현재 철근콘크리트 분야에서 부재의 철근을 FRP 보강재로 대체하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)는 특히 내화학성이 우수하여 보수 및 보강재로 큰 장점을 가지 며, RC 구조물의 보강재로 주로 사용되고 있다. CFRP 그리드의 경우 수지를 이용하여 섬유를 결합한 형 태를 가진다. 이러한 형태는 외부의 영향에 의해 수지 혹은 섬유의 손상으로 강도 저하가 발생할 수 있다. CFRP 그리드의 산성에 대한 저항성을 침지기간에 따른 인장강도 변화량 및 SEM과 무게 변화를 통해 확인하고자 한다. 따라서 Ph 농도 1~3의 강산성에 CFRP 그리드를 침지시키는 방식을 통해 내 화학 실험을 진행한다. 황산()을 이용하여 산성 용액을 제작한 후 실험을 진행하였다. 실험은 항온장치에서 60℃의 온도로 침지기간은 30, 60, 90, 180일로 한다. 그리드의 인장강도 변화를 확인하기 위하여 기간 별 시편의 수는 5개로 하며 침지시키지 않은 그리 드를 포함하여 총 25개의 시편을 실험한다. 인장실험을 통해 변형률 및 인장강도 변화를 확인한다. 그 리드의 섬유 및 수지의 변화 확인을 위해 실험진행 전 그리드의 무게를 측정 및 SEM(전자주사현미 경) 데이터 확보 후 실험을 진행한다. 기간별 침지된 그리드와 비교를 통해 기간별 섬유 및 수지의 영 향 정도를 확인한다. 본 연구에서는 산성이 CFRP 그리드에 미치는 영향을 조사하기 위해 인장강도, SEM, 무게 변화를 통해 연구하였으며, 이를 통해 산성의 영향을 받는 CFRP 그리드 부재의 안정성을 평가하고자 한다.

본 연구에서는 가설 강교에 사용되는 조립식 거더-교각 접합부에 대한 새로운 설계를 제안하였다. 새로운 접합부는 모듈의 각 부분을 공장에서 용접하여 제작한 후 현장에서 용접 대신 볼트 접합부를 사용하도록 구성하여 현장에서 모듈을 신속 하게 조립하도록 구성하였다. 이 새롭게 제안된 거더-교각 접합부의 구조적 성능을 평가하기 위해 정적 거동, 연성 성능 및 회 전 성능을 분석하는 실험을 수행하였다, 실험결과 제안된 볼트 접합부는 기존의 용접 체결부에 비해 정적 지지력, 연성 거동 및 회전 성능에서 우수한 성능을 보여주었다. 비록 볼트 체결부의 강성이 용접 체결부보다 다소 작지만, 체결부의 연성 성능이나 정적 지지력에 큰 영향을 미치지 않았으며, 안전성 향상, 빠른 조립 및 분해, 건설 공기 단축 등의 유리한 특성으로 인해 가설 교량 건설에 적합한 것으로 평가되었다.

일반적으로 콘크리트는 골재, 모래, 시멘트, 담수, 혼합재 등 다양한 재료로 구성되어있으며 재령에 따라서 강도가 증 가한다. 콘크리트에 필요한 각 재료의 비율은 혼합 설계를 통해 결정되지만, 콘크리트의 강도는 실험적으로 측정되기 전까지는 알 수 없다. 이러한 한계를 극복하기 위해 실험을 통해 얻은 데이터를 이용하여 콘크리트의 압축 강도를 예측하기 위해 통계수 학과 기계학습 알고리즘을 이용한 많은 연구가 시도되었다. 이전의 연구는 콘크리트 압축 강도 예측에 신경망 기법이 가장 적 합하다고 제안하였다. 그러나 신경망 기법은 다른 기계학습과 비교하여 모델 학습에 계산 비용이 많이 들어 실제로 적용하기 어려운 문제점이 있다. 최근 몇 년 동안 다양한 회귀 분석 모델이 개발되었으므로 본 연구에서는 신경망 대신 최신 회귀 분석 모델을 이용하여 콘크리트 강도 예측모델을 제시하였다. 이를 위해 최근 개발된 회귀 분석 모델에 대한 교차검증을 시행하여 최적의 모델을 선정하였다. 그리드 검색을 통하여 선정된 각 모델의 하이퍼 파라미터를 최적화하고, 국내외 데이터를 활용하여 기계학습 모델을 훈련하고 검증하였다. 이들 중 CatBoost, LGBMR, RFR, XGBoost 회귀모델이 높은 성능을 보여주었다. 특히 그 중에서 XGBoost 회귀 분석 모델이 가장 작은 오차와 높은 정확도를 보여주었다. 이들 중 오류가 가장 큰 LGBMR 모델도 이전 연구에서 제안된 신경망 및 앙상블 모델보다 성능이 우수하였다. 현장 레미콘 콘크리트에 대한 압축 강도 예측을 시행하여 학 습된 모델의 현장 적용 가능성을 확인하였다.

