• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.506-513
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• 2021

철근콘크리트 구조물의 내구성 및 안전성은 콘크리트의 균열 및 강도와 더불어 철근의 배근상태나 콘크리트 피복 두께에 크게 의존한다. 콘크리트 내에 매립되어 있는 철근 정보를 정확히 파악하는 방법엔 국부 파괴법과 비파괴 철근 탐사 시험이 있다. 일반적으로 부재 손상을 최소화하기 위해 비파괴 철근 탐사 시험을 통해 파악하며, 비파괴 철근 탐사 시험에는 전자파레이더법, 전자기유도법, 방사선법 등이 있다. 콘크리트의 함수율과 온도는 콘크리트의 전기적 특성인 유전율에 영향을 미쳐 비파괴 철근 탐사 시험 결과에 간섭을 방생시킨다. 따라서 본연구에서는 콘크리트의 표면수율과 온도에 따라 전자파레이더법과 전자기유도법이 받는 영향을 분석하였다. 장비와 기술의 발달로 원리와 상관없이 24℃ 시험체에서는 평균 오차율이 5% 이하로 나타났으며 특히 전자기유도법의 경우 매우 높은 정확성을 갖는 것을 확인하였다. 전자파레이더법은 습윤상태보다 건조상태에서 상대적으로 오차율이 작은 특성을 나타내었으며, 고온에서는 다소 높은 오차율이 나타났다. 탐사 대상의 온도가 낮고 건조한 경우 전자파레이더법을 적용하고, 탐사 대상이 습윤상태이거나 고온에서는 전자기유도법을 사용하여 오차를 감소시킬 수 있음이 확인되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.19-30
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• 2023

연약지반 대책공법으로 적용되는 다짐모래말뚝과 같은 지중구조물은 주로 복합지반 설계법에 의해 침하 및 안정성을 분석한다. 복합지반 설계법의 기본원리는 아칭효과이며 말뚝의 보강효과는 응력분담비로 평가한다. 탄성적 특성을 갖는 그라우팅 말뚝을 지반보강공법으로 적용할 때 기존의 응력분담비 평가는 말뚝이 지표까지 설치되어 상재하중이 말뚝과 원지반에 같이 직접 재하되는 경우만을 고려해 왔다. 본 연구에서는 지반보강 말뚝의 설치를 지표까지 올리지 않고 지중 어느 위치에서 마감할 때에는 지금까지의 연구들에 의해 적용된 응력분담비 적용 방법이 달라져야 한다는 것을 보여주었다. 고강도 Jet grouting이 적용되었을 때 원지반에 대한 그라우팅 말뚝의 응력분담비(n)는 통상 30~50 범위의 값을 적용한다. 그러나 이는 지표까지 말뚝이 놓이는 경우이고 말뚝 상단의 위치가 지표로부터 멀리 깊게 위치될 경우 응력분담 효과가 급격히 저감되며 응력구(stress bulb) 경계가 되는 깊이부터는 정량적 값 1.5에 수렴했다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.241-248
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• 2022

SRD(Shear Reinforcement of Dual Anchorage)는 건축 현장에서 철근 콘크리트 구조물의 안전성을 보강하는 데 사용된다. 전단 보강재를 만들 때에는 용접이 사용되며, 용접은 제품의 생산성 및 경쟁력을 좌우하는 데 중요한 역할을 한다. 따라서 용접 비드 검출 검사가 필요하다. 본 연구에서는 용접 비드의 영상 자료를 이용하여 용접 비드를 검사하는 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 먼저 영상 내 수직 방향으로 밝깃값을 계산한 뒤, 밝깃값 분포의 50% 높이 지점에 해당하는 위치를 영상에서 찾아서 수직 방향으로 용접 비드를 분할한다. 그리고 수평 방향에 대해서도 동일한 방법으로 용접 비드 영역을 분할한 뒤, 분할 영상을 분석하여 용접비드 유무를 검사한다. 제안한 알고리즘은 관심 영역을 먼저 지정한 뒤 분석을 수행하여 연산량을 감소시켰다. 또한 SRD 영상에서 모재와 용접 비드 영역 사이에 밝깃값의 차이 특징을 이용하여 수직 및 수평 방향의 모든 밝깃값을 이용함으로써 정확도를 높일 수 있었다. 실험에서는 용접 비드 유무를 검출하기 위한 방법들로써 K-평균, k-최근접 이웃 등 5개의 알고리즘을 이용하여 분석 결과들을 비교하였으며, 타 알고리즘들에 비해 제안한 알고리즘의 정확도가 가장 높음을 보였다.

