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최명성 연구실

단국대학교 토목환경공학과

최명성 교수

최명성 연구실

토목환경공학과 최명성

최명성 연구실은 토목환경공학 분야에서 콘크리트 재료 및 구조물의 유동성, 내구성, 그리고 첨단 시공 기술 개발에 중점을 두고 있는 연구실입니다. 본 연구실은 콘크리트 펌핑 및 유동성 제어, 첨단 복합재료를 활용한 구조물 성능 향상, 그리고 3D 프린팅 기반 건설 신기술 등 다양한 연구 주제를 포괄적으로 다루고 있습니다. 특히, 콘크리트 펌핑 과정에서 발생하는 슬립 레이어의 특성 분석, 레올로지 기반 유동성 평가, 그리고 펌핑 효율을 높이기 위한 실험적·이론적 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 이를 바탕으로 현장 적용이 가능한 다양한 특허 기술과 실규모 실험 장치를 개발하여, 실제 건설 현장의 품질 및 안전성 향상에 기여하고 있습니다. 또한, 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 등 첨단 복합재료를 활용한 구조물의 내구성 및 성능 향상 연구도 중요한 축을 이룹니다. FRP 보강근의 부착 거동, 정착 길이 산정, 해양 환경에서의 적용성 평가 등 구조적 성능을 극대화하는 다양한 연구를 통해, 친환경적이고 지속가능한 건설재료 개발에 앞장서고 있습니다. 3D 프린팅 기술을 활용한 건설 신기술 개발 역시 연구실의 핵심 분야입니다. 틱소트로피 거동을 이용한 적층 공정 최적화, 도심지 폐기물 재활용, 바이오 기술 융합 등 미래형 건설재료와 시공 기술을 개발하여, 건설 산업의 디지털 전환과 탄소중립 실현에 기여하고 있습니다. 이처럼 최명성 연구실은 실험, 해석, 현장 적용을 아우르는 융합적 연구를 통해 국내외 건설 산업의 혁신과 지속가능성 강화에 선도적인 역할을 하고 있습니다. 다양한 산학연 협력과 국제적 연구 네트워크를 바탕으로, 미래 건설 환경에 대응하는 창의적이고 실용적인 연구를 지속적으로 추진하고 있습니다.

