For the safe design of steel-concrete composite structure, usable yield strength of steels are limited in most of design standard. However, this limitation sometimes cause the uneconomical design for some kind of members such as slender columns which was affected by elastic buckling load. For the economical design for slender columns, parametric study of RCFT (Rectangular CFT) with high-strength steel is conducted, especially investigating the limitation of yield strength of high-strength steels. Using ABAQUS, finite element analysis program, the finite element model was constructed and calibrated with experimental study for RCFT with high strength steel which have yield strength up to 680MPa. Investigated design parameters are yield strength of steel, compressive strength of concrete, steel thickness and slenderness ratio. The effect of desgn parameters were compared with design standard, KBC-09. From the parametric study with 54 models and previous test specimens, RCFT can be safely design with higher yield strength of steels than currently limited by KBC for large range of slenderness ratio.

최근 초고성능 콘크리트가 RPC의 개념을 상용화하면서 개발되어 사용되고 있다. RPC에 강섬유를 혼입하여 100 MPa 이상의 높은 압축강도를 발현하게 됨에 따라, 급작스러운 취성파괴를 방지할 수 있었으며 높은 수준의 인장강도를 보유할 수 있게 되었다. 그러나, 높은 강도 수준은 현행 설계기준의 적용 시 신뢰성의 확보가 어렵게 됨에 따라 재료의 성능에 기반한 상세설계가 필요하게 된다. 따라서 설계에 적용할 초고성능 콘크리트의 응력-변형률 관계를 정의하기 위한 지표의 추정이 중요하게 된다. 따라서 본 연구에서는 80MPa~200MPa 수준의 압축강도를 보유한 초고성능 콘크리트의 재료 시험을 수행하여 초고성능 콘크리트의 기계적 성능을 검토하였다. 시험 결과 초고성능 콘크리트 또한 보통강도 또는 고강도 콘크리트 영역에서 나타나는 압축강도와 기계적특성 사이의 관계가 불안전측의 추정을 하게 되는 것을 확인할 수 있었다. 이에 기존 연구로부터 수집된, 쪼갬인장강도 원주형 공시체 시험 결과와 프리즘 공시체의 시험결과를 활용하여 기존의 추정식들을 평가하였다. 통계적 평가 결과 시험결과에서 나타난 바와 같이 콘크리트의 압축강도 상승과 함께 낮은 수준의 정확도가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이에 본 연구에서는 수행된 시험 결과와 수집된 시험 결과들을 사용하여 넓은 압축강도 범위에서 사용 가능한 기계적 성질의 추정식을 도출하였다.

기상청의 한반도 기후변화 전망보고서(2012)에 따르면 온실가스 배출이 현재와 같이 지속될 경우(RCP 8.5) 21세기 후반(2071-2100) 우리나라의 평균기온은 현재보다 5.3℃ 상승하고, 폭염일수는 30.3일 증가하여, 폭염으로 인한 강도가 한층 심화될 것으로 예측되고 있다. 폭염으로 인한 피해를 저감하기 위하여 우리나라에서는 2005년부터 국민안전처(구 소방방재청)에서 범정부적인 폭염대응 종합대책을 수립하여 시행하고 있다. 또한, 기관별, 지자체별로 각각 폭염대응정책 마련을 통해 폭염으로 인한 피해를 최소화하려는 노력을 하고 있다. 본 연구의 목표는 여름철 기온 상승으로 인한 폭염에 대응하고, 중장기적으로 폭염 피해를 경감할 수 있는 대책을 발굴하는 것이다. 이에 본 연구는 국내·외 구조적, 비구조적 폭염대책을 비교·분석하고, 국내의 폭염대책의 현황과 문제점을 조사하였다. 특히, 대표적인 폭염대책 중 하나인 무더위쉼터의 공간적 분포와 이용현황을 분석하였다. 또한, GIS를 이용하여 지역별 폭염일수, 취약계층 비율(65세 이상 고령자, 독거노인, 기초생활수급자), 재정자립도 등의 폭염취약지표를 이용한 폭염취약성을 분석하였으며, 폭염취약지역과 무더위쉼터 분포와의 공간적 상관관계를 분석하였다. 본 연구를 통한 기존 폭염대책의 개선방안 및 새로운 대책은 중장기적으로 폭염피해를 저감하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

