본 연구에서는 Externally Bonded Reinforcement on Grooves(EBROG) 공법으로 부착된 CFRP-콘크리트 접합부의 부 착강도를 예측하기 위한 머신러닝 기반 명시적 예측식을 제안하였다. 이를 위해 기존 문헌에서 보고된 CFRP sheet 실험체 137개와 CFRP plate 실험체 44개로 구성된 총 181개의 단일 랩 전단시험 데이터베이스를 구축하였다. 입력변수는 FRP 폭, FRP 축강성, 홈 개수, 홈 폭, 홈 깊이, 콘크리트 압축강도 및 FRP type으로 설정하였다. Random Forest와 XGBoost 모델을 적용한 결과, XGBoost 모델이 검증 데이터에서 상대적으로 안정적인 예측성능을 보여 기준 모델로 선정하였다. 이후 XGBoost 모델에서 도출된 변수별 응답 곡선을 바탕으로 거듭제곱 함수와 포화형 함수를 조합한 명시적 예측식을 도출하였다. 제안식은 CFRP sheet에 대해 RMSE 1.73 kN, MAPE 9.95%, CFRP plate에 대해 RMSE 1.38 kN, MAPE 2.11%의 예측성능을 보였다. 따라서 제안식은 EBROG 공법으로 부착된 CFRP 접합부의 부착강도를 합리적으로 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

This study proposes a machine-learning-based explicit equation for predicting the bond strength of CFRP-concrete joints that utilize the externally bonded reinforcement on grooves (EBROG) method. A database of 181 single-lap shear test results, consisting of 137 CFRP sheet specimens and 44 CFRP plate specimens, was compiled using previous studies. The input variables considered were as follows: FRP width, FRP axial stiffness, number of grooves, groove width, groove depth, concrete compressive strength, and FRP type. Random Forest and XGBoost models were applied, with XGBoost ultimately selected as the reference model due to its consistent prediction performance on the test dataset. From the response curves generated by the XGBoost model, an explicit equation was derived using power-law and saturation functions. The proposed equation demonstrated root mean square error and mean absolute percentage error values of 1.73 kN and 9.95% for CFRP sheets, and 1.38 kN and 2.11% for CFRP plates, respectively. These results suggest that the proposed equation effectively estimates the bond strength of EBROG-bonded CFRP joints.

ABSTRACT
1. 서 론
2. 데이터베이스 구축 및 예측모델 구성
    2.1 데이터베이스 구축
    2.2 입력변수 및 출력변수
    2.3 데이터 전처리 및 학습/검증 데이터 분할
3. 머신러닝 모델 구축 및 성능 평가
    3.1 머신러닝 알고리즘
    3.2 모델 예측 성능 및 과적합 검토
4. 머신러닝 기반 예측식 도출 및 검증
    4.1 예측식 도출 절차
    4.2 변수별 응답곡선 및 함수 형태 설정
    4.3 예측식 제안
    4.4 제안식의 예측 성능 비교
5. 결 론
ACKNOWLEDGMENT
REFERENCES
국문초록

• 조강흠(충북대학교 토목공학과 석사과정) | Cho Gangheum (Master’s Student, Department of Civil Engineering, Chungbuk National University, Cheongju, Korea)
• 홍기남(충북대학교 토목공학과 교수) | Hong Kinam (Professor, Department of Civil Engineering, Chungbuk National University, Cheongju, Korea) Corresponding author