김정중 연구실은 철근콘크리트(RC) 구조물의 보강 및 내진 성능 향상에 관한 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 기존 RC 슬래브의 휨 및 전단 보강을 위해 FRP(섬유보강폴리머)와 UHPC(초고성능콘크리트) 복합 시스템을 개발하고, 이를 실험적으로 검증하여 구조물의 내하력과 연성, 내진 성능을 극대화하는 방법론을 제시합니다. 특히, 보강 시스템의 설치 편의성과 시공성, 그리고 실제 구조물 적용 가능성에 중점을 두고 연구가 진행됩니다. 연구실에서는 실험과 수치해석을 병행하여 보강된 RC 슬래브의 다양한 파괴 메커니즘을 분석하고, 연성파괴 유도를 위한 설계 한계 및 최적화 기법을 개발합니다. 또한, 전단연결재, 오버레이 콘크리트, 복합보강 시스템 등 다양한 신기술을 적용하여 기존 구조물의 내구성과 안전성을 높이고자 합니다. 이러한 연구 결과는 국내외 학술지에 다수 게재되고 있으며, 실제 건설 현장에 적용될 수 있는 실용적인 설계 지침으로 발전하고 있습니다. 더불어, 지진 등 재난 상황에서 구조물의 취약성을 평가하고, 내진 성능을 향상시키기 위한 실증적 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 실험실 및 현장 실험, 유한요소해석, 신뢰성 기반 설계 등 다양한 접근법을 통해 구조물의 장기 안전성과 재난 대응력을 높이는 데 기여하고 있습니다.

본 연구실은 나노섬유, 나노실리카, 카본나노튜브 등 첨단 나노 재료를 활용하여 시멘트계 재료의 기계적 성능과 내구성을 향상시키는 연구를 선도하고 있습니다. 전기방사법을 이용해 제조된 나노섬유를 시멘트 페이스트에 혼합함으로써, 압축강도, 인장강도, 인성 등 주요 물성의 향상을 실험적으로 입증하였습니다. 또한, 나노섬유의 미세구조적 보강 메커니즘을 주사전자현미경(SEM), 투과전자현미경(TEM), 열중량분석(TGA) 등 첨단 분석기법을 통해 규명하고 있습니다. 이러한 연구는 단순히 재료의 강도 향상에 그치지 않고, 시멘트의 수화 반응, 포졸란 반응, 실리케이트 중합도 등 미세구조적 변화까지 심층적으로 분석합니다. 나노재료의 첨가가 시멘트 매트릭스 내에서 수화생성물의 분포와 조성, 미세구조의 치밀화, 그리고 장기 내구성에 미치는 영향을 정량적으로 평가하여, 친환경적이면서도 고성능의 건설재료 개발에 기여하고 있습니다. 특히, 폐어망 섬유, SBR 라텍스, 실리카퓸 등 다양한 재활용 및 친환경 소재를 적용하여 지속가능한 건설재료 개발에도 앞장서고 있습니다. 이러한 연구는 특허 출원 및 산업적 응용으로도 이어지고 있으며, 미래 건설산업의 혁신을 이끌고 있습니다.

김정중 연구실은 구조용 강재 및 용접부의 미세구조 분석과 신뢰성 평가 분야에서도 독창적인 연구를 수행하고 있습니다. 나노압입 시험, 광학현미경, 전자현미경 등 다양한 실험기법을 활용하여 강재 및 용접부의 기계적 특성, 미세구조, 잔류응력 등을 정밀하게 분석합니다. 이를 바탕으로 구조물의 건전성 지표, 신뢰성 지수, 장기거동 예측 등 구조물의 안전성 평가 체계를 구축하고 있습니다. 특히, 용접부의 열영향부(HAZ), 용접금속(WM), 모재(BM) 등 각 영역의 물성치와 미세구조적 특성을 정량적으로 평가하고, 퍼지이론, 가능성 이론 등 첨단 신뢰성 해석 기법을 적용하여 구조물의 비파괴적 건전성 평가 방법론을 제시합니다. 이러한 연구는 구조물의 유지관리, 수명 예측, 재난 대응 등 실질적인 구조 안전성 향상에 크게 기여하고 있습니다. 더불어, 구조용 강재의 장기거동, 크리프, 손상-크리프 상호작용 등 시간의존적 현상에 대한 해석과 실험도 병행하여, 구조물의 전 생애주기 동안의 안전성 확보를 위한 과학적 근거를 마련하고 있습니다. 이와 같은 연구는 국내외 특허, 산업체 협력, 정부과제 등 다양한 형태로 확산되고 있습니다.