• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.1-8
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• 2019

일반 건축구조물에 적용된 엘리베이터 피트는 기초판의 연속성을 확보하기 위하여 단차부 벽체 및 피트 바닥 두께를 주변기초와 동일한 단면으로 구조설계 및 시공을 하였으나, 이러한 시공은 기초 단차로 인한 터파기 과다 및 콘크리트 등 재료의 물량이 증가하고, 특히 파일기초의 경우 파일두부정리 범위 과다 및 연약지반 노출 시 지반변위가 발생하게 된다. 또한, 단차로 인하여 기초부위의 골조공사를 2회 분할 시공함에 따른 공기지연과 지하수가 많은 지역에서의 골조공사의 어려움으로 인하여 시공성과 품질저하 및 누수 등 많은 문제점이 발생하고 있다. 강재엘리베이터 피트는 기존 철근콘크리트에서 발생하였던 문제점을 개선하여 터파기의 최소화와 골조공사의 단순화 및 경제성을 목적으로 개발되었다. 지하층의 집수정 및 엘리베이터 피트와 같은 지하구체는 통상 오픈 컷 터파기를 통한 재래식 RC공법을 적용하는 것이 보편적이나 최근 지하집수정 및 엘리베이터 피트에 소요되는 별도의 공정을 단축시키고 철근과 콘크리트의 물량을 최소화하여 공사비를 절감하기 위한 강재 집수정 및 강재엘리베이터 피트의 사용이 지속적으로 증가하고 있다. 강재엘리베이터 피트는 지하구체로서 용접부 및 구조체 방식의 성능이 중요하다. 데크만 있는 실험체보다 스터드 볼트 없이 강판과 콘크리트만 있는 실험체가 약 3배 이상의 하중을 지지할 수 있으므로 스터드 볼트가 없더라도 데크(강판)의 골이 형성되어 있어 휨작용 시 강판과 콘크리트의 구속효과가 있어 어느 정도까지의 합성효과는 기대할 수 있는 것을 확인하였다. 다만, 갑작스런 파단이 발생할 수 있으므로, 강판과 콘크리트의 합성효과를 위해 스터드 볼트 배치가 필요함을 확인하였다. 스터드 볼트의 유무에 따라 약 15% 이상의 휨강도 증가를 기대할 수 있을 것이라 예상된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.44-50
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• 2019

잔교식 안벽의 수중부는 접근이 쉽지 않아서 손상확인이 어려운 곳인데, 최근들어 태풍과 지진이 빈번하게 발생하고 있어 잔교식 안벽 수중부 구조물의 손상 누적으로 인한 붕괴가 우려되는 상황이다. 잔교식 안벽의 붕괴를 방지하고 체계적으로 유지관리하기 위한 방안으로 FBG 센서를 이용한 적용 방법과 안전성 평가 방법을 연구하였다. 잔교식 안벽에 파일로 사용되는 원형 강관에 대한 FBG 센서의 적용 방안을 확인하기 위해 실내실험을 실시하고, 센서를 용접하여 부착하는 방법으로 적용해야 하는 것을 확인하였다. 잔교식 안벽에 대한 구조해석을 수행하여 FBG 센서를 부착하기 위한 최적의 부착위치를 확인하였다. 고정하중에 대한 응력을 구조해석을 하여 계산하고, FBG 센서를 통해 얻은 데이터를 이용하여 활하중에 대한 응력을 계산한 다음에 두 응력을 더해서 파일에 작용하고 있는 응력을 계산하였다. 계산한 응력을 허용응력과 비교하여 파일의 안전성 평가를 수행하였다. 본 연구는 잔교식 안벽의 안전성을 실시간으로 평가하는 방안을 찾기 위한 기초 연구로 수행되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.67-76
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• 2020