일반적으로 철근콘크리트 구조물에서는 철근의 정착을 위하여 갈고리 철근을 주로 사용하고 있다. 원전 구조물과 같은 특수 구조물에 갈고리 철근을 사용할 경우, 배근되는 철근간의 간섭이 심해져 배근이 어려워지며, 조밀한 배근 간격으로 인하여 콘크리트 타설이 어려지는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 원전 구조물에 대한 확대머리철근의 적용이 필요하다. 현행 구조설계기준에서는 철근의 직경, 항복강도 등에 대하여 확대머리철근의 적용범위에 제한을 두고 있다. 현행 기준으로는 대구경 확대머리철근에 대한 적용이 사실 상 어렵다. 이에 따라 본 연구에서는 대구경 확대머리철근의 정착 성능 평가 및 원전구조물에 대한 적용성 평가를 위하여, 대구경 확대머리철근을 적용한 외부 보-기둥접합부 실험을 수행하였다. 실험체는 확대머리철근의 정착길이, 측면피복두께, 횡보강근 및 파괴유형을 실험변수 설정하여 설계하였으며, 반복하중을 가력하여 외부 보-기둥접합부의 성능평가를 수행하였다. 성능평가 결과, 정착성능에 큰 영향을 미치는 요인은 측면피복두께 및 횡보강근 지수임을 확인할 수 있었으며, 외부 보-기둥접합부에서 대구경 확대머리철근은 충분한 정착성능을 보여줌을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 확대머리철근이 정착된 접합부에서 측면파열파괴가 일어날 때 피복두께가 미치는 영향에 대해서 연구하였다. 인장응력을 받는 철근에 확대머리철근을 사용하는 것을 기계적정착 이라고 한다. 확대머리철근을 사용함으로서 지압판에 지압응력이 작용하며, 지압응력이 철근의 부착응력과 같이 인장응력에 저항하므로 짧은 정착길이를 가능하게 하며, 정착길이가 제한되는 접합부에 유용하게 사용된다. 기계적정착은 기존의 정착과 달리 지압판에 작용하는 지압응력에 의해서 측면파열파괴가 일어난다. 측면파열파괴는 철근이 충분한 피복두께를 충족하지 못하면 발생하는 경향을 보인다. Furche의 논문에 의하면 측면파열파괴강도는 철근의 피복두께, 지압판의 지압면적, 콘크리트의 인장응력에 비례하는 것을 볼 수 있다. 이를 통해서 기존의 ACI 기준에서는 기계적정착의 피복두께를 2db 이상으로 정하였는데, 실험에 의하면, 구경이 큰 철근을 기계적정착에 사용하였을 경우 피복두께가 2db 이상인 경우에도 측면파열파괴가 일어나는 경우를 보인다. 이와 같은 경우에 철근의 직경이 제한될 필요가 있으며, 철근의 직경과 피복두께에 상관관계에 관한 연구가 필요하다.

본 연구에서는 FRP로 보강된 장방형 철근콘크리트 기둥의 구속효과에 미치는 형상계수의 영향력 평가를 수행하였다. Lam and Teng의 연구결과를 바탕으로, FRP 종류를 구분하고, 단면형태에 따라 총 150여개의 철근콘크리트 기둥 실험 데이터를 분석하였다. 분석 결과, 단면의 형상계수가 구속효과에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, FRP로 보강된 장방형 철근콘크리트 기둥은 보강되지 않은 철근콘크리트기둥에 비하여 구속효과가 28%에서 67%까지 증가되는 결과를 나타냈다. 또한, 정방형 형태는 장방형 형태에 비하여 약 20% 정도 증가되는 구속효과가 나타남을 확인할 수 있었다. 현재 FRP 보강에 대한 구속효과 산정식은 매우 복잡한 형태를 보이고 있으며, 실무에 적용하기 어려운 실정이다. 이에 본 연구에서는 분석한 결과를 이용하여, 간단한 구속효과 산정식을 제안하였다.

