The addition of fiber sto concrete matrix has been a norm to enhance the mechanical strength of concrete. However, the use ot synthetic fibers (artificial fibers) is rampant compared to natural fibers due to a low mechanical strength of some natural fibers. The study added cellulose fiber made from jute at 0.2%, 0.25, and 0.3% of cement weight to concrete matrix to determine their influence on the early strength development. It was observed that compressive strength and flexural strength increases as the proportion of fiber added to the concrete increased. Further observation showed that the compressive strength had its optimum point at 0.3% fiber addition. However, the optimum point of the flexural strength lied at 0.25% fiber addition. It was concluded that cellulose fiber is capable of enhancing the mechanical strengths of concrete matrix.

이 연구는 셀룰로오스 또는 실리카를 포함하고 있는 목재, 왕겨 및 축분 바이오차로 시멘트 또는 잔골재를 대체한 콘크리트 의 강도시험을 통하여 역학적 특성을 파악한 것이다. 시험결과에 따르면, 바이오차 종류에 따른 강도는 왕겨 바이오차 혼입 콘크리트가 가장 크고, 다음으로 목재 바이오차였으며, 축분 바이오차가 가장 낮은 것으로 나타났다. 그리고 시멘트 또는 잔골재의 대체율에 따른 콘크리트 강도는 왕겨 바이오차의 대체율이 증가할수록 강도가 감소하였으나, 목재 및 축분 바이오차의 경우에는 대체율에 따라 강도 가 증가 하였다. 또한, 바이오차를 혼입하지 않은 보통 콘크리트와 비교하여 왕겨, 목재 및 축분 바이오차 순으로 최대 강도가 90%에 서 99%까지였으며, 압축강도로 추정하는 휨강도 또는 쪼갬인장강도 또한 보통 콘크리트의 상관 계수와 비슷하였다. 이와 같은 시험결 과를 근거로, 바이오차를 혼합한 콘크리트의 역학적 특성은 대체율에 따른 차이에도 불구하고 보통 콘크리트와 비슷한 강도를 확보할 수 있으므로 바이오차를 콘크리트의 새로운 혼화재료로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

산업혁명 이후 화석연료 사용의 급격한 증가와 온실가스 배출이 심해져 온난화 경향이 심각해 탄소 배출을 절감하는 상황이 요구되고 있다. 본 연구는 탄소 격리 효과를 가지고 있는 바이오차와 콘크리 트의 취성을 극복하고 연성을 증가시켜 균열의 발생을 최소화하여 내구성을 향상 시킬 수 있는 PVA (Polyvinyl Acohol)섬유를 활용하여 기존의 콘크리트의 단점을 보완하고, 시멘트 저감 효과와 친환경 성을 갖춘 고연성 섬유보강 시멘트 복합체(ECC)를 제작하여 바이오차 시멘트 대체 비율에 따른 ECC 의 역학적 특성을 분석하고 비교하였다. 바이오차 시멘트 대체 비율 5%를 최대치로 설정하여 시멘트 대체 비율을 1%씩 올려 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%까지 설정하여 플로우 시험, 압축강도 실험, 쪼갬 인장 강도 실험, 휨 강도 실험을 진행하였다. 모르타르의 유동성을 평가하기 위해 플로우 시험을 실시 했으나, 바이오차 시멘트 대체 비율에 관계없이 플로우는 큰 차이를 보이지 않았다. 바이오차 시멘트 대체 비율에 따른 강도 비교를 위한 압축강도 실험, 쪼갬 인장 실험에서는 바이오차 시멘트 대체 비율 2%가 가장 높은 값을 보였다. 휨 강도 실험에서는 바이오차 시멘트 대체 비율 3%가 가장 큰 값을 보 였다. 휨 강도 실험에서는 바이오차를 혼입하지 않은 노말 ECC와 비교했을 때 바이오차의 시멘트 대 체율이 높아질수록 강도가 감소하였지만, 압축강도와 쪼갬 인장강도 실험에서는 대체율이 높아지면 강 도가 증가하는 경향이 나타났다.

