• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권3호
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• pp.30-37
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• 2023

PSCB 거더교는 상하부 플랜지와 복부가 일체화된 폐합된 단면으로 일반적으로 거더와 바닥판이 분리된 교량과 구조적 특성이 상이하여 PSCB 거더교의 특성을 반영한 유지관리 방안이 필요하다. 고속도로 PSCB 거더교의 정밀안전진단 보고서를 수집하여 손상 유형을 분석한 결과, 공용 중 발생되는 열화·손상은 대부분 상부플랜지에 집중되어 있다. 특히 상부플랜지 하면의 교축방향 균열은 분석대상 PSCB 거더교의 약 70 %에서 발생되었고, 이는 외부하중에 의한 구조적 균열 보다 수화열, 건조수축 등 간접하중에 의한 균열로 판단된다. 공용중인 PSCB 거더교의 내구성 향상 및 유지관리 비용 절감 등을 위해서는 설계단계부터 구속 건조수축 균열의 제어가 필요하다. 따라서 본 논문에서는 PSCB 거더교 상부플랜지 하면 균열의 주요 원인인 구속 상태에서의 건조수축으로 인하여 발생되는 균열에 대하여 Gilbert Model을 이용하여 직접 계산하고, 철근량, 철근직경 및 간격 등 영향인자를 분석하였다. 분석결과, 간접하중으로 인하여 발생되는 균열폭은 H16 철근 기준 철근비 0.01 이하, 철근비 0.01 기준 H19보다 직경이 큰 철근의 경우 허용 균열폭 0.2 mm를 초과하는 것으로 나타났으며, 최종적으로 균열폭 검토 결과를 바탕으로 PSCB 거더교 상부플랜지의 균열폭 제어 방안을 제안하였다.

• 감성과학
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• 제25권4호
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• pp.45-52
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• 2022

최근 신체활동에 대해 인식하는 센서와 그 제품군에 대한 관심 및 수요가 증가하고 있다. 특히 유연하고 연신이 가능하며 사용자의 생체신호를 감지할 수 있는 웨어러블 소재에 대한 개발이 주목받고 있다. 본 연구에서는 소수성 소재에 Micro Needle을 통해 미세 구멍을 형성한 후 SWCNT 분산용액에 대한 함침 효율을 향상시키는 실험을 수행하였다. 본 연구에서는 구멍을 뚫지 않은 소재를 대조(control) 군으로 함침을 진행, 비교 분석하였다. 센서의 전기전도도를 평가하기 위해 Strain UTM (Universal Testing Machine, UTM, Dacell)과 저항을 측정하는 멀티미터(Keysight)를 이용해 센서를 인장했을 때의 센서의 전기전도도를 측정하였다. 또한 센서의 내구성을 평가하기 위해 시료별로 500회 인장을 진행한 후에 센서의 전기전도도를 평가하였다. 그 결과 Needling을 한 센서의 전기전도성이 Needling을 하지 않은 센서에 비해 최소 16배 이상 뛰어남을 알 수 있었다. 또한 센서의 초기 저항에 비해 게이지 팩터도 우수해 센서로서 좋은 성능을 확인할 수 있었다. 이를 통해 친수성 소재에 비해 물성이 뛰어나지만, 높은 표면장력 때문에 함침 효율이 좋지 않았던 소수성 소재의 함침 효율을 높여 신체의 움직임을 더 효과적으로 감지하고 내구성과 활용 가능성이 뛰어난 센서를 제작했다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권1호
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• pp.9-20
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• 2023

고속도로 콘크리트 구조물은 제설제 사용량 증가로 구조물의 열화가 가속되고 있어 성능회복을 위해 단면복구공사를 실시하고 있다. 하지만, 보수공사 이후 보수부위에 균열, 들뜸 및 부착성능 저하 등의 재손상이 나타나고 있다. 본 연구에서는 먼저 해외 기준을 분석하였고, 공용 중인 콘크리트 구조물의 현장조사, 실내실험, 폐교량에 대한 시험시공을 통해 균열 방지 및 부착성능향상을 위해 강화된 기준을 제시하였다. 요구성능이 충족되는 재료는 모두 적용이 가능하도록 성능기반의 품질기준을 제시하였고, 재료별 상이한 시험방법도 일관성 있는 시험결과 분석을 위해 콘크리트 시험법으로 통일하여 제시하였다. 고려된 품질기준은 하중 저항을 위해 역학특성 분야로는 압축강도, 휨강도, 부착강도 기준을 마련하였고, 체적안정성을 위해 길이변화율, 균열저항성, 열팽창계수, 탄성계수를 기준을 마련하였다. 제설염해에 대한 저항성을 위해 내구성능 분야로는 염분침투저항성과 동결융해저항성 기준을 제시하였다. 본 연구에 의해 제시된 콘크리트 보수재료의 기준은 국내의 단면복구공사 품질향상에 기여할 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2A호
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• pp.297-304
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• 2008

