• 한국도로학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.1-9
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• 2015

PURPOSES : The objective of this study is to propose a quality control and quality assurance method for use during asphalt pavement construction using non-destructive methods, such as ground penetrating radar (GPR) and an infrared (IR) camera. METHODS : A 1.0 GHz air-coupled GPR system was used to measure the thickness and in situ density of asphalt concrete overlay during the placement and compaction of the asphalt layer in two test construction sections. The in situ density of the asphalt layer was estimated based on the dielectric constant of the asphalt concrete, which was measured as the ratio of the amplitude of the surface reflection of the asphalt mat to that of a metal plate. In addition, an IR camera was used to monitor the surface temperature of the asphalt mat to ensure its uniformity, for both conventional asphalt concrete and fiber-reinforced asphalt (FRA) concrete. RESULTS : From the GPR test, the measured in situ air void of the asphalt concrete overlay gradually decreased from 12.6% at placement to 8.1% after five roller passes for conventional asphalt concrete, and from 10.7% to 5.9% for the FRA concrete. The thickness of the asphalt concrete overlay was reduced from 7.0 cm to 6.0 cm for the conventional material, and from 9.2 cm to 6.4 cm for the FRA concrete. From the IR camera measurements, the temperature differences in the asphalt mat ranged from $10^{\circ}C$ to $30^{\circ}C$ in the two test sections. CONCLUSIONS : During asphalt concrete construction, GPR and IR tests can be applicable for monitoring the changes in in situ density, thickness, and temperature differences of the overlay, which are the most important factors for quality control. For easier and more reliable quality control of asphalt overlay construction, it is better to use the thickness measurement from the GPR.

• 한국도로학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.73-82
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• 2016

PURPOSES: The national highways and expressways in Korea constitute a total length of 17,951 km. Of this total length of pavement, the asphalt pavement has significantly deteriorated, having been in service for over 10 years. Currently, hot in-place recycling (HIR) is used as the rehabilitation method for the distressed asphalt pavement. The deteriorated pavement becomes over-heated, however, owing to uncontrolled heating capacity during the pre-heating process of HIR in the field. METHODS: In order to determine the appropriate heating method and capacity of the pre-heater at the HIR process, the heating temperature of asphalt pavement is numerically simulated with the finite element software ABAQUS. Furthermore, the heating transfer effects are simulated in order to determine the inner temperature as a function of the heating system (IR and wire). This temperature is ascertained at $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, $600^{\circ}C$, $700^{\circ}C$, and $800^{\circ}C$ from a slab asphalt specimen prepared in the laboratory. The inner temperature of this specimen is measured at the surface and five different depths (1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, and 5 cm) by using a data logger. RESULTS: The numerical simulation results of the asphalt pavement heating temperature indicate that this temperature is extremely sensitive to increases in the heating temperature. Moreover, after 10 min of heating, the pavement temperature is 36%~38% and 8%~10% of the target temperature at depths of 25 mm and 50 mm, respectively, from the surface. Therefore, in order to achieve the target temperature at a depth of 50 mm in the slab asphalt specimen, greater heating is required of the IR system compared to that of the gas. CONCLUSIONS : Numerical simulation, via the finite element method, can be readily used to analyze the appropriate heating method and theoretical basis of the HIR method. The IR system would provide the best heating method and capacity of HIR heating processes in the field.

• 한국융합학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.1-8
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• 2022

국내에서는 4차 산업혁명의 핵심기술인 드론 등을 이용하여 사회기반시설(SOC)를 디지털화하는 한국판뉴딜 정책을 추진 중에 있고, 국외에서도 열화상카메라 등 융복합센서를 드론에 탑재하여 다양한 산업 분야에서 활용하는 사례가 증가하고 있다. 본 연구에서는 고속도로 교면포장 공사에서 포장 품질을 개선하기 위하여 드론에 열화상 카메라를 탑재하여 포장 작업 구간에 대한 온도 측정 및 검증을 수행하였다. 기존의 방식인 레이저 온도계를 활용한다면 포장 온도를 부분적으로만 측정이 가능하지만, 제안된 방식을 활용하면 포장 작업 구간 전체에 대한 실시간 온도 모니터링 뿐 아니라 온도 분포 확인을 통한 균일성 검증이 가능한 것을 확인하였다. 제안된 방식을 현장에 적용한다면 도로 개방 시기(포장 표면온도≦40℃)에 대한 오판의 가능성을 낮춰줌에 따라 고속도로 포장 품질관리 제고 및 신속한 교통 개방 시기 결정이 가능할 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.329-336
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• 2013

