샌드위치패널은 시공상의 용이함과 비용대비 높은 단열효과를 가지는 장점으로 공장 및 창고등 많은 분야에서 시공이 이루어지고 있다. 하지만 지난 안성 냉동창고 화재사고에서 볼 수 있는 가연성 패널이 가지는 화재확산 위험성이 상존하고 있어 대형 화재사고의 주범으로 지목되고 있으며, 소방활동을 하는 일선 소방관들에게 큰 위해 요인으로 작용하고 있다. 본 연구에서는 이러한 샌드위치패널의 화재위험성을 평가하기 위하여 가연성 패널과 글라스울 패널의 비교실험을 실시 하였다. 실험을 위하여 ISO 9705에서 제시된 구획실을 구성하였으며 내부에는 목재크립을 적재하여 화재를 모사하였다. 실험결과 가연성 패널의 경우 화재발생 후 약 2분후에 플래쉬오버가 발생하여 붕괴가 진행되었으며, 내부 최대온도는 976℃로 고온으로 측정되었다. 따라서 현재의 시편크기의 시험에서는 평가하기 어려운 구조적 안정성등 종합적인 화재 안전 평가를 위한 실규모의 화재 성능 평가법(KS F ISO 9705등)의 도입이 적극 검토되어야 할 것으로 평가된다.

본 연구에서는 대공간에서의 연기유동을 해석하기 위한 방안으로 전산유체역학을 바탕으로 하는 수치해석 기법을 적용하였으며, 구체적으로는 정확성과 타당성이 검증되어 열·유동 해석문제에 널리 적용되고 있는 3차원 범용프로그램인 CFX14를 사용하였다. 수치해석 대상은 스페인에서 수행된 Murcia Atrium Fire Tests의 대공간을 선정하였다. 대상 대공간은 19.5 m × 19.5m × 20.0m 의 전체적인 크기를 갖는다. 천장에는 4개의 배연 송풍기가 설치되어 있고, 벽의 하단부에 8개의 그릴형 흡입구가 설치되어 있다. 수치해석 조건은 상기의 실규모 실험 Test 1과 동일하게 열방출율과 흡입구의 개방방식 조건을 적용하였다. 열방출율이 1.35 MW이고 흡입구는 모두 개방하는 조건이 적용되었다. 한편 배연용 송풍기는 모든 송풍기가 가동되는 조건이며 기준온도는 실험시의 외부기온이 적용되었다. 수치해석 결과에 대한 분석은 다음과 같다. 우선 수치해석 대상 대공간의 중앙 단면에서의 시간별 온도분포를 살펴보면 중앙 화염원에서 고온의 연기가 생성되어 천장까지 상승해서 천장의 배기구로 배출되며 일부는 천장을 타가 측면으로 퍼져서 벽면을 타고 아래로 하강하는 것을 알 수 있다. 시간이 지나면서 차차 연기가 공간의 상층부에 축적되고 일부는 하층부로 하강하면서 전체적인 공간내 온도가 상승하는 것을 알 수 있다. 실규모 실험과 수치해석의 결과를 비교하여 분석해 보면 실규모 실험과 수치해석 결과가 비교적 유사한 추이를 보이고 있으며, 이로부터 본 연구에서 설정한 수치해석 방안이 대공간 건축물의 연기유동 해석과 효과적인 연기제어 시스템 개발에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

태풍, 지진 등 external excitation에 의해 발생하는 Structural response를 실제와 가깝게 예측하기 위해서는 실제와 가장 유사한 구조해석모델을 작성하여 정확한 구조동특성을 산정하는 것이 중요하다.초고층 및 대공간에 대해서는 FE 모델 개선에 대한 기존 연구결과가 있으나 조적건물, 특히 성당건축물에 대해서는 현장계측과 FE 모델 개선에 대한 시도가 이루어지지 않았다. 본 논문에서는 성당건물을 대상으로 장기모니터링을 실시하고 이를 이용하여 대상 건물의 동특성을 분석하였다. 그리고, 태풍시 계측된 풍응답과 해석결과를 비교하여 풍응답해석의 신뢰성을 평가하였다.

