콘크리트 구조물의 내ㆍ외부 보강재로 사용되는 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 그리드의 철근 대체 가능성을 확인하기 위해, 철도용 콘크리트 침목 내부에 CFRP 그리드를 보강한 후 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 활용하여 성능을 평가 하였다. 본 연구에서는 PC 강연선 대신 CFRP 그리드를 보강하고 하중을 재하한 결과, 피복두께 40 mm에서 최대 휨-인장 응력이 2.494 MPa로 도출되었으며 이는 KR CODE 2012의 허용응력 기준을 충족하는 값으로 나타났다. 추가적으로, 본 연구에서는 설계기준에 따라 하중 조건과 응력분포를 고려하여 중립축 위치와 CFRP 그리드의 배치를 최적화한 침목 단면설계를 진행하였다. ABAQUS 해석을 통해 침목의 휨 강도와 내구성을 평가한 결과, CFRP 그리드를 적용한 침목은 기존 PC 강연 선 보강 침목 대비 유사한 수준의 구조적 성능을 확보하면서도 경량화 측면에서 우수함을 확인하였다. 이를 통해 CFRP 그리드가 철근 을 대체하여 철도용 콘크리트 침목 설계에 적합한 보강재로 활용될 수 있음을 확인하였다.

To evaluate the potential of carbon-fiber-reinforced polymer (CFRP) grids as replacements for steel reinforcement in concrete structures, a finite element analysis using ABAQUS was conducted on concrete railway sleepers reinforced with CFRP grids. Prestressed wires were replaced with CFRP grids, and loads were applied to calculate the maximum flexural–tensile stress at a 40 mm cover thickness, which was found to be 2.494 MPa—within the allowable stress limits specified in KR CODE 2012. The finite element analysis indicated that sleepers reinforced with CFRP grids exhibited structural performance comparable to those with prestressed wires, while offering superior lightweight characteristics. These results confirm that CFRP grids are a viable alternative to steel reinforcement in the design of concrete railway sleepers.

ABSTRACT
1. 서 론
2. CFRP 그리드 보강 침목 설계 및 구조안정성 검토
    2.1 해석모델
    2.2 하중 조건
    2.3 콘크리트 침목의 인장파괴 기준 점검
3. 해석 결과 및 비교 분석
4. 결 론
ACKNOWLEDGMENT
REFERENCES
국문초록

• 최석원(국립강릉원주대학교 토목공학과 석사과정) | Choi Seok Won (Graduate Student, Department of Civil Engineering, Gangneung-Wonju National University, Gangneung, Korea)
• 이상문(국립강릉원주대학교 스마트인프라연구소 연구교수) | Lee Sang Moon (Research Professor, Institute for Smart Infrastructure, Gangneung-Wonju National University, Gangneung, Korea)
• 정우영(국립강릉원주대학교 스마트인프라공학부 교수) | Jung Woo Young (Professor, Department of Smart Infrastructure Engineering, Gangneung-Wonju National University, Gangneung, Korea) Corresponding author