기존 교량을 일체식 교대 교량과 같이 거동할 수 있도록 교대 흉벽과 상부슬래브를 일체화하는 흉 벽 일체식 교대 교량 공법에 관한 것으로, 교대 흉벽은 뒤채움 토사의 토압을 주요 하중으로 설계되기 때문에 배면부에는 휨보강 철근이 배치되지만 흉벽 일체화에 따른 흉벽 전면부에 온도팽창에 저항하 기에 부족한 철근량을 가지게 된다. 본 실험 연구는 일체화된 흉벽 구조체의 단차부 전면에 부착-정 착방식으로 제작된 FRP 보강체를 사용하여 휨 실험을 수행하고 이를 비교 분석하였다.

콘크리트의 변온저항성을 향상시키기 위해 상변화온도 4.5도와 44도의 상변환재료(Phase change material; PCM)를 캡슐화하여 혼입하였다. 그 후에 콘크리트가 기본적인 구조성능을 발휘할 수 있는 지 확인하기 위해 시멘트 부피의 10%, 20%, 30%에 해당하는 PCM을 혼입한 콘크리트의 온도 및 재 령에 따른 압축강도를 측정 및 비교하였다. PCM을 혼입하지 않은 콘크리트의 경우 PCM이 혼입된 다른 배합에 비해 온도에 따른 강도의 편차가 크지 않게 나타났으며 온도에 따른 강도의 편차는 PCM의 혼입률이 증가함에 따라 함께 증가하는 경향을 나타냈다. 4.5도의 PCM이 혼입된 시편은 0도 에서 25도로 온도가 증가 할 때 가장 높은 강도 감소률을 나타냈으며 45도 PCM은 25도에서 50도로 온도가 증가할 때 가장 높은 강도 하락률을 나타냈다. 0도에서는 대부분의 경우에서 4.5도 PCM 혼입 시편이 44도 PCM 혼입 시편보다 약간 높은 강도를 나타냈지만 25도에서는 44도 PCM 혼입 시편이 더 높은 강도를 나타냈으며 50도에서는 두 종류의 PCM 간의 유의미한 강도차이를 확인하기 어려웠 다. 시멘트 부피대비 10%정도의 PCM 혼입은 콘크리트의 압축강도 하락에 큰 영향을 주지 않으며 오 히려 높아지는 경향을 나타냈으며 그 원인은 잔골재 사용감소에 의한 상대적 시멘트-골재 비의 상승 에 의한 것으로 추정된다. 하지만 10%를 초과하는 혼입률은 시멘트-골재비 상승에 의한 강도 상승 효과보다 콘크리트 내부에서 하중에 저항하는 성능을 거의 낼 수 없는 PCM의 영향이 더욱 커지므로 강도가 감소하는 것으로 판단된다. PCM이 혼입된 콘크리트는 PCM의 상변화 온도에 따라 서로 다른 강도경향을 나타내는 것으로 확인되는데 4.5도 PCM 혼입 콘크리트의 경우 0도와 25도사이에서 상변 화 하므로 해당 구간에서 가장 큰 강도저하를 발생시킨 반면 44도 PCM 혼입 콘크리트의 경우 25도 와 50도사이에서 상변화하므로 해당 구간에서 가장 큰 강도저하가 발생하는 것으로 판단된다.

벨로우즈 신축이음관은 구조적 특성으로 인해 큰 변위 용량을 갖으며 과도한 상대변위에 의한 매립 배관 시스템의 손상을 저감시키기 위해 연결부로써 사용된다. 벨로우즈 신축이음관의 내진성능 평가를 위한 연구에서 한계상태는 변형률을 적용하였지만 변형률 기반 한계상태는 벨로우즈 신축이음관의 큰 변위용량을 고려할 수 없다. 또한 벨로우즈 신축이음관의 성능평가와 한계상태 분석을 위한 해석적 및 실험적 연구는 수행된 사례가 극히 적다. 따라서 본 연구는 단조 및 반복하중을 받는 벨로우즈 신축이 음관의 해석적 연구를 통해 벨로우즈 신축이음관의 한계상태를 분석하였다. 결과적으로 단조하중 보다 반복하중을 받는 벨로우즈 신축이음관은 더 낮은 변위에서 누출이 발생하였다. 반복하중으로 인한 피 로 및 라체팅 현상으로 인해 단조하중 보다 낮은 변위의 성능을 갖는 것으로 보여진다. 따라서 반복하 중에서 관측된 변위응답을 기반으로 벨로우즈 신축이음관의 내진성능 평가를 수행하는 것이 보수적일 것으로 판단된다.