대공간 건축물의 경우, 필연적으로 장스팬의 시공이 요구되며 장스팬으로 시공할 경우 스팬의 길이가 길어짐에 따라 처짐 등의 인장력에 문제가 발생할 수 있다. 이에 본 연구에서는 화재에 노출된 장스팬구조물의 내화성능을 평가하기 위해 일반슬래브, 슬림플로어공법의 합성슬래브, 와이어로프를 적용한 슬림플로어 공법의 합성슬래브를 대상으로 장스팬 구조물의 화재 시 내화성능을 확보할 수 있는 방안에 대해 실물실험을 수행하여 분석하였다

최근 들어 고층건물이 증가함에 따라 다양한 형태의 복합제진댐퍼가 요구되고 있다. 설치공간과 시공과정을 최소화하기 위해서 건물의 연결보에 설치가능한 새로운 형상의 복합댐퍼를 개발하였다. 이 복합댐퍼 시스템은 세 개의 2점 회전형 마찰요소로 구성된 다단계 슬립형 마찰댐퍼로, 각 2점 회전형 마찰요소는 지진규모에 따른 축력이 도입되어 순차적으로 작동이 누적되어 거동된다. 이 논문에서는 회전형 다단계 슬립 마찰댐퍼의 구성요소에 대한 변위, 주파수 실험을 수행하였고, 실험결과를 분석하여 마찰댐퍼의 의존성 평가를 수행하였다.

지구 환경의 변화로 홍수 빈도 및 강도가 증가하고 있다. 이에 자연현상으로 생각하던 소극적인 자세에서 탈피하여 과학적이고 체계적인 접근 방법으로 적극적 홍수방어체계를 구축하고자 노력하고 있다. 본 연구에서는 자연환경의 변화로 특히 피해가 큰 도시하천으로 대상으로 실시간 강우 및 수위를 모니터링할 수 있는 시스템을 구축하였다. 이를 기반으로 통계적 resampling method 중 하나인 k-nearest neighbors와 bootstrapping 기법을 적용하다. 이러한 모의발생기법 적용을 통하여 수위-유량 관계곡선식 생성 시 발생할 수 있는 불확실성을 저감시키는 기법을 연구하였다. 부산시 온천천 유역 내 설치된 10분 간격의 강우와 수위에 대한 실시간 자료를 기반으로 작성된 수위-유량 관계곡선식은 유량 측정 및 국지성 호우에 의하여 발생할 수 있는 다양한 문제점을 극복하고자 하였다. 이러한 resampling 기법에 의한 모의발생으로 수위에 대한 불확실성을 감소시키며 이로써 신뢰성 있는 자료 생성을 가능할 수 있도록 하였다. 향후 본 연구의 결과는 도시하천의 실시간 모니터링 시스템에 활용이 가능할 것으로 사료된다.

도시화로 인한 불투수층의 증가로 침수 및 범람의 피해가 매년 증가 하고 있는 실정이며, 서울시에서는 그 대안으로 새롭게 시공되는 도로의 경우 투수성 포장을 시공하도록 시행하였다. 이러한 투수성 포장재는 많은 연구로 다양하게 개발되어 왔지만 그 효율에 대한 정량적인 효율성 검증 및 평가 방법이 미비하다. 그리하여 본 연구는 강우모의 장치를 이용하여 투수성 블록의 강우 유출수 저감 효율을 일반 보도블록과 비교하여 평가 하였으며, 관측된 data를 이용하여 Holton의 침투모형에 의해 투수성 블록 시설의 침투모형을 산정하였다. 또한 SWMM모형의 LID Tool을 이용하여 관측값과 SWMM모형 계산 값을 시행착오법으로 보정 하여 투수성 블록의 매개변수를 산정하였다. 산정된 매개변수는 소규모 공업지역에 적용하여 문헌에서 제시한 자료와 비교하였다. 향후 LID 요소별 검증실험을 통한 매개변수를 산정한다면 모형을 통하여 간단하게 대상유역에 대하여 LID 요소기술 적용을 통한 강우유출수의 저감 효율을 산정할 수 있을 것으로 기대된다

