3D 콘크리트 프린팅 기술은 거푸집 없이 콘크리트를 출력하고 제작하여 콘크리트 표면의 대부분이 외기에 노출되고, 이로 인해 콘크리트 내부 수분이 빠르게 증발하고 수축이 크게 발생한다. 또한, 결합 재 대비 낮은 골재 함량과 낮은 물/결합재 비(W/B)를 가지는 사용 배합의 특성상 수축으로 인한 균 열이 발생하기 쉽다. 이러한 3D 콘크리트 프린팅의 수축에 대한 문제는 섬유 혼입을 통해 해결할 수 있고, 부가적으로 적층성 향상의 이점을 얻을 수 있다. 본 연구에서는 이러한 섬유 보강 3D 프린팅 모르타르의 역학적 특성을 살펴보고자 섬유 혼입률을 변수로 실험하였다. 보강 섬유로는 PP섬유를 사 용하였고, 섬유 혼입률 0, 0.2, 0.5, 0.8%를 변수로 실험하였다. 갠트리 방식의 3D 프린터에 30 × 30 mm 사각형 개구부를 가진 노즐을 설치해 1300× 800mm 크기의 직사각형 형태로 모르타르를 출력 하였다. 호퍼 회전속도 6 rpm, 노즐 이동 속도 1500 mm/min을 적용하여 출력하였고, 1층 높이를 30mm로 출력하여 5층 적층하였다. 적층 완료 후 압축강도, 휨인장강도, 층간 부착강도를 측정하기 위 한 시험체를 각각 추출하였고, 28일 수중 양생 후 각 강도실험을 통해 역학적특성을 평가하였다.

3D 프린팅 콘크리트는 임의의 형상을 자유롭게 적층하여 제작할 수 있다는 장점을 가지고 있지만, 노즐의 구조 및 형상에 따라 곡선부의 출력 품질이 달라진다. 또한, 공기중에서 출력한 경우와 수중에 서 출력한 경우 그 품질이 달라진다. 본 연구에서는 고정 마감날을 가진 사각형 노즐을 이용하여 3D 프린팅 모르타르를 수중에서 곡선 형태로 출력하고 적층한 후 출력성능, 적층성능, 및 역학적성능을 평가하였다. 30 × 30 mm 사각형 개구부를 가지고 있고 노즐 끝 양 측면에 고정 마감날이 설치된 노 즐을 사용하였다. 사전 직선 출력시험에서 선정된 조건인 호퍼 회전속도 14 rpm, 노즐 이동 속도 2000 mm/min을 적용하여 출력하였고, 1층 높이를 30mm로 출력하여 5층 적층하였다. 출력 및 적층 결과, 직선부분의 표면은 양호한 반면 곡면부분, 특히 곡률이 큰 곡선부분의 바깥쪽에서 표면균열이 관찰되었다. 직선부분의 치수 일관성은 양호한 반면, 곡률 반경이 작은 곡선부분의 폭 차이가 나타났 다. 곡선부분의 밀도와 압축강도는 직선부분보다 낮았다. 이는 곡선부에서 직사각형 노즐 회전에 따른 재료 토출이 불균일하기 때문인데, 이러한 문제점을 보완할 수 있는 제어 기술 개발이 필요하다.

경량화 설계 및 자유로운 성형이 가능하고 유사연성의 장점을 가지는 직물보강 콘크리트는 철근콘크리트의 대체재로 큰 기대를 모으고 있다. 본 연구에서는 탄소 직물을 보강한 콘크리트 복합체 (TRC) 패널의 휨 특성을 살펴보고, 탄소 직물의 배치 위치 변수에 따른 차이를 살펴보기 위해 TRC 시험체를 제작하고 4점 재하 휨실험을 수행하였다. 또한, 일반 철근콘크리트 개념을 바탕으로 시험체의 휨 거동을 수치계산 결과와 실험결과를 비교하였다. 실험 결과, 콘크리트 매트릭스에서 탄소 직물간 의 부착파괴로 인해 TRC 패널의 큰 휨강도 감소와 내하력 감소가 나타났고, 탄소 직물을 시험체 하부로 편심 배치한 경우 휨 성능의 감소를 다소 줄일 수 있었다. TRC 패널의 수치계산 결과, 초기 거동에서는 휨실험 결과와 유사한 거동을 나타내었지만, 두 번째 균열의 발생 이후부터는 부착파괴의 발생으로 거동의 큰 차이를 나타내었다.

