본 연구에서는 철근 콘크리트 터널 구조물을 해상 대기중 비래염분이 침투하는 터널 내벽과 해수에 항시 접촉하는 터널 외벽으로 구분하여, 몬테카를로 시뮬레이션에 의해 철근 부식 개시 확률을 예측하였다. 염해관련 변수의 변동성을 평가하기 위하여 염소이온 확산계수, 표면 염소이온농도, 피복두께, 임계 염소이온농도를 실제 실험 및 문헌 조사를 통해 확률특성을 구하였다. 그 결과 염소이온 확산계수의 평균치는 3.77×10^(-12) ㎡/s 이었으며, 대상 부재인 터널 내벽과 외벽의 피복두께는 각각 45.5mm, 94.7mm으로 조사되었고, 임계 염소이온농도의 평균은 결합재 단위중량당 0.69%이었다. 각 변수의 확률적 특성에 근거하여 노출기간에 따른 철근위치에서의 염소이온 농도 분포를 구하였다. 재령이 증가할수록 침투 염소이온 농도의 평균값은 증가하며, 변동계수는 감소하게 됨을 알 수 있었다. 또한 확률론적 염해 해석기법을 적용하여 콘크리트 터널 내벽과 외벽에 대해 내구수명 및 부식개시 확률을 평가하였다. 염소이온 침투의 시간의존성을 고려하지 않은 경우 터널 내벽과 외벽에 대해 각각 8년, 12년의 내구수명이 도출되었으나, 시간의존적 모델에서는 178년, 283년의 내구수명이 계산되어 구조물의 설계내구수명(100년)을 만족하고 있음을 보였다. 또한, 시간의존성을 고려하지 않은 경우 100년에서의 부식 개시 확률은 터널 내벽과 외벽에 대해 각각 59.5, 95.5%였으며, 시간의존성 모델에서는 2.9, 0.2%로 계산되었다. 따라서 구조물의 과다설계를 방지하고 보다 합리적인 내구수명 설계 및 평가를 위해서는 염소이온 확산의 시간의존성을 고려하여야 한다. 마지막으로 본 연구에서 문헌 조사를 통해 구한 부식 발생 임계 농도를 현재 콘크리트 관련 기준에 제시한 값과 비교하여 분석하였다.

필로티 구조는 인구 및 산업시설의 도시 집중화로 인해 부족한 택지 및 용지의 해결을 위하여 도입된 이래, 국내 기존 저층 다세대 주택 및 근린생활시설 등의 주차공간 및 기준층 공간 확보를 위하여 주로 채택되고 있으나, 이들 필로티 구조는 지진발생시 필로티 층의 내진성능 부족으로 층 전체가 붕괴될 가능성이 높다. 하지만 이에 대한 파괴모드 및 손상 메커니즘에 관한 연구가 부족한 실정으로, 본 연구에서는 필로티 구조의 손상 메커니즘을 파악하기 위하여 저층 철근콘크리트 필로티 건축물을 모사한 실험체를 제작하여 실제 지진파를 이용한 진동대 실험을 수행하였다. 실험체는 기존 저층 다세대 주택 및 근린생활시설의 도면을 수집·분석하여 실제 대상 건축물의 구조적 특성 및 동적 응답특성을 가장 잘 모사할 수 있도록 기둥과 코어간 전단력비, 강성비 등을 고려하여 계획하였으며, 총 2개 층으로 1층은 4개의 필로티 기둥과 1개의 계단실 코어벽으로, 2층은 1층에서 연장된 코어벽과 전단벽으로 구성되었다. 실험에 사용한 지진파는 El-Centro NS파(1940년, PGA=350gal)로, 최대가속도를 기준으로 국내 내진설계기준의 지진하중 기준을 고려하여 Scale을 증가시키며 동적가력 하였다. 실험결과, 필로티층에 손상이 집중되었으며 상층부는 강체로 거동하면서 거의 손상이 발생하지 않았다. 필로티 층에서는 가진방향 코어벽체에 최초로 전단균열이 발생한 후 점차 균열이 확대되어 최종 전단파괴 된 반면, 기둥은 상·하부에 미소 휨균열만이 발생하였다. 이는 코어벽체가 기둥보다 전단내력은 더 크지만 단면 형상에 따른 수평강성 또한 커지게 되어 코어벽체와 기둥이 병렬적으로 연결된 본 실험체 경우, 강성이 큰 코어벽체에 하중이 집중되었기 때문이다. 따라서 필로티 구조를 가지는 건축물이 지진하중을 받을 시, 필로티 층에 손상이 집중되며 필로티 층에서는 강성이 큰 코어벽체의 전단파괴가 선행되고 이후 내력을 상실하면 상대적으로 기둥의 내력이 부족하여 전제 수직·수평하중을 부담하지 못하고 층붕괴에 이르는 손상 메카니즘을 가지는 것으로 판단된다.