Prestressed Concrete Containment Vessels(PCCV)는 중대사고 발생 시 방사능 누출을 막기 위한 최 후의 방벽이며 체르노빌 및 스리마일 섬 원전 사고 이후 PCCV의 내압성능에 대한 관심이 높아졌다. PCCV는 장비반입 및 작업자 출입 등을 위한 다양한 관통부가 존재한다. 이러한 관통부로 인해 PCCV는 비축대칭적인 변형을 보이며 관통부는 취약부위로 고려된다. 하지만 관통부의 거동은 전체모 델에서 정확히 모사할 수 없다. 따라서 PCCV의 내압성능 평가를 위한 규제지침인 Reguratory Guide(RG) 1.216은 관통부에 대한 내압성능 평가를 위해 상세국부모델을 작성하여 평가하도록 권고하고 있다. 하 지만 대부분의 국부모델을 이용한 PCCV의 내압성능 평가와 관련된 선행연구는 전체모델을 이용하여 관통부의 응답을 관측하고 보정인자를 사용하여 수행되었다. 따라서 본 연구는 내압을 받는 1:4 scale PCCV의 관통부에 대한 거동 분석과 내압성능 평가를 위해 관통부의 상세 국부 유한요소 모델을 구축 하였다. 미국의 Sandia National Laboratory의 실험적 연구 결과와 비교하여 구축된 모델을 검증하였 으며 관통부의 내압거동을 분석하였다.

본 연구에서는 강합성라멘교의 벽체 배면 철근 커플러 적용 여부에 따른 두 실험체를 제작하여 하 중가력 실험을 수행하였다. 그 결과 공법에 적용된 주요 기술에 대한 구조적 안전성 및 적정성을 확인 하였으며, 실험체는 설계 내하력 대비 충분한 안전성을 확보하고 있음이 확인되었다. 또한, 경간장 17.3m, 교폭 3.0m, 높이 3.25m의 실험체에 대한 정적성능실험 및 동특성 측정 실험을 수행하였으며, 그 결과 설계 내하력 대비 충분한 안전성을 확보하고 있는 것으로 나타났다.

건축물은 사용자의 부주의, 전기적, 기계적 요인 등에 의해 화재가 발생할 수 있고, 화재 발생 시 각 재료의 특성에 따라 강성 및 강도가 감소하여 구조 성능이 저하될 수 있다. 이러한 상황에서 적절 한 성능 복구가 되지 않으면 후에 지진 등의 큰 하중이 가해질 때 건축물 붕괴 등 치명적인 피해가 발생할 수 있다. 현재 내화성능을 높이는 방법으로 내화피복을 사용하는 등 수동적인 방법에 머물러 있으며, 꾸준한 유지관리 등이 필요하다는 단점이 있다. 따라서 변형 후 열을 가하면 원래의 형상으로 돌아가는 성질을 가진 형상기억합금을 사용하여 콘크리트 보를 보강하고, 화재 시, 화재 후에 프리스 트레스트 콘크리트와 유사한 방식으로 콘크리트에 압축응력을 발생시켜 구조 성능을 향상시킬 수 있 는지 ANSYS 구조해석 프로그램을 통해 그 효과를 확인해보고자 한다.