본 연구에서는 바이오차 콘크리트의 개발과 역학적 특성에 대한 연구를 통해, 환경친화적이고 지속 가능한 건설 자재로의 활용 가능성을 탐구하였다. 바이오차는 바이오매스와 숯의 합성어로, 탄소격리 효과가 있어 시멘트 대체재로 사용할 수 있는지 실험을 통해 분석하였다. 바이오차를 시멘트 질량비 5%를 치환 최대치로 설정하였다. 실험 변수로 바이오차의 시멘트 대체율을 0%에서 5%까지 1%씩 올 려 대체하여 방식으로 설정하였다. KS F 2403에 따라 시편을 제작하였고, 슬럼프, 압축강도, 쪼갬인장 강도, 휨강도를 실험을 통해 바이오차 콘크리트의 역학적 특성을 분석·비교하였다. 실험 결과, 바이오 차의 대체율이 증가할수록 슬럼프가 감소하는 경향이 나타났다. 압축강도는 바이오차가 시멘트를 대체 함으로써 강도가 감소하였지만, 대체율 1%(23.37MPa)를 제외한 실험체에서 설계기준 압축강도 24MPa 이상을 만족하였다. 휨강도는 대체율 5%가 가장 높았으며 0% 대비 약 12% 증가하였다.

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.

초고성능 콘크리트의 충전밀도 향상을 위해 잔골재보다 미세한 실리카플라워를 사용하여 물리적 특 성변화를 분석하였다. 평균입경 300㎛의 규사를 100㎛인 실리카플라워로 일부 치환하여 압축강도, 휨 강도 변화와 유동성 변화를 측정하였다. 실리카플라워 사용으로 인해 압축강도와 휨강도가 향상되었으 나 유동성 저하로 인해 동일한 유동성을 확보하기 위해 추가적인 고성능감수제의 투입이 필요하였다. 유동성 저하는 바인더 차이에는 큰 영향을 받지 않았으며, 추가적인 고성능감수제 투입은 유사하게 나 타났다.

최근 생활방식의 변화로 인하여 실내 생활이 점점 증가함에 따라 다양한 인테리어 자재의 수요가 증가하고 있으며, 이에 따라 인테리어 스톤 제품 생산 과정에서 발생하는 산업 폐기물인 슬러지의 발 생도 더불어 증가하고 있다. 발생하는 슬러지는 전량 소각 및 매립되어 처리되고 있으며 환경파괴 및 매립지 부족 등의 문제로 슬러지 처리에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 이와 더불어 최근 건설 현장의 골재 수급은 매우 어려운 상황이며 이는 직접적으로 레미콘의 품질 및 가격에 영향을 미치게 된다. 이 러한 문제점의 해결을 위하여, 본 연구에서는 모르타르 내부의 잔골재를 인테리어 스톤 슬러지로 치환 하여 슬러지의 친환경적 재활용성을 검토하고자 하였다. 선행 연구를 바탕으로 시멘트, 슬러지, 잔골 재, 고유동화제 등을 활용하여 배합비를 설정하였으며, 이에 대한 시험체를 제작 하였다. 잔골재 무게 대비 슬러지는 각각 5, 10, 15, 20%를 치환하였으며, 각 배합에 대한 유동성과 재령별 압축강도를 측 정하였다. 관입저항 실험을 통해 각 시편의 초결과 종결 시간을 확인하였으며 수은압입법을 통해 시편 별 내부의 공극을 측정하였다.