해양환경 하에서 염화물의 침투를 억제하여 부식 위험을 최소화함으로써 콘크리트 구조물의 공용기간을 연장할 수 있다. 효과적으로 구조물을 관리하기 위해 적절하게 유지관리하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 효과적인 유지관리 전략을 세우기 위한 보수된 구조물의 유지관리비용 평가와 연계하여 구조물의 사용수명을 정량적으로 평가하는 방법을 제안하였다. Fick의 제2법칙으로부터Crank-Nicolson법에 기초한 유한 차분법을 제안하여 보수되지 않은 콘크리트 구조물과 보수된 콘크리트 구조물의 염화물 이온 분포를 예측하였다. 이를 이용하여 보수에 의해 연장 가능한 사용수명과 목표한 공용기간 동안에 필요한 보수 횟수를 평가하였다. 게다가보수 횟수와 콘크리트 교체 비용을 고려하여 총 유지관리 비용을 산출하였다. 마지막으로 제안된 방법의 적용성 검토를 위해 수치해석예제를 제시하였다.

폴리머시멘트 모르타르는 고강도 및 고내구성 등의 우수한 재료적 성질을 가지고 있어 철근콘크리트 구조물의 보수재료로 광범위하게 사용되어져 왔다. 폴리머시멘트 모르타르와 콘크리트 사이의 부착거동은 폴리머시멘트 모르타르에 의해 보수․보강된 철근콘크리트 부재의 보강성능을 좌우하는 매우 중요한 요소이다. 따라서 폴리머시멘트 모르타르와 콘크리트 접합면에서 발생되는 부착파괴의 메커니즘은 명확히 구명될 필요가 있다. 본 연구에서는 직접인발시험을 통해 국내에서 판매되는 폴리머시멘트모르타르와 콘크리트의 부착강도를 평가하였다. 표준, 침수, 온냉반복 및 동결융해 등의 전처리 조건에 노출된 폴리머시멘트 모르타르의 부착강도를 실내시험을 통해 평가하였으며, 2차에 걸친 시험시공을 통한 현장부착강도도 함께 평가하였다. 시험결과 현장부착강도는 표준조건에서 실시한 실내 부착강도 시험결과보다 낮은 수준이었으며, 열충격조건에서의 실내시험결과와 유사한 것으로 나타났다. 본 연구결과를 기초로 KS에 규정된 폴리머시멘트모르타르의 시험방법 및 품질기준의 타당성을 검토하였다.

CFRP보강공법은 구조물에 내하력을 증가시키기 위해 사용되고 있으며 실제 교량에 적용빈도가 높고 연구 활용성에 대한 기대가 큰 공법이다. CFRP로 보강된 콘크리트 구조물은 외부에 에폭시 등으로 접착된 CFRP로 인하여 휨파괴 및 전단파괴 외에 부착파괴가 추가적으로 발생하게 되며 이러한 부착파괴가 전체거동을 지배하게 되는 경우가 대부분이며, 취성파괴를 유발하게 된다. 따라서 이러한 CFRP 부착파괴에 대한 모니터링은 매우 중요한 의미를 갖는다. 본 논문에서는 국부적인 손상 파악에 유리한 PZT센서를 이용한 임피던스 기반 손상검색 방법을 사용하여 콘크리트 균열과 CFRP 부착파괴 모니터링에 대한 적용가능성을 검증해 보았다.