콘크리트의 균열이 수밀성을 떨어트리고 내구성을 악화시키는 것은 이미 잘 알려진 사실이다. 균열에 의한 이러한 성능저하는, 콘크리트에 균열이 발생하면 물 뿐만이 아니라 염화물, 이산화탄소, 황산염과 같이 유해한 물질들의 침투가 용이해지기 때문이다. 하지만 균열이 물과 접촉하는 경우 일부는 폐쇄 된다. 이러한 현상을 self-healing이라고 하며, self-healing은 균열면에서 새로이 생성되는 수화물과 밀접한 관련이 있다. 콘크리트의 self-healing과 관련한 상당수의 연구에서 공통적으로 균열면 표면에서 CSH겔이 관찰됨을 확인하였다. 그러나 self-healing에 관한 일부 연구에서는 CSH겔 뿐만 아니라 수산화칼슘 및 에트링자이트가 균열 표면에서 관찰되었다고 보고하였다. 본 연구에서는 self-healing에 의한 수화생성물을 확인하고자 하였으며, 또한 구체방수재가 self-healing에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 균열 표면에 대하여 XRD, DSC, SEM, EDX 분석을 실시한 결과 시멘트계에서 self-healing은 CSH겔, 수산화칼슘, 에트링자이트와 연관이 있음을 확인하였다. 또한 구체방수재가 섬유상(또는 침상)의 수화물의 생성을 촉진하고 이들 수화물이 망목구조 형태를 이루는 것을 확인하였다. 이러한 섬유상의 수화물이 시멘트 계의 self-healing에 매우 효과적인 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.541-554
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• 2023

터널 및 에너지/폐기물 저장과 관련하여 지하공간의 활용이 증가하는 추세이다. 지하공간의 안정성 확보를 위해서는 암반균열 및 절리를 보강하는 것이 중요하다. 절리와 같은 불연속면은 암반의 강도를 저하시키고, 지하공간 내부로 지하수 유입을 발생시킬 수 있다. 불연속면 주변의 암반 강도의 증대와 차수를 위해 암반 그라우팅을 활용할 수 있다. 그러나 암반 그라우팅 시 주입재료가 암반 절리 내 원활하게 주입되고 있는지 직접적인 확인에 한계가 있다. 그라우팅 주입재가 사전에 목표한 설계안과 같이 주입되지 않을 시 강도, 내구성 증대 및 차수성 향상 효과를 볼 수 없다. 따라서 실험적으로 평가가 어려운 그라우팅 주입재가 설계대로 주입되고 있는지 수치해석을 활용하여 사전에 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 개별요소 수치해석 프로그램인 UDEC (Universal Distinct Element Code)을 활용한 그라우팅 주입재의 물/시멘트 배합비, 주입압력, 주입유량과 같은 주입변수에 따른 주입성능을 평가하였다. 또한 실내실험을 통해 수치해석 결과와 비교하여 수치해석 모델의 신뢰도를 검증하였다. 본 연구결과는 향후 현장에서 그라우팅 설계 시 주입재의 물성, 주입시간, 펌프 압력과 같은 변수들을 최적화할 수 있는데 도움이 될 것으로 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권2호
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• pp.163-170
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• 2008

탄산화속도는 구조물이 위치한 환경의 이산화탄소($CO_2$) 농도, 콘크리트 품질, 구조물의 형상 등에 의해 영향을 받게 되며, 본 연구에서는 국내의 내구성 조사자료를 토대로 하여 콘크리트 품질에 따른 각종 인자를 고려한 탄산화속도계수 추정식을 도출하고자 수행되었다. 수행결과, 도심지역이 산간지역에 비해 교량의 경우 약 1.5배, 터널의 경우 2.5배 탄산화가 빠르게 진행되는 것으로 분석되었으며, 도심지역에서는 건축물, 터널, 교량의 순서로 교량에 비해 약 2.7배, 1.3배 탄산화가 빠르게 진행되는 것으로 평가되었다. 산간지역에서는 교량이 터널보다 약 1.3배 빠르게 진행되는 것으로 평가되었으며, 도심지역에서 교량의 상부구조가 하부구조보다 약 1.3배 빠르게 진행되는 것으로 분석되었다. 한편 압축강도를 물 시멘트비로 환산하여 일반적으로 적용하고 있는 기존의 일본 기시타니식 탄산화속도계수 추정식과 비교한 결과 대부분이 기시타니식보다 빠른 것으로 평가되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권5호
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• pp.47-53
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• 2024