아스팔트 콘크리트 포장의 하부구조는 보조기층, 동상방지층 및 노상층으로 구성되어 있으며, 노상층의 경우 겨울철을 지나 봄이되면 동상효과에 따른 포장 파손과 여름철 장마 기간 동안의 수분 침투로 인한 지지력 감소와 같은 문제점이 발생할 수 있다. 따라서 도로하부의 함수비를 계측하기 위하여 시간이력 반사방식(Time Domain Reflectometry, TDR)의 함수센서를 통하여 실시간 함수비를 계측하는 기술이 국내에 도입되었다. TDR 방식의 함수센서는 흙과 물의 유전율을 통하여 함수비를 측정하기 때문에 온도의 영향을 받을 수 있다. 특히 국내는 계절 영향을 받아서 겨울철 대기 온도가 지역적으로 영하 $20^{\circ}C$ 보다 낮은 온도를 보여줄 수 있기 때문에 영하의 측정 온도 범위에 대한 함수센서의 정확도를 파악할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 흙의 온도 범위를 영하 $2^{\circ}C$ 미만까지 확장하여 TDR 방식의 함수비 센서에 대한 온도 민감도 시험을 수행하였다. 체적함수비 20%와 30%에 대한 시험 결과 공시체 표면 온도가 영하로 떨어지면서 센서부근의 수분이 감소하고, 공시체 상부의 함수비가 증가하는 경향을 보여주었다. 그러나 함수센서에 대한 온도의 영향은 함수비가 낮을 경우 미소한 것으로 나타났다.

• 한국도로학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.33-38
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• 2015

PURPOSES : The purpose of this paper is to investigate the application of thermoelectric technology to concrete structures for harvesting solar energy that would otherwise be wasted. In various fields of research, thermoelectric technology using a thermoelectric module is being investigated for utilizing solar energy. METHODS: In our experiment, a halogen lamp was used to produce heat energy instead of the solar heat. A data logger was used to record the generated voltage over time from the thermoelectric module mounted on a concrete specimen. In order to increase the efficiency of energy harvesting, various factors such as color, architecture, and the ability to prevent heat absorption by the concrete surface were investigated for the placement of the thermoelectric module. RESULTS : The thermoelectric module produced a voltage using the temperature difference between the lower and upper sides of the module. When the concrete specimen was coated with an aluminum foil, a high electric power was measured. In addition, for the power generated at low temperatures, it was confirmed that the voltage was generated steadily. CONCLUSIONS: Thermoelectric technology for energy harvesting can be applied to concrete structures for generating electric power. The generated electricity can be used to power sensors used in structure monitoring in the future.

• Tribology and Lubricants
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• 제34권1호
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• pp.1-8
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• 2018

This paper presents the analysis of friction master curves for a sliding elastomer on rough granite. The hysteresis friction is calculated using an analytical model that considers the energy spent during the local deformation of the rubber due to surface asperities. The adhesion friction is also considered for dry friction prediction. The viscoelastic modulus of the rubber compound and the large-strain effective modulus are obtained from dynamic mechanical analysis (DMA). We accurately demonstrate the large strain of rubber that contacts with road substrate using the GW theory. We found that the rubber block deforms approximately to 40% strain. In addition, the viscoelastic master curve considering nonlinearity (at 40% strain) is derived based on the above finding. As viscoelasticity strongly depends on temperature, it can be assumed that the influence of velocity on friction is connected to the viscoelastic shift factors gained from DMA using the time-temperature superposition. In this study, we apply these shift factors to measure friction on dry granite over a velocity range for various temperatures. The measurements are compared to simulated hysteresis and adhesion friction using the Kluppel friction theory. Although friction results in the low-speed band match well with the simulation results, there are differences in the predicted and experimental results as the velocity increases. Thus, additional research is required for a more precise explanation of the viscoelastic material properties for better prediction of rubber friction characteristics.

