• 한국가구학회지
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• 제21권6호
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• pp.469-478
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• 2010

본 연구에서는 두 개의 주요 구조부분으로 구성된 새로운 하이브리드 목조 벽체의 내화성능을 평가하였다. 수직하중을 전적으로 담당하는 기둥-보 형태의 기본 골조에 두 가지 형태의 벽체가 채워졌을 때 이 전체를 내력 벽체로 가정하고 그 내화성능을 평가하고자 하였다. 하이브리드 벽체의 기본 개념은 뼈대를 갖는 전형적인 가구의 구조로부터 채용되었다. 기본이 되는 기둥-보 골조는 국산 낙엽송 소재로서, 기둥은 $180mm{\times}180mm$, 보는 $180mm{\times}240mm$ 단면의 부재가 사용되었다. 기둥-보 골조의 내부에 채워지는 벽체는 두 종류로서, 하나는 블러킹이 사용된 일반적인 경골목구조 벽체이고, 또 하나는 구조용 패널 사이에 스티로폼 단열재가 채워져 일체화된 구조를 이루는 구조용 단열 패널 벽체이다. 내화성능 시험에 사용된 모든 벽체는 2겹의 방화석고보드를 화염 노출면에 부착하였다. 모든 벽체는 우선 기둥-보 골조가 없는 상태에서 표준화염 조건에서 내화성능 시험을 수행하였고 다시 기둥-보 골조와 결합된 형태로 내화성능 시험을 수행하였다. 시험에 적용된 화염조건은 KS F 2257의 조건을 적용하였고 시험 중 구조체 내부 각 부위의 온도변화도 측정하였다. 본 연구를 통해 기둥-보 골조의 보강이 목구조 벽체의 내화성능 향상에 상당히 기여하는 것으로 확인되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.97-107
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• 2020

본 연구에서는 화재시 매입형 합성기둥의 높은 축력비에 따른 내화성능을 알아보기 위해 유한요소해석 프로그램(ANSYS)을 통한 해석을 실시하였다. 온도에 따른 응력-변형률 곡선을 적용하여 ASTM E 119 가열곡선과 축력비 0.7, 0.6, 0.5에 따른 과도상태 열전달해석 및 정적구조해석을 실시하였으며, 해석조건과 동일한 조건에서의 재하가열실험을 실시하였다. 또한, 기준식(Eurocode 4)에 따라 가열시간에 따른 합성기둥의 공칭압축강도를 산정하고, 축력비로 나타내어 해석값 및 실험값과 비교하였다. 해석 및 실험과 기준(Eurocode 4)을 통해 가열시간에 따른 단면별 온도분포를 확인하고, 이에 따른 내화성능을 측정해 비교분석하였다. 유한요소해석 결과 축력비 0.5에서는 내화시간 180분으로 실험값과 유사한 값이 도출된 반면, 축력비 0.6, 0.7에서 내화시간 150분과 60분이 도출되어 실험결과에 비해 다소 높은 결과가 도출된 것을 알 수 있었다. 그리고 기준식(Eurocode 4)에 따라 산정한 축력비에 따른 내화시간이 실제 실험값에 비해 다소 낮게 평가하고 있다는 것을 확인하였다. 그러나 축력비 0.7에서는 기준(Eurocode 4)이 실험값에 비해 다소 높게 평가하는 것을 확인하였다. 이에 따라 고축력에서의 매입형 합성기둥의 내화특성(시간-축력비 관계)을 확인하고, 도출된 매입형 합성기둥의 실험 및 해석데이터를 Eurocode기준의 검증의 자료로 활용할 수 있을 것으로 보인다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제32권1호
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• pp.40-45
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• 2018

