• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권8호
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• pp.8-16
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• 2016

본 논문은 대형구조물의 형상관리를 위해 3D 레이저 스캐닝을 이용하여 옥트리기반 구조물 형상정보 가시화를 진행하였다. 이를 위해 3D스캔데이터를 옥트리 데이터 구조로 변환할 수 있는 프로세스를 정립하고, 메쉬기법과 래스터/백터변환 처리를 통해 점(point) 데이터가 2차원 면 형태를 거처 3D객체로 생성되는 프로세스를 진행하였다. 생성된 3D객체는 옥트리 데이터 구조로 전달할 수 있는 형식인 Binary file type로 변환하는 작업이 진행되었고, 변환된 Binary file을 옥트리 최상의 노드인 Root노드로 전달하였다. Root 노드를 시작으로 옥트리 내부에서의 세부분할 작업 후 내부노드 데이터 저장과 비어있는 영역제거를 통해 옥트리기반 구조물 형상정보모델을 구축하였다. 본 연구가 수행된 Test-bed는 성균관대학교 내에 위치한 강교량 구조물로, 구축된 옥트리기반 형상정보는 스캔데이터를 89.3% 압축하였으며 독일의 사무용빌딩, 대학캠퍼스와 미국 소재 단과대학건물 스캔데이터와의 비교를 통하여 옥트리 데이터 압축률을 확인하였다. 본 연구를 통해 대형구조물 및 복층터널의 내부형상정보관리를 위한 형상정보 가시화의 기반을 마련하였으며, 형상정보 가시화를 통해 구조물 모니터링 및 유지관리 효율을 높일 수 있을 것이라 기대한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.113-122
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• 2010

후 긴장된 PS 강재의 부식과 파단은 프리스트레스 콘크리트 교량의 안전에 매우 심각한 문제를 발생시키고 있다. 따라서 교량의 내하력 평가시 PS 강재의 부식 상태를 조사해야 하며, 부식된 PS 강재가 발견되는 경우, 부식에 의한 강재의 단면적 감소량을 극한강도 평가시 고려해야만 한다. 선행 연구에서는 연속음향감지기법을 그라우팅되고 후 긴장된 PS 강연선의 부식과 파단을 감지할 수 있는 신뢰할 만한 비파괴검사방법으로 평가하였다. 이 연구에서는 긴장재에 도입된 응력 수준이 현행 설계기준에 제시된 수준보다 낮게 도입된 PS 강연선에 대해 부식에 의한 강선 파단을 감지하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 이를 위해 프리스트레스의 크기가 각각 인장강도의 66%와 40%로 도입된 PS 강연선이 포함된 길이 10 m의 PSC 보를 제작하였다. 부식 촉진 장비를 이용하여 긴장재를 인위적으로 부식시켰으며, 7개의 음향센서와 연속음향감지장치를 이용하여 실험부재를 모니터링하였다. 부식 촉진 실험 동안 각 PS 강연선으로부터 2번의 강선 파단음파를 성공적으로 감지하였으며, 또한 오차범위 20 mm 이하로 음원 위치를 표정할 수 있었다. 이상의 실험 결과를 토대로 그라우팅되고 후 긴장된 PSC 보에서 발생되는 PS 강선 파단을 감지하는데 연속음향감지기법을 적용할 수 있다고 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권8호
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• pp.649-656
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• 2019

조선소, 교량 구조물, 건설기계, 플랜트 산업 등 다양한 분야에서 폭 넓게 활용되고 있는 이산화탄소 아크용접(FCAW: Flux Cored Arc Welding)은 피복 아크 용접(SMAW: Shielded Metal Arc Welding)의 단점을 보완하기 위한 대안으로 1950년대 초 개발되었다. FCAW는 모든 자세에서 용접이 가능하고 작업여건 변수가 많은 현장에서 우수한 품질을 얻을 수 있는 장점이 있어 탄소강과 합금강의 중판, 후판 용접에 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 FCAW를 이용하여 SS400(일반구조용 압연강재)와 SM490A(용접구조용 압연강재)를 이종용접한 후 용접부의 기계적 특성(인장시험, 굽힘시험, 경도시험, 충격시험, 매크로시험)을 분석하고 다음과 같은 결론을 도출하였다. 인장시험 결과, 모든 용접자세에서 KS 규격 인장강도 범위($400{\sim}510N/mm^2$)를 만족하였다. 굽힘시험 결과, 대부분의 시편에서 굽힘시 표면의 터짐 현상이나 기타 결점이 나타나지 않았고, 소성변형 후에도 충분한 인성을 발휘하는 것을 확인할 수 있었다. 경도시험 결과, 모든 결과 값이 KS B 0893의 규격치 350Hv보다 낮게 나타나 양호한 것으로 판단된다. 충격시험 결과, 모든 결과가 KS 기준 수치인 27J 보다 큰 것으로 나타났다. 매크로시험 결과 용접부의 형상별로 균일한 조직 상태를 나타냈으며, 용접부 전단면에 걸쳐 내부 결함, 기포 또는 불순물 등이 발견되지 않아 라미네이션의 우려가 없는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.130-134
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• 2019