• Composites Research
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• 제36권3호
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• pp.162-166
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• 2023

복합재료는 일반적인 고강도 구조체에 활용성이 증가하고 있지만 최신의 복합적인 전자기기 내부 소자 등과 같은 multifunctional 재료들의 성능 특성 요구가 증가하고 있다. 기기의 방열 특성의 경우 대표적으로 요구되는 물성인 반면 복합재료의 경우 적층 공정으로 인해 수직 방향의 열적 특성 제어는 해결해야 될 문제 중 하나이다. 본 연구에서는 vacuum filtration 방법을 이용하여 Carbon fiber reinforced polymer를 제작하였다. 복합재료 제작 공정에서는 섬유들의 분산에 활용성이 가장 뛰어난 세 가지 solvent들을 사용하여 solvent의 영향을 살펴보았다. 또한 세가지의 aspect ratio를 가지는 단섬유 carbon fiber들의 수직 방향의 배열성을 확인하기 위해 현미경을 통한 morphology를 관찰하였고 제작된 시편의 열전도도 측정을 통해 배열성을 검토하였다. 시편의 열전도도 측정 결과 단섬유 carbon fiber의 aspect ratio가 낮을수록 높은 열전도도를 보였으며 through-plane 방향의 열전도도는 DMF, NMP, Acetone 순으로 각각 8.69 W/m·K, 10.32 W/m·K, 13.01 W/m·K의 증가되는 값을 보였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권5A호
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• pp.433-442
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• 2010

콘크리트의 염화물 확산계수의 제어는 염해에 노출된 콘크리트 구조물의 내구수명 확보에 필수적이며, 이를 위해 많은 연구가 진행되어 왔다. 본 연구는 목표 내구수명을 만족하는 목표확산계수를 도출하고 유전자 알고리즘을 통하여, 최적배합을 도출하는데 있다. 이를 위하여, 동일한 골재 및 혼화재를 사용한 30개의 배합과 그에 따른 염화물 확산계수를 분석하였으며, 27개를 대상으로 확산계수 예측식을 도출하였다. 확산계수 예측식의 변수로는 물-결합재비, 단위 혼화재량(슬래그, 플라이 애쉬, 실리카퓸), 단위 시멘트량, 단위 잔골재 및 굵은 골재량을 포함하도록 하였으며 나머지 3개의 배합에 대하여 검증을 수행하였다. 최적 함수식은 27개의 배합에 대하여 평균 18.7%의 오차와 16.0%의 변동계수를 보이고 있었다. 주어진 3개의 확산계수에 대하여, 유전자 알고리즘을 통하여 도출된 배합은 0.3%~12.2%의 오차범위를 가지며 각각의 배합인자를 도출하였다. 최종적으로 서로 다른 내구성 설계변수(목표내구수명, 피복두께, 표면염화물량, 혼화재량)와 노출환경(온도 및 습도)을 가정하여 목표 확산계수를 도출하였으며, 이에 만족하는 최적화된 콘크리트 배합을 제안하였다. 본 연구에서는 유전자 알고리즘을 이용하여, 내구성 콘크리트 배합도출에 대한 적용성을 평가하였으며, 제안된 기법은 다양한 확산계수의 범위를 가지는 광범위한 자료구축을 통하여 개선될 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4A호
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• pp.565-571
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• 2008

