국내에는 지형적인 조건 또는 그 외의 여러 제약에 따라 줄눈 콘크리트 포장(JCP)을 시공하는 경우가 많았다. JCP는 시공 이후 양생 제로 도포함에도 불구하고 시간이 지남에 따라 부등건조수축이 나타나, 운전자의 승차감과 안정성을 악화시킨다. 이를 해결하기 위해 포장설계 지침을 지속적으로 개정하고 있지만, 부등건조수축으로 인한 민원이 계속 발생하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 JCP의 부등건조수축량에 영향을 줄 수 있는 변수를 설정하여 변수에 따른 거동 차이를 보고자 하였다. 3D 유한요소해 석 프로그램 ABAQUS를 이용하여 유한요소법을 통한 해석을 진행하였고, 모델링은 2차로 6 슬래브를 모형화하였다. JCP의 부등건조 수축량에 영향을 주는 슬래브 깊이별 온도변화가 포장설계에 따라 어떻게 변화하는지 고려하기 위하여, 그에 대한 변수로 하부층 종 류의 영향, 슬래브 두께의 영향, 주행차로 다웰바 추가 설치 유무의 영향, 줄눈 간격의 영향을 설정하였다. 기본적인 모델의 유한요소해석 부등건조수축량 결과와 위에서 설정한 변수를 적용하여 만든 모델에 대한 유한요소해석 부등건조수축 량 결과를 각각 도출하였고, 기본 모델 결과와 변수를 적용한 모델 결과를 비교하여 각각의 인자가 어느 정도의 영향을 미치는지 확 인해 보았다. 영향이 큰 인자들을 선별하여 복합적인 변수에 대한 영향을 보고자 하였고, 복합 변수를 적용한 모델의 유한요소해석 부등건조수축 량 결과와 기본 모델의 유항요소해석 부등건조수축량 결과를 비교하여 그 차이가 어느 정도인지 확인하였다. 이에 따라 앞으로 JCP구 간 부등건조수축에 대한 해결을 위해 중점을 두어야 할 인자를 파악할 수 있었으며, 결과를 현장에 적절하게 적용한다면 도로 주행성 과 안전성을 개선할 수 있을 것으로 판단된다. 유한요소해석 결과에 대한 신뢰도를 부여하기 위해 현장 데이터와도 비교 분석하였고, 계절에 따라 약간의 차이는 있었으나, 평균값 과는 유사하여 본 연구의 구조해석 모형이 다양한 조건에 따른 연직변위 발생함에 있어 비교하는데 유용하다고 판단하였다.

본 논문은 지반위에 놓인 콘크리트 슬래브가 환경하중에 의해 컬링 할 때의 거동을 해석할 경우에 하부층의 모델링 방법에 따른 해석 결과의 차이를 분석한 내용을 기술하였다. 지반위에 놓인 슬래브 시스템을 전체 3차원 모델, 3차원 슬래브와 하부층을 스프링으로 구성한 모델, 그리고 2차윈 슬래브와 하부층을 스프링으로 구성한 모델 등으로 개발하여 해석을 수행하였다. 먼저 하부층이 단일 층으로 구성되어 있을 경우에 하부층 모델링 방법에 따른 컬링 거동의 차이를 분석하였다. 그리고 하부층이 서로 다른 재료와 두께로 구성되어 있는 복층일 경우에 하부층 모델링에 따른 컬링 거동의 특성을 비교 분석하였다. 연구결과 하부층을 무인장 스프링으로 모델링 하면 하부층이 단층일 경우에는 일반적으로는 상당히 정확한 해석결과를 얻을 수 있으나, 하부층이 복층일 경우에는 상위하부층의 탄성계수가 클 때, 하위하부층의 탄성계수가 작을 때, 그리고 상위하부층과 하위하부층의 두께가 두꺼울 때는 컬링 시에 슬래브의 수직변위 차이를 과대평가하게 되며 최대응력은 과소평가하게 된다.

본 연구에서는 확산에 의해 발생하는 시멘트 방벽의 변질 과정을 반응성용질이동 모델링을 통해 장기간 동안 예측하고자 하였다. 모델링 결과 50,000년 후 시멘트의 변질은 30cm까지 진행되었다. pH는 13.0에서 11.86까지 감소하였으며 이는 알칼리 이온의 감소, 포틀랜다이트(portlandite)와 CSH (Calcium Silicale Hydrate)광물의 용해/침전반응에 의해 결정되고 있었다. 공극률 또한 portlandite와 의 용해에 의해 가장 큰 영향을 받고 있었으며 최고 약 0.3 점도 증가하였다. 우라늄의 용해도 역시 증가하고 있었으며 이는 pe의 증가에 기인하고 있었다. 본 연구 결과는 장기간의 시멘트 변질이 pH, pe, 공극률을 변화시킴으로서 핵종의 이동을 증가시킬 수 있음을 보여주고 있다.

콘크리트 보의 내력 증강을 위해, 탄소 섬유시트와 유리 섬유시트 등의 보강재를 보의 하부에 접착시킴으로써, 기존 콘크리트 부재를 보강할 수 있다. 이러한 보강법에 대한 다양한 설계 방법 및 적용 기법들이 개발되고 있지만, 보강 후 접착 성능을 포함한 건전도 평가는 아직 실용화되지 않은 상태이다. 본 연구에서는 콘크리트 보에 부착된 보강재의 박리 여부를 검사하기 위해 전자기파의 모델링 기법을 적용하였고, 이는 박리검사용 실험 장치를 개발하기 위한 토대를 마련하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 3GHz와 5GHz의 가우스 파와 사인 파를 입사파로 사용하여, 박리 두께가 각각 1mm와 3mm 인 콘크리트 시편에 전자파를 보내는 경우를 유한차분 시간영역법(FD-TD method)으로 모델링 하였다. 그 결과, 파형과 중심 주파수에 따라 정확도의 차이는 있었으나 박리의 유무와 위치를 찾아 낼 수 있었다.