노후 구조물의 동적 특성 평가를 위해 대표적인 접촉식 센서인 LVDT와 가속도계를 활용한다. 전통 적인 센서의 데이터 신뢰성은 높지만, 작동 원리로 인하여 대상 구조물의 물리적 접근과 센서의 설치 가 필요하다. 조밀한 센서 설치를 위해선 많은 수의 센서와 데이터 수집장치도 추가적으로 필요하다. 이런 단점을 보완하고자 비접촉식 센서의 개발이 활발히 진행 중이며, 특히 비전센서를 활용한 동적 변위 측정에 관한 연구 및 개발에 많은 진척이 있다. 비전센서를 활용한 동적 변위 측정 시스템은 내 적 파라미터 및 외적 환경조건에 따라 측정 정확도가 크게 변화한다. 주된 내적 파라미터로 영상장비 의 공간분해능은 이미지 센서의 물리적 크리와 촬영거리의 증가 혹은 관심영역이 작아짐에 따라 영향 을 많이 받는다. 외적 환경조건으로 저조도 환경에서 타겟의 밝기차이가 줄어들어 이미지 프로세싱 과 정에서 불리한 조건이며, 이는 동적 변위 측정 정확도 저하로 이어진다. 본 연구에서 저조도 환경에서 비전센서의 운용거리 한계를 초해상화를 적용하여 극복하고자 하며, 인공적 및 자연적 타겟에 대한 동 적 변위 측정 성능을 비교 분석하였다. 동적 변위 측정 실내 실험을 위해 저조도 조건에서 3층 전단 구조물을 9Hz로 가진하였다. 동시에 Sony사의 DSC-100M7 카메라를 활용하여 조화진동으로 인해 발생되는 각층의 변위를 FHD화질 120FPS로 촬영하였고 측정 정확도 비교 분석을 각층의 LVDT 측 정값으로 진행하였다. 촬영거리를 10m를 기준으로 10m씩 증가하면서 최대 40m까지 변위 값을 측정 하였으며, 공간분해능 증가를 위해 GAN기반 초해상화 모델인 RealSR을 적용시켰다. 초해상화를 활용 하여 동적변위를 측정한 결과 저조도 환경에서도 비전센서의 운용 거리가 증가함을 확인할 수 있었으 며, 동시에 변위 측정 정확도도 함께 상승하는 것을 보여줬다.

우리나라에서 공용중인 시설물은 총 172,111개로 집계되고 있으며, 그 중 교량은 34,199개로 사회 기반시설 중 가장 많은 비중을 차지한다. 이러한 교량은 공용하중, 온도, 습도 등에 의해 거더간 신축 량이 발생하게 되고 신축량 발생으로 인한 유간거리에 대해 차량의 통행 안정성 및 주행성 확보를 위 한 신축이음장치를 설치하게 된다. 신축이음장치를 설치하여 차량의 통행 안정성 및 주행성을 확보할 수 있지만 누수 및 퇴적물 낙하 등을 직접적으로 방지하지 못하여 고무지수재를 별도로 설치하게 된 다. 하지만 이러한 고무지수재는 다양한 원인에 의해 쉽게 손상이 발생한다. 손상된 고무지수재를 통 해 거더의 부식, 교량하부 인명사고 등 다양한 2차 피해가 발생할 수 있다. 피해방지를 위한 교량의 유지관리를 지속적으로 수행하고 있지만 고무지수재 특성상 지속적인 교체가 불가피한 실정이다. 따라 서 본 연구에서는 기존 신축이음장치에 활용되는 고무지수재의 문제점을 해결하기 위하여 초탄성 형 상기억합금을 활용한 새로운 지수재 개발 연구를 수행하였다. 이에 대해 초탄성 형상기억합금 지수재 와 고무지수재에 대한 유한요소해석을 수행하고 비교 및 분석하였으며, 하중 제거 후 원형으로 복원되 는 효과를 통해 지속 사용 가능한 지수재 연구를 검증하였다.

The significance of this study lies in addressing critical issues prevalent in the worldwide construction sector, particularly concerning the durability and sustainability of cement-based materials. Plain cement composites commonly suffer from deficiencies in tensile strength and strain capacity, resulting in the formation of nano-cracks under relatively low tensile loads. These nano- cracks pose a significant challenge to the longevity and resilience of cement matrices, contributing to structural degradation and reduced service life of infrastructure. To mitigate these challenges, the integration of cellulose nanofibers (CNF) as reinforcements in cement composites presents a promising solution. CNF, renowned for their exceptional material properties including high stiffness, tensile strength, and corrosion resistance, offer the potential to significantly enhance the mechanical performance and durability of cement-based materials. Through systematic experimentation, this study investigates the effects of CNF reinforcement on the mechanical properties of cement composites. By leveraging ultrasonically dispersion techniques, CNF extracted from bamboo, broad leaf, and kenaf are uniformly dispersed within the cement matrix at varying concentrations. Compressive and flexural tests are subsequently conducted to evaluate the impact of CNF on the strength characteristics of the cement composites. By elucidating the efficacy of CNF reinforcement through rigorous experimentation, this study aims to provide valuable insights into the development of construction materials with improved durability and sustainability. Ultimately, this research contributes to addressing critical challenges in the construction industry, offering potential solutions to enhance the performance and longevity of cement-based infrastructure.