본 논문에서는 레이저기반 응력측정을 위한 비접촉식 로드셀을 개발을 위하여, 실내실험을 통하여 기술을 검증하고, 실규모 실험을 통하여 문제점을 파악하였으며, 최종적으로 현장적용에 적합한 응력측정용 비접촉식 로드셀 프로토타입을 개발하였다. 이를 위하여, 중심공 압축타입의 로드셀 제작에 사용되는 로드셀 몸체 표면에 용사코팅기술을 이용하여 알루미나를 도포하고, 레이저를 기반으로한 압분광법을 이용하여, 비접촉식으로 응력을 계측하였다. 이때, 인가되는 응력과 스펙트럼 이동간의 관계가 선형임을 확인하였다. 해당 기술의 현장 적용성 확인을 위하여, 실규모 프리스트레스 콘크리트 시편을 제작하고, 레이저를 조사하여 인가된 응력을 확인하는 과정에서, 반복적인 상황 하에서 레이저 조사 위치가 동일해야 함을 확인하였다. 이를 보완하기 위하여 프로브를 고정할 수 있는 케이싱이 포함된 로드셀 프로토타입을 제작하였고, 실내일축압축시험을 통하여 압축력과 스펙트럼 이동간의 선형성을 확인하였다. 따라서, 본 연구를 통하여 개발된 비접촉식 로드셀을 이용하여, 압축력을 효과적으로 측정할 수 있을 것으로 기대된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.423-430
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• 2008

최근 들어 고속도로를 중심으로 하여 교량상판 보수재료로 초속경 라텍스개질콘크리트 (Very-Early Strength Latex-Modified Concrete : 이하 VES-LMC)가 개발되어 이용되고 있고, 그 활용 빈도가 커지고 있다. 이는 VES-LMC의 특징상 보수 후 3시간 만에 교통개방이 가능하며, 라텍스 첨가로 기존의 보수재료가 갖는 장기 내구성의 문제를 해결하였기 때문이다. 그러나 위와 같은 장점으로 보수 보강 재료로 사용되고 있는 VES-LMC에 대한 구조적인 연구에 대해서는 미비한 상태이다. 본 연구에서는 VES-LMC를 기존보의 덧씌우기 형태와 열화된 콘크리트의 보수 형태로 나누어 시험체를 제작하고, 4점 휨 실험을 수행하여 휨 거동 및 신 구 콘크리트의 부착 특성과 균열 진전 양상, 보수 보강효과를 확인하고자 하였다. 그 결과 보수 보강두께가 증가함에 따라 보수 보강효과가 증가하는 경향을 보였으며 이는 강성이 증가하여 휨에 대한 저항 능력이 증대되는 것을 확인하였다. 보수 시험체의 경우 철근의 피복두께 이상으로 보수 되었을 경우 강성이 최대 40% 이상 증가 되는 결과는 얻을 수 있었으나 80 mm와 120 mm의 경우 그 값이 비슷한 양상을 보여 보강 두께 선정 시 고려되어야 할 요소라 판단된다. 계면거동을 확인한 결과 보수 및 보강 시험체 모두 계면에서의 상대 변위량이 감소되는 것을 확인하였으며, 두 재료가 비교적 일체로 거동하는 것을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1A호
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• pp.133-142
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• 2006

본 논문은 CHBDC(2000)에서 적용중인 지간 8 m까지 사용 가능한 지중강판 박스구조물의 휨모멘트 설계식을 평가하였다. 3단계의 시공과정(최소 토피고까지의 뒷채움, 토피고까지의 뒷채움, 활하중 재하)을 고려하고 대골형 파형강판을 사용하여 지간 3~12 m에 해당하는 지중강판 박스구조물의 수치해석을 수행하였다. 휨모멘트 계수식은 지간, 토피고, 뒷채움 흙 같은 다양한 설계변수를 고려한 수치해석 결과를 토대로 새롭게 제안되었다. 또한, CHBDC(2000)의 휨모멘트식에서 새롭게 제안된 계수식의 타당성은 기존의 계수식과 수치해석결과와 비교하여 평가되었다. 기존의 CHBDC(2000)의 식으로 구한 모멘트는 지간 8 m이하에서 수치해석 결과와 잘 일치하지만, 지간 8 m이상에서는 과소평가되었다. 반면에, 제안된 식으로 산정한 모멘트는 지간 3~12 m까지 수치해석결과와 잘 일치하였다. 한편, 본 논문은 지간 8 m이상의 장지간 지중강판 박스구조물에 대해 휨강도에 대한 안정성을 확보하기 위해 고강도강의 사용을 제안하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.313-324
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• 2010

