• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.460-468
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• 2021

이산화탄소 및 온실가스의 배출, 과도한 에너지 소비 및 천연자원의 고갈을 막기 위해 콘크리트의 대체재를 찾는 것은 건설업의 해결과제이다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 콘크리트보다 환경친화적인 지오폴리머가 주목을 받고 있으며, 실제 시공을 목적으로 강도 및 내구성에 대한 연구가 진행되고 있다. 일반적으로, 지오폴리머의 강도 및 내구성은 알칼리 용액의 종류 및 농도, 전구물질, 양생 온도 및 시간 등 여러 요인에 따라 달라지며, 이는 지오폴리머의 강도와 내구성에 영향을 미치는 화학조성 및 미세구조에 큰 영향을 미친다. 기존의 연구에서 최적의 알칼리 용액의 종류 및 농도, 전구물질, 양생 온도 및 시간을 통하여 지오폴리머의 압축강도 및 내구성이 향상되는 것을 확인하였으며, 본 연구에서는 과거의 연구 결과를 검토하고 이러한 요인이 지오폴리머의 압축강도 및 내구성에 미치는 영향을 체계적으로 종합하였다.

• Journal of Ceramic Processing Research
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• 제19권5호
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• pp.378-382
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• 2018

It is a known fact that the cement production is responsible for almost 5% of total worldwide $CO_2$ emission, the primary factor affecting global warming. Geopolymers are valuable as ordinary Portland cement (OPC) substitutes because geopolymers release 80% less $CO_2$ than OPC and have mechanical properties sufficiently similar to those of OPC. Therefore, geopolymers have proven attractive to eco-friendly construction industries. Geopolymers can be fabricated from aluminum silicate materials with alkali activators such as fly ash, blast furnace slag, and so on. Integrated gasification combined cycle (IGCC) slag has been used for fabricating geopolymers. In general, IGCC slag geopolymers are fabricated with finely ground and sieved (<128 mesh) IGCC slag. The grinding process of as-received IGCC slag is one of the main costs in geopolymer production. Therefore, the idea of using as-received IGCC slag (before grinding the IGCC slag) as aggregates in the geopolymer matrix was introduced to reduce production cost as well as to enhance compressive strength. As-received IGCC slag (0, 10, 20, 30, 40 wt%) was added in the geopolymer mixing process and the mixtures were compared. The compressive strength of geopolymers with an addition of 10 wt% as-received IGCC slag increased by 19.84% compared to that with no additional as-received IGCC slag and reached up to 41.20 MPa. The enhancement of compressive strength is caused by as-received IGCC slag acting as aggregates in the geopolymer matrix like aggregates in concrete. The density of geopolymers slightly increased to $2.1-2.2g/cm^3$ with increasing slag addition. Therefore, it is concluded that a small addition of as-received IGCC slag into the geopolymer can increase compressive strength and decrease the total cost of the product. Moreover, the direct use of as-received IGCC slag may contribute to environment protection by reducing process time and $CO_2$ emission.

• Computers and Concrete
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• 제30권5호
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• pp.339-355
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• 2022

The high cost of ultra-high-performance engineered cementitious composite (UHP-ECC) is currently a crucial issue, especially in terms of the polyethylene (PE) fibers use. In this paper, cheap calcium carbonate whiskers (CW) were evaluated on the feasibility of hybrid with PE fibers. Diverse combinations of PE fibers and CW were employed to investigate the multi-scale enhancement on the UHP-ECC performance. A probabilistic-based UHP-ECC tensile strain reliability analysis approach was utilized, which was in general agreement with the experimental results. Furthermore, a multi-dimensional integrated representation was conducted for the comprehensive assessment of UHP-ECC. Results illustrated that CW improved the compressive strength and energy dissipation capacity of UHP-ECC owing to the microscopic strengthening mechanism. CW and PE fiber further promoted the saturated cracking of composite by multi-scale crack arresting effect. In particular, PE1.75-CW0.5 specimen possessed the best overall performance. The ultimate cracking width of PE1.75-CW0.5 group had 98 ㎛, which was 46.18% lower compared to PE2-CW0 group, the 28d compressive strength were slightly improved, the tensile strain capacity was comparable to that of PE2-CW0 group. The results above demonstrated that combinations of PE fiber and CW could significantly enhance the comprehensive performance of UHP-ECC, which was beneficial for large-scale engineering applications.