교량의 내하력을 확인하기 위해서는 외관상태 점검 및 차량재하시험, 유한요소해석 수행이 필요하 다. 규모가 작은 교량은 시간 혹은 비용적인 문제로 인해, 상기 과업을 수행하여 내하력을 확인하기가 어려운 점이 있다. 본 연구에서는 플랫폼을 통해 교량의 정보를 등록하여 데이터의 분석에 의해 추정 내하성능을 제공하기 위한 연구를 수행하였다. 추정 내하성능 결과는 점검진단 보고서 상의 안전성 평 가 데이터를 수집하여 통계 분석에 의한 결과를 제공한다.

본 연구는 도로터널, 철도터널, 지하철, 전력구 등 각종 터널 시공을 위한 TBM(Tunnel Boring Machine) 기술의 시공성 향상을 위한 연속굴착형 TBM 장비와 나선형 세그먼트 통합 시공기술 개발 및 실증과 관련된 것으로 핵심모듈인 추진잭, 세그먼트 이렉터의 선제적인 유지관리를 통해 다운타임 을 최소화하고 굴진율을 안정적으로 확보하기 위한 연속굴착형 TBM 핵심모듈의 유지관리 및 장애대 응 기술에 대한 연구를 수행하였으며, 굴착환경과 연속굴착 운영특성을 고려한 시공 및 장비 운용 절 차를 정의하였다.

Fiber reinforced polymer (FRP)는 섬유와 폴리머가 결합된 복합재료로써 중량 대비 강도가 높아 취급 및 운반이 용이할 뿐 아니라 인장강도 등의 역학 성능이 우수한 재료이다. 더욱이, FRP는 뛰어 난 내부식성에 의해 기존 철근과 달리 부식이 발생하지 않는 장점이 있다. 이 장점에 의해 FRP를 기 존 철근대체재로 활용하기 위한 다양한 연구가 수행되고 있다. 그러나 FRP는 탄소성 거동을 하는 철 근과 달리 완전탄성거동을 하는 취성적 재료로써 안전성 문제에 의해 철근대체재로의 사용은 한계가 명확한 실정이다. 최근 FRP의 취성파괴 문제를 해결하기 위해 연속섬유가 사용된 FRP가 아닌 단섬유 를 사용후 Stitched를 이용하여 파괴시 응력을 재분배하여 FRP의 단계적 파괴를 유도하기 위한 연구 가 국방, 항공 분야를 중심으로 연구되고 있으나, 이를 건설분야에 적용하기 위한 연구는 극히 제한적 으로 수행되고 있다. 이에 본 연구에서는 의사소성이 확보된 FRP를 철근대체재로 사용하기 위한 기초 연구로써 Stitched된 단섬유 FRP 보강재의 단계적 파괴여부를 실험적으로 확인하였다. 실험변수로써 Stitched 여부가 고려되었으며, 직접인장시험을 통해 FRP 보강재의 인장거동이 확인되었다. 실험결과 Stitched되지 않은 FRP 시편은 최대응력 도달 후 취성적으로 파괴되었다. 반면 Stitched된 FRP 시편은 최대 강도 도달 후 최대 강도 대비 66%~75%의 응력이 약 0.0071ε 구간동안 유지되는 것으로 나타 났다.

송전철탑의 심형기초 시공 시 안전확보가 매우 중요한데, 무거운 철근을 취급하는 작업자의 중대 재 해 위험이 크고 실제로 심형기초를 위한 철근공 작업자들의 사고가 끊이질 않는 실정이다. GFRP는 철근 이상의 인장강도를 갖도록 제작이 가능하고, 철근에 비해 무게가 가벼워 취급이 용이하며 시공 편이성이 높다는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 철근을 대체하여 GFRP를 보강근으로 활용한 심 형 기초의 구조설계에 대해 다루었다. 국내 송전철탑 설계기준(가공송전선용 철탑기초 설계기준, DS-1110, 한국전력) 및 ACI440.1R-06 설계기준을 참고하여 GFRP 보강근이 적용된 심형 기초의 구 조검토를 수행하여 GFRP 보강근의 적용성을 검토하였다. 송전철탑의 심형 기초 단면에는 휨모멘트와 축력이 동시에 작용하며 심형기초의 주체부 및 구체부 특성에 따라 축력에 의한 편심모멘트가 추가로 작용한다. 이에 따라 설계 검토는 휨 및 축력이 동시에 작용하는 경우에 대해 수행되었다. 국내 기준 (DS-1110)의 구조검토는 허용응력설계법의 형식을 취하므로 축력과 휨모멘트에 의한 최대응력을 산 정하여 허용응력과 비교하였고, 강도설계법을 통한 구조검토는 보강된 단면의 P-M 상관도를 작도하 여 휨모멘트 및 축력이 동시에 작용하는 경우 구조 안전성 확보 유무를 판단하여 GFRP 보강재를 배 근한 단면의 설계적정성을 판단하였다.