최근들어 구조물에 직접적인 손상을 주지 않는 비파괴평가를 통한 콘크리트 구조물의 성능평가에 대한 연구가 다양하게 진행되고 있으며, 특히 비자성체인 시멘트계 재료의 특성을 이용하여, 전자기 특성을 콘크리트에 적용하려는 연구가 시도되고 있다. 경제적인 콘크리트 생산을 위하여 해사가 잔골재로서 많이 사용되는 현실을 감안할 때, 철근의 부식에 직접적으로 관여하는 콘크리트 내부 염화물이 콘크리트의 재료적 특성에 미치는 영향 또한 중요한 연구과제 중의 하나이며, 본 연구에서는 이와 연계한 전자기 특성 변화를 중점적으로 살펴보고자 한다. 본 연구에서는 5가지의 다른 염화물 함유량(0.0, 0.6, 1.2, 2.4, $3.6kg/m^3$)이 포함된 보통포틀랜트시멘트(Ordinary Portland Cement : OPC) 모르타르를 이용하여 유전상수를 측정하고 그 변화를 분석하였다. 각 시편은 3가지 물-시멘트비(45%, 55%, 65%)를 가지도록 하였으며, 0.2~20 GHz의 영역에서 유전상수(dielectric constant)와 전도율(conductivity)이 측정되었다. 전자기 특성과 염화물량의 변화를 용이하도록 하기 위하여, 5~20 GHz 영역에서의 전도율 및 유전상수의 평균값이 사용되었다. 각각의 전자기 특성들은 물-시멘트비가 낮을수록 높게 평가되었으며, 염화물량의 증가에 따라 측정값이 증가하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5A호
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• pp.737-746
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• 2008

최근 들어 비파괴기술이 발달함에 따라, 콘크리트 구조물의 건전성 평가에 전자기 특성을 이용한 평가기법이 적용되고 있다. 시멘트 건설재료와 같은 절연성 재료는 고유한 유전상수 또는 전도율을 가지므로 특성화될 수 있는데, 이러한 전자기 특성은 물-시멘트비, 단위 시멘트 량과 같은 배합조건에 따라 변화하게 된다. 실내조건에 노출된 시멘트 모르타르는 일반적으로 수분에 포화되지 않으므로, 공극률이 전자기특성에 큰 영향을 미치는데, 이러한 공극률은 주로 초기재령에서 결정되어지며, 양생조건에 따라 매우 민감하게 변화한다. 본 연구에서는 4가지 종류의 물-시멘트비를 가진 시멘트 모르타르를 대상으로, 전자기 특성(유전상수, 전도율)을 광범위 대역인 0.2 GHz~20 GHz 범위에서 측정하였다. 각 시편은 배합 후 0일에서 28일까지 총 5가지의 다른 수중양생기간을 가지도록 하였으며, 28일 이후, 실내노출상태에서 전자기 특성을 측정하였다. 한편 28일 재령시, 수은압입법을 통하여 공극률을 분석하였으며, 실내상태의 수분손실을 측정하여 포화도를 평가하였다. 양생초기부터 변화하는 공극률을 평가하기 위해, 초기재령 콘크리트의 거동 평가 프로그램을 이용하여 시멘트 모르타르의 공극률 변화를 분석하였으며, 측정된 전자기 특성의 변화를 분석하였다. 전자기 특성을 영향인자(재령, 물-시멘트비)와 쉽게 비교하기 위해서, 5 GHz~20 GHz 영역의 값을 하나의 평균값으로 도출하였다. 초기재령에서 평균화된 유전상수와 전도율은 물-시멘트비의 감소에 따라서 선형으로 증가하였으며, 4주의 양생기간동안 물-시멘트비에 관계없이 양생기간의 제곱근에 비례하여 증가하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권1A호
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• pp.53-59
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• 2010

