The use of continuous welded rail is increasing because of its many advantages, including vibration reduction, enhanced driving stability, and maintenance cost savings. In this work, two different types of continuous welded rails were examined to determine the influence of repeated wheel-rail contact on the crystal structure, microstructure and mechanical properties of the rails. The crystal structure was determined by x-ray diffraction, and the microstructure was examined using optical microscopy and scanning electron microscopy. Tensile and microhardness tests were conducted to examine the mechanical behaviors of prepared specimens taken from different positions in the cross section of both newly manufactured rail and worn rail. Analysis revealed that both the new and worn rail had a mixed microstructure consisting of ferrite and pearlite. The specimens from the top position of each rail exhibited decreased lamella spacing of the pearlite and increased yield strength, ultimate tensile strength and hardness, as compared with those from other positions of the rail. It is thought that the enhanced mechanical property on the top position of the worn rail might be explained by a mixed effect resulting from a directional microstructure, the decreased lamella spacing of pearlite, and work hardening by the repeated wheel-rail contact stress.

Between the RC and SC structures, the connection method, such as baseplate type(mechanical splice) & noncontact lap splices, was suggested in KEPIC SNG. In previous research, baseplate type using #14bar were developed and their structural integrity was confirmed by the actual bending test. However, the structural integrity of noncontact lap splices using #14bar has not been yet confirmed through experiment. In this study, load-displacement curve of noncontact lap splices FEM model is compared with baseplate type analytical results. This research suggests the possibility of the noncontact lap splice for connection design in case of #14 dowel bar of RC Structure.

In the nuclear power plant, safety-related structures have been used above No. 11 rebar. It needs to mechanical connection device to join RC to SC walls because ACI 349 presents that lap splices shall not be used for bars larger than No.11 bar. The performance tests were performed to confirm structural integrity on connection of RC to SC using a mechanical connection device. But performing the tests in accordance with various connection cases has limitations, such as time or cost. Therefore, computational analysis methodology is developed in order to verify structural integrity for various connection cases.

Railway bridges through the downtown region is an excellent bridge type noise reduction performance is required. According to this request, the bridge of the noise barrier installation is not required and low vibration is under development. This railway bridge is PSC U-Type lower route railway bridge with sound absorbing system. Because the bridge cross-section wraps a train and web contains the sound-absorbing system, noise is reduced. In this study, we analyzed the noise reduction performance of PSC U-Type lower route railway bridge with sound absorbing system using general noise analysis program.

현재 전 세계적으로 화석연료의 고갈과 원자력에너지에 대한 불안감 등으로 인하여, 풍력, 조력, 조류, 지열, 태양광 등과 같은 신재생 에너지 개발을 위한 노력이 증가하고 있다. 신재생 에너지 중 발전효율이 높은 풍력에너지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 해상풍력발전의 발전단가가 작게 산정되어 충분한 경쟁력을 확보하고 있다고 판단되며, 향후 많은 해상풍력발전 단지의 건설이 추진되고 있다. 해상에서는 육상과 비교하여 동일 풍속 대비 낮은 고도에서 양질의 풍력을 얻을 수 있기 때문에, 해상풍력발전의 단지건설이 증가하고 있으며, 발전용량의 증대를 위해 발전 터빈, Blase 및 지지구조물의 크기가 대형화되는 추세이다. 하지만, 해상풍력의 대형화에 따라, 강재로 제작된 타워 구조물의 세장비 또한 크게 증가하며, 지지구조의 좌굴 파괴 위험성도 증가하고 있다. 따라서 이의 해결을 위한 경제적이고 안전한 고강도 신형식 지지구조의 개발이 필요하다. 이에 따라 지지구조체에 대한 정확한 거동 모사를 할 수 있는 해석기법에 관한 연구가 활발히 진행중이다. 본 연구에서는 강재 풍력타워의 좌굴 문제 해결과 모듈형 풍력타워 구조체의 개발을 위해 이중관 충전콘크리트(DSCT ; Double-Skinned Concrete Fille Tube) 기둥의 비선형 거동을 모사하기 위하여 범용 유한요소 해석 프로그램을 이용한 해석을 수행하였으며, 실험 data와의 비교를 통하여 타당성을 검증하였다.

