• 대한토목학회논문집
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• 제44권1호
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• pp.19-32
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• 2024

정밀안전진단보고서를 분석한 결과 국내 고속도로 교량은 결함, 열화, 물리력에 의한 손상이 주요하게 발생한다. 특히 열화는 시간이 경과함에 따라 다양한 환경 영향인자와 외부적 요인에 의해 발생하는 필연적인 손상이다. 교량 바닥판의 경우 열화가 가장 빠른 부재로, 균열부를 중심으로 철근부식, 박리/박락 등의 여러 가지 유형의 이종손상이 함께 발생하는 것으로 분석된다. 따라서 교량의 이종손상과 열화환경 간의 상관관계를 밝히고 이를 통해 교량의 이종손상 발생 원인을 규명해야 한다. 본 연구에서는 랜덤포레스트를 활용하여 교량의 이종손상 예측 모델을 개발하였으며, 개발된 모델을 통해 이종손상 발생에 영향을 미치는 상위 5가지 영향인자를 도출하였다. 이를 통해 장래 교량의 유지관리 및 예산을 추정하는 분야에 활용하는 기초자료가 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.73-81
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• 2022

최근 구조물의 사용연한이 증가함에 따라 다양한 요인에 의해 철근이 부식되어 구조물의 내하력이 감소하는 문제들이 발생하고 있다. 이를 해결하기 위하여 내식성, 경량성, 고인장강도를 갖는 FRP 보강근의 부착특성에 대한 연구가 활발히 진행중이나, 콘크리트에 매립된 격자형 CFRP 보강재의 부착특성에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 격자형 CFRP 보강재를 철근의 대체재로 사용하고 사용성 측면에서 부착특성을 평가하기 위해, 격자형 CFRP 보강재의 종방향 부착길이와 횡방향 격자길이를 변수로 하여 직접인발시험을 수행하였다. 이를 통해 격자형 CFRP 보강재의 부착하중-슬립 곡선을 도출하였으며, 부착거동을 분석하였다. 총 부착하중 식은 종방향 부착길이의 부착력과 횡방향 격자의 전단력의 합으로 제안하였으며, 부착하중-슬립곡선의 면적을 전체 일로 표현하여 슬립량에 대한 에너지 소산량의 변화를 분석하여 횡방향 격자가 부착력에 미치는 영향에 대하여 검토하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.569-577
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• 2021

현대 건설산업의 주 사용재료인 철근콘크리트는 철근과 콘크리트 사이의 부착이 용이하며, 두 부재간의 열팽창계수가 비슷하다는 장점을 가지고 있다. 하지만 철근은 각종 환경요인에 의하여 부식되는 단점을 가지고 있다. 철근 부식은 철근의 표면을 팽창시키게 되며, 콘크리트와의 부착응력에 영향을 주며 균열을 발생시키는 원인이 된다. 이러한 철근콘크리트의 단점을 보완하기 위하여 FRP 합성재료의 개발 연구가 진행되고 있다. FRP 합성재료는 높은 인장강도, 비부식성, 비 전자기성을 갖는 특징이 있다. 기존의 FRP 합성재료를 이용한 보강근은 현장에서 절단 및 구부리기가 용이하지 못하다는 단점을 가지고 있기 때문에 CFRP 보강근을 황용하는 연구가 진행되고 있다. CFRP 보강근 자체 인발시험, 부착응력, 묻힘길이 실험은 지속되어 왔지만 콘크리트 성능에 따른 부착특성에 관한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 강도에 따른 CFRP 보강근의 부착특성 검토하기 위한 실험적 연구를 진행하였다. 그 결과, 콘크리트 강도에 따른 CFRP 부착특성은 물/시멘트비가 증가할수록 부착응력과 비교하여 미끌림 길이가 증가하는 것으로 나타났다. 또한 단위수량에 따른 CFRP 부착특성은 단위수량이 높아 질수록 부착응력이 약간 씩 감소하는 것을 알 수 있었다. 향후 CFRP 보강근의 부착강도 특성 분석에 있어서, 미끌림이 발생하지 않도록 CFRP 보강근의 최적의 묻힘 길이 등에 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.