FRP 보강근은 현장 가공이 용이하지 않고 만곡부에서 강도가 저하되는 등 전단보강근으로 사용하기에는 해결해야 할 문제점이 많다. 전단보강을 필요로 하지 않는 구조요소에 FRP 보강근을 휨보강근으로 사용하는 것은 별 어려움 없이 적용할 수 있다. 교량 바닥판이나 복개시설의 슬래브 등은 대부분 판상 구조로 전단보강이 없는 부재들이며, FRP 보강근을 휨보강근으로 사용하는 경우에는 RC구조에 비하여 전단강도가 높지 않은 특성이 있다. 그러나 이러한 형식의 구조물에 대한 신뢰성 있는 전단강도 산정 기준이 확립되지 않은 상태이다. 이 연구에서는 FRP RC의 전단거동을 관찰한 선행연구 결과와 함께 문헌 조사를 통하여 관련 자료 211개를 축적하고, 각국의 전단강도 산정 기준과 비교 검토하였다. 분석 결과 AIJ, ISE 기준이 가장 우수하였으며, ACI 440.1R-06의 기준은 보수적인 설계를 제공하지만 분산 정도는 ISE와 유사하여 항상 일관성 있는 예측 값을 주는 장점이 있었다. 합리적인 새로운 전단강도식을 개발하기 위하여 표본자료의 전단강도를 가장 잘 설명할 수 있는 회귀모형을 구축하였으며 기존 설계식과 비교 검토하였다. 구축된 회귀모형을 기반으로 정확도가 높고 분산도가 작은 새로운 전단강도식을 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5A호
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• pp.565-575
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• 2009

최근, 테러 및 전쟁과 관련된 폭발사고가 빈번히 발생하고 있으며, 특히 도심지에서는 이러한 폭발사고로 인해 인명피해 뿐 아니라 주요 시설물에도 큰 손상이 가해져 제2차, 3차의 피해가 발생하게 된다. 폭발사고에 대하여 인명 및 시설물을 안전하게 보호하기 위해서는 기본적으로 구조물에 가해지는 폭발하중 효과에 대한 이해가 필요하다. 폭발하중은 매우 빠른 시간 내에 콘크리트 구조물에 큰 압력으로 작용하는 하중이므로 변형률 속도와 구조물의 국부적인 손상을 고려하여 동적응답을 평가해야 한다. 일반적으로, 콘크리트는 다른 건설재료에 비해 상대적으로 높은 폭발저항성을 가진 재료이지만, 일반강도 콘크리트는 충격 및 폭발하중에 대하여 충분한 저항성능을 가지지 않는다. 그러므로 방호설계에서는 고에너지 흡수력과 높은 파괴저항성을 지니는 새로운 재료의 개발이 필요하다. 본 논문에서는 최근 활발하게 연구 중인 초고강도 콘크리트(UHSC)와 Reactive Powder Concrete(RPC)에 대한 방폭성능을 평가하고자 한다. UHSC와 RPC는 강도 및 성능향상, 부재의 치수 및 중량 감소, 내진저항성 향상과 같은 장점들로 인해 초고층건물 및 초장대교량에서 사용되어지고 있다. 또한 UHSC와 RPC는 9.11테러와 같은 테러 및 충격하중에 의한 사회주요시설물의 방호설계에 적용할 수 있다. 그러므로 본 연구에서는 폭발하중에 대한 UHSC 및 RPC 구조물의 거동을 파악하기 위하여 $1.0m{\times}1.0m{\times}150mm$의 슬래브 구조물 시편을 제작하여 폭발실험을 수행하였으며, 폭발파의 특성 뿐만 아니라 최대 및 잔류 변위와 철근과 콘크리트 표면에서 변형률을 측정하여 구조물의 거동을 분석하였다. 또한 손상 및 파괴모드를 각 시편별로 측정하였다. 본 실험을 통해 UHSC 및 RPC가 일반강도콘크리트에 비해 폭발저항성이 높은 것으로 분석되었다.