본 연구에서는 고속수로에서 변위센서를 이용하여 소류력 측정장치를 개발하였다. 최근 강우강도 및 홍수발생빈도의 증가로 제방, 고수부지, 저수로 등의 유실피해가 발생하고 있다. 이와 같은 문제점을 보완하기 위하여 호안블록 등의 다양한 보호공법이 적용되고 있다. 호안공법 및 호안공법 재료의 수리적 안정성 분석을 위해서 소류력에 대한 평가는 필수적이다. 대부분의 소류력 측정은 간접적인 방법으로 유속측정을 통하여 계산되어져 왔다. 하지만 하상유속을 정확히 측정하는 것은 매우 어려운 일이며 평균 소류력을 사용하여 수충부, 비수충부 등 구간별 소류력 분석 등에 대한 구체적인 연구가 미흡한 실정이다. 개발된 소류력 측정장치를 이용하여 공법 및 재료에 대한 정량적이고 객관적인 한계 소류력이 제시되면 하천 피해 절감과 과대 및 과소 설계를 방지 할 것으로 기대된다.

여름철 홍수기에 저수지 내로 유입한 탁수는 저수지 내부에 밀도차를 발생시키며 내부 성층류를 형성한다. 유입되는 고농도의 탁수층을 선택적으로 배제하거나 응집제 투입를 통한 오탁물질 입자의 침전 또는 탁수 차단망 설치로 방류 탁도를 저감시키기 위해서는 저수지내 성층 유동장에 대한 이해가 요구된다. 본 연구에서는 다양한 형상의 저수지 성층류 해석을 위한 수치해석 프로그램을 개발하였다. 다양한 형상으로의 적용을 위하여 비정렬 격자계를 사용하였으며, 성층류를 고려하기 위하여 Boussinesq 가정에 기초한 N-S 방정식 및 에너지 방정식을 지배방정식으로 사용하였다. 수치해석법의 검증을 위하여 결과가 잘 알려져 있는 2차원 및 3차원 공동 문제, 여러 개의 격벽이 설치된 정수장내 유동 및 댐 붕괴 거동 결과와 비교함으로써 개발된 알고리즘의 타당성을 검증하였다. 이를 통해 저수지 내 탁수 유입시 발생하는 성층류에 대한 수치해석을 시도하여 결과를 검토하였다.

현재 교량 시공 시 대부분의 교각은 경제성 및 시공성이 우수한 중실 RC교각이 많이 사용되고 있으며, 고교각의 경우 지진력을 저감시키기 위하여, 중공 단면의 RC 교각이 설계에 이용되고 있다. 가장 흔한 교각인 중실 RC교각은 교각의 휨과 내진성능을 만족하기 위하여, 단면 이차모멘트가 크도록 대단면의 교각 설계가 주로 행해지고 있다. 이렇게 설계된 중실 RC 교각은 설계하중 보다 필요이상의 축강도를 가지고 있어, 교각 단면의 효율성은 매우 합리적이지 않다.반면, 중공식 기둥의 한 종류로 선행 연구자들에 의해 개발된 이중 강관 합성 기둥(Double Skinned Composite Tubular Columns)은 대표적인 합성 중공 교각으로 내외부 강관에 의한 구속효과로 인하여, 중실 RC교각에 비하여 콘크리트의 구속 강도가 매우 우수하다.본 연구에서는 중실교각과 DSCT교각의 축력-모멘트 저항성능의 차이점에 대하여 정성적으로 분석을 수행하였다. 이를 위하여, DSCT교각의 중공비를 매개변수로써 선정하여, 각각 중공비 0.7, 0.8, 0.9의 교각 단면을 설계하였으며, 중공비에 따른 축력과 모멘트 저항성능의 관계를 비교분석하였다. 결론적으로, DSCT교각은 중실 RC교각대비 축강도가 매우 우수하여, 작은 직경으로도 필요한 축강도와 우수한 모멘트저항성능을 발휘함으로써, 교각 단면의 합리적인 설계가 가능함을 알 수 있었다.

