• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.179-186
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• 2006

본 연구에서는 FRP Rebar로 보강된 철근콘크리트 보의 휨성능을 평가할 수 있는 모형을 개발하기 위하여 인공신경망 중 다층인식자 모형을 사용하였다. 인공신경망 모형에 사용될 학습자료들은 기존 연구자료들의 데이터를 이용하였다. 입력층의 독립변수는 휨성능에 주요 요소인 폭, 유효깊이, 압축강도, FRP 보강비, FRP 균형철근비을 사용하였다. 출력층 종속변수는 실험에서 측정된 모멘트 성능을 사용하였다. 개발된 인공신경망 모형은 GFRP, CFRP, AFRP Rebar 적용이 모두 가능하며, 모형의 검증은 다른 선행 연구자들이 수행한 자료를 이용하였다. 인공신경망 모형 추정결과 ANN(0.05) 모형의 경우에 비교적 정확한 휨성능 추정값을 나타낸 반면, ANN(0.1) 모형에서는 다소 오차가 발생하였다. 인공신경망 모형의 검증결과 주어진 실험 데이터 값과 비교적 일치하고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 휨성능 평가 변수에 대한 민감도 분석결과 유효깊이의 영향이 가장 크고 FRP 철근비, FRP 균형철근비, 압축강도, 폭으로 분석되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.94-101
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• 2004

본 연구에서는 인장측 단면이 손상된 철근 콘크리트 보를 변형 에폭시계 모르타르를 사용하여 보수한 후의 휭 거동 특성의 변화 및 파괴형태, 내력 보강 효과 등에 대해 실험적 연구를 수행함으로써 보수 방법에 대한 기초 자료를 확보하고자 하였다. 이를 위해 실험의 주 변수로 손상깊이 2종류, 보수길이 3종류에 대하여 각각 실험변수에 적합한 시험체를 제작하였으며, 기본 시험체를 포함하여 총 7개의 시험체를 제작?실험하였다. 실험 방법은 4점 가력 방법으로 파괴시까지 가력하였으며, 실험결과로 극한하중, 하중-처짐 관계 및 파괴모드에서의 변수의 영향에 따른 시험체의 휨거동에 대해 분석하였다. 또한, 실험연구의 결과를 바탕으로 비선형 해석을 통하여 보수재료의 인장 강도에 따른 보수 후 부재의 구조 거동에 대한 연구를 수행하였다. 연구 결과, 보수 길이와 깊이가 증가하면 보수재료의 인장강도가 부재의 구조 거동에 미치는 영향이 크므로 보수설계 단계에서 보수 면적을 결정할 때 이를 고려해야 하는 것으로 나타났다. 또한, 해석결과로부터 부재의 취성적인 파괴를 방지하기 위해서는 보수재료의 인장강도가 콘크리트의 4배 이하인 재료를 사용하는 것이 적절한 것으로 판명되었다.

• Composites Research
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• 제35권2호
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• pp.115-119
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• 2022

탄소섬유의 성능은 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)과 같은 고품질 고분자 복합재료에 매우 중요하다. 이를 위해 탄소섬유 물성에 큰 영향을 주는 전구체 섬유의 기계적, 물리적, 구조적 특성을 개선할 수 있는 최적화된 방사공정과 이를 위한 적합한 전구체 공중합 고분자를 사용하는 것은 필수적이다. 본 연구에서는 메타크릴산(MAA)의 함량과 주입시간, 2,2'-아조비스(2-메틸프로피오니트릴) (AIBN)의 농도를 합성공정 변수로 설정하였으며, 용액 중합법(solution polymerization)에 의해 Poly(AN-co-MAA)가 합성되었다. 305,138 g/mol의 분자량과 4.2%의 MAA 비율을 가지는 Poly(AN-co-MAA)를 N,N-디메틸포름아미드(DMF)에 16.0 wt% 농도로 용해시킨 후 기격습식방사법(dry-jet-wet spinning)으로 전구체 섬유를 제조하였다. 섬유의 인장강도는 ~1.06 GPa, 인장탄성률은 ~22.01 GPa였으며, 섬유에서의 공극 및 구조적 결함은 관찰되지 않았다.