• Computers and Concrete
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• 제32권3호
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• pp.247-261
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• 2023

Due to the non-uniform distribution of meso-structure, the diffusion of chloride ions in concrete show the characteristics of characteristics of randomness and fuzziness, which leads to the non-uniform distribution of chloride ions and the non-uniform corrosion of steel rebar in concrete. This phenomenon is supposed as the main reason causing the uncertainty of the bearing capacity deterioration of reinforced concrete structures. In order to analyze and predict the durability of reinforced concrete structures under chloride environment, the random features of chloride ions transport in concrete were studied in this research from in situ meso-structure of concrete. Based on X-ray CT technology, the spatial distribution of coarse aggregates and pores were recognized and extracted from a cylinder concrete specimen. In considering the influence of ITZ, the in situ mesostructure of concrete specimen was reconstructed to conduct a numerical simulation on the diffusion of chloride ions in concrete, which was verified through electronic microprobe technology. Then a stochastic study was performed to investigate the distribution of chloride ions concentration in space and time. The research indicates that the influence of coarse aggregate on chloride ions diffusion is the synthetic action of tortuosity and ITZ effect. The spatial distribution of coarse aggregates and pores is the main reason leading to the non-uniform distribution of chloride ions both in spatial and time scale. The chloride ions concentration under a certain time and the time under a certain concentration both satisfy the Lognormal distribution, which are accepted by Kolmogorov-Smirnov test and Chi-square test. This research provides an efficient method for obtain mass stochastic data from limited but representative samples, which lays a solid foundation for the investigation on the service properties of reinforced concrete structures.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권10호
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• pp.147-160
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• 2008

본 논문에서는 국내 몇몇 시험현장에서 수행한 총 54회 단일앵커시험과 4회 실규모 앵커기초에 대한 결과를 제시하였다. 시험결과, 암반앵커의 인발에 대한 파괴메커니즘은 암종 및 암질, 근입깊이, 불연속면의 특성, 텐던의 강도 등에 영향을 받는 것으로 나타났다. 불량한 암반내 얕은 앵커의 경우(정착심도 1.0m 이하) 대부분 그라우트-암반 부착파괴로 나타났으나 이러한 경우에도 깊이를 증가시키면 암반파괴를 유도할 수 있다. 반면에, 얕은 앵커기초라 하더라도 암반상태가 좋으면 부착파괴가 아닌 암반파괴의 형태를 보인다. 한편 실내부착강도 시험결과는 표면부터 진행성파괴가 나타나며 점차 아래로 전파된다. 이때 측정된 텐던-그라우트 부착강도는 그라우트 일축압축강도의 약 $18{\sim}25%$로 나타났으며, 방식 쉬이스로 인한 부착강도의 감소는 보이지 않았다. 연구결과로부터 암반앵커시스템의 인발지지력을 지배하는 주요 파라메터를 결정하고 적용 암반의 분류기준을 제시하였으며, 최종적으로 인발에 대한 암반앵커기초의 지지력을 평가할 수 있는 간편화된 절차를 제안하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.118-125
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• 2017

본 논문은 FRP Hybrid Bar의 최적 부착 성능 도출을 위한 실험 결과를 나타낸다. FRP Hybrid Bar는 이형 철근의 부식문제를 해결하기 위하여 이형 철근 외측에 유리섬유를 감싸 만들어졌다. 콘크리트와의 부착 성능 향상을 위해 매끈한 FRP Hybrid Bar 표면에 수지와 규사를 이용하여 코팅하였고 수지의 종류 및 점도, 그리고 규사의 크기를 실험 변수로 하여 FRP Hybrid Bar의 부착 성능을 실험적으로 평가하였다. FRP Hybrid Bar의 부착 성능 평가를 위해 한 변의 길이가 200 mm인 정육면체 콘크리트 블록에 FRP Hybrid Bar를 매립하였고, 인발 실험을 통하여 FRP Hybrid Bar와 콘크리트의 계면에서의 최대 하중과 슬립을 측정하였다. 실험 결과로부터, 각 실험 변수에 따른 최대 하중 및 부착 강도를 산정하였고 FRP Hybrid Bar의 부착 성능이 가장 우수한 수지 종류 및 점도, 그리고 규사 크기를 도출하였다. 에폭시 수지와 5호 규사를 사용한 실험체의 최대부착강도는 이형철근의 최대부착강도 대비 약 35% 정도 증가되었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제18권3호
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• pp.203-210
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• 2018

철근콘크리트 구조물의 장수명화가 대두됨에 따라 내구성 문제에 대한 중요성이 증대되고 있다. 이에 대해 본 연구에서는 $Mg(OH)_2$를 혼입한 시멘트 페이스트의 탄산화 저항성에 대한 연구를 진행하였다. $Mg(OH)_2$가 $CO_2$의 고정 재료로서 5%, 10%, 15%의 비율로 $Mg(OH)_2$를 보통 시멘트 페이스트에 치환하여 $CO_2$ 농도 20%, 상대습도 60%, 온도 $20^{\circ}C$의 환경에서 양생 시킨 3, 7, 14, 28일 후에 탄산화 깊이 측정, 압축강도 측정, XRD, TG/DTA, MIP과 SEM등을 통해 샘플의 특성에 대해 연구를 진행했다. 그 결과, $Mg(OH)_2$의 혼입률이 증가할수록 탄산화 깊이가 더 작아지며 $Mg(OH)_2$ 혼입한 페이스트는 Magnesium calcite가 형성되어, $0.3{\mu}m$ 이하의 공극 비율이 높아 탄산화 저항성이 더 높아지는 것을 알 수 있었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.8-15
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• 2019