직물섬유 보강 콘크리트(textile reinforced concrete, TRC)는 콘크리트 매트릭스를 직물섬유로 보강한 복합재료로 높은 강도 및 우수한 연성을 발휘한다. 본 논문에서는 TRC로 보강된 구조 부재의 성능 평가를 위해 그 유효물성치를 멀티스케일에 기반한 해석적 방법을 통해 평가하였다. 유효물성치 산정을 위해 감소차수모델(reduced order model)에 기반한 3차원 유닛셀 유 한요소해석법을 이용하였다. 계산된 유효물성치를 TRC 보강 휨 부재의 유한요소해석에 활용하여 하중-변위 그래프를 도출하였 다. 계산된 유효물성치를 TRC 보강 휨 부재의 유한요소해석에 활용하여 하중-변위 그래프를 도출하였으며, 이의 정확성을 평가 하기 위해 TRC 복합패널의 4점 휨실험을 수행하고 그 결과를 유한요소 해석결과와 비교 및 분석하였다.

본 논문에서는 아라미드 스트립을 이용하여 영구거푸집을 제작하고 철근 콘크리트 기둥에 적용하여 성능을 평가하였다. 보강된 철근콘크리트 기둥의 구조거동을 평가하기 위하여 총 3개의 기둥을 제작하였다. 1개의 실험체는 무보강 실험체로서 비내진 상세의 기둥이며 다른 두 실험체의 경우 내진설계가 적용되거나 아라미드 섬유보강 영구거푸집으로 보강하였다. 기둥의 전형적인 성능평가를 위하여 일정한 축하중하에서 정적반복가력 실험을 수행하였다. 실험결과 무보강 실험체와 비교하여 전단 강도, 연성 및 에너지 소산능력을 증가시켰으며 반복하중으로 인한 강도 및 강성 저감에서 우수한 성능을 보였다. 따라서, 본 연구에서 제안한 아라미드 보강 영구거푸집은 기존 RC 기둥의 내진성능을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

정확도 높고, 실용적으로 손쉽게 사용될 수 있는 온수양생 방법을 표준화하고 이를 통한 콘크리트 압축강도 예측방법을 제시하고자 변수 실험을 진행하였다. 전양생 시간, 온수양생 온도, 온수양생 시간에 대한 변수실험을 통해 18시간 전양생 시간, 70℃ 온수양생 온도, 24시간 온수양생시간의 온수양생시험 표준 조건을 제시하였다. 온수양생시험 표준 조건에 대한 추가적인 배합시험을 통해 콘크리트의 압축강도를 조기에 산정할 수 있는 선형 추정식을 산정하였고, 압축강도 추정식의 높은 신뢰도를 확인하였다. 또한, 혼화재 종류 및 혼화재 치환율 변수에 대한 온수양생시험을 통해 온수양생을 통한 콘크리트 압축강도 조기 추정방법은 시멘트 종류, 혼화재 종류 및 치환율, 골재의 종류가 동일한 배합에 대해서만 그 적용이 가능하다는 결론을 도출하였다.

현대 섬유 기술의 발전으로 박리에 의한 복합체 파괴 가능성을 줄일 수 있고, 복합체의 전단강도를 향상시킬 수 있는 있는 3차원 직물섬유를 제작할 수 있게 되었다. 본 연구에서는 3D 직물섬유의 시멘트 기반 복합체 적용 가능성을 살펴보기 위해 3D 직물섬유의 종류, 매트릭스의 종류, 보 부재 높이를 변수로 한 3D 직물섬유 보강 모르타르 보 시험체를 제작하고 휨실험을 수행하였다. 휨실험 결과, 3D 직물섬유 보강 모르타르 부재는 전형적인 직물섬유 보강 콘크리트의 휨거동과 유사한 결과를 나타내었다. 3D 직물섬유 보강을 통해 보 부재의 휨강성 및 휨인성이 향상되었고, 6mm 스페이서를 가진 직물섬유 보강 시험체가 4mm 스페이서를 가진 직물섬유 보강 시험체 보다 더 높은 휨강도 및 휨인성을 보였다. 3D 직물섬유 보강 모르타르의 휨강도 및 휨인성을 보다 향상시키기 위해서는 높은 인장강도와 탄성계수를 가지는 섬유의 적용, 섬유량의 증가, 인장단에 가까운 섬유의 배치가 필요하다.