본 연구에서는 폐타이어를 파쇄한 재생 SBR(Styrene-Butadience Rubber)을 사용하여 탄성 고무 층 의 파단 시의 인장 강도 및 연신도와 같은 인장특성 및 충격 흡수 및 수직 변형과 같은 동적특성을 평가하였고, 섬유 보강재를 혼입하여 탄성 고무 층의 취약점을 개선시키고자 하였다. 주요변수로 다짐 횟수, 바인더-고무분말 비율, 양생기간, 양생온도, 양생습도, 섬유 보강재의 종류를 고려하였다. 실험 결과, 재생 SBR을 사용한 탄성 고무 층의 인장 강도는 다짐 횟수, 바인더-고무분말 비율, 양생기간 및 온도가 증가함에 따라 증가하였으며, 파단 시 연신도는 양생온도와 기간에 영향을 받는 것으로 나 타났다. 충격 흡수와 수직 변형은 다짐횟수 및 바인더-고무분말 비율이 증가함에 따라 경도가 증가하 여 감소하는 경향을 나타내었다. 또한 양생온도가 탄성 고무 층의 인장 특성에 뚜렷한 영향을 미치며, 적절한 양생온도를 유지할 경우(약 50℃) 상대적으로 낮은 탄성 고무 층의 인장 특성을 개선할 수 있는 가능성을 제시하였다. 보강재로 폴리머 합성 섬유인 Polypropylene(PP), Polyester(PET), Nylon(NY)을 1%까지 혼입하는 경우 재생 SBR이 가진 충격 흡수 능력은 그대로 유지하면서, 인장강도를 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

본 연구에서는 PVA(Poly Vinyl Alcohol)섬유와 GO(Graphene Oxide)를 혼입한 섬유보강 콘크리트(FRC)의 역학적 특성 을 평가하고자 하였다. GO와 PVA 섬유를 동시에 혼입한 FRC 각각의 재료를 단일로 사용하였을 때보다 기대효과가 다소 미흡 하였지만, 각 재료의 하이브리드화로 인장강도가 개선되면서 PVA 섬유 혼입률 0.1∼0.3%과 GO 혼입률 0.025%에서 우수한 효 과를 얻을 수 있었다. 특히 PVA 섬유는 0.3%로 혼합하였을 때 부작용을 최소화하면서 최대의 효과를 보였지만, 적절한 GO 배 합비를 조절할 필요가 있으며 FRC내 GO와 PVA 섬유의 최적배합을 구하기 위한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.

나노복합재료는 다기능성과 고성능을 가지는 혁신적인 복합재료이다. 나노 스케일 필러의 혼입함으로써 복합재료의 전기적, 역학 적 및 열적 특성이 크게 향상될 수 있기 때문에 나노 스케일 필러를 이용한 나노복합재료의 특성화에 관한 다양한 연구가 광범위하게 수행되어 왔다. 특히, 탄소계 나노 필러(탄소나노튜브, 카본블랙, 그래핀 나노판 등)를 활용하여 전기/역학적 특성을 향상시킨 나노복 합소재 개발에 관한 연구들이 복합재료 분야에서 큰 관심을 받고있다. 본 논문은 실제 응용에 필수적인 나노복합재료의 전기/역학적 특성을 문헌조사를 통해 고찰하는 것을 목표로 한다. 또한, 나노복합재료의 전기/역학적 특성 예측을 위한 최신 멀티스케일 모델링 연 구들에 대해서 검토하고, 멀티스케일 모델링에 대한 과제와 향후 발전 가능성에 대해서 논의한다.

Structural characteristics have been analyzed for gear system in a commercial iron bending machine which is widely used at many building construction sites. This complicated gear system in the bending machine is fundamental power transfer unit from electrical motors, and it is composed of various configuration structure including various spur and helical gear assembly. Main structural characteristics of the gear system such as stress and deformation distributions are predicted with numerical simulation of FEM method for various operating conditions of torque and rotation speed. Results show that there is large deformation in lower region of driving gear, and high stress near those contact area which is greatly affected by motor torque. These results can be applied for the design improvement of efficient gear system in the iron bar bending machine.

In this study, structural characteristics were analyzed by combining gravity load and lateral loads such as seismic loads through static analysis of example structures, and the static characteristics of the twisted structure according to the plane rotation angle were also analyzed. Example structures were selected as regular structure, and twisted structures; 1.0, 2.0, and 3.0 degree angle of rotation per story, and static analysis was performed by the load combination case 1 and case 2. As a result the story drift ratio of the twisted-shaped structure also increased as the plane rotation angle per story increased. The eccentricity according to the load combination was the highest in the lower stories of all analysis models, and the eccentricity was found to be larger as the rotation angle decreased. The twisted-shaped structure was more responsible for the bending moment of the column than the regular structure, and the vertical member axial force of all analysis models was almost similar.