본 연구는 도심지에서 도로와 주거지역 간의 근접성 증가로 인해 발생하는 교통 소음을 저감하기 위해, 다양한 도로포장 방법의 소음 저감 효과를 비교 분석하였다. Dense Asphalt Concrete(DAC), Double Layer Porous Asphalt Concrete(DLPAC), Transverse Tining Concrete(TTC), Exposed Aggregate Concrete(EAC) 등 4가지 도로포장에 대해 CPX 근접소음 및 통과소음 측정을 통해 소음 특성을 평가하였다. CPX 측정 결과, 모든 포장에서 주행속도 증가에 따라 소음이 로그 함수 관계로 증가했으며, 특히 DLPAC 포장은 800 Hz 이하의 저주파수 대역에서 소음이 높고, 고주파수 대역에서는 소음이 낮아지는 특징이 나타났다. 이는 DLPAC 포장의 내부 공극에 의한 공명 효과와 압축 및 팽창 소음의 감소에 기인한 것으로 분석된다. 통과소음 측정에서는 DLPAC 포장이 DAC 포장보다 저주파수 대역에서 더 높은 소음을 나타냈으나, 이는 포장 상태의 내구성 저하와 외부 환경 소음의 영향을 받은 것으로 판단된다. 연구 결과, CPX 측정 방법이 주행 속도의 영향을 잘 반영하여 도로 소음 성능을 평가하는 데 더 적합한 것으로 나타났다. 다만, 본 연구는 제한된 현장 조건에서 수행되었으므로, 추후 다양한 현장과 조건에서 추가적인 연구를 통해 신뢰성을 확보할 필요가 있다.

• 대한치과보철학회지
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• 제47권4호
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• pp.424-434
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• 2009

연구목적: 임플란트는 수직교합 하중에는 비교적 잘 견디나 측방하중에 대해서는 약한 역학적 성질을 갖고 있으므로 임플란트의 재료 특성과 기하학적 형태에 따른 응력 분석 연구의 필요성이 제기되고 있다. 연구재료 및 방법: 외부육각구조를 갖는 28개의 임플란트를 7개씩 4군으로 나누어 그 제품에 적합한 UCLA gold abutment를 이용해, 제3형 금합금으로 보철 물을 제작하였고, A군 (3i, FULL $OSSEOTITE^{(R)}$-Implant), B군 (Nobelbiocare, Branemark $System^{(R)}$Mk III Groovy RP), C군 (Neobiotec, $SinusQuick^{(TM)}$ EB), D군 (Osstem, US-II)으로 분류하였다. 고정체와 지대주나사, 지대주를 연결한 후 수직적으로 절단하여 연마한 후 미세경도계를 이용하여 10군데에서 경도측정을 실시하였고, 동적하중 피로시험기를 이용하여 60-600 N범위로 파절시까지 동적 하중을 가하였다. 주사전자현미경을 이용하여 지대주나사 및 고정체의 파절 양상과 파절 위치 등을 관찰하였고, 유한요소분석을 통해 고정체와 지대주 나사에 나타나는 응력 분포와 파절면을 비교 분석하였다. 결과: 1.고정체 경도는 A, B, C, D군에서 각각 245.3, 289.7, 281.3, 300.4 Hv로 D군이 가장 높았고, A군이 가장 낮았다. 지대주 나사의 경도는 A, B, C, D군에서 각각 340.00, 317.62, 306.5, 306.2 Hv로 A군이 가장 높고, D군이 가장 낮았다. 2. 모든 실험군에서 임플란트 고정체의 파절은 응력이 집중되는 고정체 3-4번째 나사산 홈 (valley) 부위 또는 내면의 사공간부와 일치하는 부위에서 발생되었고, 피로수명은 A, B, C, D군에서 각각 31585, 47311, 30141, 105371로 D군이 가장 높았으며, A, B, C군과는 유의한 차이가 있었다(P<.05). 3. 파절양상은 B군과D군에서는 고정체와 나사 모두에서 수직 (longitudinal)파절과 수평 (transverse)파절이 동시에 일어나는 복합 (complex mode) 파절이 관찰 되었고, A와 C군에서는 고정체에서 수평 (transverse mode) 파절만이 관찰되었다. 4. 유한요소분석 결과 인장응력이 가장 높은 고정체 표면부에서 피로 균열이 시발되어 압축응력이 가장 높은 반대편 부위로 피로균열이 전파되었으며, 최대 유효 응력값은 C군이 가장 높았고, B군에서 가장 낮았다. 결론: 피질골 높이와 일치하는 임플란트 고정체 부위에서 최대 인장 주응력이 발생되며, 고정체 사공간부 (dead space)가 최대 인장 주응력이 작용하는 지그 표면과 일치할 때 피로파절이 발생되었다. 따라서 악골에 식립된 임플란트의 신뢰성을 향상시키고 수명을 증대시키기 위해서는 가능한 임플란트 주위의 골소실이 일어나지 않도록 해야 할 것이나 골흡수가 일어나 사공간부 수준까지 진행된다면 임플란트의 파절 빈도가 증가될 수 있으므로 이에 대한 대처가 필요할 것으로 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.83-91
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• 2019