• Computers and Concrete
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• 제32권1호
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• pp.61-74
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• 2023

This article investigates the wave propagation analysis of the imperfect functionally graded (FG) sandwich plates based on a novel simple four-variable integral quasi-3D higher-order shear deformation theory (HSDT). The thickness stretching effect is considered in the transverse displacement component. The presented formulation ensures a parabolic variation of the transverse shear stresses with zero-stresses at the top and the bottom surfaces without requiring any shear correction factors. The studied sandwich plates can be used in several sectors as areas of aircraft, construction, naval/marine, aerospace and wind energy systems, the sandwich structure is composed from three layers (two FG face sheets and isotropic core). The material properties in the FG faces sheet are computed according to a modified power law function with considering the porosity which may appear during the manufacturing process in the form of micro-voids in the layer body. The Hamilton principle is utilized to determine the four governing differential equations for wave propagation in FG plates which is reduced in terms of computation time and cost compared to the other conventional quasi-3D models. An eigenvalue equation is formulated for the analytical solution using a generalized displacements' solution form for wave propagation. The effects of porosity, temperature, moisture concentration, core thickness, and the material exponent on the plates' dispersion relations are examined by considering the thickness stretching influence.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권10호
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• pp.85-97
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• 2005

보강토 구조물은 그동안의 다양한 분야에서의 적용을 통해 기존의 옹벽구조물의 대체 공법으로서 그 적용성을 인정받고 있다. 최근 들어 교대 및 철도 시설 등에 적용됨에 따라 단기적인 안정성 이외에 장기적으로 지속하중 혹은 반복하중에 노출됨에 따른 장기거동에 대한 연구의 필요성이 높아가고 있다. 본 연구에서는 이러한 연구의 필요성에 근거하여 보강토체에 발생할 수 있는 장기변형 특성 고찰에 주안점을 두고 우리나라에서 생산되는 지오그리드와 화강풍화토로 형성된 보강토에 대한 지속하중 혹은 반복하중 등 다양한 하중이력에 대한 보강토 구조물의 장기 변형 특성 메카니즘을 평면변형압축(plane strain compression; PSC)시험을 통해 고찰하였다. 그 결과 보강토의 시간 의존적 압축변형은 보강토체에 작용하는 하중 특성뿐만 아니라 보강재의 역학적 특성에도 많은 영향을 받는 것으로 나타났으며, 선행하중을 작용함으로써 시간 의존적 잔류변형을 제어할 수 있는 것으로 분석되었다.

• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.328-335
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• 2016

이 연구의 목적은 석회석 미분말을 사용하여 복합재료의 연성이 향상된 시멘트계 매트릭스 섬유복합재료(ECC)를 개발하고 이 재료로 제작된 구조부재의 휨성능을 평가하는 것이다. 재료 개발을 위하여 4가지 종류의 배합을 마이크로역학과 안정상태 균열 이론을 활용하였고, 이를 위하여 시멘트계 매트릭스의 파괴인성과 섬유-시멘트 매트릭스 경계면 특성을 파악하였다. 개발된 ECC의 1축 인장변형특성과 압축강도 특성이 실험적으로 평가되었다. 또한, 2개의 구조부재를 제작하여 휨실험을 수행하였고 그 결과를 재래식 콘크리트 구조부재의 성능과 비교하였다. 재료실험 결과로 석회석 미분말의 혼입률 증가에 따라 압축강도는 감소하지만 연성은 증가하였다. 부재 실험 결과, ECC 구조부재는 재래식 콘크리트 구조부재에 비하여 높은 휨연성, 높은 휨내력, 작은 균열폭을 나타내었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.5-21
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• 2007

