RnDCircle Logo

김동건 연구실

동아대학교 건축공학과

김동건 교수

김동건 연구실

건축공학과 김동건

김동건 연구실은 ICT융합해양스마트시티공학과 소속으로, 건축구조 및 내진공학 분야에서 국내외적으로 우수한 연구 성과를 창출하고 있습니다. 연구실의 주요 연구 분야는 강재댐퍼 및 복합강재 제진시스템의 개발, 내진성능 평가, 구조 건전도 모니터링, 좌굴방지가새 등 내진보강 시스템의 혁신적 설계에 이르기까지 매우 폭넓습니다. 특히, 고연성 강재와 저항복강을 조합한 복합강재 제진시스템은 기존의 단일 재료 댐퍼에 비해 뛰어난 에너지 소산 능력과 내진성능을 보유하고 있어, 학교건축물 등 다양한 공공시설물의 내진보강에 효과적으로 적용되고 있습니다. 이러한 연구는 실험적 검증과 수치해석, 특허 출원 등 실용화 단계까지 이어지고 있으며, 국내외 건축물의 안전성 향상에 크게 기여하고 있습니다. 또한, 디지털 이미지 상관기법(DIC)을 활용한 구조 건전도 모니터링 기술은 비접촉식 변위 및 변형률 측정의 정확도를 높이고, 구조물의 실시간 안전성 진단 및 유지관리에 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다. 무필름 물전사지 패턴 등 혁신적 계측 방법을 도입함으로써, 실험실 수준을 넘어 실제 구조물 현장 적용까지 연구의 외연을 확장하고 있습니다. 좌굴방지가새와 같은 내진보강 시스템의 설계 및 최적화 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 조립 및 해체가 용이한 지속가능한 시스템 개발, 데이터 기반 누적 소성변형 예측, 유전 알고리즘을 활용한 최적 배치 등 첨단 공학적 기법을 도입하여, 구조물의 내진성능을 극대화하고 있습니다. 이러한 연구는 실제 건축물 및 인프라 구조물의 내진보강에 직접적으로 적용되어, 구조물의 수명 연장과 유지관리 비용 절감에 크게 기여하고 있습니다. 연구실은 다양한 국내외 학술대회 및 저명 학술지에 연구 성과를 발표하고 있으며, 산업체와의 협력을 통해 실용화 및 기술 이전에도 힘쓰고 있습니다. 앞으로도 혁신적인 내진공학 기술 개발과 구조 안전성 향상을 통해, 안전하고 지속가능한 도시환경 조성에 앞장설 계획입니다.