화재로 인한 건축물 구조부재의 파괴는 추가적인 경제적 손실과 인명피해를 가져오기 때문에 화재에 대한 구조부재의 안전성은 매우 중요하다. 화재에 노출된 철근콘크리트 구조부재의 경우, 부재의 열전도도에 따라 내부 온도가 상승하고 부재의 하중저항강도와 강성이 저하된다. 철근콘크리트 부재의 화재에 대한 구조성능 확보 여부는 일반적으로 표준화재실험을 통하여 입증한다. 콘크리트의 열전도도는 온도에 따라 변하기 때문에 20℃, 100℃, 200℃, 300℃, 400℃, 500℃, 600℃ 700℃, 800℃ 열적 정상상태의 콘크리트 블록을 이용하여 측정한다. 본 연구에서는 철근콘크리트 기둥의 화재에 대한 구조성능 확보 여부를 확인하기 위한 표준화재실험으로부터 얻어지는 열적 비정상상태의 일차원 온도분포 시간이력으로부터 콘크리트의 열전도도를 추출하는 방법을 제안하였다. 표준화재실험으로부터, 기둥의 표면에서 중심까지의 온도분포 시간이력을 얻었다. 콘크리트의 온도에 따른 열전도도 k(T)=α{(T/120)²-T/60+200}에 대하여 다양한 α값으로 온도분포 시간이력을 수치해석 하였고, 실험결과와 가장 오차가 작게 발생하는 α값을 결정하였다. 결정된 콘크리트의 온도에 따른 열전도도는 20℃, 100℃, 200℃, 300℃, 400℃, 500℃, 600℃ 700℃, 800℃ 열적 정상상태의 콘크리트 블록에서 측정된 콘크리트의 열전도도와 비교하였고, 제안된 수치해석에 의한 열전도도 산출방법이 유효함을 입증하였다.

콘크리트의 배합에 있어서 포졸란 물질의 사용은 수화된 시멘트내의 칼슘 실리케이트 수화물을 증가시키고 미세 공극을 채워줌으로써 콘크리트의 투수성을 감소시킨다. 또한 콘크리트 내의 전체 염기량을 낮추어 알카리 골재반응에 의한 균열의 방지에도 효과가 있다. 본 연구에서는 포졸란 물질 중 반응성이 가장 우수한 나노실리카를 사용한 콘크리트 시멘트의 미세구조를 나노압입을 이용하여 분석할 것이다. 물질 표면의 경도를 측정하여 물질의 강도 및 강성을 파악하는 방법은 금속에 대하여 100여년간 수행되어 왔다. 콘크리트의 강도를 파악하는데 있어서도 슈미트 햄머를 이용하여 콘크리트의 표면경도를 측정하고 강도와 연관 짓는 방법이 널리 사용되고 있다. 나노압입 실험은 이러한 이론적인 배경을 바탕으로 나노 스케일의 압입 시험기를 사용하여 시멘트 페이스트를 구성하고 있는 미세구조의 기계적 특성을 파악하는 방법이다. 향후 콘크리트의 동결융해 실험, 알카리 골재 반응, 프리스트레스 강선과의 접착력 실험과 연계하여 균열에 대한 높은 내구성을 요구하는 콘크리트의 제작에 최적화된 나노실리카의 배합비를 산출하기 위한 기초연구로 사용될 것이다.