본 논문은 철계-형상기억합금(Fe-SMA) 바를 이용하여 제작된 콘크리트 보의 휨 거동 평가를 위한 실험적 연구이다. 실험을 위해 200mm×300mm × 2,200mm의 콘크리트 보를 제작하였으며 인장재로 4% 사전변형된 Fe-SMA 바를 사용하였다. 실험 변수로 인장재 종류(SD400, Fe-SMA), 철근 비(0.2, 0.39, 0.59, 0.78), Fe-SMA 활성화(활성화, 비활성화) 그리고 Fe-SMA bar 연결방법(미연결, 용접, 커플러)를 고려하였다. Fe-SMA 바를 활성화하기 위해 전기저항 가열 방법을 이용하여 5A/㎟의 전류를 실험체가 160℃에 도달할 때 까지 공급하였다. 캠버효과에 의한 실험체의 상향 변위가 안정되면 2,000kN 용량의 엑츄레이터를 이용하여 3점 휨 재하 실험을 실시하였다. 실험결과 Fe-SMA 바를 활성화 함에 따라 캠버효과에 의해 상향 변위가 발생하는 것으로 나타났다. Fe-SMA 바를 활성화한 실험체는 활성화하지 않은 실험체에 비해 더 높은 하중에서 초기균열이 발생하였다. 그러나 일반적인 프리스트레스 콘크리트와 동일하게 Fe-SMA 활성화에 따른 프리스트레스 도입이 보의 극한 상태에 미치는 영향은 미미한 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권6호
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• pp.751-762
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• 2022

강합성 교량에서 강 거더와 콘크리트 바닥판의 합성을 위한 전단연결재로는 용접접합 머리붙이 스터드가 주로 사용된다. 용접접합 전단연결재의 경우, 손상 또는 노후화된 바닥판 철거 시에 파쇄에 따른 소음, 비산먼지 등이 발생하여 환경적 문제가 지적되고 있다. 따라서 환경적 문제 및 생애주기비용 관점의 효율적인 유지관리를 위해서는 노후화된 콘크리트 바닥판의 교체가 용이한 분리식 전단연결재 개발이 필요하다. 기존의 볼트접합 전단연결재로는 매립너트 방식이 주로 연구되었으나 낮은 강성과 전단저항강도, 초기슬립 증가 등으로 교량과 같은 토목구조물에는 활용되지 못하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 이러한 문제점들을 개선하기 위해 매립너트 부분이 스터드 기둥에 일체화되고 확대 기둥 하단에 테이퍼진 형상을 갖는 분리식 볼트접합 전단연결재를 제안하였다. 제안된 분리식 스터드볼트의 정적 전단강도와 슬립 변위에 대한 성능 검증을 위해 수평전단실험을 수행하였고, 기존 용접접합 스터드와 성능을 비교하였다. 제안된 분리식 볼트접합 전단연결재가 전단성능이 매우 우수하고, 슬립변위 또한 연성설계기준을 만족함으로써 기존 용접 스터드를 충분히 대체하여 적용 가능함을 확인하였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.741-749
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• 2022

산업체에서 용접구조물을 파괴 없이 품질을 검증하는 방사선투과검사는 압도적으로 많이 이용되지만, 방사선을 이용함에 따라 많은 안전사항이 요구된다. 방사선투과검사 작업종사자는 검사부재의 이동유무에 따라 감마선조사기인 운반용기에 내장된 Iridium-192 방사선원을 사용시설 내 혹은 사용시설 외의 장소에서 이동시켜 작업을 수행 한다. 일반적인 사용시설은 두꺼운 콘크리트로 외부와 방사선을 전면 차단한 시설이지만, 검사부재의 취급이 용이하지 않은 등의 사유로 천장이 개방된 사용시설이 있다. 일반적인 사용시설은 외부가 모두 차단되어 이론적인 선량 평가 방법을 통하여 건설하여도 무방하지만, 천장이 개방된 경우 스카이샤인효과로 인하여 단순 이론적인 계산 방법으로 방사선 안전성을 평가하는 것은 적합하지 않다. 따라서 본 연구에서는 실제 현장에서 해당 시설의 방사선 안전성을 이온챔버형 방사선측정기와 누적선량계형인 OSLD를 통하여 평가하고, 실제 평가 환경을 몬테카를로 시뮬레이션 코드인 플루카를 이용하여 모델링 및 평가를 하였다. 해당 시설에서 조사방향에 따라 시설 경계의 방사선량은 규제기관에서 정하는 기준을 만족하기 어려웠고, 추가의 방법을 통하여 방사선 안전성을 확보할 수 있었다. 또한, Iridium-192 선원을 이용한 시뮬레이션 결과가 실제 측정값과 유효한 결과임을 확인할 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권5호
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• pp.488-496
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• 2023