무기재로서 질석은 친환경적인 특성과 내화, 단열, 흡음 뿐 만 아니라 결로방지, 탈취 및 미관 등이 우수하므로 건축마감재로서 활용될 경우 효용성이 높을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 질석을 주원료로 하여 미네랄 루즈울(Mineral Loose Wool) 또는 미네랄 파우더(Mineral Powder)를 혼입한 건축용 마감보드를 개발하고 불연시험과 단열시험을 수행하였다. 시험결과 두 개의 질석보드 모두 불연재로서 성능을 확보하였으며 열전도율 0.086 및 $0.092W/m{\cdot}K$로 나타났다. 또한 개발된 두 개의 질석보드를 경골목구조 내화벽체 표준상세(KS F 1611-1)의 마감재로 적용하여 내화시험을 수행하였다. 내화시험결과 VB-L 시험체가 VB-P시험체 보다 내화성능이 다소 높게 나타났으며 두 개의 질석보드 모두 두께 30 mm로도 내화성능 2시간 확보가 충분한 것으로 나타났다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.84-90
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• 2008

본 연구는 H형강과 콘크리트 슬래브가 전단연결재로 일체화된 합성보의 화재 시 거동에 관한 실험적 연구로, 합성율과 재하율의 영향을 내화실험을 통해 평가하였다. 실험체는 H형강에 스터드 커넥터를 전단연결재로 사용하여 제작한 6개로 구성되며, 화재거동에 대한 전열특성을 열전대를 통해 확인하였다. 실험은 표준화재곡선에 의해 진행하였으며, 건설기술연구원 화재시험실에서 수행하였다. 실험결과 합성율과 재하율에 따른 합성보의 내화 특성을 확인하였으며, 화재에 의한 보형강과 콘크리트, 전단연결재의 열 특성을 확인할 수 있는 기초자료를 확보하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.609-618
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• 2009

본 연구에서는 다양한 설계조건 하에서 철골보의 내화시간을 평가할 수 있는 산정식을 열-구조 연성해석(fully coupled thermo-mechanical analysis)을 토대로 제안하였다. 본 연구에서 제안하는 산정식은 철골보의 화재거동에 미치는 주요 인자를 구조변수 및 열변수로 명시적으로 반영하므로 각 설계변수의 내화성능에 대한 영향을 설계자가 쉽게 정량적으로 파악할 수 있는 강점이 있다. 광범위한 변수해석을 수행하기에 앞서 실물대 화재실험 결과를 활용하여 본 연구의 열-구조 연성해석모델의 타당성을 검증한 후, 철골보에 붕괴처짐(run-away deflection)이 발생할 때까지 화재거동에 대한 각 변수들의 영향력을 검토하였다. 이러한 수치해석결과를 다양한 설계조건에서 철골보의 내화시간 예측에 활용할 수 있도록 다중선형회귀분석을 통해 통계학적으로 신뢰도가 높은 평가식을 제안하였다. 현행 사양설계기준에서의 활용법을 사례를 들어 예시하였고, 제시된 식으로부터 얻어지는 경제성과 장점을 입증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.133-140
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• 2011

대형 구조물에 주로 사용되는 고강도 콘크리트는 화재 시 폭렬이 발생하여 구조물의 심각한 손상을 초래한다. 최근 고강도 콘크리트의 폭렬현상을 감소시켜 구조물의 내화성능을 확보하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있으며, 본 논문에서는 섬유를 혼입한 고강도 콘크리트에 대한 내화해석 모델을 제시하였다. 섬유의 거동 및 고온에서의 콘크리트 내부의 물리적인 현상을 고려하여 수정한 고강도 콘크리트의 재료모델을 섬유혼입 고강도 콘크리트의 재료모델로 선택하였다. 수정된 재료모델을 이용하여 얻은 섬유혼입 고강도 콘크리트의 내화해석 결과를 실험결과와 비교하였고, 섬유혼입 고강도 콘크리트 재료모델을 제안하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.461-470
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• 2009

