최근 전 세계적으로 탄소 배출을 줄이기 위한 노력이 계속되고 있다. 이에 따라 건설 부문에서도 시공 과정에서 탄소 배출 을 줄일 수 있는 방안을 모색하고 있다. 그중 하나가 RC 건물에서 철근을 CFRP 보강근으로 대체하는 것이다. KDS 기준에 따라 설계 된 7개 건물의 설계 자료를 바탕으로 구조부재의 철근 비율을 비교하여 철근을 CFRP 철근으로 대체할 가능성을 분석했다. 그 결과, 건물의 구조부재 중에서 슬래브가 CFRP 철근의 대체 효과가 가장 큰 것으로 나타났다. 일반적인 건물 슬래브의 경간이 1.25∼4.1 m인 것을 감안할 때 RC 슬래브에서 CFRP 철근을 철근으로 대체할 경우 CFRP 철근의 양을 철근의 1/2∼1/3까지 줄일 수 있었다.

콘크리트 도로포장의 보강재로 사용된 철근은 염해나 중성화 등으로 인하여 지속적인 손상이 발생하고 있으며, 이에 따른 유지관리 비용의 증대가 사회적 관심으로 대두되고 있다. 이를 해결하기 위하여 건설분야에서는 철근보다 내부식성 및 내알칼리성이 뛰어난 유 리섬유강화폴리머(Glass Fiber Reinforced Polymer, GFRP)가 사용되고 있다. 하지만, 수분 및 염해 등의 환경에 대한 내구성 검증은 충분히 이루어지지 않고 있는 실정이다. 따라서, 이 연구에서는 국내외에서 생산하는 직경 22mm GFRP 보강근을 ASTM D570에 의 거하여 흡수율 품질기준을 평가하였다. 흡수율 실험결과, 국내에서 생산된 GFRP의 경우 가장 높은 0.15% 수준의 흡수율을 나타내었으며, 해외에서 생산된 GFRP의 경우 0.03% 이내 수준의 흡수율을 나타내었다. 이는 KCI-GFRP 101 : 2024 및 ASTM D7957에서 제시하고 있는 GFRP 보강근 흡수율 품 질기준은 0.25% 이하를 모두 만족하는 것으로 분석되었다. 철근대체제로써 활용을 위해서는 장기침지 및 특수한 환경 등에 대한 내구 특성에 대한 추가적인 실험적 검토가 필요할 것으로 판단된다.

전 세계 대부분의 국가들은 탄소배출량을 줄이기 위한 노력을 지속하고 있다. RC구조물의 탄소배출량을 줄이기 위해 수십 년간 건설 분야의 많은 연구자들이 철근콘크리트 구조물에서 철근을 FRP보강근으로 대체하기 위한 연구를 수행하여 왔다. 북미지역을 비롯한 일부 지역에서는 해양구조물이나 도로 등에 CFRP보강근을 사용한 바 있다. 그러나 건축물에는 철근을 CFRP보강근으로 대체한 사례와 적용을 위한 연구는 거의 진행되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 예제건물을 선정하여 철근콘 크리트구조로 설계한 후, 철근을 CFRP보강근으로 대체하여 설계함으로써, 철근콘크리트건물에서 철근을 CFRP보강근으로 대체 하였을 때 철근량을 비교하였다. 그 결과 슬래브의 철근비가 0.005미만으로서 CFRP의 사용량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 안전 율 측에서도 우수한 것으로 나타났다.

본 연구는 고속도로용 RC 교각 기둥구조에 대하여 축방향 기존 철근을 중공철근으로 대체하는 설계방안을 제시하였 다. 동일직경 기준으로 기존 이형철근을 중공철근으로 대체할 수 있는 합리적인 설계방안을 제시하였으며, 기존 축방향 배근량 을 감소하는 방안을 제안하였다. 본 연구에서 제안한 설계방안을 검증하기 위하여 3차원 유한요소 구조해석을 수행하였으며, 압 축하중에 의한 변수 수치해석을 통하여 본 연구에서 제안한 방안의 타당성을 제시하였다. 향후 다양한 변수 수치해석 및 실물 시험을 통하여 본 연구에서 제시한 설계방안에 대한 추가 검증이 필요하다.

According to the KCI 2012, it is presented that steel fiber can replace minimum shear reinforcement when beams are designed. However, there is no standard for columns, and there is a lack of research on SFRC columns. Therefore, it is evaluated how much the capacity of columns increases according to the volume fraction of steel fiber through the cyclic lateral loading tests. Also, it is evaluated whether steel fiber can replace transverse reinforcements in concrete columns.

이 연구는 강섬유콘크리트를 사용하여 온도철근을 대체할 수 있는 가능성을 평가하기 위하여, 온도철근의 대체가 가능한 강섬유의 배합비를 결정하고 이에 따른 재료역학적 특성 및 경제성을 평가하였다. 강섬유는 길이 60mm, 직경 0.75mm를 사용하고, 배합비는 부피비로 0.2%, 0.5%, 1%를 사용하였다. 평가결과 강섬유 콘크리트가 강섬유의 혼입량과는 상관없이 일반 콘크리트보다 연성이 우수하고, 강섬유를 0.5% 혼입한 경우에는 온도철근을 배근한 경우보다 경제적으로 유리한 것으로 나타났다.

The purpose of this study is to evaluate strength and ductility capacity of strengthening using synthetic fiber rope as lateral reinforcement member of the concrete column and confirm possibility using it as alternative material of rebar. As a result, lateral binding effect of concrete column through synthetic fiber rope was shown to be insufficient.