• 콘크리트학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.369-379
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• 2012

비산물체의 충돌 및 폭발, 테러 등의 극한하중에 의한 구조물의 붕괴는 재산상의 손실뿐만 아니라 다수의 인명피해를 유발한다. 일반적으로 콘크리트는 타 건설재료에 비해 충격 및 폭발 하중에 우수한 저항성능을 지니고 있다고 알려져 있으나, 준-정적(quasi-static)하중과는 달리 높은 변형률 속도를 갖는 극한하중을 고려하지 않고 설계된 기존의 콘크리트 구조물은 예상치 못한 극한하중에 노출될 경우 상당히 위험할 수 있다. 이 연구에서는 콘크리트 보의 충격저항성능을 향상시키기 위해 길이 30 mm의 번들형 양단 hooked type의 강섬유를 전체 부피의 0%에서 1.5%까지 혼입하여 정하중 및 충격하중 휨 실험을 수행하고, 그 성능을 평가하였다. 실험 결과 강섬유의 혼입률을 증가시킬 경우 정하중뿐만 아니라 충격하중에서도 휨강도와 연성 등 휨 저항성능이 크게 향상되는 경향을 보였다. 강섬유를 인장부에 집중적으로 혼입한 층 구조 콘크리트 보의 경우에는 동일한 양의 섬유를 보 전체에 타설한 시편에 비해 휨 저항성능이 향상되는 것으로 나타났다. 또한, 강섬유 보강 콘크리트의 재료적 비선형성을 고려하여 단자유도계(sing degree of freedom, SDOF) 시스템의 해석 알고리즘을 구성하고 실험 결과와 비교하였으며, 비교적 정확하게 최대 처짐을 예측하는 것으로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2010년도 춘계 학술대회 제22권1호
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• pp.159-160
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• 2010

FRP는 상대적으로 높은 인성으로 인해 충격하중이나 폭발하중과 같은 극한 하중으로 문제가 발생하는 구조물에 적용할 수 있다. 충격 저항성능을 향상시키고자 FRP sheet를 사용하여 인장부를 보강한 콘크리트 부재의 유한요소 해석을 수행하였다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제6권1호
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• pp.38-44
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• 2015

In this paper, a finite element dynamic simulation study was performed to gain an insight about the blast wall test details for the offshore structures. The simulation was verified using qualitative and quantitative comparisons for different materials. Based on in-depth examination of blast simulation recordings, dynamic behaviors occurred in the blast wall against the explosion are determined. Subsequent simulation results present that the blast wall made of high energy absorbing high manganese steel performs much better in the shock absorption. In this paper, the existing finite element shock analysis using the LS-DYNA program is further extended to study the blast wave response of the corrugated blast wall made of the high manganese steel considering strain rate effects. The numerical results for various parameters are verified by comparing different material models with dynamic effects occurred in the blast wall from the explosive simulation.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제2권3호
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• pp.196-201
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• 2014

최근 국내외 정세의 변화와 함께 예상하지 못한 테러 등의 극한의 하중의 발생가능성이 증대하고 있다. 또한 국외 건설시장의 활성화와 함께 몇몇 중동국가를 포함하여 정세가 불안정한 국가로의 진출이 잦아지고 있어 신규 또는 기존 사회기반시설 및 건축물의 물리적인 안전성이 많이 요구되고 있다. 따라서 기존의 콘크리트나 강재로는 저항이 불가한 폭발 또는 충격하중의 저항성이 건설재료로서의 중요성이 증가하고 있는 실정이다. 본 연구는 이러한 폭발 및 충격하중에 저항하기 위한 초고성능 강섬유보강 시멘트 복합체를 개발하기 위한 기초연구로서 고혼입량의 강섬유를 우선 도포하고 내부를 충전하기 위한 슬러리의 최적배합의 결정을 위한 연구이다. 이러한 고혼입량의 강섬유의 내부를 충전하기 위한 슬러리의 기초특성을 분석하고자 재료혼입을 변수로 하여 컨시스턴시, 흐름도, J-Fiber Penetration, 블리딩 및 레올로지 특성 및 역학적 특성으로 압축강도와 휨강도를 측정하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.745-748
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• 2008