• 멤브레인
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• 제34권1호
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• pp.70-78
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• 2024

본 연구에서는 역전기투석용 4차 암모늄이온을 음이온교환기로 갖는 폴리아크릴레이트계 광가교형 음이온교환막을 개발하였다. 역전기투석은 청정 재생에너지 생산 시스템이지만 출력이 낮고 핵심 소재인 분리막의 가격이 비싸다는 단점으로 인해 상용화에 제한이 있다. 이에, 지지체가 없는 광가교형 음이온교환소재를 제조하였으며 개발한 고분자의 주쇄는 우수한 물성의 엔지니어링 플라스틱을 기반으로 제조하였다. 제조된 분리막은 우수한 물리적, 화학적, 전기화학적 특성을 보였으며 상용 음이온교환막인 AMV와 비교하여 약 50% 낮은 분리막 저항을 보였다. 더욱이 CQAPPOA-35는 40 ㎛의 얇은 분리막 두께에도 불구하고 상용막과 동등 수준의 선택도를 보이는 것을 확인할 수 있었다. CQAPPOA-35을 적용한 RED 스택은 최대 2.327 W m^-2 (flow rate : 100 mL min^-1)의 출력 밀도를 보여 AMV가 도입된 것보다 15% 향상된 성능 특성을 보였다. 개발된 CQAPPOA-35이 광경화를 통해 쉽고 저렴하게 제조할 수 있으며 RED 스택 특성도 매우 우수하다는 점을 고려할 때, 개발된 CQAPPOA-35은 RED용 음이온교환막으로 상용 활용을 위한 대안이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제6권2호
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• pp.123-134
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• 2012

There is significant concern in the engineering community regarding the safety and effectiveness of fiber-reinforced polymer (FRP) strengthening of RC structures because of the potential for brittle debonding failures. In this paper, previous research programs conducted by other researchers were reviewed in terms of the debonding failure of FRP laminates externally attached to concrete. This review article also discusses the influences on bond strength and failure modes as well as the existing experimental research and developed equations. Based on the review, several important conclusions were re-emphasized, including the finding that the bond transfer strength is proportional to the concrete compressive strength; that there is a certain bond development length that has to be exceeded; and that thinner adhesive layers in fact lower the chances of a concrete-adhesive interface failure. It is also found that there exist uncertainty and inaccuracy in the available models when compared with the experimental data and inconsistency among the models. This demonstrates the need for continuing research and compilation of data on the topic of FRP's bond strength.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제24권4호
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• pp.429-446
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• 2006

Experimental investigation was conducted to evaluate the seismic ductility of earthquake-experienced concrete columns with an aspect ratio of 2.5. Eight circular concrete columns with a diameter of 600 mm were constructed with three test parameters: confinement ratio, lap-splice of longitudinal bars, and retrofitting with Fiber Reinforced Polymer (FRP) materials. The objective of this research is to examine the seismic performance of RC bridge piers subjected to a Quasi static test (QST), which were preliminary tested under a series of artificial earthquake motions referred to as a Pseudo dynamic test (PDT). The seismic enhancement effect of FRP wrap was also investigated on these RC bridge piers. Six specimens were loaded to induce probable damage by four series of artificial earthquakes, which were developed to be compatible with earthquakes in the Korean peninsula by the Korea Highway Corporation (KHC). Directly after the PDT, six earthquake-experienced columns were subjected to inelastic cyclic loading under a constant axial load of $0.1{f_c}^{\prime}A_g$. Two other reference specimens without the PDT were also subjected to similar quasi-static loads. Test results showed that specimens pre-damaged by moderate artificial earthquakes generally demonstrated good residual seismic performance, which was similar to the corresponding reference specimen. Moreover, RC bridge specimens retrofitted with wrapping fiber composites in the potential plastic hinge region exhibited enhanced flexural ductility.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제47권5호
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• pp.623-641
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• 2013