콘크리트 구조물이 극심한 열화 환경에 노출되는 경우 열화현상이 발생하게 되는데, 대표적인 열화 현상으로는 염해에 의한 철근부식이 있다. 본 연구에서는 3가지 수준의 물-결합재 비(0.37, 0.42, 0.47) 및 2가지 수준의 플라이애시 치환율(0%, 30%)을 고려하여 재령 2년 콘크리트 시편을 대상으로 염해 저항 성능을 평가하였다. Tang's method에 준하여 촉진 염화물 확산계수를, ASTM C 1202에 준하여 통과 전하량을, KS F 2405에 준하여 압축강도를 평가하였다. 또한 기존의 제안식들과 촉진 염화물 확산계수 결과를 활용하여 각 배합의 시간의존성 확산 특성을 분석하였다. 플라이애시 혼입 배합은 OPC 배합 대비 뛰어난 내구성능을 나타내는데, 통과 전하량 평가기준에 따르면 재령 49일부터 "Moderate" 등급 이하에 포함되는 반면 OPC 배합은 재령 1년에서야 모든 물-결합재 비에서 "Moderate" 등급 이하에 포함되었다. 각 배합의 시간의존성지수를 도출한 결과 모든 배합에서 물-결합 재비가 증가함에 따라 시간의존성지수가 감소하는 경향을 나타내었다. 또한, 플라이애시 혼입 배합에서 OPC 배합 대비 1.57배~2.74배의 시간의존성지수가 평가되었다. 이는 시간의존성지수가 확산계수가 감소하는 기울기를 나타내기 때문이며, 플라이애시의 포졸란 반응에 의해 FA 배합에서 OPC 배합 대비 높은 시간의존성지수를 나타내었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제16권3호
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• pp.219-227
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• 2016

본 연구에서는 염해에 열화작용을 일으키는 염소이온을 고정하기 위한 방안으로 이온교환능력과 흡착능력이 우수하다고 알려진 층상이중수산화물(LDHs)을 활용하였다. 실험에 앞서 두 종류의 LDHs(Mg/Ca)를 공침법을 사용하여 합성하였고, 합성된 고형물을 활용하여 수용액내에서 실험적 연구를 진행하였다. 일반적 합성법인 공침법으로 기존문헌의 입증된 나노 입자의 LDHs를 제조 할 수 있었으며 이는 건축재료로써의 적용에 앞서 간단한 제조방법만으로도 제조가 가능하다는 긍정적인 효과로 볼 수 있다. 또한, 이온교환시간 15분내에서는 Mg체계가 고정속도가 빨랐으나, 그 후의 시간에서는 최대 4시간까지 Ca체계의 고정량이 우수하였다. 임계치 $1.2kg/m^3$의 경우 0.5 g당 Mg/Ca은 각각 0.0035g, 0.0015g의 염소이온을 고정하였다. 또한, 효과가 우수했던 이온교환된 Ca체계를 XRD 분석한 결과 층간에 삽입한 $NO_3$가 용출되고 염소이온이 치환되었음을 알 수 있었다. 시멘트계의 적용시 Mg체계보다 Ca체계가 우수한 고정효과를 기대 할 수 있다고 판단되며, 향후 연구에서는 본 연구에 결과를 바탕으로 시멘트계 재료에서의 염소이온 고정효율을 평가하고자 한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.469-483
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• 2018

쉴드TBM 터널의 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 라이닝의 보강재로 철근이 주로 사용되어 왔으나, 철근 보강량을 줄이기 위하여 섬유보강재를 적용하는 연구가 진행되어 오고 있다. 세계적으로 터널 시공성을 향상시키기 위하여 강섬유보강재를 적용한 연구와 시공이 진행되어 왔으나, 터널 라이닝 방수막에 대한 펀칭, 자체 부식에 의한 내구성 및 미관상의 문제로 인하여 이에 대한 적용이 국내에서는 미뤄지고 있는 실정이며, 이에 대한 대책으로 합성섬유가 강섬유의 대체제로 주목 받고 있다. 이 연구에서는 섬유(강섬유, 합성섬유) 보강재를 사용한 프리캐스트 콘크리트 세그먼트의 파괴시험을 통하여 성능을 분석하여 현장에서의 적용 가능성을 평가하였다. 그 결과 강섬유와 합성섬유의 조합이나 합성섬유의 혼입량에 따라 보조철근의 대체가 가능한 것으로 분석되었다.