과거 건설 구조물은 사용 하중을 견딜만한 성능과 사용성, 부식에 대한 저항성 정도만이 요구되었다. 그러나 9.11 사건 이후 이러한 관점은 바뀌어, 폭발에 의한 충격 하중 및 그와 동시에 발생할 수있는 화재로 인한 열에 견딜 수 있는 구조물의 저항 성능이 기본적인 요구 조건으로써 중요시되고있다. 전 세계가 연일 테러의 위협 아래 놓여있는 현 시점에서 구조물의 내폭 성능은 매우 중요한 부분이라 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 기존의 건설 재료로써 폭넓게 사용되고 있는 시멘트 복합체 혹은 콘크리트에인장 강도 및 연성이 뛰어난 FRP composite을 결합시켜 내폭 성능이 우수하고 기존 구조물 및 신설구조물에 모두 시공이 가능한 최적화된 분절 복합체(Segmented Composite) 및 층 구조(Layered Structure)를 개발하고, 그 성능을 평가하고자 한다. 이러한 내폭 성능의 향상을 통해, 열과 충격 하중, 동하중 및 high strain에 의한 구조물의 붕괴를 줄이고 붕괴 시점을 보다 늦출 수 있다면, 이로인해 발생되는 인명 피해 및 경제적 손실을 최소화시킬 수 있을 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권3호
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• pp.237-248
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• 2017

각종 사고 및 테러로 인한 폭발, 충돌, 화재 사고가 발생함에 따라 사회적인 안전 불감증이 더욱 고조되고 있으나, 실제 극한하중에 대한 구조물의 방호 설계가 반영되지 못하고 있는 실정이다. 특히, 원전격납구조물, 가스탱크 등과 같은 주요 시설물에 적용되고 있는 2방향 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 구조물에 대한 폭발, 그리고 폭발로 인한 2차적으로 발생 가능한 화재에 대한 연구가 미흡함에 따라 복합손상 시나리오에 대한 구조물의 검토가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 폭발 후 화재하중 복합손상을 분석하기 위하여 $1,400mm{\times}1,000mm{\times}300mm$의 2방향 비부착 프리스트레스트 콘크리트를 제작하여, 폭발하중은 ANFO 25 kg의 장약량을 1.0 m 이격거리로 실험을 구성하고, 화재하중은 5분 이내에 $1,200^{\circ}C$의 화재하중을 가할 수 있는 RABT 화재시나리오를 적용하여 극한저항성능을 검토하였다. 본 연구는 향후 국내외 프리스트레스트 콘크리트에 대한 방호설계 및 폭발해석 등 관련 연구분야의 중요한 자료가 될 것이라 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제13권5호
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• pp.465-473
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• 2013

콘크리트는 충격 및 폭발에 대한 저항능력이 우수한 재료이지만, 국부적인 파괴가 발생하는 한계가 있다. 콘크리트의 방호성능 향상기법은 기존에는 부재의 두께를 증가시키는 것이었으나, 이는 공간의 활용에 있어 비효율 적이다. 최근에는 섬유보강 콘크리트는 콘크리트 자체의 휨인성을 증가시켜, 충격 및 폭발에 대한 저항능력을 향상시킨 방호재료의 개발 및 적용이 고려되고 있다. 본 연구에서는 섬유보강 콘크리트 및 모르타르에 대하여 고속 비상체의 충돌에 의한 내충격 성능을 평가하였으며, 그 결과를 바탕으로 방호벽으로 활용할 수 있는 콘크리트 T-wall을 제작하여 155 mm 포탄의 파편에 대한 방호성능을 검토하였다. 그 결과, 섬유보강으로 인한 휨 인성의 향상은 고속 비상체의 충돌에 의한 배면박리를 억제하는 것으로 나타났으며 155 mm 포탄의 파편 충돌에 있어 배면균열 및 표면의 콘크리트의 박락 등이 억제되어 섬유보강으로 인하여 방호벽의 성능 향상 및 부재두께를 감소할 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.685-693
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• 2016

