철근콘크리트 구조의 내진성능 및 거동 평가
이 연구 주제는 철근콘크리트 기둥, 보-기둥 접합부, 전단부재 등 주요 구조요소의 거동을 정밀하게 규명하고, 지진과 같은 반복하중 조건에서의 안전성을 평가하는 데 초점을 둔다. 연구실은 특히 짧은 겹침이음, 띠철근 상세, L형 띠철근, 보조철근 배치 등 실제 설계와 시공에서 빈번히 등장하는 상세 조건이 구조 성능에 어떤 영향을 미치는지 실험과 해석을 통해 분석한다. 이를 통해 기존 설계기준의 보수성 또는 한계를 점검하고, 보다 합리적인 내진 상세를 제안하는 기반을 마련한다. 연구 방법론으로는 반복가력 실험, 축력-휨 상호작용 평가, 비선형 해석, 전단 및 부착 메커니즘 분석이 핵심적으로 활용된다. 실제 논문과 학술발표에서는 짧은 철근콘크리트 기둥의 반복하중 성능, 후프철근 및 보조철근 상세 변화에 따른 내진거동, 접합부의 전단저항 특성 등이 다루어지고 있으며, 이를 통해 취성적 파괴를 억제하고 연성능력을 확보하는 설계 전략을 탐색하고 있다. 이러한 접근은 단순한 강도 비교를 넘어 균열 진전, 좌굴, 에너지 소산능력, 강성 저하와 같은 성능기반 지표를 함께 고려한다. 이 연구의 의의는 노후 건축물의 내진성능 평가, 저층 및 중저층 철근콘크리트 건축물의 보강 설계, 신축 구조물의 내진 상세 최적화에 직접적으로 연결된다는 점에 있다. 특히 국내 건축 구조물의 현실적인 시공 여건과 재료 편차를 반영하여, 실무 적용성이 높은 성능평가 모델과 상세기준 개선 방향을 제시할 수 있다. 궁극적으로는 지진 시 인명 및 재산 피해를 줄이고, 구조물의 복원력과 신뢰성을 높이는 데 기여하는 핵심 연구 분야라 할 수 있다.
강-콘크리트 합성부재의 휨·축 거동 및 접합 상세 연구
이 연구 주제는 U형 강판 합성보, 모르타르 충전 각형강관, 선조립 합성기둥 등 강재와 콘크리트를 결합한 합성구조 부재의 구조성능을 규명하는 데 중점을 둔다. 연구실은 합성부재가 갖는 시공성, 공기 단축, 구조 효율성의 장점을 활용하면서도, 실제 거동을 지배하는 국부좌굴, 부착 및 정착, 접합부 상세, 단면 형상 등의 영향을 체계적으로 평가한다. 특히 정모멘트와 부모멘트 조건에서의 휨거동 차이, 볼트 접합 간격에 따른 성능 변화, 단면 립(lip) 형상의 효과 등 실무적으로 중요한 설계 변수를 정밀하게 분석한다. 이를 위해 실험연구와 수치해석이 병행된다. 휨실험, 축하중 및 반복축하중 실험, 단면해석 프로그램 개발, 휨-축력 상호작용 해석 등이 수행되며, 합성부재의 강성, 최대강도, 좌굴모드, 중립축 이동, 합성효과 발현 정도를 정량화한다. 최근 연구에서는 U형 강-콘크리트 합성보의 휨성능과 접합 상세의 영향, 합성기둥의 단면해석 및 휨성능, 모르타르 충전 강관의 연결 상세에 따른 축거동 등이 포함되어 있어, 구조부재 수준과 시스템 적용 수준을 모두 포괄하는 연구 흐름을 보여준다. 이 연구는 건축 및 복합 구조물의 산업화 시공, 모듈러 및 프리패브 공법, 리모델링 구조보강 등 다양한 응용 분야와 밀접하다. 합성부재는 동일한 구조성능을 더 짧은 시공기간과 높은 품질 관리 수준으로 구현할 수 있기 때문에, 건설산업의 생산성 향상과도 직결된다. 연구실의 성과는 향후 설계식 개선, 표준 상세 개발, 해석도구 고도화로 이어질 수 있으며, 보다 경제적이고 안전한 차세대 건축구조 시스템 구축에 중요한 기반이 된다.
저강도 콘크리트의 부착·전단 성능과 역학 기반 예측 모델
이 연구 주제는 저강도 콘크리트 구조물의 안전성 평가를 위해 재료 특성과 구조 성능 간의 관계를 정밀하게 해석하고, 이를 바탕으로 실무 활용 가능한 예측 모델을 개발하는 데 목적이 있다. 연구실은 특히 18MPa 미만의 저강도 콘크리트를 대상으로 철근 부착성능, 전단강도, 압축거동 등 구조적으로 취약해질 수 있는 핵심 성능지표를 집중적으로 다루고 있다. 이는 노후 건축물, 저품질 시공 구조물, 기존 건축물의 성능 진단과 유지관리 문제에 직접적으로 연결되는 중요한 주제이다. 연구 수행 방식은 실험적 접근과 데이터 기반 접근을 결합하는 것이 특징이다. 인발실험을 통해 철근-콘크리트 계면의 부착 메커니즘을 확인하고, 보 및 기둥 실험을 통해 전단 및 압축 성능을 평가하며, 재료 물성과 구조응답 간의 역학적 관계를 도출한다. 여기에 최근 수행 중인 프로젝트처럼 역학 기반 머신러닝 기법을 적용하여 단순 통계예측이 아닌 구조공학적 해석 논리를 반영한 성능 예측 모델을 개발함으로써, 제한된 실험 데이터에서도 해석 가능성과 일반화 성능을 동시에 확보하려는 방향을 취하고 있다. 이 연구의 기대효과는 매우 크다. 기존 설계기준이 충분히 설명하지 못하는 저강도 콘크리트 구조물의 위험도를 보다 정밀하게 평가할 수 있으며, 보수·보강 우선순위 설정과 유지관리 의사결정에도 활용할 수 있다. 또한 데이터 기반 모델이 구조 역학과 결합될 경우, 현장 점검 자료나 제한된 시험 결과만으로도 성능을 빠르게 추정할 수 있어 실무 효율성이 높아진다. 결과적으로 이 연구는 노후 인프라와 기존 건축물의 구조안전성 확보를 위한 과학적이고 실용적인 평가 체계를 제시하는 데 기여한다.