선박 및 교량 구조물은 일종의 길이가 긴 박스형 구조로서 수직 굽힘 모멘트에 대한 저항력이 설계의 주요 인자이다. 특히 선박 거더는 반복적으로 불규칙적인 파랑하중에 장시간 노출되어 있기 때문에 구조부재의 연속 붕괴 거동을 정확하게 예측하는 것이 무엇보다도 중요하다. 본 논문에서는 순수 휨모멘트를 받는 박스거더의 하중 변화에 따른 좌굴을 포함한 소성 붕괴 거동을 수치해석적 방법을 이용하여 분석하였다. 분석대상은 Gordo 실험에서 사용한 세 가지 박스거더로 선정하였다. 구조강도 실험 결과와 비선형 유한요소해석에 의한 결과를 비교하여 차이가 발생하는 원인에 대해서 고찰하였다. 본 논문에서는 카본스틸 재료의 제작 시 필연적으로 사용하는 용접열에 의한 초기 처짐의 영향을 반영하기 위하여 전체와 국부적인 처짐 형상의 조합을 제안하였고, 이 결과는 실험 결과와 거동 및 최종강도 추정율이 7% 이내에서 잘 일치하고 있었다. 논문에서 검토한 절차 및 초기 처짐 구성에 대한 내용은 향후 유사 구조물의 최종강도를 분석하는데 좋은 지침으로 사용할 수 있다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제5권5호
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• pp.183-192
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• 2004

현재 국내에도 건물의 특성에 알맞은 가변적이며 대공간 확보가 가능하고 사용부재의 두께가 수mm에서 100mm에 이르는 극후판 두께의 건축 철골구조의 건축물 및 Box형 강재교량으로 구축되는 사례가 증가하면서 철골부재의 제작 및 가공기술이 예전보다 더욱 향상되고 구조물로서의 품질관리에 대한 신뢰성의 요구도 증가되고 있는 실정이다, 그러나 국내의 철골조 건축부재의 구조설계는 설계사대로 각기 이루어지고 해당 부재는 공장별로 제작진행되어 그 기술수준에는 보이지 않는 상당한 격차가 있다고 보여지며 업체별로 경제성 등을 고려하여 기본적이며 일반적 철골제작기법을 간결하게 적용하는 것에 머물러 고도한 선진적인 기술의 채용은 대부분 주저할 수 밖에 없는 상황이다 또한, 중소규모의 빌딩 건축물들의 철골조 설계적용을 고려해볼 때 수많은 접합부의 표준화를 비롯하여 구조체 전체의 표준화 및 내$\cdot$외장재까지 포함된 시스템건축의 건축물설계와 부재의 제작 및 설치기술 개발경향도 엿보이고 있는 가운데 특히, 철골부재의 공장제작과 현장설치의 보다 경제적이고 짧은 공기내에 완전한 품질을 확보할 수 있는 부재간의 접합부 설계에 대한 연구검토는 철골분야에 종사하는 업계는 물론 현장 관계자에게도 의미있는 일일 것이다. 본 논문에서는 철골조 건축물의 특성을 알아보고 철골구조물 공장제작 및 현장설치공기를 최대한 단축할 수 있는 철골기둥과 기둥, 기둥과 큰보부재 접합부 변경사례 및 Box Column의 용접자동화, 로봇화에 의한 철골기둥 부재제작사례와 금후 철골구조물 제작상의 문제점과 대응방안에 대하여 서술하고자 한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권4호
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• pp.363-371
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• 2023