최근 유럽, 미국, 중국, 일본, 한국 등 선진철도기술 보유국들에서는 사회적 요구 및 속도 경쟁에 의해 고속화를 위한 기술발전과 동시에 안전성 확보에 만전을 기하고 있다. 그러나 이러한 노력에도 불구하고 열차사고로 인한 인명피해는 종종 발생되어오고 있다. 인명피해로 이어지는 열차사고는 대부분 탈선 또는 충돌에 의한 사고이며, 이러한 탈선/충돌사고는 발생빈도는 낮으나 발생되면 그 피해정도가 상당히 크므로 이에 대한 피해를 최소화하기 위한 대비로 방호시설을 설치하게 된다. 원천적으로 탈선이 발생되지 않도록 예방하는 것이 가장 이상적인 대비이나, 인적·자연적 재해 등 예기치 못한 사고에 대비하여 그 피해를 경감/최소화하기 위한 물리적 수단을 강구할 필요성이 있으며 이를 탈선열차에 대한 방호 개념으로 볼 수 있다. 그러나 전 세계적으로 탈선열차의 방호시설에 대한 단일 규정 및 적용되는 표준이 없으며, 적용 시 이에 대한 효율성 및 타당성을 판단할 수 있는 근거 또한 없다. 본 논문에서는 본 연구진에 의해 개발된 3차원 열차모델을 이용하여 탈선된 열차와 방호시설과의 충돌해석을 수행하였으며, 이를 통해 탈선열차에 대한 방호 특성을 평가하였다.

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.

스트레스 리본 교량(Stress Ribbon Bridge)이란 현수된 케이블에 최소 휨강성을 제공하기 위한 철근 콘크리트 상판 또는 프리스트레스트 콘크리트 상판을 케이블에 현수 형태로 설치하는 교량을 말한다. 스트레스리본 교량은 지간장에 비해 매우 얇은 두께의 상판과 최소 휨강성으로 인해 낮은 대역의 고유 주파수 성분을 가지고 있다. 이러한 낮은 고유주파수 대역으로 인해 보도 하중에 의한 공진의 위험성이 있으며, 또한 진동에 의한 케이블 수평력의 변동 등 구조적 악영향이 발생 될 수 있다. 본 연구에서는 케이블의 수평력과 새그량을 주요 변수로 하여 고유진동 해석을 수행하였으며 이를 바탕으로 스트레스 리본 교량의 거동 특성을 분석하였다.

서해안을 방문하는 관광객 수가 꾸준히 증가하면서 항만시설이 아닌 여가 시설로 관광용 보도 잔교가 많이 설치되고 있다. 하지만 현재 국내 보도교 설계는 서울시 시설물 설계 및 시공편람의 소규모 강교 및 보도 육교에 대한 설계기준 또는 도로교설계기준을 적용하고 있다. 이에 해안에 설치되는 보도용 잔교설계는 특별한 기준이 없어 항만 및 어항설계기준을 준용하고 있으나 이 기준은 선박 및 작업기계를 고려한 부두시설로써 잔교를 대상으로 하여 보도용 잔교에 적용하면 과다한 설계를 유발하고 있는 실정이다. 이에 연안역 조립식 경골잔교(Fish-bone Girder Bridge)를 개발하게 되었다. 하지만 연안역 조립식 경골잔교는 단일거더시스템이므로 비틀림에 큰 영향을 받는 구조물이다. 본 연구에서는 잔교를 보다 합리적으로 해석하기 위한 모델을 제시하고, 사용하중에 대한 안전성을 검토하고, 볼트연결부 설계를 위한 단면력을 산정하고자 한다.

미래 경제성장 원동력으로서 해양 자원 및 해양 공간의 개발은 필수적이다. 또한, 인류 생활 영역의 확장 및 해양 자원의 개발을 위하여 해저 공간 개발이 필요하며, 해양 공간의 개발과 해양 영토 주권 수호를 위한 전초 기지로서 해저 기지의 확보가 필요하다. 고압/저온의 극한 환경인 해저 기지 건설 기술 및 운영 기술의 개발은 극지 및 우주공간 구조물 개발 시 활용되는 원천 기술 확보로 이어지며, 미래에 발생 가능한 전 지구적 재난 시, 인류 생존을 위한 필수 거주 공간 확보 기술로도 활용될 수 있다. 본 연구에서는 미래 해저기지의 건설과 운영을 위한 필수 기술을 조사하였으며, 1단계 기술과 2단계 기술로 구분하였다. 조사 결과 해저기지의 건설을 위해서는 건설 신재료의 개발과 에너지 공급 기술들이 필수적으로 필요한 것으로 조사되었으며, 특히 운영시 거주자의 안전을 위한 기술이 가장 중요한 것으로 확인되었다.

