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수용성 고점도 아스팔트 부착방지제의 성능 개선방안 연구
김혁주,손석철,송기영,정진훈 한국도로학회 2024 한국도로학회 학술대회 발표논문 초록집 Vol.2024 No.03
아스팔트는 점성이 높은 도로포장 재료로서 골재와 채움재를 결합시키는 역할을 하는 중요한 재료이다. 아스팔트 콘크 리트는 생산 및 시공 과정에서 혼합물이 장비에 부착되는 현상이 발생하여 생산 효율 및 성능 저하를 유발하기도 한다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 석유류와 식물성 기름을 부착방지제(Asphalt Release Agent)로 사용하고 있다. 하지 만 석유류는 단시간에 아스팔트를 용해시켜 혼합물의 성능 저하를 유발할 수 있고, 발생하는 유증기로 인해 작업자를 위 험에 노출시킬 수 있다. 식물성 기름은 석유류에 비해 아스팔트에 대한 용해력은 다소 작지만 석유류와 동일한 문제를 야기하며 제품 단가로 인해 높은 비용을 발생시킨다. 이에 따라 아스팔트 혼합물 생산 및 시공현장에서 저독성이며 친환 경적인 부착방지제의 중요도가 상승하고 있다.
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임진선,손석철,유주호,정진훈 한국도로학회 2010 한국도로학회논문집 Vol.12 No.4
Volume of concrete slab changes by temperature and moisture effects. At that time, tensile stress develops because the slab volume change is restrained by friction resistance between the slab and subbase, and then crack occurs occasionally. Accordingly, researchers have made efforts to figure out the friction characteristics between the slab and subbase by performing push-off tests. Lately, researches to analyze concrete pavement behavior by the friction characteristics have been performed by finite element method. In this study, The friction characteristics between the slab and subbase were investigated based on the friction test results for lean concrete, aggregate, and asphalt subase widely used in Korean concrete pavements. The energy method bilinearizing relation between nonlinear friction resistance and displacement were suggested. The friction test was modeled by 3-D finite element program, ABAQUS, and the model was verified by comparing the analyzed results to the test results. The bilinear model developed by the energy method was validated by comparing analysis results obtained by using the nonlinear and bilinear friction resistancedisplacement relation as input data. A typical Korean concrete pavement was modeled by ABAQUS and EverFE and analyzed results were compared to evaluate applicability of the bilinear model. 콘크리트 슬래브는 온도 및 수분의 영향을 받아 체적이 변화된다. 이때 슬래브와 보조기층 간의 마찰저항이 슬래브 체적변화를 구속하여 인장응력이 발생되고 경우에 따라 균열이 유발되기도 한다. 따라서 연구자들은 Push-off 실험을 실시하여 슬래브와 보조기층간의 마찰특성을 파악하려고 노력해 왔다. 최근에는 마찰특성에 의한 콘크리트 포장의 거동을 유한요소법으로 해석하려는 연구가 수행되었다. 본 연구에서는 국내 콘크리트 포장에 주로 사용되는 린콘크리트, 쇄석, 아스팔트 보조기층에 대하여 실시된 마찰실험 결과를 바탕으로 슬래브와 보조기층 간 마찰특성을 조사하였다. 비선형의 마찰저항과 변위의 관계를 이중선형화하는 에너지 방법이 제시되었다. 마찰실험을 3차원 유한요소 프로그램 ABAQUS로 모형화하였으며 해석결과를 실험결과와 비교하여 모형을 검증하였다. 비선형과 이중선형 마찰저항-변위 관계를 각각 입력값으로 사용하여 얻은 해석결과를 비교하여 에너지 방법으로 개발된 이중선형 모형의 타당성을 검증하였다. 일반적인 국내 콘크리트 포장을 ABAQUS와 EverFE로 모형화하고 해석결과를 비교하여 이중선형 모형의적용성을 평가하였다.
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김성훈,남정현,손석철,임연수,장철웅,조민우,최형진,조설희,황선민,전대열 한국과학영재교육학회 2015 과학영재교육 Vol.7 No.3
This research is based on the result of R&E which has been studied with high school students. In this research, they discovered a variety of patterns presented in the primitive Pythagorean triples through the inductive thinking process of extracting the abstract concept by the inference. When the integers a²+b²=c² are appeared as the lengths of the sides of a right triangle, a²+b²=c² is called a Pythagorean triple. That is, a²+b²=c² are positive integers satisfying a²+b²=c² by the Pythagorean theorem. Moreover, the greatest common divisor of a²+b²=c² is equal to 1, a²+b²=c² is called a primitive Pythagorean triple. There are infinitely many primitive Pythagorean triples, and they have many interesting patterns. In this paper, we find a variety of patterns, and prove why such patterns appear. 본 연구는 고등학교 학생들을 대상으로 수행한 R&E의 결과를 바탕으로 이루어졌으며, 본 연구에서 학생들은 추론으로 추상적인 개념을 추출하는 귀납적 사고과정을 통하여 원시 피타고라스 쌍에 존재하는 다양한 패턴을 발견하고 이를 증명하였다. 양의 정수 a, b, c가 직각 삼각형의 변의 길이로 나타날 때, a²+b²=c²를피타고라스 쌍(Pythagorean triple)이라 한다. 즉, 피타고라스 정리에 의해 a²+b²=c²는 a²+b²=c²을 만족하는정수이다. 이 때, a²+b²=c²의 최대공약수가 1일 때, a²+b²=c²를 원시 피타고라스 쌍(primitive Pythagorean triple)이라 한다. 이러한 원시 피타고라스 쌍은 무한히 많이 존재하며, 매우 흥미로운 패턴들을 가지고 있다. 이에 본 논문에서는 이러한 다양한 패턴을 발견하고, 그러한 패턴이 나타나는 이유를 밝혔다.