한 척의 선박을 건조하기 위해서는 다양한 크기의 블록(block)들을 이동 및 탑재해야 한다. 이러한 과정에서 블록의 체결 방법 및 각 조선소 설비 특성에 맞는 다양한 기능에 부합하는 러그를 사용하고 있다. 블록 구조의 중량 및 형태에 따라서 러그의 크기와 형상이 다양하며, 샤클(shackle)이 체결되는 홀 주변에 부족한 강성을 보완하기 위하여 덧판(doubling pad)을 용접하여 구조를 보강한다. 리프팅(lifting) 조건별 러그의 설계를 하는 방법은 보 이론(beam theory)에 의한 수계산 방법과 유한요소해석 모델링을 이용한 구조해석을 수행하고 있다. 해석적 방법의 경우, 요소의 종류와 모델링 방법에 따라서 결과 차이가 발생하여 표준화된 평가법의 정립이 필요한 상황이다. 이러한 모호한 방법론 적용 시 블록의 이동 및 반전(turn-over) 과정 중에서 심각한 안전 문제를 유발할 가능성이 있다. 본 연구에서는 러그의 실제 탑재공정에 따른 구조 응답을 평가할 수 있는 모델링 조건, 평가법을 확정하고자 다양한 변수의 영향을 수치 구조해석을 통하여 비교 및 분석하였다. 러그 홀(hole) 주변 덧판부와 용접 비드(bead)를 표현한 모델링 기법이 가장 실제적인 거동 결과를 주고 있다. 실제 러그와 동일한 조건(용접부 비드만 주재료와 연결)의 모델링에 등가하중을 적용한 결과는 MPC 하중 적용 결과보다 낮은 최종강도를 나타낸다. 더불어 해석 시간 단축을 위해서 2차원 쉘(shell) 요소를 적용한 경우, 덧판 두께를 85% 수준으로 감소시켜서 안전사용하중을 예측할 수 있음을 확인하였다. 논문에서 검토한 다양한 변수의 영향들 결과는 러그 설계 및 안전사용하중 예측에 근거 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.815-826
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• 1994

신설교양(新設橋梁)이 기존(旣存)의 도로(道路)나 철도(鐵道) 또는 하천(河川)을 횡단(橫斷)하는 경우에 지형적(地形的)인 여건(與件)으로 인하여 사교(斜橋)(skew bridge)의 건설(建設)이 불가피한 경우가 흔히 있게 된다. 강상판(鋼床板)은 최근(最近) 구조용강재(構造用鋼材)의 품질향상(品質向上), 용접기술(熔接技術)의 발달(發達)에 힘입어 사하중(死荷重)의 감소(減少) 및 공기단축(工期短縮) 등을 위하여 특히 장대교(長大橋)의 바닥판으로 널리 사용되어지고 있다. 본(本) 연구(硏究)에서는 강상판(鋼床板)을 정교(精巧)한 유한요소(有限要素)로 모델링하여 사각(斜角)에 따른 정적거동(靜的擧動)의 변화(變化)률 범용(汎用) 유한요소해석(有限要素解析)프로그램인 SAP90을 사용하여 분석(分析) 고찰(考察)하였다. 유한요소분석(有限要素分析)을 통하여 상판(床板)의 사각(斜角)이 $90^{\circ}{\sim}30^{\circ}$ 사이로 변화(變化)할 때에 발생(發生)되는 예각부(銳角部)와 둔각부(鈍角部) 및 중앙부(中央部)에서의 거동(擧動)을 등방성평판(等方性平板)과 직교이방성평판(直交異方性平板)에 대하여 비교분석(比較分析)하였다. 해석결과(解析結果)로부터 사각(斜角)을 갖는 원판(原板)은 등방성(等方性), 직교이방성(直交異方性)에 상관없이 둔각부(鈍角部)에서의 모멘트, 반력(反力) 및 처짐이 상판(床板)의 중앙부(中央部)에 비하여 그 값이 크게 나타났으며, 특히 $45^{\circ}$이하(以下)의 사각(斜角)에서는 그 차이(差異)가 매우 크게 발생(發生)함을 알 수 있었다. 또한 $55^{\circ}$이하(以下)로 사각(斜角)이 감소(減少)할수록 상판(床板) 둔각부(鈍角部)에서의 모멘트가 중앙부(中央部)의 모멘트 크기를 초과(超過)하며, 그 차이(差異)는 사각(斜角)이 감소(減少)할수록 현저하게 커짐을 확인하였다. 본(本) 연구(硏究)에서는 사각(斜角)의 사각(斜角)에 따른 거동특성(擧動特性)에 대한 정량적(定量的)인 평가(評價)를 하고, 사교(斜橋)에 있어서 위약부위(脆弱部位)와 사각(斜角)의 한계(限界)를 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제4권2호
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• pp.133-142
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• 1984