강재댐퍼 및 복합강재 제진시스템의 개발과 내진성능 평가
김동건 연구실은 강재댐퍼와 복합강재 제진시스템의 개발 및 내진성능 평가에 중점을 두고 있습니다. 최근 빈번해진 지진과 그로 인한 건축물 피해를 최소화하기 위해, 다양한 재료와 구조적 특성을 가진 강재댐퍼를 설계하고 실험적으로 검증하는 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 고연성 강재와 저항복강을 조합한 복합강재 제진시스템은 기존의 단일 재료 댐퍼에 비해 에너지 소산 능력이 뛰어나고, 반복 하중에 대한 저항성이 우수함을 확인하였습니다. 이러한 시스템의 성능을 평가하기 위해 정적 및 동적 실험, 유한요소해석, 비선형 동적해석 등 다양한 해석 기법을 활용하고 있습니다. 실험 결과와 해석 결과를 비교함으로써, 실제 구조물에 적용 가능한 최적의 제진시스템 설계 방안을 도출하고 있습니다. 또한, 학교건축물 등 공공시설물에 복합강재 제진시스템을 적용하여 내진성능이 크게 향상됨을 실증적으로 입증하였습니다. 이 연구는 특허 출원 및 산업적 활용으로도 이어지고 있습니다. 복합강재슬릿댐퍼, 복합단면 강재슬릿댐퍼 등 다양한 제진장치의 특허를 보유하고 있으며, 이를 통해 국내외 건축물의 내진 안전성 확보에 기여하고 있습니다. 앞으로도 다양한 환경과 구조물에 적용 가능한 혁신적 제진시스템 개발을 목표로 연구를 지속할 예정입니다.
디지털 이미지 상관기법(DIC) 및 구조 건전도 모니터링 기술
연구실은 디지털 이미지 상관기법(DIC)을 활용한 구조 건전도 모니터링 및 변형 측정 기술 개발에도 집중하고 있습니다. DIC는 비접촉식 변위 및 변형률 측정이 가능한 첨단 계측 방법으로, 강재댐퍼 등 구조 부재의 미세한 변형을 정밀하게 분석할 수 있습니다. 최근에는 무필름 물전사지(Film-Free Water Decal) 패턴을 적용하여, 기존 스프레이 패턴 대비 높은 대조도와 내구성을 확보함으로써 측정 정확도를 크게 향상시켰습니다. 이 기술은 실험실 수준을 넘어 실제 구조물의 상태를 실시간으로 모니터링하는 데에도 활용되고 있습니다. 구조물의 반복 하중, 지진 등 외부 충격에 의한 변형 및 손상 정도를 정량적으로 평가할 수 있어, 구조물의 안전성 진단과 유지관리 효율성을 높이고 있습니다. 또한, DIC 기반의 데이터는 유한요소해석 등 수치해석 결과와 연계되어, 구조물의 거동 예측 및 최적 설계에 중요한 역할을 하고 있습니다. 연구실은 이러한 DIC 기반 모니터링 기술을 다양한 제진장치 및 내진보강 시스템의 성능 평가에 적극적으로 적용하고 있습니다. 향후에는 인공지능 및 빅데이터 분석 기법과의 융합을 통해, 더욱 정밀하고 자동화된 구조 건전도 모니터링 시스템을 구축할 계획입니다.
좌굴방지가새 및 내진보강 시스템의 혁신적 설계
김동건 연구실은 좌굴방지가새(Buckling Restrained Brace, BRB)와 같은 내진보강 시스템의 혁신적 설계와 실용화에도 앞장서고 있습니다. 조립 및 해체가 용이한 지속가능한 좌굴방지가새 내진시스템 개발을 위한 다년간의 연구과제를 수행하며, 극한하중 및 부식 환경에서도 안정적으로 작동하는 구조 시스템을 제안하고 있습니다. 이를 위해 다양한 재료 조합, 최적화 설계, 실험 및 해석적 검증을 병행하고 있습니다. 특히, 좌굴방지가새의 누적 소성변형 예측을 위한 데이터 기반 모델링, 유전 알고리즘을 활용한 최적 배치 전략 등 첨단 공학적 기법을 도입하여 내진성능을 극대화하고 있습니다. 이러한 연구는 실제 건축물 및 인프라 구조물의 내진보강에 직접적으로 적용될 수 있으며, 구조물의 수명 연장과 유지관리 비용 절감에 크게 기여할 수 있습니다. 연구실은 국내외 학술대회 및 저명 학술지에 관련 연구 성과를 꾸준히 발표하고 있으며, 산업체와의 협력을 통해 실용화 및 기술 이전에도 힘쓰고 있습니다. 앞으로도 지속가능하고 경제적인 내진보강 시스템 개발을 통해, 안전한 도시환경 조성에 이바지할 계획입니다.
1
Assessment of the Film-Free Water Decal Method for Speckle Pattern Application in Digital Image Correlation
김동건, 산체스 안나 카밀
sensors, 2024
2
A Review on the Latest Advancements and Innovation Trends in Vibration-Based Structural Health Monitoring (SHM) Techniques for Improved Maintenance of Steel Slit Damper (SSD)
존 마크 파야왈, 김동건
IEEE ACCESS, 2024
3
Advancements and Future Prospects of Buckling Restrained Braces for Corrosive-Environments: A Comprehensive Literature Review
김동건, 후세인 후다르
BUILDINGS, 2023
1
[2차년도]조립 및 해체가 용이한 지속가능한 좌굴방지가새 내진시스템 개발
한국연구재단(과학기술정보통신부)
2023년 03월 ~ 2024년 02월
2
[1차년도]조립 및 해체가 용이한 지속가능한 좌굴방지가새 내진시스템 개발
한국연구재단(과학기술정보통신부)
2022년 06월 ~ 2023년 02월
3
[3차년도]조립 및 해체가 용이한 지속가능한 좌굴방지가새 내진시스템 개발
한국연구재단(과학기술정보통신부)
2022년 06월 ~ 2025년 02월