FDS(Fire Dynamics Simulation)은 미국의 NIST가 연소 및 건축불의 화재를 수치해석적으로 해석하기 위해 1980년대부터 개발을 시작해 현재까지 version 6 까지 발표하면서 성능과 기능을 개선해 오고 있는 공개용 코드이다. 하지만 version 5 까지 FDS 코드가 사용한 LES난류모델은 가장 고전적인 형태의 LES모델을 사용하였기 때문에 대형 건축물의 화재해석에 많은 오차가 발생하고 있음이 꾸준히 지적되어왔다. 이로 인해 최근에 발표된 version 6에는 기존의 LES모델을 포함하여 3개의 LES모델이 추가되어 정량적 신뢰성을 강화한 것으로 평가되고 있다. 본 연구에서는 FDS에서 제공하고 있는 4개의 LES 난류모델에 대하여 평판유동 및 평판위의 입방체 주위의 압력분포를 분석하고 비교하여 각 난류모델의 특성과 신뢰성을 검증하고자 하였다.

본 연구에서는 특정 대상 시설의 위험도 평가기법을 합리화하기 위하여 기존 특정대상시설 안전등급 평가 메뉴얼을 분석하였으며, 점검항목에 대한 위험도 평가지표를 설정하였다. 합리적인 위험도 평가지표 설정을 위하여 최근 9년간의 인적재난 통계자료를 수집하여 분석하였으며, 주요 재난 발생 원인별 현황 분석을 통해 재난 유형별 각 점검분야의 상대적 가중치를 산정하였다. 또한 최근 9년간 주요사고사례 분석을 통해 체크리스트의 각 점검항목별 중요도를 산정하여, 평가지표의 중요도를 설정하였다. 설정된 점검분야별 상대적 가중치화 점검항목별 중요도를 적용하여 시설물의 위험도를 평가할수 있는 평가모델을 제안하였다.

본 연구에서는 학교 건축물에 발생할 수 있는 화재 상황을 시뮬레이션 하는 기법에 대해 알아보기로 한다. 이에, 기존의 국내외 연구를 통해 화재 상황을 시뮬레이션 하는데 있어 고려해야 할 기본적인 요소를 파악하고 다양한 화재의 원인과 발화량에 따라 나타는 화재양상을 살펴봄으로써 적절한 화재 시뮬레이션 기법을 도출하도록 한다. 화재를 시뮬레이션 하는 방법으로는 CFD (Computational Fluid Dynamics)를 기반으로 하는 공용 소프트웨어인 FDS(Fire Dynamic Simulator)를 이용하였으며, 시뮬레이션의 결과로 시간과 장소에 따라 나타나는 온도정보 및 화염의 전파 양상을 시각화하여 비교분석하였다. 본 연구에서 도출된 화재 시뮬레이션 기법을 이용하여 화재시 피난 대책, 대응인력의 투입 방법을 수립하는데 반영할 수 있으며, 화재 시뮬레이션 결과로부터 얻은 온도 정보를 이용하여 건축 구조부재의 안전성을 평가하는 데에도 활용할 수 있다.

본 연구는 새로운 변위 계측 시스템으로 사용되고 있는 모션캡쳐 시스템을 이용하여 변위 계측을 통한 구조물의 동적 응답 계측에 이용되는 수치 미분 방법 중 가장 적합한 방법을 찾고, 이를 적용한 모션캡쳐 시스템에서 계측한 동적 응답과 기존 변위 계측 센서에서 얻은 동적 응답과의 비교를 통해 그 적합성을 검증하였다. 기존의 변위 및 가속도 계측 센서는 센서 설치의 어려움, 케이블 길이, 유선 방식에 따른 가속도 데이터 오차 발생 등의 문제점을 갖고 있다. 모션캡쳐 시스템은 계측하고자 하는 위치에 마커를 부착하고 카메라가 반사하는 마커의 변위를 측정하여 3차원 좌표를 얻는 모니터링 시스템으로서, 기존의 변위 및 가속도 계측 센서의 단점을 극복한 계측 시스템이다. 변위 계측을 통한 가속도 등의 동적 계측을 하기 위해서는 계측한 변위 데이터의 수치 미분이 필요하며 이를 통해 가속도 값을 얻는다. 본 연구에서는 모션 캡쳐 시스템을 통해 계측한 변위를 다양한 방법의 수치 미분을 통해 가속도로 변환시켜 기존의 가속도 측정 센서와의 비교를 통해 가장 적합한 수치 미분 방법(Four-point Backward Difference, FBD)을 찾을 수 있었다. 또한, 모션캡쳐 시스템에서 계측한 변위에 FBD를 적용하여 얻은 동적 응답(가속도, 고유주파수)과 기존 변위 계측 센서(레이저 변위계)에서 계측한 동적 응답과의 비교를 통해 FBD를 적용한 모션캡쳐 시스템의 동적 응답 계측에 대한 실효성을 확인할 수 있었다.