LNG 저장탱크의 외조는 콘크리트 부재로 수직 방향 및 원환 방향 프리스트레싱 벽체 구조인데, 저장탱크의 대형화가 이루어짐에 따라 프리스트레싱 구간이 길어지고 그에 따른 극한 하중을 받는 LNG 저장탱크의 거동에 대한 분석이 필요하다. 본 연구는 주요 사회기반시설구조물의 하나인 LNG 저장탱크에 테러와 같은 폭발 사고가 발생하였을 때 안전성 향상을 위하여 폭발 저항 성능에 대한 분석연구를 수행하였다. 해석은 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하여 270,000kL급 LNG 저장탱크 외조의 TNT 폭발에 대한 거동을 평가해보고자 한다. 또한 TNT 폭발량에 따른 폭발에 대한 LNG 저장탱크의 거동 비교를 통해 구조물의 안전성 및 사용성을 평가해보고자 한다. 이 연구의 결과를 통해 폭발량에 따른 구조물에 거동 변화를 확인하고, 설계 시 안전성 기준 및 검토의 보조자료로 활용할 수 있도록 한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.485-496
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• 2013

2001년 9.11테러로 인한 미국 세계무역센터 및 미국 국방성 펜타곤이 붕괴된 이후, 전 세계적으로 충돌, 폭발 등의 극한하중에 의한 테러가 빈번하게 발생하고 있으며, 극한하중에 의한 구조물의 거동에 대한 사회적 불안감은 더욱 증가되고 있다. 그러나 지금까지의 사회기반시설구조물에는 폭발 및 충돌 등과 같은 극한하중에 대한 방호 및 방재개념을 설계에 고려하지 못하고 있는 실정이며, 원전격납건물, 가스탱크, 교량, 터널 등에 널리 사용되는 프리스트레스트 콘크리트 구조물에 대한 극한하중 연구는 전 세계적으로 미흡하다. 충돌과 같은 극한하중은 집약된 에너지의 급작스런 방출로 인한 높은 충돌압력을 형성하므로, 극한하중의 특성 및 전파 메커니즘을 이해하는 것이 필요하다. 그러므로 이 연구에서는 이방향 비부착 프리스트레스트 콘크리트 패널의 충돌저항성능을 비교검토하기 위하여, $1400mm{\times}1000mm{\times}300mm$의 철근콘크리트(RC), 프리스트레스 텐던으로만 보강된 콘크리트(PS), 프리스트레스 텐던과 철근으로 보강된 콘크리트(PSR, 일반적인 PSC) 시편을 제작하였다. 실험 조건에 맞춰 14 kN의 추를 10 m, 5 m, 4 m 높이에서 낙하하는 예비 실험과 3.5 m 높이의 본 실험으로 구성하여 충돌하중에 대한 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 실험적 평가를 수행하였다. 또한, 충돌실험을 위한 기본적인 실험 구성 및 계측시스템을 구축하였다. 충돌 저항성능은 균열형상, 손상면적, 에너지 흡수, 처짐, 변형률, 가속도 등의 충돌에 의한 계측데이터를 이용한 거동분석 뿐만 아니라, 충돌 후 잔류구조성능 실험을 수행하여 이방향 비부착 프리스트레스트 콘크리트 패널의 충돌저항성능을 검토하였다. 본 실험은 향후 국내외 프리스트레스트 콘크리트에 대한 충돌 방호설계 및 충돌해석 등 관련 연구분야의 기초자료가 될 것이라고 판단되는 바이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.377-396
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• 2019

지하구조물의 내부에 탄두가 관입 후 폭발할 경우 일반적으로 목표물에 상당한 변위, 파손 및 광범위한 피해를 유발한다. 따라서 이러한 피해효과를 줄이기 위해서는 관입에 저항할 수 있는 지하구조물 방호 설계가 요구된다. 본 연구에서는 응용요소법을 이용한 철근콘크리트 지하구조물의 관입 방호성능 향상을 위한 주요 인자들을 크게 강도(콘크리트 압축강도) 및 밀도(콘크리트 두께, 철근의 피복 층수, 철근의 직경, 철근의 배근간격)로 나누었다. 이를 바탕으로 다양한 조건에서 관통자에 의한 동적응답 시뮬레이션 전산해석 연구를 수행하고 그 결과를 분석하였다. 본 연구 결과는 철근콘크리트 지하구조물의 관입 방호성능 향상을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.