본 연구에서는 도넛 형상의 중공을 가지는 도넛형 중공슬래브의 휨 및 전단 거동을 파악하고 이를 기반으로 하여 설계식을 제안하였다. 중공슬래브는 슬래브 복부에 중공형성체를 삽입하고 콘크리트를 타설하여 슬래브 상부근과 하부근 사이에 중공을 형성하는 슬래브 시스템으로 콘크리트 물량 저감을 통해 슬래브 중량을 저감하면서, 두께의 변화가 발생하지 않기 때문에 물량의 절감, 지진하중의 저감 등 효율적인 건물의 설계를 가능하게 하는 장점이 있다. 이에 따라 전 세계적으로 다양한 중공슬래브 시스템이 개발되었으며, 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다. 그러나 중공슬래브는 내부에 중공이 형성되면서 부재의 거동 특성이 일반 솔리드 슬래브와 다르며, 중공 형상 및 재료 등에 따라 그 거동 및 성능이 변하되는 특성을 보이고 있다. 본 연구에서는 해석적 연구를 통해 최적의 중공률 및 구조성능을 가지는 도넛형 중공슬래브를 개발하였으며, 실험적 연구를 통해 그 성능 및 거동을 파악하고자 하였다. 구조물에 있어서 슬래브 부재는 일반적으로 휨에 지배를 받는 부재이긴 하지만 지지조건 등의 경계조건에 따라 전단력이 높게 발생하거나 1방향 거동이 요구되는 등 다양한 조건에 노출될 수 있다. 따라서 도넛형 중공슬래브의 실 구조물 적용 및 설계를 위하여 이방향 슬래브에 필수적으로 요구되는 1방향 및 2방향 휨/ 전단 등의 필수적인 요소에 대한 구조거동을 살펴보고 그 성능을 평가하고자 하였다. 또한 이를 기반으로 효율적이고 안전한 도넛형 중공슬래브의 설계방법을 제안하고자 한다.

본 연구에서는 액상 탄산화 반응을 통하여 이산화탄소(CO2)를 안정하게 고정화가 가능한 알칼리 토금속인 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg) 성분을 다량 포함한 산업부산물인 순환골재에 아민계 흡수제를 이용한 액상 촉진탄산화 기술을 통한 개질화 반응에 대하여 고찰하였다. 순환골재는 굵은골재와 잔골재를 이용하여 무기양이온 용출을 위하여 다양한 용출제별 용출농도를 분석하였으며, 그에 따른 탄산화반응을 진행하였다. CO2는 발전소 포집농도인 15vol%를 이용하여 흡수용액인 MEA 5~30wt%에 따른 CO2 흡수량을 분석하였다. 상기의 과정을 통하여 순환골재 활용 CO2 저감량을 평가하였고 개질된 골재를 활용한 건자재 제작의 기초 데이터를 수립하고자 하였다.

최근의 콘크리트 공학의 발전은 콘크리트의 압축강도 상승과 밀접하게 관계되어 있으며 연구자들은 이를 초고강도 콘크리트로 지칭하고 있다. 초고강도 콘크리트로 제작된 부재는 일반적으로 얇고 긴 형태를 가지게 되며 프리캐스트 콘크리트의 형태로 시공된다. 따라서 이러한 부재들은 적합한 부착 강도 및 앵커에 의해 서로를 연결시켜 줄 필요가 있다. 현재까지 초고강도 콘크리트의 제 성능에 대한 많은 연구가 진행되었으나, 부착특성에 대한 연구는 활발하게 진행되지 않았다. 따라서 이 연구에서는 얇은 초고강도 콘크리트 부재에서 나타날 수 있는 쪼개짐 파괴를 막기 위해 섬유로 보강되었으며 반응성 분체 콘크리트로 제작된 초고강도 콘크리트의 부착강도를 파악하기 위한 실험을 단순 뽑힘 실험 방법을 통해 수행하였다. 실험에 사용된 콘크리트의 압축강도는 100~200MPa로 설정하였다. 콘크리트의 압축강도 뿐만 아니라 섬유의 보강효과, 피복 두께의 효과를 파악하기 위한 실험을 구성하였다. 대부분의 실험체가 철근의 길이 방향과 같은 방향으로 발생한 균열에 의해 파괴되었다. 그러나 실험 결과 쪼개짐에 파괴시의 부착강도가 보통 또는 고강도 콘크리트에 비해 큰 부착강도를 보유하고 있음을 확인할 수 있었다. 부착강도는 피복 두께에 크게 영향을 받는 것으로 나타났으며 피복두께의 증가에 대한 부착강도의 상승폭은 콘크리트의 강도 증가와 함께 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 강섬유는 부착강도를 크게 증진시키는 역할을 하고 있었으나 이 또한 콘크리트의 압축강도 증가와 함께 부착강도 증진율이 낮아지는 현상을 나타내었다.