격납건물은 원자력 발전소의 중대 사고 발생시 방사성 물질의 외부 방출을 막는 심층 방어 체계 중 마지막 방벽이다. 중대사고 발생시 격납건물 내부에선 노심 융해와 수소 발생으로 인한 내압 상승과 증기 폭발로 인한 구조적 손상이 일어나며, 이에 대한 구조적 건전성을 평가하기 위해 격납건물에 대 한 극한 내압 성능 평가를 실시한다. 극한 내압 성능 평가 방법 중 확률론적 평가시 현실적인 제약으 로 인해 고신뢰도 유한요소해석 모델을 이용하며 이때에 불확실성 인자들의 확률 분포 특성을 고려한 데이터 셋을 샘플링 기법을 이용하여 구성한 후 비선형 해석을 실시한다. 도출된 비선형 해석 결과는 취약도 곡선을 도출에 사용되며, 취약도 곡선을 이용하여 확률론적인 평가가 실시된다. 샘플링 기법에 따라 적절한 표본 크기가 아닌 데이터셋을 구성하게 되면 통계적 불확실성으로 인한 취약성 분석의 오차가 증대된다. 하지만 유한요소해석시 발생하는 막대한 계산 비용으로 인하여 기존의 방식은 적절 한 샘플링 크기 선정 및 부적절한 샘플링 크기 선정으로 인한 확률론적인 성능평가에 대한 영향에 대 한 정량화 및 평가를 제한적으로 수행하였다. 따라서 본 연구에서는 격납건물의 재료적 특성 및 내압 으로 인한 변위 데이터를 기반으로 생성한 인공신경망 모델을 통해 유한요소 해석에 대한 대리모델을 생성한다. 이후 생성한 대리모델을 기반으로 일반적인 불확실성 분포 샘플링에 사용되는 Monte Carlo method, latin hypercube sampling, Sobol sequence을 이용하여 표본 크기에 따른 격납건물 확률론적 인 극한내압성능 평가에 대한 영향을 정량화 및 평가를 실시하겠다. 이를 통해 제한적으로 탐색되었던 불확실성 공간에 대하여, 그 통계적 불확실성 및 전방위적인 탐색이 가능해 질것으로 기대한다.

전기 캐비닛은 병원 및 발전소와 같은 중요 시설물에서 운영과 관리를 위한 시스템 기기를 보관한 다. 지진과 같은 극한하중 하에서 중요 시설물은 지속적으로 운영 및 제어되어야 하기 때문에 전기 캐 비닛의 안전성은 평가되고 확보되어야 한다. 하지만 실험적 연구만으로 다양한 유형의 전기 캐비닛에 대한 내진성능 평가를 수행하는 것은 많은 제약이 있다. 따라서 다양한 연구자들은 전기 캐비닛의 유 한요소 모델을 구축하고 내진성능 평가를 수행하였다. 유한요소 모델은 beam-stick 요소를 기반으로 구축되거나 3차원 shell 요소를 기반으로 구축되어왔다. Beamk-stick 요소 기반 및 3차원 shell 요소 기반의 유한요소 모델에 대한 전체거동에 대한 비교를 수행한 사례는 있으나 국부거동에 대한 동적응 답을 비교한 연구사례는 없다. 전기 캐비닛은 내부에 시스템 기기가 보관되므로 내부의 국부거동 기반 의 내부응답을 포착할 수 있어야한다. 따라서 본 연구는 단문형 전기 캐비닛에 대한 beam-stick 요소 및 3차원 shell요소를 기반으로 유한요소 모델을 구축하고 동일한 높이에서 가속도 응답을 비교하였다. 결과적으로 beam-stick 요소 기반의 3차원 유한요소 모델은 전기 캐비닛 내부 응답 스펙트럼을 정확 히 예측할 수 없기 때문에 내부 응답 스펙트럼을 위해서는 3차원 shell요소 기반의 상세 유한요소 모 델을 사용해야 한다.