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3차원 유한요소해석을 이용한 터널 내 줄눈콘크리트포장 거동 분석
김상우,고준혁,이재훈,연준석,손석철,문기훈,정진훈 한국도로학회 2024 한국도로학회 학술대회 발표논문 초록집 Vol.2024 No.03
본 연구는 특수한 조건에서의 줄눈 콘크리트포장의 설계 및 성능에 관한 분석을 목적으로 한다. 줄눈 콘크리트포장은 시멘트 콘크리트 포장의 한 형태로, 오랜 기간 도로 포장형식으로 사용되어 왔다. 이 포장 방식은 철근을 사용하지 않는 대신, 콘크리트 슬래브의 균열을 줄눈을 통해 유도하고, 다월바와 타이바를 통해 슬래브에 생기는 응력을 줄이는 방식이 다. 대한민국의 다양한 지역 환경과 계절적 특성은 도로 포장설계에 주요한 인자로 적용된다. 특히, 슬래브의 부등건조수 축이 평탄성 문제의 주요 원인으로 지적되며, 이는 온습도의 변화에 의해 발생한다. 본 연구에서는 3차원 유한요소해석 을 활용하여 줄눈 콘크리트포장 슬래브의 거동을 분석하고, 콘크리트 슬래브의 두께, 줄눈 간격, 타이바 및 다웰바의 배 치 등 주요 설계 변수의 영향을 평가한다. 이러한 설계 인자들이 슬래브의 응력과 변위에 미치는 영향을 확인하며, 다양 한 환경 조건 하에서의 설계 방법의 유효성을 검증한다. 본 연구는 줄눈 콘크리트포장의 실제 배치 방식을 모델링하여, 기존 설계 방식의 보안 사항을 파악하고, 설계 기준 내에서의 주요 인자 변화를 통해 부등건조수축을 완화할 수 있는 방 안을 제시한다. 이를 통해, 특수 환경 조건에서의 온습도 영향을 고려한 효율적인 포장 설계 방안을 도출함으로써, 도로 포장의 평탄성과 내구성 향상에 기여하고자 한다.
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LCA를 위한 콘크리트 포장의 전과정 탄소 배출량 산정
강혁주,최문규,최종윤,손석철,한승환,정진훈 한국도로학회 2024 한국도로학회 학술대회 발표논문 초록집 Vol.2024 No.03
산업화에 따른 이산화탄소 등 온실가스 발생량의 증가는 지구 온난화 현상을 가속화 하였다. 이러한 현상은 지난 수 세기동안 지속 되어왔으며 최근 우리 인간 삶에 지대한 영향을 미치고 있다. 이러한 위험에 따라 주요 선진국들은 에너지 감축 및 온실가스 배출량 제한에 대하여 매우 적극적인 입장을 취하고 있다. 유럽연합(EU)은 온실가스 배출 절감을 위해 시행 중인 ‘탄소배출권 거래제(Emission Traiding System)’ 개혁안에 대하여 합의하여 2050년까지 인위적 생성되는 탄소 배출량을 자연적으로 흡수되는 양과 동일하게 하는 ‘탄 소중립’을 목표로 제시하였다. 국내에선 환경영향평가의 대상이 되는 계획 및 개발사업에 도로건설이 포함되는 ‘탄소중립기본법 시행 령’이 지난 3월 의결되어 시행되었다. 이렇듯, 국내외에선 이러한 탄소저감 제도 구축에 노력을 기울이고 있다. 국내에선 도로건설이 환경영향평가의 대상으로 설정되었으나 2011년 국토교통부에서 배포한 시설물별 탄소배출량 산정 가이드라인 외의 구체적인 생애주기 분석 방법이 부재한 상황이다. 따라서 본 연구에서 국제 표준 ISO 14040의 전과정평가 LCA(Life Cycle Assessment) 방법과 2011년 국 토교통부의 시설물별 탄소배출량 산정 가이드라인을 따라 국내 LCI DB(Life Cycle Inventory Data Base)를 활용한 도로 분야의 전과정 탄소 배출량을 산정하였다. 이후 장비 연료 소모량과 자재 사용에 대한 국내외 LCI DB를 추가하여 도로 건설 전 과정에 대한 LCA 분석 플랫폼을 제작할 예정이다.
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