본 논문의 목적은 열화상 비파괴 검사기법을 적용시 손상된 콘크리트 구조물의 표면온도를 증폭시키기 위해 사용되는 외부 열원의 효율성을 알아보기 위함이다. 원적외선램프와 할로겐램프의 적용성과 효율성을 서로 비교하였다. 이를 위해 전술한 두 개의 열원을 콘크리트의 내부공극과 FRP쉬트의 비부착 결함 시험체에 적용하였다. 본 연구결과, 원적외선램프가 할로겐램프보다 더 효율적인 것으로 파악되었다. 또한, 손상영역을 효과적으로 검출하기위해서 가우스 필터와 프리윗 마스크 화상처리기법을 혼합한 알고리즘을 제안하였다.

해안철근콘크리트 구조물은 해수 또는 비래염분에 의하여 철근이 부식하게 되고 결과적으로 콘크리트에 균열로 발전하여 성능을 다하게 된다. 본 연구에서는 염해에 대한 해안 철근콘크리트 구조물의 내구성능 평가를 위하여 수치해석에 의한 결정론적 방법이 아니라 확률론에 입각한 성능평가를 위하여 확률론적 시뮬레이션 수법을 구축하였다. 시뮬레이션 수법으로는 몬테카를로법이 적용되었으며, 파괴확률에 대한 설계확률변수(표면염화물 농도, 초기 함유 염소이온농도, 철근의 피복두께, 염소이온 확산계수) 및 각각의 변동계수의 영향을 평가하였다. Fick의 확산방정식을 이용한 해석결과, 해안에서의 거리의 차 및 확산계수의 차에 의한 영향은 컸으며 상대적으로 변동계수의 영향은 그다지 높지 않다는 것을 알 수 있었다.

본 연구에서는 구조물의 표면마감 특성이 해양콘크리트의 공극 및 염화물 확산특성에 미치는 영향에 대하여 검토하였다. 콘크리트의 종류는 Plain과 함께 실리카퓸을 사용한 경우와 플라이애시를 사용한 콘크리트를 대상으로 하였고, 표면거푸집 종류로는 목재합판, 코팅합판, 철 및 폴리프로필렌 필름으로 하는 총 4 case를 대상으로 하였다. 검토결과, 공극은 콘크리트 시험체의 중앙부 절단면이 철이나 폴리프로필렌 필름을 사용한 경우에 비해 상대적으로 많은 공극량을 포함하는 것으로 나타난 반면, 목재 합판을 사용한 경우가 가장 적은 공극량을 포함하는 것으로 나타났다. 염화물 침투시기는 동일한 콘크리트라 할지라도 거푸집 종류에 따라 Plain 콘크리트의 경우는 최대 13.2%, MSF 콘크리트는 20.3%, FA 콘크리트는 17.7% 수준까지 상이하게 되는 것으로 평가되었다. 따라서 콘크리트의 내구성을 평가하는데 있어 콘크리트의 표면마감 특성에 대해서도 면밀히 검토되어야 한다는 것을 알 수 있었다.

콘크리트 구조물의 내구성 해석 변수들의 변동성과 불확실성으로 인해 확률론적인 접근법의 사용이 증가되어 왔다. 특히, 몬테칼로시뮬레이션 방법(Level III 방법)은 접근성의 용이함으로 인해 많은 내구신뢰성 해석에 사용되어왔지만, 결과를 얻기위해서는 수 십만번의 반복계산이 필요하다. Level II 수준의 신뢰성 해석법인 일계이차모멘트법(FOSM)은 MCS법과 비교할 수 없을 정도의 짧은 시간에 신뢰도지수나 파괴확률을 계산할 수 있어, 유효성만 검증된다면 편리성과 신속성으로 인해 폭넓은 사용이 가능할 것이다. 본 연구에서는 FOSM법과 MCS법에 의한 부식확률(내구성 파괴확률)을 서로 비교하여 FOSM법의 유효성을 검증하고 각 내구성 해석변수들의 변동성이 부식확률에 미치는 영향을 검토하였다

