최근 국내에서 토목 및 건축구조물의 노후화 및 성능저하에 따른 사회적인 우려가 발생하고 있다. 일반적으로 노후 구조물의 보수보강 방법으로는 외부 부착공법이 가장 많이 사용되고 있으며 시공 용이성을 위하여 GFRP나 CFRP Sheet나 Plate를 활용한 부착 보강방법이 활발히 적용되고 있다. 그러나 이들 방법은 온도에 취약하며 탄소섬유의 경우 경제성이 낮다는 우려가 발생한다. 본 연구에서는 친환경적이고 내열성이 상대적으로 우수한 현무암 섬유(BFRP)를 활용하여 온도변화 및 콘크리트 표면 내 균열발생에 따른 BFRP-콘크리트의 인장 부착성능 및 파괴 패턴을 실험적으로 평가하였다. 그 결과 구조물의 온도가 상승함에 따라 BFRP-콘크리트 계면의 부착성능은 약 30%정도 감소하는 것으로 나타났으며 내열성 수지를 사용한 보강재의 경우 일반 함침용 에폭시 수지보다 부착성능이 다소 우수한 것으로 평가되었다. 콘크리트 표면 내 균열 발생된 경우 균열의 폭이 증가함에 따라 부착 성능은 약 20%씩 감소하는 것으로 나타났다. 하지만 균열보수제로 보강 후 계면에서의 부착성능의 경우, 보강 전 대비 약 30% 정도의 개선효과를 나타내었다.

최근에 국내에는 다양한 원인에 의한 구조물의 안정성을 우려하는 사회적인 관심이 생겼으며 이에 따른 구조물의 보수·보강에 다양한 연구가 진행되고 있다. 우리나라는 4계절이 뚜렷하며 특히 겨울과 봄에는 일교차가 심하게 발생하는 특징이 있다. 이러한 날씨는 철근콘크리트 구조물에게 동결융해작용을 발생시켜 성능저하의 원인이 되며 구조물의 안정성을 위협할 수 있다. 현재 구조물 보수·보강 방법으로는 탄소섬유나 유리섬유로 FRP(Fiber Reinforced Polymer)를 활용하여 Plate나 Sheet 형태의 부착 보강하는 방법이 일반화 되어있다. 하지만 다소 고가이며 유리섬유는 인체에 유해하다는 연구결과가 있다. 때문에 본 연구에서는 친환경적이고 내열성이 우수한 현무암섬유(Basalt Fiber)를 활용하여 동결융해 작용에 의한 콘크리트의 성능저하를 조건으로 BFRP-콘크리트의 부착성능 및 파괴패턴을 비교 분석하였다. 동결융해시험에 따른 부착강도평가는 동일한 섬유와 수지가 함침된 BFRP를 활용하여 동결융해Cycle(0, 100, 200, 300)과 콘크리트 압축강도(24MPa, 30MPa)를 변수로 부착성능을 평가하였으 며 Case1(선 부착 후 동결융해)과 Case2(선 동결융해 후 부착)로 나누어 진행하였다. Case1과 2 모두 콘크리트 파괴의 형태를 보 였으며 Case2의 경우 Case1에 비하여 부착강도가 감소됨을 나타내었고 동결융해 Cycle이 진행될수록 콘크리트 계면의 성능은 저하되고 부착강도는 평균 약 25%정도 감소하는 것을 확인하였다.

최근 국내 구조물들의 노후화가 진행됨에 따라 구조물 보강과 관련된 연구에 대한 관심이 높아지고 있다. FRP보강은 노후화가 진행되어 성능이 저하된 구조물을 보강하는데 사용되며 주로 유리섬유 및 탄소섬유를 사용한다. 그러나 이 두 가지의 섬유는 경제적으로나 환경적으로나 나쁜 점이 있다. 따라서 본 연구에서는 친환경적이고 내열성이 우수한 현무암 섬유를 구조 용 보강재로 제시하고자 하였다. 또한 본 연구에서는 현무암 섬유에 가장 적합한 수지를 찾기 위하여 에폭시, 폴리에스테르 및 비닐에스테르를 함침 하였다.그 결과, 에폭시 수지를 사용하였을 때 가장 높은 인장 강도 및 탄성계수를 보였으며 전단강도 및 전단탄성계수가 타 수지에 비하여 50%정도 높게 측정되었다. 현무암섬유와 탄소, 유리 섬유의 물성을 비교한 결과 인장강도는 CFRF의 약 60%정도이나 GFRP보다 30%정도 높게 나타내었다.

Recently, the damage caused by typhoons and strong winds are increasing due to the world climate change. Considering the vulnerability of structure to strong wind disaster, in this study, we focused on the soundproof wall among vulnerable wind facilities. GFRP was chose as the reinforcement frame among the components of the soundproof wall. The modeling of the soundproof wall was made using the finite element commercial analysis program ABAQUS and the resistance performance was estimated through the optimal model analysis of the soundproof wall. Wind loads were calculated using Monte Carlo Simulation. Finally, wind fragility evaluation was performed to predict the degree of damage of the GFRP frame soundproof wall. It is necessary to verify the performance of the GFRP frame through comparison with the aluminum frame which is generally used in the construction of the soundproofing wall.

Climate change resulted in the growing occurrence frequency of typhoons, and the damage it caused was also increasing. In this study, the soundproofing and windproof walls installed on the domestic road were modeled by using ABAQUS, a commercial finite element analysis program. Correspondingly, steel column, aluminum frame and transparent acrylic plate were modeled. Based on the result from individual part of soundproof wall model, the number of soundproof wall parts for optimal design was determined to be five parts. The design standard of road construction barrier was applied to this optimum model to perform the safety evaluation for strong wind disaster. In the future, it will be possible to improve the guidelines for design of soundproofing walls in Korea by carrying out further experiment to increase the reliability of safety evaluation of soundproofing walls.

In this paper, laboratory tensile tests were performed for the basalt, glass and carbon fiber reinforced polymer. Epoxy resin was used as the polymer for this composite material. The procedure of the experiment was based on the criteria specified in ASTM D3039 / 3039M. Moreover, a Universal Testing Machine (UTM) with 100 kN capacity was used in this experiment. Results of the performance of each composite material were analyzed. In case of fiber type, carbon fiber reinforced polymer showed the best performance; followed by basalt fiber and glass fiber reinforced polymer with the elastic modulus of 37.03 MPa and 33.10 MPa, respectively.

Due to recent climate changes, damage to the soundproof wall due to typhoons and strong winds is on the rise. This study determine the fragility curve of aluminum frame, which is a weak member of the soundproofing wall, due to strong wind. The fragility was analyzed in term of aluminum frame thickness variation. Finite element analysis of the wall was performed with ABAQUS, a commercial program. Random wind loads applied to the structures were generated using the Monte Carlo simulation technique. Also, the limit state was set based on the analysis results. The fragility curves were developed with consideration of three influential factors which are installation location, wind exposure and thickness aluminium frame of soundproof wall.