본 연구에서는 기존의 연안역 특성을 고려한 말뚝지지형 조립식 잔교의 하부 구조 모델의 부족한 점을 보완하고 관광용 특성을 살린 디자인과 연안에서의 시공의 단순함을 조립식으로 계량화 시킨 Fish Bone Bridge를 제시하였다. 이에 기존 모델과의 거동 차이와 Fish Bone Bridge의 문제점인 온도하중에 의한 경간수 그리고 말뚝과 거더의 연결 조건이 고정-힌지와의 차이를 알아보기 위해 범용유한요소해석 프로그램인 MIDAS Civil 2009을 사용하여 비교-분석하였다.

본 연구에서는 기존에 개발된 말뚝지지형 조립식 잔교는 하나의 말뚝을 사용하여 단순하고 조립이 간단한 형태로 개발된 조립식 잔교지만, 하나의 말뚝으로 인한 해상 항타 시 수직도 문제 및 파력이 작용하였을 경우 수평문제가 야기되었으며, 상부구조물의 편측제어에 따른 불안전성이라는 문제가 노출되었다. 이에 상·하부 구조의 불안전성을 해결하기 위하여 상·하부 구조의 거동이 같이 될 수 있는 라멘구조의 역할이 가능한 지그재그 형태의 ‘Fish Bone Bridge’를 개발하게 되었다. 하지만 지그재그 형태로 개발을 하다보니, 비대칭적인 구조로 인하여 상부구조의 Main girder에 과도한 비틀림 하중을 유발하게 되었다. 본 논문에서는 ‘Fish Bone Bridge’ 상부구조에 작용하는 적절한 설계하중을 결정하고, 상부구조의 주요부재인 Main girder에 대한 적절한 설계 단면 및 Main girder에 작용하는 하중에 대한 유한요소해석 프로그램을 통한 해석모델의 타당성을 검증하였으며, 하중조합에 따른 Main girder 단면의 안전성을 검증하였다.

최근 해양관련 레저 활동 및 관광에 참여하고자 하는 국민의 관심이 증가하고 있으며, 이상기후로 인한 너울성 파도 등 이상파랑 발생 빈도가 증가함에 따라 연안역에서의 안전사고 위험은 더욱 증가하고 있다. 그러나 현재 안전사고를 방지하기 위한 안전시설의 기술적 측면이나 관리적 측면에 대한 규정이 부재하여 연안역 안전사고 대책이 안전사고의 증가속도에 적절하게 대응하지 못하고 있는 실정이다. 연안역은 지리적, 환경적 조건과 어업, 항만업, 관광 등 다양한 많은 활동이 존재하므로 안전사고를 방지하기 위한 안전시설을 설치하는 경우에 육역 및 해역의 특성과 어부, 관광객들의 행동특성이 적절히 고려되어야 한다. 본 논문에서는 국내 및 국외의 현장조사를 통해 안전시설물에 대한 비교연구를 수행하였다.