• Journal of Welding and Joining
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• 제32권3호
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• pp.27-33
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• 2014

This paper presents a brief summary on a relatively new plasma aided electrolytic surface treatment process for light metals. A brief discussion regarding the advantages, principle, process parameters and applications of this process is discussed. The process owes its origin to Sluginov who discovered an arc discharge phenomenon in electrolysis in 1880. A similar process was studied and developed by Markov and coworkers in 1970s who successfully deposited an oxide film on aluminium. Several investigation thereafter lead to the establishment of suitable process parameters for deposition of a crystalline oxide film of more than $100{\mu}m$ thickness on the surface of light metals such as aluminium, titanium and magnesium. This process nowadays goes by several names such as plasma electrolytic oxidation (PEO), micro-arc oxidation (MOA), anodic spark deposition (ASD) etc. Several startups and surface treatment companies have taken up the process and deployed it successfully in a range of products, from military grade rifles to common off road sprockets. However, there are certain limitations to this technology such as the formation of an outer porous oxide layer, especially in case of magnesium which displays a Piling Bedworth ratio of less than one and thus an inherent non protective oxide. This can be treated further but adds to the cost of the process. Overall, it can be said the PEO process offers a better solution than the conventional coating processes. It offers advantages considering the fact that he electrolyte used in PEO process is environmental friendly and the temperature control is not as strict as in case of other surface treatment processes.

• 한국도로학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.45-54
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• 2006

1970년대 이후로 국내 건설 산업은 건설위주의 정책으로 지속적인 성장을 이루어 왔지만 이로 인한 환경문제가 심각하게 대두되고 있다. 아스팔트 및 시멘트 콘크리트포장으로 이루어진 도시지역은 열을 흡수하여 국지적인 열섬효과를 만들어 도시지역의 기온을 상승시키는 원인이 되고 있다. 이러한 문제점의 대안으로 최근에 기존 포장에 비해 흡수열량과 방출열량이 적은 흙을 주재료로 하여 특수한 경화재와의 혼합물을 사용한 도로 포장공법이 개발 사용되고 있다. 본 연구에서는 아스팔트콘크리트와 시멘트콘크리트 및 습식교반경화토를 대상으로 시험포장을 실시하고, 현장계측을 통하여 포장형식에 따른 포장체의 온도를 측정하여 온도특성을 규명하였다. 연구 결과, 시험포장에서 계측한 결과를 분석하여 대기온도에 따른 포장표면온도와 포장체 내부에서의 온도를 추정할 수 있는 관계식을 제시하였다. 대기온도 변화에 따른 포장체 내부온도 변화는 아스팔트콘크리트포장에서 가장 큰 변화를 나타내는 반면, 습식교반경화토포장에서는 큰 변화를 보이고 있지 않다. 따라서 기존 포장에 비해 흡수열량과 방출열량이 적은 습식교반경화토를 이용하여 공원 산책로, 농로, 관광지 도로, 자전거전용 도로 등과 같은 도로에 적용하게 되면 도시지역의 기온상승을 방지함과 동시에 인체에 무해하고 환경친화적인 도로를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.17-21
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• 2019

국내 한랭지역의 경우 고속도로터널 및 일반도로터널에서 발생하는 동결피해 사례는 조사 및 보고되고 있지만, 이에 대한 방안대책은 미흡한 상황이다. 한랭지역의 경우 영상권을 유지하는 다른 지역들과는 달리 평균온도가 영하로 떨어지는 지역이며, 동일지역 터널 내에서도 기온이 낮은 입출구에서 손상이 좀 더 발생하는 것으로 조사 되었다. 터널 라이닝의 온도저하를 방지하기 위하여 동절기에 라이닝의 온도를 강제로 상승시킬 수 있는 발열체를 제작하였다. 발열체는 실규모 터널의 라이닝에 부착하여 발열체의 열에 의한 터널 라이닝 주변의 온도변화를 측정하였다. 연구결과 발열체의 발열에 의해 라이닝의 온도상승 정도를 확인하였으며, 일정시간이 경과하면 라이닝의 온도상승이 수렴하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 활용하여 동절기 터널라이닝 및 배면의 동결피해를 줄일 수 있음을 확인하였다.