The microstructural properties and electrical characteristics of sputtering films deposited with a Cu-Ga target are analyzed. The Cu-Ga target is prepared using the cold spray process and shows generally uniform composition distributions, as suggested by secondary ion mass spectrometer (SIMS) data. Characteristics of the sputtered Cu-Ga films are investigated at three positions (top, center and bottom) of the Cu-Ga target by X-ray diffraction (XRD), SIMS, 4-point probe and transmission electron microscopy (TEM) analysis methods. The results show that the Cu-Ga films are composed of hexagonal and unknown phases, and they have similar distributions of composition and resistivity at the top, center, and bottom regions of the Cu-Ga target. It demonstrates that these films have uniform properties regardless of the position on the Cu-Ga target. In conclusion, the cold spray process is expected to be a useful method for preparing sputter targets.

제주도는 한반도 남부에 위치한 화산섬으로서, 화산활동 및 한반도와의 지체구조적 연결성과 관련된 중요성 때문에 오랫동안 지질학적/지구물리학적 연구의 대상이었다. 최근 제주도에서 심부지열자원 조사를 위한 다수의 저주파수 MT 자료가 획득됨에 따라 제주도 심부구조에 대한 접근이 가능해졌다. 그러나 제주도와 같은 섬환경에서는 주변 해양의 영향으로 저주파수 MT 자료가 왜곡되며, 이는 섬의 심부구조 규명을 어렵게 만드는 요인이다. 이 연구에서는 기존에 획득된 총 102 측점의 MT 자료에 대해 해양효과 보정을 실시하였다. 해양효과 보정은 1 Hz 이하에서 XY 모드와 YX 모드 전기비저항과 위상을 매우 유사하게 만들며, 전도성 하부지각의 존재를 명확하게 보여주었다. 제주도 남쪽 및 북쪽 측선의 보정된 MT 자료에 대해 2차원 역산을 수행한 결과, 평균적으로 깊이 20 km에서 고비저항 상부지각과 저비저항 하부지각의 경계를 명확히 확인할 수 있었다.

의성소분지 화산칼데라 지역에서 3차원 복합 지구물리탐사를 수행하였다. 2차원적인 해석이 주를 이루었던 선행 연구의 제한점을 극복하기 위하여 간격이 조밀한 자기지전류탐사와 중력탐사를 수행하였다. 자기지전류탐사와 중력탐사 자료로부터 각기 해석된 역산 결과들에 대해 역산 자료간의 상관관계 및 새로 제안된 구조해석 방법을 이용하여 복합 해석하였으며, 이를 각 구조별로 3차원 지질구조로 영상화하였다. 이 연구에서 제안하는 구조화 지수(Structure Index; SI) 기법은 물성간의 공간적 상관관계와 물성 값의 이상 정도를 이용하여 계산되는 구조화 각도(Type Angle; TA) 및 구조화 강도(Type Intensity; TI) 값의 분포를 이용하는데, 이 기법을 통한 3차원 구조 해석을 수행하였다. 제안 기법을 화산칼데라에 적용한 결과 1) 화산칼데라 중앙부에서 심도 1 km 부근까지 연장되는 낮은 밀도와 전기비저항을 갖는 화산쇄설성 퇴적암류, 2) 높은 밀도와 전기비저항을 갖는 ring fault 주변의 관입 화성암류, 3) 3-5 km 심도의 상대적으로 낮은 전기비저항과 높은 밀도를 갖는 기반암을 3차원으로 영상화할 수 있었다.

Six concrete beam specimens reinforced with multiple layers of reinforcement and combinations of different reinforcement types (steel, GFRP, and CFRP bars), and four FRP bar-reinforced concrete beams with fibers were constructed and tested. An investigation was performed on load-carrying capacity, post cracking stiffness, cracking pattern, and ductility for all specimens. Addition of fibers and hybrid reinforcing with steel bars can be possible methods to overcome the low stiffness and ductility of FRP bar-reinforced beams.