The fiber-reinforced polymer (FRP) composite panel, with the benefits of light weight, high strength, good corrosion resistance, and long-term durability, has been considered as one of the prosperous alternatives for structural retrofits and replacements. Although with these advantages, a further application of FRPs in bridge engineering may be restricted, and that is partly due to some unsatisfied thermal performance observed in recent studies. In this regard, Kansas Department of Transportation (DOT) conducted a field monitoring program on a bridge with glass FRP (GFRP) honeycomb hollow section sandwich panels. The temperatures of the panel surfaces and ambient air were measured from December 2002 to July 2004. In this paper, the temperature distributing behaviors of the panels are firstly demonstrated and discussed based on the field measurements. Then, a numerical modeling procedure of temperature fields is developed and verified. This model is capable of predicting the temperature distributions with the local environmental conditions and material's thermal properties. Finally, a parametric study is employed to examine the sensitivities of several temperature influencing factors, including the hollow section configurations, environmental conditions, and material properties.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.79-86
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• 2014

이 연구는 표면매입 보강된 FRP 판과 콘크리트사이의 응력전달기구를 이론적으로 연구한 것으로서 이선형 부착모델을 이용하여 부착거동을 묘사하고 이를 실험 결과와 비교하여 신뢰성있는 해석방법을 제시하였다. 연구로부터, 표면매입된 FRP 판과 콘크리트사이의 계면특성을 고려한 미분방정식에 이선형 부착-미끄러짐 관계곡선을 사용하여 해석할 경우, 모델의 임계값인 최대전단강도와 미끄러짐 변위, 그리고 박락에 의한 연화거동이 시작될 때의 변위값 선정과정이 제시되었다. 또한 제안된 모델을 사용하여 부착길이가 다르게 보강된 표면매입 FRP 판의 미끄러짐 거동을 해석한 결과 실제 거동을 매우 근사하게 묘사할 수 있는 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제73권3호
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• pp.353-365
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• 2020

In the previous studies, the authors proposed the use of laminated veneer lumber - carbon fiber reinforced polymer (LVL-CFRP) composite beams for structural application. Bond strength of the LVL-to-CFRP interface and flexural strengthening schemes to increase the bending capacity subjected to positive and negative moment were discussed in the previous works. In this article, theoretical models are proposed to predict the moment capacity when the LVL-CFRP beams are subjected to negative moment. Two common failure modes - CFRP fracture and debonding of CFRP are considered. The non-linear model proposed for positive moment is modified for negative moment to determine the section moment capacity. For the debonding based failure, previously developed bond strength model for CFRP-to-LVL interface is implemented. The theoretical models are validated against the experimental results and then use to determine the moment-rotation behaviour and rotational rigidity to compare the efficacy of various strengthening techniques. It is found that combined use of bi- and uni-directional CFRP U-wrap at the joint performs well in terms of both moment capacity and rotational rigidity.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.549-552
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• 2009

본 논문에서는 재료적 성능이 우수하며 경량재료로서 최근 건설구조물에 활용하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있는 섬유보강재료(FRP : Fiber Reinforced Polymer)를 이용한 합성구조인 CFFT(Concrete Filled FRP Tube)의 설계프로그램을 개발하여 제안하고자 하였다. 먼저, CFFT구조는 FRP관에 의해 철근콘크리트가 구속되는 구조로서 기둥과 같이 축력이 도입되는 경우 포아송효과에 의한 변형을 FRP관이 구속효과를 줌으로써 콘크리트의 역학적 거동을 개선하게 되는데 본 연구에서는 실험에 의해 검증된 식을 제시하였으며 이를 바탕으로 CFFT구조를 설계하는 알고리즘을 제안하였다. 또한 CFFT구조는 FRP관의 구속으로 인해 고강도콘크리트와 긴장재의 도입이 가능한 구조로서 이에 대한 설계도 포함하였다. 그러나 이방성재료인 FRP의 설계와 동시에 FRP관에 의한 구속효과를 고려하는 CFFT구조의 설계는 일반 실무설계자들에게는 다소 난해한 작업으로써 전산화 설계프로그램의 필요성이 대두되어 본 연구에서 CFFT구조의 설계프로그램을 개발하였다. 개발된 설계프로그램의 검증을 위해 일반 철근콘크리트기둥, CFFT기둥, 고강도콘크리트와 PS긴장재를 도입한 CFFT기둥을 설계한 결과, 매우 실용적이며 타당한 설계가 수행될 수 있음을 확인하였다.