탄산화속도는 구조물이 위치한 환경의 이산화탄소(CO2) 농도, 콘크리트 품질, 구조물의 형상 등에 의해 영향을 받게 되며, 본 연구에서는 국내의 내구성 조사자료를 토대로 하여 콘크리트 품질에 따른 각종 인자를 고려한 탄산화속도계수 추정식을 도출하고자 수행되었다. 수행결과, 도심지역이 산간지역에 비해 교량의 경우 약 1.5배, 터널의 경우 2.5배 탄산화가 빠르게 진행되는 것으로 분석되었으며, 도심지역에서는 건축물, 터널, 교량의 순서로 교량에 비해 약 2.7배, 1.3배 탄산화가 빠르게 진행되는 것으로 평가되었다. 산간지역에서는 교량이 터널보다 약 1.3배 빠르게 진행되는 것으로 평가되었으며, 도심지역에서 교량의 상부구조가 하부구조보다 약 1.3배 빠르게 진행되는 것으로 분석되었다. 한편 압축강도를 물·시멘트비로 환산하여 일반적으로 적용하고 있는 기존의 일본 기시타니식 탄산화속도계수 추정식과 비교한 결과 대부분이 기시타니식보다 빠른 것으로 평가되었다.

본 논문은 터널 콘크리트 구조물의 보수를 위한 무기계 균열주입기술의 표준화에 관한 연구이다. 본 연구를 위하여 균열보수공사가 필요한 터널 라이닝 및 박스 구조물을 선정하여, 균열폭에 따른 주입량, 주입시간 및 주입압력, 주입압력과 주입시간, 구조물 규모에 따른 주입량, 구조물별 균열 위치에 따른 주입량, 균열폭 및 구조물 두께와 주입시간의 관계에 관하여, 현장 조사와 시험평가를 수행하여 구조물의 종류 및 균열의 크기에 따른 균열보수재의 주입압력, 주입량 및 주입시간 등을 명확히 파악하였다.

본 연구는 콘크리트를 보호하기 위해서 발수성 프라이머와 마감 코팅재룰 사용한 이중 표면보호 방식을 평가하기 위한 것이다. 기존의 경우에는 발수제가 가장 마지막 도장재로 사용된다. 그러나 본 연구는 발수제가 자외선에 약한 결점을 보완하고자 발수제 도장 후에 마감재가 도장되는 순서로 시공하는 방법을 사용하였다. 본 연구에서는 이러한 조합의 표면 보호재와 기존 표면 보호재를 비교 평가하였다. 본 연구에서 사용된 표면 보호재의 부착 성능은 발수제 위에 보호재가 시공되어도 본 연구에서 사용된 다른 보호재와 마찬가지로 KS F 4936-󰡑03을 만족한 것으로 나타났다. 본 연구에서 사용된 모든 보호재는 콘크리트를 보호하는 성능이 우수한 것으로 나타났으며, 특히 발수성 프라이머와 마감 코팅재를 함께 도포한 경우 염소이온 침투 저항성 및 이산화탄소에 의한 중성화 저항성이 본 연구에서 사용된 다른 표면 보호재에 비해 우수한 것으로 나타났다.

콘크리트의 열화 및 철근부식에 대응하기 위하여 다양한 보수재료가 존재하나 이러한 보수재료를 평가하는 방법은 단순히 염해, 중성화 등의 단독열화만을 대상으로 하고 있어 여러 가지 열화인자가 복합적으로 작용하는 실제 환경과는 차이를 나타내게 된다. 따라서 본 연구에서는 폴리머시멘트계 보수용 단면복구재가 KS 기준을 만족하는지 확인한 후 복합열화 환경 하에서 염해, 중성화. 철근부식을 평가하였다. 실험결과 각각의 보수재료들은 KS 기준을 만족하였지만 내구성능은 상이하게 나타나 향후 이에 대한 고려가 필요할 것으로 사료된다.

현재 콘크리트 구조물의 보수에서 품질의 검사 기준이 없는 상태에서, 단순한 경험에 의한 보수는 문제점을 가지고 있다. 이 문제점을 개선하기 위하여 이 논문은 균열폭과 주입량. 균열폭과 주입시간, 균열폭과 주입압력 균열폭과 주입압력과 주입시간, 구조물 규모와 주입량, 구조물 별 균열 위치와 주입량, 균열폭 및 구조물 두께와 주입시간과의 관계를 분석하였다. 분석한 결과에서 얻은 자료는 콘크리트 구조물의 보수에 대한 체계적인 품질관리에 도움이 될 것이라 생각한다.