• Composites Research
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• 제23권4호
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• pp.44-51
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• 2010

최근 토목분야에서 철근콘크리트 압축재에 발생하고 있는 부식, 중성화 등의 문제점을 해결하기 위해 섬유강화복합재로 외부를 보강한 합성부재가 개발되어 적용되고 있다. 이러한 합성부재는 외부를 섬유강화플라스틱으로 보강하고 있어 부재 전체의 구조적 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 내화학성이 우수하여 기존 콘크리트 부재와 비교할 때 내구성이 향상된다. 그러나 복합재로 외부를 보강한 콘크리트 합성부재에 대한 기존 연구자료들은 구조적 거동해석에서 큰 차이가 없이 유사한 결과를 보여주었으나 그 결과가 부재의 단면구성과 크게 관계되기 때문에 이 연구에 직접적으로 적용하는데는 어려움이 있고, 또한 설계기준으로 적용하기에는 여전히 미흡한 실정이다. 이 연구에서는 RCFFT 부재의 설계규준 마련을 위한 기초자료를 확보하기 위해 압축 및 준정적 휨실험을 수행하여 구조적 거동을 조사하였고, 압축강도를 추정할 수 있는 근사식을 제안하였으며, 휨강성을 예측할 수 있도록 하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.339-346
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• 2011

이 연구는 시멘트 모르타르와 폴리올레핀계 합성 섬유의 부착 특성에 미치는 광물질 혼화재의 효과를 평가하였다. 광물질 혼화재로는 플라이애쉬, 고로슬래그 미분말, 메타카올린을 시멘트 중량의 0%, 5%, 10% 및 15%를 치환하여 구성하였다. 시멘트 모르타르와 폴리올레핀계 합성 섬유의 부착 상호 작용은 dog-bone shape 부착 시험을 수행하여 결정하였다. 폴리올레핀계 합성 섬유의 부착 시험 결과 시멘트 모르타르의 압축강도에 따라 인발 하중은 증가하는 결과를 보여주었다. 또한, 시멘트 모르타르 내에서 폴리올레핀계 합성 섬유의 계면 인성은 플라이애쉬, 고로슬래그 미분말 및 메타카올린의 치환율이 증가할수록 증가하였다. 인발 시험 후 폴리올레핀계 합성 섬유 표면의 미세 구조 분석은 플라이애쉬, 고로슬래그 미분말 및 메타카올린 치환율에 따른 마찰 저항력을 평가하기 위하여 관찰하였다. 플라이애쉬, 고로슬래그 미분말 및 메타카올린 치환율이 증가할수록 폴리올레핀계 합성 섬유 표면에 긁힘 현상이 증가하였다. 또한 계면 인성은 플라이애쉬, 고로슬래그 미분말 및 메타카올린에 의해서 유도된 마찰력에 의해서 강화되었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제11권1호
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• pp.42-45
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• 2008

FRP 선박에서 발생하는 폐FRP를 처리하는 방법으로 분쇄하지 않고 판상으로 박리(剝離)하는 것을 제시한 바 있다. 폐 FRP에서 분리한 층상의 로빙층으로부터 얻은 F섬유는 FRP제조시 사용하였던 수지를 포함하여 원 유리섬유에 비해 그 인장강도가 우수하다(90% 이상). F섬유의 SEM 이미지로 많은 수지의 존재를 확인하였다. F섬유의 활용성을 건축자재에서의 대체물로 가정하고 염기성 용액(NaOH+KOH)에서의 강도를 측정하였다. 이 때 일어날 수 있는 반응 메카니즘은 유리섬유의 Si-O-Si결합 조직을 수산기 이온($OH^-$)이 공격하는 것으로 보았다. 측정된 인장강도 변화에 대해 $r^2$=96%로 맞추어 얻은 시뮬레이션 그래프로 반응 메카니즘을 추정할 수 있었다. 반응 초기에는 속도적인 반응에 의해 급격한 강도저하를 보이나 30일 이후에는 수산기 이온의 확산에 의존하는 패턴으로 강도가 저하되었다. 이는 앞서 보고된 AR유리에 대한 강도저하와 유사한 결과이며, 그래프를 외연하여 F섬유의 수명을 예측할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권3D호
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• pp.325-330
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• 2008