최근 들어 적외선을 이용하여 콘크리트 구조물의 결함 또는 공동 등을 평가하려는 비파괴 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 이는 유지관리기법의 중요한 부분을 이루고 있다. 적외선 화상분석(Infrared Thermography)을 콘크리트 표면에 적용할 경우, 콘크리트의 표면온도는 표면을 구성하는 재질과 열적특성(비열, 열전도율, 열전달율)에 따라 그 응답이 다르게 나타나게 된다. 서로 다른 배합을 가지는 시멘트 모르타르에서는 공극률이 다르게 구성되고, 표면에서 공극률의 차이는 열에 노출된 뒤, 냉각되는 과정에서 열적 거동이 다르게 평가된다. 한편 이러한 공극률은 강도 및 염화물 확산계수와 같은 역학적/내구적 특성에 영향을 주기도 한다. 본 연구에서는 외부에서 열을 가하여 측정하는 능동방식(active type)을 이용하여, 표면의 온도변화를 분석하였다. 물-시멘트비 55%와 65%인 시멘트 모르타르 시편을 제작하였으며, 공극률, 압축강도, 염화물 확산계수 등의 물리적 특성값들이 평가되었다. 이후 동일한 실내조건(온도 $20{\sim}22^{\circ}C$, 습도 55-60%)에서 적외선 화상분석 기법을 적용하였다. 시간의 경과에 따라 공극을 많이 포함하는 시편의 경우, 표면 온도가 상대적으로 증가하였으며, 온도가 일정해지는 시점(임계시점)이 단축되고 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 특성은 콘크리트와 같이 공극과 골재를 가지고 있는 복합재료의 품질 평가에 적용할 수 있음을 시사한다. 한편 공극률과 실험상수를 고려하여, 공극률에 따라 변화하는 임계시간에 대한 계산식을 제안하였다. 본 논문에서는 시멘트 모르타르의 공극량의 변화에 따른 물리적 변화와 이에 따른 열특성 변화가 논의될 것이다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.184-191
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• 2023

철근 콘크리트 구조물은 부식이 증가함에 따라 부식생성물로 인한 균열이 발생하고 하중저항 능력이 감소한다. 본 연구에서는 140시간 동안 촉진염해시험(ICM)을 적용하여 부식을 유도하였으며 부식 전후의 초음파속도 변화, 휨파괴 하중, 부식생성물량을 평가하였다. 피복두께를 3수준(20 mm, 30 mm. 40 mm)으로 고려하였는데, 피복두께가 증가할수록 균열발생시기 및 부식생성량이 증가하였다. 또한 초음파 속도는 피복두께의 감소 및 부식생성량의 증가에 따라 뚜렷한 선형관계를 가지고 감소하였다. 휨파괴 하중의 경우 부식에 따라 10 % 이상 휨하중이 감소하였으나, 명확한 상관성을 도출할 수 없었는데, 이는 부식률이 작으므로 철근단면적의 감소 영향보다 슬립에 의한 영향이 크기 때문이다. 피복두께가 증가함에 따라 부식생성량 및 초음파 속도는 뚜렷한 선형관계를 가지고 변화하였으며, 부식으로 인한 균열발생 시간은 평가된 전류의 기울기를 분석하여 추측할 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제49권2호
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• pp.245-255
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• 2023

The present paper summarizes the results of an experimental program on the influence of using waste lathe scraps in the concrete mixture on the shear behavior of RC beams with different amounts of shear reinforcement. Three different volumetric ratios (1, 2 and %3) for the scraps and three different stirrup spacings (160, 200 and 270 mm) were adopted in the tests. The shear span-to-depth ratios of the beams were 2.67 and the stirrup spacing exceeded the maximum spacing limit in the building codes to unfold the contribution of lathe scraps to the shear resistances of shear-deficient beams, subject to shear-dominated failure (shear-tension). The experiments depicted that the lathe scraps have a pronounced contribution to the shear strength and load-deflection behavior of RC beams with widely-spaced stirrups. Namely, with the addition of 1%, 2% and 3% waste lathe scraps, the load-bearing capacity escalated by 9.1%, 21.8% and 32.8%, respectively, compared to the reference beam. On the other hand, the contribution of the lathe scraps to the load capacity decreases with decreasing stirrup spacing, since the closely-spaced stirrups bear the shear stresses and render the contribution of the scraps to shear resistance insignificant. The load capacity, deformation ductility index (DDI) and modulus of toughness (MOT) values of the beams were shown to increase with the volumetric fraction of scraps if the stirrups are spaced at about two times the beam depth. For the specimens with a stirrup spacing of about the beam depth, the scraps were found to have no considerable contribution to the load capacity and the deformation capacity beyond the ultimate load. In other words, for lathe scrap contents of 1-3%, the DDI values increased by 5-23% and the MOT values by 63.5-165% with respect to the reference beam with a stirrup spacing of 270 mm. The influence of the lathe scraps to the DDI and MOT values were rather limited and even sometimes negative for the stirrup spacing values of 160 and 200 mm.