최근 도심지에서 이루어지는 건축공사의 대부분은 재개발 및 재건축으로 인한 중.소규모 형태의 건축공사이다. 또한, 한정된 토지의 효율적인 이용을 위하여, 지하층 공사가 고심도화 되고 있다. 이러한 이유로 도심지 공사에서는 역타공법을 많이 적용하고 있으며, 이에 대한 많은 기술 개발이 진행되고 있다. 본 연구에서는 CFT 강관기둥을 이용한 철골조 역타공법 개발을 위하여 Y형 플레이트를 이용한 지하층 CFT기둥과 H형강보의 접합상세를 제안하였으며, 이에 대한 구조성능 평가를 수행하였다. Y형 플레이트를 이용한 접합상세의 효율적인 구조설계를 위하여, 구조성능에 영향을 줄 수 있는 다양한 형태의 영향 변수를 설정하고, 각각의 변수들에 대한 영향력 평가를 위하여 유한요소해석을 수행하였다. 도출된 결과를 바탕으로 효율적인 Y형 플레이트 접합 상세를 제시하였다. 또한, 각 변수들의 영향력을 검증하기 위하여, 실물 크기로 접합부 실험체를 제작하여 각 변수들에 대한 제안된 접합상세의 내력 및 변형 능력을 평가하였다. 성능평가 결과, Y형 플레이트를 이용한 CFT기둥과 H형강보의 접합상세의 구조성능은 우수한 것으로 나타났으며, 역타공법을 적용하는 도심지 건축공사에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

국내는 Carbon Capture & Storage(CCS) 기술은 일정 수준에 도달해 있으나, 대량 저장을 할 수 있는 지중 및 해양지역의 확보와 실용화가 곤란한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 액상 탄산화 반응을 통하여 이산화탄소(CO₂)를 안정하게 고정화가 가능한 알칼리 토금속인 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg) 성분을 다량 포함한 산업부산물인 석탄 바닥재 및 순환골재에 CO₂를 저장하기 위한 기초 연구를 수행하였으며, 이의 반응물인 개질된 석탄 바닥재 및 순환골재를 이용하여 건자재의 제조 가능성에 대한 연구를 수행하였다.

이산화탄소의 증가에 따른 온실가스 저감방법에 대한 연구들이 활발히 진행이 되고 있다. 이산화탄소는 지구온난화를 야기하는 대표적인 온실가스이다. 이를 저감하기 위한 방안으로는 CCS(Carbon Capture and Storage)를 예로 들 수 있다. 하지만 CCS기술은 에너지의 소비가 비교적 높은 기술이며, 분리된 이산화탄소를 안정적으로 저장하기 위한 방법과 공간의 부재가 문제가 되고 있다. 이를 보완하기 위한 방안으로 CCU (Carbon Capture and Utilization)을 예로 들수 있다. CCU기술은 금속이온이나 생물학적인 방법으로 이산화탄소를 재이용하는 기술을 의미한다. 하지만 이러한 기술의 경우도 고온(500℃ 이상), 고압(20bar 이상)의 에너지 다소비 공정이라는 것과, 고정화를 하기위한 물질들의 안정적인 공급이 뒷받침이 되어야한다는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 연구는 종래의 CCS/CCU기술의 문제점인 이산화탄소의 저장과 고정화물 feeder의 안정적인 공급을 위하여 이산화탄소 전환 및 고정화에 대한 연구를 수행을 하였다. 또한 연구는 기존의 고온, 고압을 탈피한 상온(30℃), 상압(1bar)의 조건으로 유지를 하여 에너지의 소비가 적은 조건에서의 가능성을 실험하였다. 고정화물을 형성하기 위한 feeder는 정유･석유화학에서 발생되는 petro ash를 사용하였다. petro ash내 포함되어있는 금속양이온은 약 48%를 넘기 때문에 안정적인 탄산염의 생성이 가능할 것으로 예측을 하였다. 실험결과 이산화탄소의 전환량을 5% MEA를 기준으로 0.241 mol-CO₂/mol-MEA였으며, 생성된 탄산염은 대부분 CaCO₃의 형태를 띄는 것으로 확인하였다. 전환용액에 포함되어있는 이산화탄소는 2차 탈거과정을 통하여 대부분이 탄산염의 형태로 전환이 되었다는 것을 확인하였다. 위와같은 실험을 통하여 이산화탄소의 안정적인 저장과 산업부산물로 발생되는 ash등의 재활용이 가능할 것이라 예측할 수 있었다. 더 나아가 생성된 탄산염의 정제과정을 추가 연구하게 된다면 부가적인 이익을 창출할 수 있는 방안이라 생각한다.