횡방향(橫方向)과 종방향(縱方向), 대입열용접(大入熱鎔接)과 소입열용접(小入熱鎔接), 모재(母材)와 같은 강도(强度)의 용접재료(鎔接材料) 사용(使用)과 모재(母材)보다 낮은 강도(强度)의 용접재료(鎔接材料) 사용(使用) 등으로 서로 비교되는 용접(鎔接)이음의 소인장시험편(小引張試驗片)을 만들어서 피로시험(疲勞試驗)을 행하여 피로구열(疲勞龜裂) 진전속도(進展速度) ${\frac{da}{dN}}$와 구열선단(龜裂先端) 부근의 응력확대계수(應力擴大係數)의 변동범위(變動範圍) ${\Delta}K$와의 관계곡선(關係曲線)을 그려서 비교시험간(比較試驗間)의 모재(母材), 열영향부(熱影響部) 및 용착금속부(鎔着金屬部)로 구분, 혹은 지금까지의 연구자료(硏究資料) 등과 비교검토하였다. 이 결과, 다음과 같은 현상들을 알 수 있었다. 기본적(基本的)으로, 용접방향(鎔接方向), 용접입열량(鎔接入熱量), 용접재료(鎔接材料)의 강도(强度), 혹은 모재(母材), 열영향부(熱影響部) 및 용착금속부(鎔着金屬部)의 구분 등에 따라 ${\frac{da}{dN}}-{\Delta}K$관계에 큰 차이가 없었다. 다만, 첫째, 소재(素材)에 대한 경우에 비해 대개 처음은 같은 ${\Delta}K$에서 ${\frac{da}{dN}}$가 상당히 늦다가 점차 증가하여 중간쯤에서 같아진 후 끝 부분에서 같은 ${\Delta}K$에서${\frac{da}{dN}}$가 다소 빨라짐을 알 수 있었다. 둘째, 열영향부(熱影響部)에서 용접금속부(鎔接金屬部)로 진전(進展)하면서 ${\frac{da}{dN}}$가 다소 늦어지는 것을 알 수 있었다. 셋째, 용접방향(鎔接方向)과 구열방향(龜裂方向)이 평행인 경우가 직각인 경우에 비해, 모재(母材)와 같은 용접재료(鎔接材料)를 쓴 경우 소입열용접(小入熱鎔接)인 경우가 대입열용접(大入熱鎔接)인 경우에 비해, 모재(母材)보다 낮은 용접재료(鎔接材料)를 쓴 경우 대입열용접(大入熱鎔接)인 경우가 소입열용접(小入熱鎔接)인 경우에 비해, 대입열(大入熱)의 평행용접(鎔接)의 경우를 제외한 모든 용접(鎔接)에서 모재(母材)와 같은 강도(强度)의 용접재료(鎔接材料)를 쓴 경우가 모재(母材)보다 낮은 강도(强度)의 용접재료(鎔接材料)를 쓴 경우에 비해 ${\Delta}K$가 낮은 시기(時期)에 일찍 저속(低速)으로 구열(龜裂)이 시작되어 ${\Delta}K$의 큰 증가없이 ${\frac{da}{dN}}$가 빠르게 증가한 다음 다른 경우와 같은 성상(性狀)으로 진전됨을 알 수 있었다. 넷째, 소입열용접(小入熱鎔接)의 경우 평행용접(鎔接)이 직각용접(鎔接)에 비해, 소입열용접(小入熱鎔接)이 대입열용접(大入熱鎔接)에 비해 같은 ${\Delta}K$에서 ${\frac{da}{dN}}$가 다소 늦은 것을 알 수 있었다.