GFRP 다웰바의 장기 내구성능 저하 메커니즘을 규명하기 위하여 실제 콘크리트 포장에서 발생할 수 있는 수분환경과 동결융해반복 환경하의 촉진 내구성능 평가를 실시하였으며 그에 따른 미세구조 분석을 통해 성능저하 열화 진행 메커니즘을 분석하였다. GFRP 다웰바의 내구특성 평가는 촉진환경에 노출 후 전단시험을 실시하여 분석하였으며 미세구조 분석을 위하여 SEM 사진과 가스흡착에 의한 공극측정을 실시하였다. 실험결과 수분환경 및 동결 융해반복 환경에 노출된 GFRP 다웰바는 내구특성 저하가 거의 나타나지 않았다. 이와 같은 결과는 미세구조분석에서 명확히 관찰 할 수 있었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.89-92
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• 2008

최근 빈번하게 발생되는 지진으로 인해 내진규정이 강화된 바 있으며, 국내에서도 인접 국가들의 지진피해 발생으로 인해 지진에 대한 안전지대가 될 수 없다는 인식이 고조되어 건축구조설계기준에 서의 내진규정이 강화되었다. 그러나 기존 비내진상세를 갖는 건축물을 해체하여 요구성능을 얻고자 하는 경우 경제적, 환경적 손실이 크므로 비내진상세를 갖는 라멘구조물을 끼움벽을 통해 보강하는 것이 합리적일 것이라 판단된다. 따라서 본 연구에서는 변형경화형 시멘트 복합체인 SHCC를 끼움벽에 적용하였으며, 일반배근 및 대각보강근에 따른 내진성능을 정량적으로 평가함으로써 SHCC 적용에 따른 배근상세 감소 및 시공성 향상을 꾀하고자 한다. 실험체는 1/3 축소모형의 프리캐스트 끼움벽으로 제작되었으며, 실험결과 다수의 미세균열이 발생하여 기존 콘크리트에서 발생되는 명확한 전단균열 및 급격한 내력저하는 발생하지 않았다. 이는 SHCC 내 혼입된 PVA 및 PE 섬유의 가교작용에 의한 것으로 벽체에 전달되는 횡하중에 의한 응력을 재분배했기 때문인 것으로 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권3호
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• pp.93-100
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• 2008

혹독한 자연환경하에서의 구조물의 내구성이 주요한 관심사도 대두되면서 건설분야에서 섬유강화폴리머의 사용이 점차 증가하고 있는 추세이다. 본 연구에서는 FRP bar를 휨부재의 휨보강근으로서의 적용가능성을 평가하기 위하여 휨실험을 수행하였다. 탄소섬유, 유리섬유 및 탄소와 유리섬유를 혼합한 hybrid 섬유 보강근을 사용하여 보강량을 변화시킨 12개의 실험체를 제작하여 실험을 수행하였으며, 그결과는 파괴형태, 모멘트-변위, 휨강도, 연성지수 및 단면에서의 변형율분포 등에 대하여 분석하였다. 실험결과는 ACI 기준에 제시된 모델과 비교하였으며, 전체적으로 보의 휨강도는 강도설계이론에 의한 결과와 거의 유사한 것으로 나타났다. 그러나 처짐의 경우에는 유리섬유의 경우는 이론이 과대평가 되었으며, 탄소섬유는 과소평가되는 것으로 나타났다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제12권1호
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• pp.29-34
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• 2009

