Concrete Structures Laboratory
건설환경공학부 조재열
콘크리트구조 연구실은 건설환경공학 분야에서 세계적 수준의 연구 역량을 갖춘 연구실로, 콘크리트 구조물의 극한하중 저항성능, 신소재 및 신공법 적용, 내구성 평가, 실험 및 해석기법 개발 등 다양한 분야에서 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 실험실 및 현장 기반의 실증적 연구와 첨단 수치해석을 결합하여, 실제 구조물의 안전성과 성능 향상에 기여하고 있습니다.
특히, 극한하중(충격, 폭발, 차량 및 항공기 충돌 등)에 대한 콘크리트 구조물의 내충격 성능 평가와 향상에 중점을 두고 있으며, 이를 위해 SHPB 실험, 낙하충격시험, 축소모형 실험 등 다양한 실험기법을 개발하고 있습니다. 이러한 실험을 통해 콘크리트 및 철근의 동적 특성, 변형률 속도 효과, 충격 하중에 따른 구조물의 잔류 성능 등을 체계적으로 분석하고, 국가 주요 인프라의 재난·재해 대응력 향상에 기여하고 있습니다.
또한, 고강도 철근, 강섬유보강 콘크리트, FRP 등 신소재를 적용한 구조 콘크리트의 설계 및 내구성 평가에 대한 연구도 활발히 진행하고 있습니다. 신소재 적용 시의 구조적 거동, 설계기준 개선, 시공성 향상, 내구성 증진 등 다양한 측면에서 실험 및 해석 연구를 수행하며, 이를 바탕으로 새로운 구조 시스템과 설계법을 제안하고 있습니다. 염소이온 확산, 크리프, 건조수축 등 내구성 관련 실험 및 현장 적용 연구도 병행하여, 구조물의 장수명화와 유지관리 효율화에 기여하고 있습니다.
비선형 해석기법과 첨단 실험기법을 활용한 내진 및 내구 성능 평가도 본 연구실의 주요 연구 분야입니다. 상사법칙 기반 축소모형 실험, 진동대 실험, 유사동적 실험, 비선형 유한요소해석, 하이브리드 시뮬레이션 등 다양한 방법을 통해 실제 지진하중 및 장기 환경 하중 하에서의 구조물 거동을 정밀하게 분석하고, 내진설계 기준의 검증 및 개선, 내진보강 기술 개발, 유지관리 전략 수립 등 실무적 활용도가 높은 연구를 수행하고 있습니다.
이러한 연구 성과는 국내외 설계기준의 검증 및 개선, 신공법 개발, 표준화된 실험절차 제안 등 학문적·실무적 성과로 이어지고 있으며, 사회기반시설의 안전성, 경제성, 지속가능성 확보에 중요한 역할을 하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 첨단 재료와 공법, 실험 및 해석기술을 융합하여 미래 건설환경의 도전과제에 적극적으로 대응해 나갈 것입니다.
Reinforced Concrete Structures
Impact Resistance Design
Bridge Engineering
극한하중을 받는 콘크리트 구조물의 내충격 성능 및 실험기법 개발
본 연구실은 극한하중(충격, 폭발, 차량 및 항공기 충돌 등)에 노출되는 콘크리트 구조물의 내충격 성능 평가와 향상에 중점을 두고 있습니다. 이를 위해 다양한 실험기법과 수치해석 방법을 개발하고 있으며, 실제 구조물의 거동을 모사하기 위한 축소모형 실험, SHPB(분할 홉킨슨 압력봉) 실험, 낙하충격시험 등 첨단 실험장비를 활용하고 있습니다. 이러한 실험을 통해 콘크리트 및 철근의 동적 특성, 변형률 속도 효과, 충격 하중에 따른 구조물의 잔류 성능 등을 체계적으로 분석합니다.
특히, 원전 구조물, 교량, 방호시설 등 사회기반시설의 안전성 확보를 위한 내충격 설계 가이드라인 개발에 주도적인 역할을 하고 있습니다. 최근에는 고강도 철근, 강섬유보강 콘크리트, 하이브리드 구조 등 신소재를 적용한 구조물의 극한하중 저항성능을 실험적으로 검증하고, 이를 바탕으로 설계기준의 개선 및 신기술 도입을 선도하고 있습니다. 또한, 다양한 환경(고온, 저온, 해수, 동결융해 등)에서의 구조물 내구성 평가도 병행하여, 실제 사용 환경에서의 구조물 성능을 종합적으로 연구합니다.