기둥은 축하중과 지진하중에 저항하는 주부재로서 구조물에서 가장 중요한 부재중의 하나이다. 이러한 기둥은 화재 시 고온에 의해 그 성능이 저하되어 전체 구조물계에 심각한 균열을 초래할 수 있으며, 구조물의 붕괴로도 이어질 수 있다. 본 연구에서는 새로운 형식의 기둥인 내부구속 중공 콘크리트 충전강관 기둥 (ICH CFT column; Internally Confined Hollow Concrete Filled Tube column)의 내화 성능이 연구되어져 있지 않기 때문에 건축물에 적용을 하여 기준에 맞는 기둥을 만들기 위해서는 내화 성능 평가가 필요하다. 본 기둥은 콘크리트 충전 강관 기둥 (CFT column; Concrete Filled Tube column)과 같이 외부 강관에 의해 콘크리트가 구속되어 기둥의 성능을 발휘하므로, 외부 강관의 항복 여부가 전체 기둥의 강도를 결정하게 될 것이다. 그래서 본 연구에서는 화재에 의한 기둥의 온도 변화에 따른 ICH CFT 기둥의 강도를 콘크리트의 구속효과와 재료비선형성을 고려하여 해석을 수행하였고, 또한 기둥의 중공비, 외부강관의 두께, 콘크리트의 강도를 매개 변수로 선정하여 기둥의 내화 성능을 평가하였으며, 해석에는 범용 프로그램과 전용 프로그램을 병행하여 사용하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.77-85
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• 2005

2001년 9월 11일 세계무역센터 붕괴 후. 그리고 지진발생시 빈번히 발생하는 건물의 화재피해 때문에 구조부재의 내화에 대한 사회적 관심이 증대되었다. 최근에는 전통적인 방법이 아니라 콘크리트의 내화성능과 철골의 구조적 특성을 복합한 내화성능이 향상된 합성구조에 대한 연구가 진행 중이다. 본 논문에서는 내화성능향상을 목적으로 개발된 부분적으로 철근콘크리트로 채워진 H형강-국부 콘크리트 합성 보의 상온에서의 휨 거동을 조사하기 위하여 몇 가지 합성상세를 갖는 실험체들의 휨실험을 실시하였다. 실험결과 $6\~8$의 변위 연성계수를 얻었다. 콘크리트와 철골의 일체화를 위한 합성상세간의 횡 거동 차이는 미미하였고, 극한 휨 강도에 가장 영향을 주는 것은 배근된 주철근 양임을 알 수 있었다. 따라서 중진 지역의 내진설계시 이 타입의 합성보를 사용하면 단일 H형강에 철근배근만 달리하여 상당부분의 층에서의 보의 춤을 동일하게 유지할 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.137-145
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• 2023

이 논문은 정적 재하상태에 있는 무피복 강합성보와 내화피복을 적용한 강합성보를 대상으로 화재 시 내부 온도 및 수직처짐에 대한 내화피복의 영향을 평가한 결과를 제시한다. 열응력해석을 위한 화재하중으로는 American Society for Testing and Materials E119의 표준화재곡선을 사용했으며, 강재거더 표면에 부착하는 내화재료의 방화효과를 구현하기 위해 외기에서 강합성보로 전달되는 열의 전달계수를 감소시켰다. 실규모 무피복 강합성보에 대한 구조화재실험에서 내부 온도분포와 수직처짐을 측정하였고 실험 결과와의 비교를 통해 비선형 구조화재해석 결과의 타당성을 검증하였다. 내화피복이 적용된 강합성보의 구조화재해석 결과로부터 강재거더 표면에 내화재를 적용할 경우 동일 화재 조건에서 무피복 강합성보에 비해 내부 온도와 수직처짐이 감소함을 알 수 있었다. 또한 열전달계수의 변화에 따른 열응력 응답으로부터 화재 시 강합성보의 온도 및 구조거동에 대한 내화피복의 영향을 제시하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제28권2호
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• pp.76-81
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• 2014

화재와 같은 고온 시 구조부재의 붕괴를 방지함으로써 재실자와 소방관계자 그리고 재산을 보호할 수 있는 방법은 구조부재의 내화성능을 확보하는 것이며, 이는 시방적 내화설계방법인 내화시험을 통하여 확보되어 왔다. 그러나 내화시험에 수반되는 시험체 제작과 운반 그리고 막대한 시험 비용의 반복적 사용 등은 새로운 공법과 재료 개발의 문제점으로 대두되었다. 따라서 본 연구에서는 일반 등급(SS 400) 강재의 고온 시 항복강도, 탄성계수와 열전달 및 열응력 해석을 적용하여 H형강 보부재의 표면온도 상승 및 고온 시 내력 변화를 평가하였다. 또한 H형강 보부재의 길이 변화에 따른 고온 시의 보부재의 내력평가를 수행하여 각각의 길이변화에 따른 내력 변화의 차이를 평가하였다.