국내에서 발생되어왔던 연안역에서의 안전사고는 야간의 시인성과 관련된 사고사례가 상당수 존재한다. 이에 대한 예방차원으로 시인성 확보시설이 다수 필요한 실정이다. 본 연구진은 안전시설의 시인성 향상을 위한 1광원 다지점의 전력 소모량, 탄소배출 감소 등의 장점을 가진 발광체 인입형 콘크리트 블록을 개발·제작하였으며, 연안지역 현장시공을 통해 역학적·기능적 적용성을 검증하였다. 발광체 인입형 콘크리트 블록은 기존 콘크리트 경계블록 제원을 토대로 하여 길이 1m의 직육면체의 형태에 확산판 부착이 가능한 발광부와 발광체를 인입하기 위한 시스템으로 제작되었으며, 제작된 블록을 실제 연안지역 현장 약 30m 구간에 설치하여 그 적용성을 검증하였다.

스트레스 리본 구조는 경제성, 시공성, 그리고 미관이 탁월하여 외국에서는 1965년 이후부터 2010년 까지 약 200여개의 교량에 적용하고 있으나 국내에는 적용된 사례가 없는 실정이다. 그러므로 국외설계기준 분석과 구조성능 평가를 통하여 국내환경에 적합한 설계기준을 도출할 필요가 있다. 본 연구에서는 기초적인 단계로서 스트레스 리본 교량의 설계 시 일본에서 사용되고 있는 설계기준을 수치해석을 통한 결과와 비교하였다. 특히, 초기 sag의 설정은 케이블 수, 교대에 작용하는 수평력과 그라운드앵커의 수, 진동, 배수계획 등 많은 영향을 미치기 때문에 주요설계인자이다. 기본 sag 설정 시 적용되는 자중 및 2차 cable의 긴장, 릴렉세이션, 교면하중, 크리프를 고려하여 일본의 설계기준과 범용 유한요소 해석 프로그램(DIANA)를 이용하여 단계별 결과를 비교하였다.

현재 스트레스 리본 교량의 경우 미국, 유럽 및 일본 등에서 자연파괴를 최소화 하고 아름다운 구조로 인식되어 차도교, 보도교 등에 활발하게 이용되고 있으나 국내에서는 이와 관련된 연구가 매우 미흡한 실정이며 설계방법과 시공기술에 관한 정보와 이해가 부족하여 현재까지 국내에 적용 및 시공이 되고 있지 않은 교량형식으로 분류된다. 금번 연구에서는 우리나라의 설계기준을 정립하기 위한 기초 연구로써 세계 각국의 설계기준을 비교·분석 하고 이를 통한 국내의 적용성에 대한 기준을 검토하고 활용하는데 그 초점을 두고자 한다. 스트레스 리본 교량과 타 교량형식과의 차이점은 바닥판의 구조두께가 상대적으로 얇고 현수케이블이 매립되는 타정식의 특성으로 인하여 모멘트가 크게 감소되어서 하중을 바닥판의 인장력으로 주로 저항하게 하는 형식으로 구성되어있다. 또한 바닥판의 인장력으로 하중을 주로 저항하기 때문에 60m에서 150m의 경간장에 대해서도 효율적으로 적용할 수 있는 구조며, 형상에 따라서는 모멘트하중으로 주로 저항하는 거더교, 아치의 압축력으로 하중을 저항하는 아치교, 그리고 주탑의 내력과 케이블의 인장력으로 하중을 주로 저항하는 현수교와 사장교 등에 비하여 재료비 절감 효과가 크게 나타난다. 가설공법과 기성제품의 세그먼트를 활용한 시공을 조화롭게 시공함으로써 가설비용과 공사기간이 타 교량형식보다 획기적으로 줄어들 수 있고, 이로 인하여 전체공사비가 30%이상 절감될 수 있는 교량으로 인식되어진다. 현행 국내의 교량설계는 “도로교 설계기준”의 강교편이나 콘크리트편에 아치교, 트러스, 합성거더, 케이블 등의 교량형식별로 설계지침을 이용하여 이루어지고 있으나 차도교 및 보도교의 설계기준을 정립하고 국내 현실에 맞는 시공 기술을 개발하고자 하는데 그 의미가 크다고 판단된다. 따라서 본 연구에서는 외국의 사례를 바탕으로 국내의 개발가능성에 대한 비교를 하고자 한다.