최근 교통 표지판, 차막이 등 여러 안전시설물 등에 시인성을 겸비한 재료를 이용하여 발광기능 뿐만 아니라 유도기능을 부여하는 사례가 많이 늘고 있다. 그러나 이러한 발광재료의 무문별한 과다사용은 인간의 시선을 방해할 수도 있다. 그러므로 인지 가능한 최소한의 빛의 밝기를 확보함과 동시에 사용 목적에 맞는 적절한 발광재료 또는 발광재료의 배치를 적용할 필요가 있다. 본 논문에서는 인간이 인지할 수 있는 최소한의 빛의 광도를 측정하기 위해 여러 단계의 밝기에 따른 휘도(조사면적당 광도, cd/m2)를 측정하였다. 이에 대해 인간이 인지 가능한 임계휘도 값을 도출하고, 이 값에 대한 신뢰성을 갖기 위해 불특정다수의 인간을 대상으로 검증 실험을 수행하였다.

아파트를 포함한 공동주택에는 거주공간과 옥외공간을 연결하는 완충공간으로서 전망이나 휴식 등의 목적으로 건축물 외벽에 접하여 부가적으로 설치되는 공간인 발코니가 있는데, 국토교통부장관이 정하는 기준에 적합한 발코니는 필요에 따라 거실·침실·창고 등의 용도로 사용할 수 있다. 이에 아파트 입주자들은 더 넓은 거주공간을 확보하기 위해 발코니를 확장하여 사용하고 있는데, 이를 위해서는 국토교통부고시 제2012-745호 ‘발코니 등의 구조변경절차 및 설치기준’에 따라 별도의 대피공간을 설치하여야 한다.<br> 그러나, 아파트 대피공간의 출입구에는 차염성능 만을 지닌 갑종방화문을 설치토록 하여 화재시 재실자가 대피공간으로 피난하여 머무르는 경우 갑종방화문의 복사열 및 누설되는 고온 공기의 영향으로 인명안전이 확보되지 못하여 화재안전성을 확보하지 못할 수 있다.<br> 이에 본 연구에서는 아파트 대피공간에 대한 목업 시험체를 제작하여 화재안전성을 평가하여 관련 제도의 개선을 위한 기초자료를 제시하고자 하였다.

최근 건설되고 있는 아파트에서 입주자들은 더 넓은 거주공간을 확보하기 위해 발코니를 확장하여 사용하고 있는데, 이를 위해서는 국토교통부고시 제2012-745호 ‘발코니 등의 구조변경절차 및 설치기준’에 따라 별도의 대피공간을 설치하여야 하며, 이에 따라 아파트 대피공간의 출입구에는 갑종방화문을 설치하고 있다. 그러나, 갑종방화문은 차염성능 만을 확보하고 있어 화재시 재실자가 대피공간으로 피난하여 머무르는 경우 갑종방화문의 복사열 및 누설되는 고온 공기의 영향으로 인명안전이 확보되지 못하여 화재안전성을 확보하지 못할 수 있다.<br> 이에 본 연구에서는 아파트 대피공간에 대한 목업 시험체를 제작하여 출입구에 차열성능을 지닌 갑종방화문을 설치하여 화재안전성 확보 여부를 평가하여 관련 제도의 개선을 위한 기초자료를 제시하고자 하였다.