이러한 연구는 국가 주요 인프라의 재난·재해 대응력과 레질리언스(복원력) 향상에 기여하고 있으며, 실험 데이터와 해석 결과를 바탕으로 국내외 설계기준의 검증 및 개선, 신공법 개발, 표준화된 실험절차 제안 등 학문적·실무적 성과를 창출하고 있습니다.
신소재 및 신공법을 적용한 구조 콘크리트 설계와 내구성 평가
본 연구실은 고성능 콘크리트, 고강도 철근, 강섬유보강 콘크리트(SFRC), FRP(섬유보강플라스틱) 등 신소재를 활용한 구조 콘크리트의 설계 및 내구성 평가에 대한 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 신소재의 도입은 구조물의 경량화, 고강도화, 시공성 향상, 내구성 증진 등 다양한 이점을 제공하며, 이에 따라 기존 설계기준의 한계를 극복하고 새로운 구조 시스템을 제안하고 있습니다.
특히, 고강도 철근을 적용한 PSC(프리스트레스트 콘크리트) 및 RC(철근콘크리트) 구조물의 휨, 전단, 인장 거동을 실험 및 해석적으로 규명하고, 신소재 적용 시의 설계기준 및 시방서 개정 필요성을 제시합니다. 또한, 강섬유보강 콘크리트의 인장, 압축, 전단 거동에 대한 다양한 실험과 모델 개발을 통해, 실제 구조물에 적용 가능한 해석모델과 설계법을 개발하고 있습니다. FRP 앵커, 하이브리드 교량 접합부 등 신공법의 실용화 연구도 병행하고 있습니다.
더불어, 콘크리트 구조물의 내구성 평가를 위해 염소이온 확산계수 측정, 크리프 및 건조수축 특성 분석, 노후 구조물의 안전진단 지침 검증 등 다양한 실험 및 현장 적용 연구를 수행합니다. 이를 통해 사회기반시설의 장수명화, 유지관리 효율화, 구조물의 수명 예측 및 성능 개선에 기여하고 있습니다.
비선형 해석 및 실험기법을 통한 내진 및 내구 성능 평가
연구실은 비선형 해석기법과 첨단 실험기법을 활용하여 콘크리트 구조물의 내진 및 내구 성능을 종합적으로 평가하고 있습니다. 내진성능 평가를 위해 상사법칙에 기반한 축소모형 실험, 진동대 실험, 유사동적 실험 등 다양한 동적 실험을 수행하며, 이를 통해 실제 지진하중 하에서의 구조물 거동을 정밀하게 분석합니다. 또한, 비선형 유한요소해석, 하이브리드 시뮬레이션 등 최신 해석기법을 적용하여 실험 결과와 연계된 신뢰성 높은 예측 모델을 개발하고 있습니다.
특히, 철근콘크리트 기둥, 벽체, 교량 등 주요 구조물의 내진성능을 평가하고, 고강도 재료 및 신공법 적용 시의 비선형 거동 특성을 규명합니다. 내진설계 기준의 검증 및 개선, 내진보강 기술 개발, 내진성능 평가를 위한 실험 및 해석 데이터베이스 구축 등 실무적 활용도가 높은 연구를 수행하고 있습니다. 또한, 노후 구조물의 잔존 성능 평가, 손상 구조물의 보수·보강 효과 분석 등 유지관리 측면의 연구도 병행합니다.
내구성 측면에서는 콘크리트의 크리프, 건조수축, 염소이온 침투, 동결융해 등 장기 거동 특성을 실험적으로 규명하고, 이를 바탕으로 구조물의 수명 예측 및 유지관리 전략을 제시합니다. 이러한 연구는 사회기반시설의 안전성, 경제성, 지속가능성 확보에 중요한 역할을 하고 있습니다.
1
Scaled Model Test for Efficient Arrangement of Steel Reinforcement in Bridge Pier Caps
J.-H. Park, S.-C. Lee, J.-Y. Cho*
Journal of Bridge Engineering, 2022
2
Dynamic Increase Factors for Fiber-Reinforced Cement Composites: A Review
H.-W. Noh, V.D. Truong, J.-Y. Cho, D.-J. Kim*
Journal of Building Engineering, 2022
3
Enhancement of flexural performance of RC slabs under impact loading using ultra-high-performance fiber-reinforced concrete
B.-K. Chun, H. Ahn, J.-Y. Cho, D.-Y. Yoo*
Journal of Building Engineering, 2025
1
수출형원전 철근콘크리트 구조물 공극방지 및 최적화 설계 기술 개발
2
재난에 대한 케이블교량 위험도평가 및 레질리언스 확보기술 개발
3
사회기반시설의 내충격 설계를 위한 가이드라인 개발