보강토 옹벽은 기존 콘크리트 옹벽에 비하여 많은 장점을 지니고 있으나 장기적으로 지속하중 혹은 반복하중 등에 의한 잔류변형의 우려로 영구 구조물로서의 적극적인 적용에 장애가 되고 있다. 이 문제를 해결하기 위해서는 보강토 구조물의 시간 의존적 잔류변형 메카니즘의 규명과 아울러 잔류변형을 예측하고 제어하는 기술이 확보되어야 한다. 본 연구에서는 이러한 연구의 필요성에 근거하여 보강토 옹벽에 발생할 수 있는 장기변형 특성 고찰에 주안점을 두고 지오그리드와 표준사로 뒤채움된 모형 보강토 옹벽에 대한 지속하중 혹은 반복하중 등 다양한 하중이력에 대한 보강토 구조물의 장기변형 특성 메카니즘을 축소모형실험을 통해 고찰하였다. 그 결과 보강토 옹벽의 시간의존적 변형은 작용하는 하중특성 뿐만 아니라 뒤채움흙 및 보강재의 역학적 특성에도 많은 영향을 받는 것으로 나타났으며, 선행하중을 작용함으로써 시간 의존적 잔류변형을 제어할 수 있는 것으로 파악되었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제19권2호
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• pp.105-112
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• 2019

페로니켈슬래그 잔골재는 천연 잔골재와 유사한 특성이 있어 국내 외적으로 콘크리트 구조물에 사용되고 있으나 그 용도와 연구의 영역이 한정적이다. 이에 본 연구에서는 FNS의 활용성 확대와 모르타르제품의 성능개선을 목적으로 바닥용 건조모르타르에 대한 FNS의 적용성을 검토하고자 하였다. 실험 결과, FNS는 흡수율이 낮고 구형의 입형이며 표면이 유리질 피막의 특성이 있어 모르타르의 플로을 향상시켰다. 또한 골재 자체의 높은 강성은 몰탈 압축강도의 향상 및 수축저감 효과를 나타내어 균열저감 등의 품질향상에 기여할 것으로 판단된다. 뿐만 아니라 천연 잔골재를 사용한 모르타르와 비교하여 FNS를 적용하는 경우 동등수준 이상의 충격음 차단성능을 확보할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.108-115
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• 2014

GFRP 보강근의 역학적 성능은 고온과 콘크리트의 알칼리 환경에서 크게 감소된다. 본 연구에서는 GFRP 보강근이 열손상 뒤, 알칼리 환경에 추가로 노출되었을 때의 계면전단강도변화를 고찰하는데 집중하였다. 이를 위하여 GFRP 보강근 시편은 270도의 열에 1시간동안 노출된 후 알칼리 용액에 장기간 노출되었으며, 전단시험에 의하여 파괴되었다. 비교를 위하여 열손상이 없는 시편도 같은 기간 동안 알칼리 용액에 노출된 후 전단에 의하여 파괴되었다. 결과에서, 열손상을 받은 GFRP보강근의 계면전단강도의 감소가 열손상이 없는 보강근 보다 훨씬 큰 것으로 나타났다. 본 실험을 근거로 하여, 열손상을 미리 받은 GFRP 보강근이 알칼리에 노출되었을 때, 장기 잔존계면전단강도의 예측을 위한 2차식을 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제8권4호
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• pp.296-306
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• 1998

바쿤 수력발전 공사계획은 대형댐과 2,520 MW 출력량의 수력발전소를 건설하는 대형 턴키 프로젝트이며 현재는 발전댐 건설에 앞서 3개의 가베수 터널이 시공중에 있다. 바쿤 지역은 유기물 함량이 높아 쉽게 부서지는 퇴적지층으로 이러한 열대우림지역에서 가배수로 터널의 지보설계를 위해 전체적인 암층단위를 공학적인 목적과 역학적 거동양상을 토대로 주도적인 암종에 따라 분류하였다. 또한 이러한 암층단위를 기준으로 풍화정도와 절리의 빈도 및 특성을 고려하여 다시 4개의 암반유형으로 분류하였고 또한 가배수로 터널의 특성과 현재의 지반특성과 현재의 지반특성을 고려하여 지반내 swelling 광물의 존재를 확인하였다. 다양한 암반과 지보조건에 적합한 다양한 Swellex 록볼트를 적용하였으며 지지력이 낮은 록볼트를 사용할 대 발생되는 문제는 볼트의 면적에 따른 록볼트의 양을 조절하여 해결하였다. 또한 계측결과와 전산해석 결과에 따라 지보재의 설치간격, 수량을 조절하였으며, 계측결과에 따른 역해석을 실시하여 최적의 지보패턴을 결정하였다.