본 연구는 고속철도 궤도 구조의 핵심 부재인 상부 콘크리트층(TCL)에 GFRP 보강근을 적용하여 기존 철근을 대체한 구조의 비선형 동적 거동 특성을 규명하였다. GFRP는 비도전성, 내식성, 경량성과 같은 특성을 갖추고 있어 철도 신호 간섭 방지와 내구성 향상에 적합하다. 국내외 설계기준은 정적 하중 중심이어서 GFRP 적용 구조의 동적 응답과 균열 거동에 대한 연구가 부족한 상황이다. 이에 본 연구에서는 동적 비선형 3차원 유한요소해석을 수행하여 GFRP 보강 TCL 구조와 기존 철근 보강 구조의 하중-변위, 균열폭, 응력 분포를 비교하였다. 분석 결과, 철근 적용 구조는 높은 연성으로 인해 반복 재하에 따른 균열 확대가 크지만 GFRP 적용 구조는 취성적 파괴 양상을 보이며 균열폭이 작고 안정적이었다. 두 구조 모두 허용기준 내의 성능을 만족하였으며, GFRP 보강 구조는 특히 반복 하중에 대한 안정성과 구조 신뢰성에서 우수한 결과를 나타냈다. 본 연구는 GFRP 보강근을 활용한 철도 구조물의 설계 및 유지관 리 측면에서 실용적 근거를 제시하며, 향후 설계기준 수립에 기여할 수 있을 것이다.

This study aims to examine the nonlinear dynamic behavior of a track concrete layer (TCL), which is a key structural component of high-speed railway tracks that uses GFRP bars as a replacement for conventional steel reinforcement. Because of its nonconductive, corrosion-resistant, and lightweight properties, GFRP is used to prevent signal interference in railway applications and improves their durability. However, current domestic and international design codes majorly relate to static loading; the dynamic response and cracking behavior of GFRP-reinforced structures is still under research. To address this, the load–displacement behavior, crack width, and stress distribution of the TCL structures reinforced with either GFRP or conventional steel were compared using a three-dimensional nonlinear dynamic finite element analysis. The analysis results revealed that owing to its high ductility under repeated loading, the conventional steel-reinforced structure exhibited the propagation of large cracks, whereas the GFRP-reinforced structure showed smaller and more stable crack widths with brittle failure characteristics. Both structures satisfied the performance requirements; however, the GFRP-reinforced model exhibits superior stability and structural reliability under cyclic loading. This study provides practical insights into the design and maintenance of railway concrete structures that use GFRP bars and contributes to the future development of GFRP-based design standards.

ABSTRACT
1. 서 론
2. GFRP 적용 TCL 설계 이론
3. 3차원 비선형 유한요소 동적 해석
    3.1 개요
    3.2 시간변화에 따른 균열 특성 변화 결과 비교
    3.3 시간변화에 따른 변위 분포 변화 결과 비교
    3.4 시간변화에 따른 응력 분포 변화 결과 비교
4. 요약 및 결론
감사의 글
REFERENCES
국문초록

• 이상열(국립경국대학교 건설시스템공학과 교수) | Lee Sang-Youl (Professor, Department of Civil Systems Engineering, Gyeongkuk National University, Andong, Korea) Corresponding author