콘크리트 펌핑 및 유동성 제어 기술
본 연구실은 콘크리트 펌핑 과정에서 발생하는 다양한 유동 현상과 그 제어 기술에 대한 심층적인 연구를 수행하고 있습니다. 콘크리트가 배관을 통해 이송될 때 형성되는 슬립 레이어(윤활층)의 특성, 레올로지(유변학)적 거동, 그리고 펌핑 압력 및 유속 제어를 위한 다양한 실험적·이론적 접근법을 개발하고 있습니다. 특히, 콘크리트의 유동성에 영향을 미치는 입자 크기, 혼화재, 배합비 등 다양한 변수들을 체계적으로 분석하여, 실제 현장 조건에 최적화된 펌핑 기술을 제시하고 있습니다. 이러한 연구는 실규모 펌핑 테스트와 수치해석, 그리고 특허화된 다양한 실험 장치 개발을 통해 이루어지고 있습니다. 예를 들어, 전자기장이나 초음파를 이용하여 슬립 레이어의 두께와 특성을 변화시켜 펌핑 효율을 높이는 기술, 압력 센서와 로드셀을 활용한 실시간 모니터링 시스템, 그리고 콘크리트 압송 중 폐색 방지 및 긴급 조치 장치 등이 대표적입니다. 또한, 콘크리트의 초기 유동성능을 정량적으로 평가할 수 있는 표준물질 개발과 레올로지 기반의 품질 관리 기법도 연구의 중요한 축을 이룹니다. 이러한 연구 성과는 고층 건물, 장대 교량, 해양 구조물 등 다양한 토목·건축 현장에서의 콘크리트 시공 품질과 안전성 향상에 크게 기여하고 있습니다. 더불어, 콘크리트 펌핑의 효율화와 비용 절감, 그리고 친환경적 시공 기술 개발을 통해 국내외 건설 산업의 경쟁력 강화에도 중요한 역할을 하고 있습니다.
FRP 및 첨단 복합재료를 활용한 구조물 내구성 및 성능 향상
연구실은 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 등 첨단 복합재료를 활용한 구조물의 내구성 및 성능 향상 기술 개발에 주력하고 있습니다. 특히, FRP 보강근을 적용한 콘크리트 부재의 휨·전단 특성, 부착 거동, 정착 길이 산정 등 구조적 성능 평가와 설계 최적화 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 이러한 연구는 기존 철근 대비 내식성, 경량성, 고강도 특성을 갖는 FRP의 장점을 극대화하여, 해양 환경이나 극한 조건에서도 구조물의 수명을 연장하고 유지관리 비용을 절감하는 데 중점을 두고 있습니다. 구체적으로, 실험적 평가와 함께 MCFT(Modified Compression Field Theory) 기반의 해석 프로그램 개발, 3D 프린팅 기술과의 융합, 그리고 FRP 보강근의 정착 및 체결 장치, 절곡커플러 등 다양한 특허 기술을 보유하고 있습니다. 또한, 국내외 표준화 연구와 시범 생산을 통한 실용화 검증, 그리고 해양 환경에서의 태양광 콘크리트 구조물 개발 등 응용 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 연구는 구조물의 안전성뿐만 아니라, 친환경적이고 지속가능한 건설재료 개발에도 크게 기여하고 있습니다. 연구실의 복합재료 연구는 미래 건설 산업의 패러다임 변화에 대응하는 핵심 기술로, 초장대 교량, 프리캐스트 구조물, 해양 및 도심 인프라 등 다양한 분야에 적용되고 있습니다. 이를 통해 구조물의 장기 내구성 확보, 유지관리의 효율화, 그리고 탄소 저감형 친환경 건설재료 개발 등 사회적 요구에 부응하는 혁신적 연구를 선도하고 있습니다.
3D 프린팅 및 레올로지 기반 건설 신기술
본 연구실은 3D 프린팅 기술을 활용한 건설 신기술 개발에도 선도적인 역할을 하고 있습니다. 특히, 시멘트 페이스트 및 콘크리트의 틱소트로피(Thixotropy) 거동을 정밀하게 분석하여, 3D 프린팅 적층 공정에 최적화된 재료 개발과 적층 사이클 도출 방법을 연구하고 있습니다. 이러한 연구는 도심지 폐기물 재활용, 바이오 기술 융합, 수소환원 시멘트 공정 등 지속가능한 건설재료 개발과도 연계되어, 탄소중립 및 친환경 건설을 실현하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 3D 프린팅용 콘크리트의 유동성, 충전성, 적층 안정성 등 다양한 성능 지표를 레올로지 기반으로 정량화하고, 실제 구조물 출력 및 성능평가 기술을 개발하고 있습니다. 또한, 프리캐스트 부재 연결 시스템, 모듈형 구조체 프린팅, 해양 환경 적층 시공 등 다양한 응용 분야에서 실용화 연구를 진행 중입니다. 이를 위해 국내외 연구기관 및 산업체와의 협력 프로젝트도 활발히 수행하고 있습니다. 이러한 연구는 건설 자동화, 스마트 건설, 그리고 미래형 인프라 구축에 필수적인 기술로, 국내외 학회 및 국제 컨퍼런스에서 활발히 발표되고 있습니다. 연구실의 3D 프린팅 및 레올로지 기반 신기술은 건설 산업의 디지털 전환과 지속가능성 강화에 크게 기여하고 있습니다.
1
Methodology for analyzing the bond failure behavior of carbon fiber-reinforced polymer reinforced structures based on stress field theory
최명성, 임동규
Journal of Building Engineering, 202508
2
Proposal of splice length for carbon fiber-reinforced polymer bars in concrete structure
최명성, 임동규
ENGINEERING STRUCTURES, 202504
3
Correlation between thixotropic behavior and buildability for 3D concrete printing
최명성, 이건우, 이호재
CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS, 202209
1
Carbon net-zero 수소환원 시멘트 공정과 바이오 기술 융합기반 지속가능 CO2N-crete 개발
한국연구재단
2024년 07월 ~ 2024년 12월
2
도심지 폐기물 재활용을 위한 최적 레올로지 분석 기반 3D 콘크리트 프린팅 적용 기술 개발
한국연구재단
2024년 03월 ~ 2025년 02월
3
탄소 고분자 부식 ZERO 철근대체재 기술 개발
국토교통과학기술진흥원
2024년 ~ 2024년 12월