FRP선박의 폐처리와 재활용 연구는 지난 10여 년간 많은 발전이 이루어져 왔다. 특히 해상용과는 달리 폐기물의 투기나 방치가 매우 어려운 육상용 폐FRP의 재활용 방법과 기술의 발전에 기인한 결과이기도하다. 따라서 가장 많은 폐FRP 선박의 재처리는 육상용의 처리공정, 즉 파쇄와 분쇄 공정을 거친 후 수지류와 유리섬유류로 분리하여 재활용 또는 지정폐기물로 처리하게 되었다. 지난 연구를 통하여 처리공정 운영 측면에서 보다 경제적이며 2차 처리공정(분쇄 후 공정)에 유용한 시스템을 개발하였다. 그러나 다년간의 실험실규모의 처리시스템 운영을 통하여 두 가지의 개선점이 발견되었다. 첫째는 단순 용융하여 활용하던 유리섬유의 형상(폭과 넓이)의 다양화가 필요하게 되었으며, 두 번째 문제로는 수중 파쇄 공정 도입을 통하여 분진을 억제하였으나 시스템 상부(파쇄전 공정)를 통한 분진유발로 인하여 작업성의 저하가 발생한다는 것이다. 우선 유리섬유의 형상변화는 파쇄공정 중 칼날의 변화를 통하여 섬유 형태뿐만 아니라 chip형태(직사각형)로 박리할 수 있게 되었으며 파쇄공정의 상부에 cyclone분류기를 설치하여 유리가루와 수지가루를 분류하여 재활용하게 되었다. 아울러 작업환경의 청정성도 유지하게 되었다. 또한 유리 chip을 활용한 노 콘크리트 제품의 강도 실험결과 매우 우수한 결과를 보여주고 있으므로 앞으로의 폐FRP 선박의 재활용 분야의 다양성을 기대할 수 있을 것이다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제2권4호
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• pp.19-27
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• 2011

이 연구는 새로운 형태의 FRP-콘크리트 합성말뚝인 하이브리드 CFFT(HCFFT)를 개발하는 과정의 일부이다. 이 논문에서는 CFFT와 HCFFT의 압축강도실험을 통하여 구조적 거동을 분석하였다. 압축강도실험에 앞서 PFRP와 FFRP 재료의 역학적 성질을 조사하였다. HCFFT 압축강도실험은 콘크리트 강도와 FFRP의 두께를 변수로 하여 실험을 수행하였다. 그리고, FFRP 두께를 변수로 PFRP를 제외한 CFFT 실험체를 제작하고 실험을 수행하여 HCFFT와 비교 분석하였다. 실험 결과, HCFFT의 압축강도는 CFFT에 비하여 11~47% 향상되는 것으로 나타났다. 실험구간내의 필라멘트 와인딩 FRP 보강두께의 증가에 따른 HCFFT의 압축강도는 선형으로 증가시키는 것으로 나타났다. 또한 실험체와 동일한 조건의 유한요소해석을 수행하였다. 해석결과는 실험결과에 비하여 모든 시편에서 약간 작은 값을 보였으며, 0.14%에서 17.95%까지의 오차범위 내에 있음을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제13권3호
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• pp.277-289
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• 2011

본 연구에서는 압축력을 받는 터널 라이닝 부재 특성에 보다 부합된 조건에서 FRP-콘크리트 접촉면의 전단 저항력을 평가할 수 있는 새로운 시험법을 제안하였으며, 제안 시험법은 기존 시험방법에 비해 시험체 제작과 시험방법이 매우 용이하다. 제안된 시험법을 기반으로 FRP와 콘크리트 복합소재의 전단저항성능을 좌우하는 규사코팅의 최적조건을 도출하기 위한 매개변수 연구를 실시하였다. 다양한 시료에 대한 시험결과를 기존 연구결과와의 비교분석을 통하여 제안 시험법의 타당성을 보였으며, FRP부재와 콘크리트 접촉면의 전단저항을 극대화 시킬 수 있는 효과적인 규사입경 및 밀도에 대한 최적 조건을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.247-254
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• 2010

유리섬유강화 폴리에스터(GFRP) 복합소재는 가볍고 내구성이 뛰어나 강재, 콘크리트, 나무 등과 같은 기존의 구조 재료들을 대체할 수 있는 재료로 최근 각광 받고 있다. 이러한 복합소재를 활용하기 위해 쉽게 조립할 수 있는 수직결구식 복합소재 데크를 활용한 아치가교 유형을 선행 연구에서 제안하였고 유한요소해석을 통해 검증하였다. 이 논문에서는 선행연구에서 제안된 볼트결합에 의한 복합소재 데크 조립식 아치가교의 안전성 및 사용성을 구조성능시험을 통해 검증하여 문제점을 파악하고 그 문제점을 해결하기 위해 개선된 아치가교 유형을 제안한다.