• 한국조경학회지
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• 제46권6호
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• pp.60-74
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• 2018

본 연구는 폭염 시 동-서향 가로의 북측 보도($N35^{\circ}10.73{\sim}10.75^{\prime}$, $E128^{\circ}55.90-58.00^{\prime}$, 표고: 50m)에서 기상측정장비, 순복사계, 반사구와 열화상카메라를 이용한 실측을 통해 가로수와 쉘터에 의한 차양이 인체가 체감하는 열환경에 주는 영향을 MRT, L-MRT, UTCI, 바닥면, 벽면, 천개면의 구성요소별 방사온도로 평가하였다. 이를 위해 1 및 2열 가로수와 생울타리, 쉘터와 어-닝, 햇빛 노출지에 대한 열환경을 측정하였다. 9일간 오전 10시부터 오후 4시까지의 선 자세의 인체가 흡수한 매 1분 간격 인체-생기상학적 자료 그리고 1일간 오후 1시 16분부터 35분까지 보도 구성요소의 방사온도를 분석한 결과는 다음과 같다. 가로수와 쉘터에 의한 차양은 여름철 낮 동안 UTCI를 감소시킴으로써 열스트레스를 완화하였는데, 햇빛 노출지에 비해 1 가로수와 생울타리는 0.4단계~0.5단계, 2열 가로수와 생울타리는 0.5단계~0.8단계, 쉘터와 어-닝은 0.3단계~1.0단계로 낮추어 주었다. 하지만 폭염 시에는 가로수와 쉘터 하부의 열환경도 이용자들에게 대부분의 시간대에 "매우 강한 열스트레스"를 주는 것으로 나타났다. 그리고 햇빛에 노출된 보도 상의 열환경은 "매우 강한 열스트레스" 또는 "극심한 열스트레스"를 주는 것으로 나타났다. 체온 $37^{\circ}C$를 기준으로 한 보도 구성요소의 열스트레스 부하온도는 포장면 $7.4^{\circ}C{\sim}21.4^{\circ}C$, 도로면 $14.7^{\circ}C{\sim}15.8^{\circ}C$, 쉘터의 캐노피 $12.7^{\circ}C$, 어-닝 $8.6^{\circ}C$, 가로시설물 $7.0^{\circ}C$, 건물벽면 $3.5^{\circ}C{\sim}6.4^{\circ}C$ 순으로 나타났다. 열스트레스 부하율은 포장면 34.9%~81.0%, 도로면 9.6%~25.2%, 쉘터의 캐노피 24.8%, 건물벽면 14.1%~15.4%, 어-닝 7.0%, 가로시설물 5.7% 순으로 나타났다. 보도에서 보행자의 열적 쾌적성을 개선하기 위해서는 차양을 통해 포장면 및 도로면 그리고 건물벽면의 방사온도를 낮추는 것이 가장 효율적이며, 이를 위해서는 최소한의 정지와 전정을 통해 가로수의 수관투영면적과 LAI를 높여야 하며, 도로변에 지엽이 치밀한 생울타리를 조성하는 것은 필수적이다. 그리고 쉘터나 어-닝의 표면온도를 낮추기 위해서 서멀 라이너, 고반사 재료, 식생 녹화 등의 대책을 강구할 필요가 있다. 아울러 건물벽면에 재귀반사 재료를 사용함으로써 반사광을 제어하여야 하며, 적극적으로는 보도 포장 표면온도를 낮추기 위해 보도 포장면에 물을 뿌리는 것이 효율적이다.