레이더법은 건축구조물에 대한 비파괴 검사의 대표적인 방법의 하나이다. 레이더로 측정된 결과들을 분석하기 위해서는 전자기파의 전파에 대한 수치적인 모델링을 통한 이론적인 접근이 필요하다. 콘크리트 시편에 전파되는 전자기파를 모델링하기 위해 유한차분 시간영역법을 적용하고자 한다. 유한차분 시간영역법은 전자파 해석과 모델링을 통한 시뮬레이션에 매우 유용한 방법이다. 본 연구에서는 유한차분 시간영역법을 이용하여 두께가 다른 5개의 시편을 3차원으로 모델링하였다. 모델링 결과와 실험 결과를 비교하여 실험에서 시편 뒷 표면을 찾으며 시편두께를 측정한다.

레이더법은 건축구조물에 대한 비파괴 검사의 대표적인 방법의 하나이다. 레이더법을 이용하는데 영향을 주는 요인들을 연구하고, 레이더로 측정된 결과들을 분석하기 위해서는 전자기파의 전파에 대한 수치적인 모델링을 통한 이론적인 접근이 필요하다. 콘크리트 시편에 전파되는 전자기파를 모델링 하기 위해 유한차분 시간영역법을 적용하고자 한다. 유한차분 시간영역법은 전자파 해석과 모델링을 통한 시뮬레이션에 매우 유용한 방법이다. 본 연구에서는 유한차분 시간영역법을 이용하여 두께가 다른 4개의 시편과 두께는 100로 동일하고 피복두께가 다른 3개의 시편을 3차원으로 모델링 하였다. 두께 측정 모델링 결과에서는 계산영역의 셀간격과 입사파의 파장/콘크리트 시편의 두께값이 모델링의 정확성에 미치는 영향을 알 수 있었다. 철근이 있는 시편의 모델링에서는 0.08%0.5%의 오차로 철근의 위치를 확인할 수 있었다.

균열을 가진 콘크리트에서는 균열폭으로 유입되는 염화물 이온에 의해 열화가 가속화된다. 본 연구는 균열을 가진 콘크리트의 염화물 확산에 대한 모델링으로, 정상상태를 가정하여 1차원 (이방성) 및 2차원 (등방성) 균열 모델링을 수행하였다. 기존의 균열 모델링에서는 직사각형 균열패턴으로 모델링을 수행하였으나, 본 연구에서는 조도를 가진 쐐기형 형태로 균열을 모델링하였다. 검증을 위하여 1차원 유입에 대해서는 콘크리트 시편에 균열을 유입하여 염화물 영동실험을 수행하였으며, 2차원 유입에 대해서는 기존의 실험결과를 이용하여 검증을 수행하였다. 모든 경우에서 균열형태를 쐐기형으로 고려하여 염화물 확산성이 감소되었으며, 조도를 고려함으로서 합리적인 결과가 도출되었다. 특히 0.10~0.15의 조도계수를 고려할 때, 실험값에 가장 근접한 결과를 나타내었다.

콘크리트의 강도는 시간에 따라 증가하며, 많은 연구에서 시간에 대한 회귀 분석식을 사용하고 있다. 본 연구는 수화물량을 수화도 및 공극률의 함수로 가정하였으며, 재령의 증가에 따라 감소하는 공극률을 이용하여 고성능 콘크리트의 압축강도 모델링을 수행하였다. 본 연구에서는 기존의 시간에 대한 회귀분석없이 공극률의 감소만을 이용하여 압축강도를 예측하였다. 총 21개의 고성능 콘크리트 배합에 대해 초기재령 콘크리트의 거동 해석프로그램인 DUCOM을 이용하여 각각의 공극률을 도출하였으며, 강도 모델링을 수행하였다. OPC 콘크리트에 대해서 수화도, 단위시멘트량, 공극률의 함수로 강도 예측식을 제안하였으며, GGBFS 및 FA를 혼입한 콘크리트에 대해서는 장기강도 영향을 구현하기 위해 공극률을 고려한 장기강도변수를 도입하였다. 기존의 실험결과와의 비교를 통하여 제안된 강도예측식의 타당성을 입증하였다.

이산화탄소에 의해 열화된 콘크리트 구조물의 보수 후 잔존수명을 평가할 때 보수재의 효과를 고려하기 위해 본 연구에서는 탄산화에 의해 열화를 받은 콘크리트 부재의 보수 후 재열화과정을 Fick's 확산(diffusion) 제1법칙을 이용하여 모델링함으로써 단면복구재에 의해 보수된 콘크리트 부재의 독특한 상황을 고려한 합리적인 예측식을 제시하였다. 연구결과는 보수재의 이산화탄소 확산 프로파일과 기존 구체콘크리트의 탄산화된 부분의 이산화탄소 확산 프로파일을 효과적으로 모델링할 수 있음을 보여줬다. 제시된 평가모델식에 대한 검증예제를 통해 보수재의 이산화탄소 확산지연효과를 확인할 수 있었으며 보수된 콘크리트 구조물의 보수 후 잔존수명을 객관적이고 수치계산적인 방법으로 평가할 수 있었다.