으로 2단 휨 배근되었고, 4개 부재는 CFRP 보강근 혹은 GFRP 보강근으로만 2단 배근되고 강섬유 및 합성 섬유를 혼입하였다. FRP 보강근 내측에 철근을 처짐 및 균열 제어용으로 하이브리드 배근함으로써 FRP 보강근 보강 보의 낮은 강성, 큰 처짐, 낮은 연성, 깊은 균열 및 넓은 균열폭을 제어할 수 있었다. 또한, 섬유의 혼입을 통해 FRP 보강근 보강 보의 빠르고 깊은 균열이 제어되고 연성 및 내하력이 향상되었다. 섬유 혼입된 FRP 보강근 보강 콘크리트 부재 설계 시 섬유 혼입에 의해 증가된 콘크리트의 극한 압축 변형률에 대한 고려가 필요함을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.413-420
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• 2011

휨 보강근의 종류 및 조합, 섬유 혼입을 변수로 하는 고강도 콘크리트 보의 구조 실험 결과를 균열 모멘트, 극한 모멘트, 처짐 등에 대해 각종 설계기준 및 가이드라인, 여러 연구자들에 의한 예측식과 비교 검토하였다. 섬유를 혼입하지 않은 FRP 보강근 보강 보의 극한 모멘트 이론값은 실험값을 과소평가하였다. 강섬유가 혼입된 FRP 보강근보강보에 대한 ACI 544.4R, Campione의 모델은 섬유 보강 콘크리트의 증가된 극한 압축 변형률을 고려하지 않고 있어 극한 모멘트를 부정확하게 예측하였다. 섬유가 혼입되지 않은 부재에 대해 Bischoff의 처짐 모델은 섬유가 혼입되지 않은 부재들의 사용 하중 하에서의 처짐을 정확하게 예측한 반면, ACI 440 위원회 모델은 사용 하중 하에서의 처짐을 비보수적으로 예측하였다. 이질 보강근이 동시에 적용된 부재에 대해 Bischoff 모델과는 달리 ACI 440 위원회의 처짐 모델은 직접적인 적용이 불가능하기 때문에 ACI 440 위원회 식을 이용하여 이질 보강근이 동시에 적용된 부재의 처짐을 예측하는 방법을 제안하였다. 또한 철근과 FRP 보강근이 동시에 보강된 보에서 철근이 항복한 이후의 처짐을 예측할 수 있는 방법을 제안하였다.