본 연구는 화재 피해를 입은 콘크리트 구조물을 디지털 카메라 및 이미지 프로세싱 소프트웨어를 활용하여 손상도 평가를 하기 위한 기초 연구이다. 이를 위해 W/C=0.5(일반 강도) 및 0.3(고강도)의 모르타르 및 페이스트 시료를 전기로에 넣어 $100^{\circ}C$에서 $1000^{\circ}C$까지 화재피해를 모사한 후, 압축강도 및 색도 분석을 분석하였다. 여기서 페이스트는 분말형태로 가공하여 CIELAB 색도를 측정하였고, 디지털 카메라로 시료를 촬영한 후 색상 강도 분석(color-intensity analyzer) 소프트웨어로 RGB 색도를 측정하였다. 그 결과 가열 온도 $400^{\circ}C$ 까지는 압축강도 잔존율이 W/C=0.5는 87.2 %, W/C=0.3은 86.7 % 수준의 강도 손상을 보였다. 그러나 $500^{\circ}C$ 이상에서는 급격한 강도 저하가 나타났으며, W/C=0.5는 55.2 %, W/C=0.3은 51.9 %의 압축강도 잔존율이 나타났다. $700^{\circ}C$ 이상에서는 W/C=0.5는 26.3 %, W/C=0.3은 27.8 %으로써 구조물의 내구성을 확보할 수 없는 수준이었다. $L^*a^*b$ 분석 결과 $700^{\circ}C$ 이후부터 $b^*$가 급격히 높아지는 결과가 나타났다. 이는 $700^{\circ}C$이후에서 노란색의 강도가 강해지는 것으로 분석된다. 또한, RGB 분석 결과 $700^{\circ}C$ 이후부터 R 및 G의 히스토그램 첨도 및 빈도가 높아지는 것을 확인하였다. 이는 R 및 G의 픽셀(화소)이 많아지는 것으로 분석된다. 따라서 화재 피해를 입은 콘크리트의 색도 분석은 노란색($b^*$ 혹은 R+G)의 변화를 확인하는 것으로 손상 정도를 예상하는 것이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국전통조경학회지
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• 제31권4호
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• pp.113-122
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• 2013

본 연구는 전통구조물의 안정에 미치는 영향에 대해 분석하였다. 우리나라 전통조경공간에서 축석 기둥으로 조성된 담장의 기초가 안정함에 따라 오랜 세월동안 무너지지 않고 유지됨을 알 수 있었다. 연구 대상지인 담양 소쇄원의 오곡문 담장은 자연과 조화되는 하나의 전통구조물로 그 어떠한 영향에도 변형됨이 없이 지금까지 유지되어 왔다. 여기에는 우리 선조들의 슬기와 지혜가 곁들어 있음을 짐작할 수 있다. 그러나 전통구조물 재현에 있어 하자발생 빈도가 빈번하다. 이는 전통구조물에서 벗어난 공법으로 약식 적용하였기 때문이다. 따라서 본 연구의 대상인 오곡문 담장이 무너지지 않는 요인을 통해 그 해결 방안을 간접적으로 얻고자 함이다. 아울러 연구 방법으로는 물리적 시험과 역학 계산방식의 유추 해석을 통해 다음의 결과를 도출하였다. 첫째, 내적 요인으로 오곡문 담장의 구조를 이루는 부재와 결속 방식이다. 1) 기초 지반의 안정이다. 여기서 원지반인 모암의 역할이 크다는 사실과 침하 현상이 없다는 것이다. 2) 수문에 의한 마찰력을 최소화하기 위해 물길을 두 갈래로 분리한 축석형태와 메쌓기 공법을 통한 수문에서의 지내력과 범람을 대비하여 우회수로를 만들었다. 3) 하중에 의한 지지력과 내구성에 견디는 구조로 재료의 강도와 축조형태에 있어 각 개체 간의 힘의 분산을 가져오는 마찰력을 최대화하는 공법으로 적용되었다. 둘째, 외적 요인으로 오곡문 담장의 역학 수리 계산식을 통해서 얻은 결과, 비바람과 수문에 의한 영향이 크게 나타나지만, 담장의 구조적 안정에 해칠 만한 힘의 작용이 미흡하다는 결론이다. 따라서 본 연구의 결과, 내 외적 영향에도 잘 견디는 구조로 구성된 구조체로 볼 수 있다. 그러나 향후 사후관리 측면과 이상기후로 인한 환경 인자에 의해 무너질수도 있다는 사실이다.