철근의 부식 문제를 해결하기 위해 최근 복합재료 기반의 철근이 개발되어 사용되고 있으며 CFRP 그리드도 개발되어 구조부재로 사용되기 시작하고 있다. 그러나 CFRP 그리드의 부착 특성과 응력을 연구한 경우는 매우 드물다. 이에 본 실험은 CFRP 그리드의 부착거동, 부착응력을 평가하고 정착길이를 산정하기 위해 다양한 길이의 정착길이를 가진 인발실험체를 제작한 후 인발하였으며 실험 결과 부착력의 경우 정착길이가 길어질수록 커지며 반대로 부착응력은 정착길이가 길어질수록 작아지는 결과를 얻을 수 있었다. 이는 FRP 보강근도 같은 경향을 보이지만 CFRP 그리드와 FRP 보강근의 차이점은 부착응력의 추세선의 경향에서 두드러지며 또한, 최대 부착력 이후 거동에서 차이를 나타냈다. 위 실험 결과를 토대로 CFRP 그리드의 정착길 이를 산정한 결과 본 연구에서 사용된 CFRP 그리드의 보수적인 정착길이는 250mm로 나타났다.

본 연구에서는 H-Beam 부재에 TRM(Total Reinforced Member)공법의 적용을 통한 부재의 구조성능개선에 대하여 분석하였다. TRM공법은 가교의 성능개선을 위해 적용되는 여러 공법 중 프리스트레스 도입을 통해서 H-Beam 부재의 구조성능을 개선하는 공법이다. 우선 본 연구에서는 해석적인 시뮬레이션을 통해서 TRM공법의 적용 가능성을 확인하였다. 1차적으로 수치 해석을 통해서 프리스트레스 도입을 위한 선행하중을 결정하고, 순수 H-Beam 부재와 L형 강재가 용접된 부재 그리고 TRM공법이 적용된 3가지의 부재에 대한 구조성능 변화를 해석을 통해서 확인하였다. 그리고 해석적인 결과의 검증 및 공법의 현장적용 가능성을 평가하기 위하여 순수 H-Beam 부재와 TRM공법이 적용된 2가지의 부재에 대한 3점 굽힘 시험을 수행하였다. 실험을 통하여 TRM공법이 적용된 부재에서 순수 H-Beam 부재대비 하부 플랜지의 발생응력 및 최대처짐이 각각 20.60%, 16.87% 감소 하는 결과를 확인하였다.

본 연구에서는 폴리머 시멘트 모르타르의 인장성능을 개선하기 위하여 PVA 섬유를 적용하고자 하였다. PVA 섬유 혼입량에 따른 재료특성을 검토하여, 섬유보강 폴리머 시멘트 모르타르의 제조 가이드라인을 제공하고자 하였다. 폴리머 시멘트 모르타르의 제조를 위하여 친수성의 합성수지(SR)를 사용하였다. 실험에 사용된 변수로 (W+SR)/C비를 고정하여, 사용물에 대한 합성수지의 치환율을 일정하게 증가시켜 사용하였다. PVA 섬유의 혼입량은 각각의 실험체에 0%,1%,2%를 혼입하여 실험을 수행하였다. 재료특성 실험으로는 압축강도시험, 쪼갬 인장강도시험, 휨 강도 시험을 수행하였다. 폴리머 시멘트 모르타르에 PVA 섬유를 혼입하면 쪼갬 인장강도 및 휨 강도가 증가하는 것을 확인 하였다. 따라서, 본 연구결과는 합성수지 혼입 폴리머 시멘트 모르타르의 인장성능 개선을 위한 PVA섬유 혼입시 제조 가이드라인으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 CFRP 복합재료 플레이트로 외부 보강된 철근콘크리트 보 구조물의 장기 거동 특성과 CFRP 복합재료 플레이트의 부착거동을 실험을 통하여 검토하였다. 장기 사용성을 고려하기 위하여 동결융해 시험법을 사용하였으며 4절점 휨 실험을 통하여 평가하였다. CFRP 복합재료 플레이트로 보강 후 동결융해를 진행한 시험체(FFCB)와 동결융해 후 CFRP 복합재료 플레이트로 보강한 시험체(LFCB)의 4절점 휨 실험 결과를 비교 분석하였다. LFCB 시험체가 FFCB 시험체 보다 조기에 CFRP 복합재료 플레이트의 박리가 발생하였으며, 파괴형태가 다르게 발생하였다. FFCB의 경우 콘크리트 커버가 탈락되었으며, LFCB의 경우 콘크리트의 표면의 탈락이 발생하였다. 동결융해의 영향을 받은 콘크리트 재료의 성질이 약화된 결과로 판단된다. 동결융해 실험을 통하여 콘크리트 공시체의 압축강도가 약 19% 감소하였으며. 이에 따라 콘크리트 커버부의 인장강도도 감소한 것으로 판단된다. 콘크리트 구조물에 대한 보강의 경우사용기간 및 환경변수 등을 고려하여, 콘크리트 보강표면에 대한 정확한 상태평가가 필요할 것으로 판단된다.