In this study, the thermo-catalytic hydrogenation using corn stark and wasted palm kernel shell was carried out for the production of hydrocarbon compounds in direct biomass liquefaction. The conversion of biomass in direct biomass liquefaction over Mo-based catalyst increased with increasing the reaction temperature and the content of the volatile matter contained in biomass and the corn starch was more available than the wasted palm kernel shell. And then, the conversion was about 97.9% using corn starch and was about 92.4% using wasted palm kernel shell at 400oC. It was confirmed that the liquefied products obtained after the thermo-catalytic reaction were C6, C7, C8-typed hydrocarbon compounds.

The salt water generated from the salting process of kimchi production is difficult to treat biologically due to very high content of salt. When salt water is treated and discharged, it cannot satisfy the criteria for effluent water quality in clean areas, while resources such as the salt to be recycled and the industrial water are wasted. Therefore, in order to recycle salt water and improve the economy of kimchi production process, a basic study was conducted on the treatment using electrochemical oxidation of organic acids and organic matters existing in large volumes of salt water. The electrochemical treatment of organic matters has advantages over conventional methods such as active carbon absorption process, chemical oxidation, and biological treatment because the response speed is faster and it does not require expensive, harmful oxidizing agents. In this study, the electrochemical oxidation characteristics according to current density and pH were evaluated with acetic, lactic, and formic acids existing in large volumes of salt water. Acetic acid was refractory to electrochemical oxidation regardless of current density, while lactic acid showed high removal efficiency even at low amount of current. Furthermore, formic acid showed the highest current efficiency for the first 20 minutes and its removal rate increased together with the amount of current. In the experiments with the initial pH set to 4, 7, and 10, the removal rate of organic acids tended to be higher at lower pH values. Because NaCl was used as the electrolyte, HOCl was produced at pH 4 and OCl− increased at pH7. The germicidal power of HOCl is about 40-80 times higher than that of OCl−. For this reason, the generation of HOCl with excellent oxidizing power increased at pH 4 and the highest removal rate was achieved. Furthermore, as salt water contains various organic matters, an experiment on organic acid compounds was conducted to see the effects they have on electrochemical oxidation. As a result, it was found that lactic acid and formic acid could be used for simultaneous treatment even when they coexisted, whereas acetic acid is refractory to electrochemical oxidation. Furthermore, lactic acid showed the highest electrochemical treatment efficiency, followed by formic acid, and acetic acid.

Diverse studies are being conducted on sewage sludge treatment and recycling methods, but the demand for a lowcost treatment technology is high because the sewage sludge has an 80% or higher water content and a high energy consumption cost. For this purpose, the waste volume can be reduced and solid fuel can be obtained from the Thermal Hydrolysis Reaction (THR) that consumes a small amount of energy. The experiment was conducted at a reaction temperature of 170-220oC and maintain for 1 hour at the final temperature. According to the Capillary Suction Time (CST) and Time to Filter (TTF) evaluation, the dewater ability was good after the temperature reached 200oC and did not significantly differ at the 200oC and higher reaction temperatures. The heating value of the dehydrated solid product was 3,800-4,200 kcal/kg, and its yield rate decreased from approximately 80% to 60% with the increase in the reaction temperature. To evaluate the efficiency of anaerobic digestion, the water quality of the liquid product was analyzed based on the reaction temperature. At the temperatures of 200oC and higher, the concentration of ammonia, which increases the pH and hinders anaerobic digestion rapidly increased. From the overall evaluation of the dehydrating efficiency, solid fuel quality, and anaerobic digestion efficiency during the thermal hydrolysis of sewage sludge, it is concluded that the optimal operating temperature is 200oC.

Corrosion of the steel reinforcement in a cold and saline environment leads to the overall deterioration of reinforced concrete structures. To avoid such deterioration, Glass Fiber Reinforcement Polymer(GFRP) rebars are used in place of steel reinforcement. In the present paper, in order to examine the effect of reinforcement ratio of concrete beam reinforced with lap-spliced GFRP bar, nonlinear finite element analyses are performed.