최근 비정형 구조물이 증가하면서 구조부재가 경량화, 세장화 되는 추세이다. 하지만 이러한 변화는 구조물의 비틀림 변형 및 좌굴 위험을 증가시킬 수 있으므로, 안전성과 사용성에 대한 적절한 대책이 필요하다. 그 대책으로 다양한 계측 장비를 이용한 구조물 모니터링 연구가 이루어지고 있으나, 종래의 변형기반 모니터링에 사용되어온 변위계, 레이저센서, 가속도센서 등은 보통 구조물의 1축변위를 측정하므로, 비틀림 변형과 같은 3차원 변위 계측에 대한 한계를 가지고 있다. 반면 새로운 모니터링 장비로 제안되어 온 모션캡쳐 시스템은 3차원 영상기반 모니터링 시스템으로서, 구조물에 다수의 마커를 부착, 계측하여 높은 정확도의 3차원 위치정보를 획득할 수 있고, 설치가 간편하며, 변위는 물론 가속도 데이터까지 실시간으로 측정 가능하다는 장점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 모션 캡쳐 시스템을 이용한 철골보의 비틀림 변형 측정 기법을 제시하고, 모션캡쳐 시스템을 이용한 철골보의 비틀림 변형 계측값을 종래의 계측 장비를 이용한 계측값과 비교함으로써, 모션캡쳐 시스템의 비틀림 변형 계측 적용성을 평가하였다.

구조물의 안전성 평가에서 부재에 실제 발생하는 응력을 파악해야 정확한 구조 건전도 모니터링(Structural Health Monitoring)을 할 수 있다. 구조물에 작용하는 하중은 실제 구조물이 갖고 있는 불확실 요소 중 하나이며 이를 식별함으로써 부재에 실제 발생하는 응력을 정확히 파악할 수 있다. 본 연구는 철골 골조 구조물의 일부 구조 부재에서 계측한 변형률을 통해 가해진 하중을 식별하는 모델을 제안하고 이를 실험을 통해 검증한다. 골조의 하중 식별 모델에서는 계측한 변형률 데이터와 계측점에서의 추정 변형률 간의 오차를 최소화하기 위해 최소제곱법을 적용하였고, 이를 통해 가해진 하중의 크기를 추정하게 된다. 제시한 모델을 검증하기 위해 5층 1경간 3차원 철골 모멘트 골조를 대상으로 정적 가력 실험을 수행하였다. 기 측정한 하중 모듈을 단계별로 정적 가력하며 해당 단계별로 골조의 일부 위치에서 계측한 변형률 데이터를 식별 모델에 적용하여 가력한 하중의 크기를 추정하였다. 추정한 하중은 실험 시 가력한 하중 크기와 비교하여 본 연구에서 제시하는 하중 식별 모델을 검증하였다.

구조물은 시공 단계에서의 작업환경과 시공품질 그리고 자연환경과 불확실한 하중 등 수많은 변수들에 의해 해석 모델과 큰 차이를 보인다. 따라서, 구조물에 센서들을 설치하여 계측된 값으로 Structural Health Monitoring (SHM)을 실시하여 구조물의 안전성을 진단하고 있다. 하지만 대형화, 비정형화 되어가고 있는 건축 구조물에서 부분적으로 계측한 데이터로 전체 안전성에 대한 평가는 현실적으로 힘든 상황이다. 정확한 구조물 평가를 위해서는 보다 많은 센서의 개수가 필요하며, 장기간의 계측 기간이 요구된다. 그러나 재정적 문제 및 현장 여건 등으로 인해 설치되는 센서의 수 및 계측 기간은 제한이 될 수밖에 없다. 따라서 요구되는 구조물 진단의 정확성을 확보하면서 소요되는 비용을 최소화할 필요가 있다. 이를 위해서는 먼저 구조물 진단의 정확성과 비용과의 관계를 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 부분적으로 계측한 변위 값을 이용하여 구조물 전체의 변위를 예측하는 알고리즘을 제시하고, 계측 기간에 따른 알고리즘의 정확도를 평가한다. 이를 통해 요구되는 신뢰도를 가지면서 최소의 계측 기간을 파악할 수 있다. 이는 유지관리 비용을 절감하는 비용효과를 가진다.