실시간 하이브리드 시스템을 이용한 실대형 강뼈대구조물의 3자유도 동적실험

나옥빈(Okpin Na),김세훈(Sehoon Kim),김성일(Sungil Kim) 한국철도학회 2012 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2012 No.5

본 연구는 실시간 하이브리드 실험을 위한 실대형 강뼈대 구조물에 대한 다자유도 실험을 목적으로 하고 있다. 국내에서는 처음으로 3개의 동적 액추에이터를 이용하였으며, 자체 개발된 하이브리드 수치해석 프로그램과 최적화된 하이브리드 시스템을 가지고 실험이 수행되었다. 대상 구조물은 2층 강뼈대 평면 구조물이며, 각 층별 콘크리트 하중을 수치해석시 재하하였다. Elcentro 지진파를 이용하여 구조물의 선형, 비선형거동을 수치해석과 하이브리드 실험을 통하여 비교 검토하였다. 그 결과, 실제 지진파의 약 10% 속도정도(약 300초)에 걸쳐서 실험이 진행되었으며, 선형, 비선형 거동에 대한 결과도 수치해석 결과와 비교적 일치하였다. 따라서, 자체개발된 프로그램과 시스템은 차후 실대형 구조물의 동적 거동을 예측하는데 유용하게 활용되리라 판단된다. The purpose of this paper is to perform the multi-direction test of steel frame structure. This study was conducted with 3 dynamic actuators and the optimized real-time hybrid system under control with new hybrid simulation program (FEAPH). The entire structure is one-bay, two-story steel frame structure and one of the steel frames as a hybrid specimen was selected at the first floor. Concrete slab as a nodal loading is assigned to the nodes at each floor. Elcentro earthquake wave as input loading was used. The linear and nonlinear dynamic behavior of steel frame structure was measured and compared with numerical results. As the results, the test running time was about 10% of actual recorded earthquake time and the experiment results agreed well with numerical one. Therefore, this finite element program for real-time hybrid test will be effectively used to evaluate the dynamic performance with the full-scale structure.

급속시공을 위한 프리캐스트 콘크리트 포장 시스템 개발

나옥빈(Na, Okpin),정연수(Jung, Yunsu),김준형(Kim, Junhyung),서태석(Seo, Taesuk),최훈제(Choi, Hunjea),이성형(Lee, Sunghyung) 한국콘크리트학회 2015 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 Vol.2015 No.10

철근콘크리트 구조물의 다자유도 실시간 하이브리드 동적 실험

나옥빈(Na, Okpin),김성일(Kim, Sungil) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.3

실시간 하이브리드 실험은 진동대에 비해 구조물의 동적특성을 저비용에 고효율적인 방법으로 평가할 수 있다. 본 연구에서는 비선형 동적거동을 하는 콘크리트 구조물을 대상으로 재료적 비선형 거동특성을 반영한 실시간 하이브리드 실험기법의 적용성 및 신뢰성을 검토는데 그 목적이 있다. 이를 위해서 콘크리트 구조물을 대상으로 실시간 하이브리드 실험을 수행하였으며 진동대 실험결과와 비교하였다. 그 결과, 수치해석과 실시간 하이브리드 실험결과와는 약 13%정도의 차이를 보였으며 진동대 실험과는 잘 일치하였다. 따라서, 실시간 하이브리드 실험기법은 콘크리트 구조물의 동적거동을 경제적으로 예측 평가하는데 효과적으로 활용될 수 있으리라 판단된다. Real-time hybrid method is a test method to evaluate the dynamic behavior of infrastructures economically and efficiently. The purpose of this paper is to investigate the reliability and application of a real-time hybrid system with concrete structures expecting severe nonlinear response. For proving the test, concrete specimen was used for hybrid test and compared with shaking table result. As a result, the difference between numerical analysis and real-time hybrid test was 13%. However, the result of real-time hybrid test showed a better agreement with the shaking table test. Therefore, real-time hybrid method can be used effectively to predict the dynamic behavior of concrete structures.

구조물 급속시공을 위한 콘크리트 강도 조기발현 기술의 연구와 적용

나옥빈(Okpin Na),김삼수(Sam Soo Kim),임창근(Chang Kuen Lim),최지선(Jisun Choi),김강민(Kang Min Kim),손승완(Seung Wan Son) 대한토목학회 2022 대한토목학회지 Vol.70 No.6

구조동적실험을 위한 실시간 하이브리드 최적 제어프로그램 개발

나옥빈(Okpin Na),김세훈(Sehoon Kim),김성일(Sungil Kim) 한국철도학회 2012 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2012 No.10

실시간 하이브리드 동적 실험은 진동대 실험을 대체할 수 있는 경제적이고 효율적인 실험방법이다. 국내외에서는 OpenSees프로그램을 활용하여 실시간 하이브리드 실험에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 하이브리드 실험의 물리적 부분구조물과 수치해석 모델링 사이의 상호반응을 최적화하는데 목적이 있다. 이를 위해 기존의 제어 프로그램 구성을 간략화하고, 해석시간 단축을 위해 제어 알고리즘으로 고정반복법(fixed iteration)과 병렬화(parallelization)기법을 활용하여 순차적 해석에서 발생되는 비효율적 연산을 개선하고 실시간 하이브리드 실험의 속도를 향상시켰다. 이를 위해서 개발된 실시간 하이브리드 제어프로그램(FEAPH)을 활용하여 강 뼈대구조물을 대상으로 동적 실험을 수행하고 정확성을 검증하였다. 그 결과, 동일한 조건하에서 기존의 OpenSees프로그램을 사용하였을 때보다 약 10%의 속도개선이 있었으며, 실험오차도 5% 범위내에서 거의 동일하였다. Real-time hybrid dynamic test is an economical and efficient method, which could replace the shaking table test. OpenSees has been widely and mainly used by researchers studying the real-time hybrid test. The purpose of this paper is to optimize the interaction between physical substructure and numerical modeling in the hybrid testing system. The configuration used in the previous control system was simplified and the fixed iteration method and parallelization were used for the control algorithm. These algorithms can improve the inefficiency of iterative methods caused by sequential process so that the computational time can be reduced. FEAPH was developed with using the algorithms under the control system. In order to verify the accuracy of the program performance, the dynamic test was conducted with steel framed structure. As the results, the processing time in hybrid test with FEAPH was improved up to 10% rather than with OpenSees. Moreover the testing performance is almost the same trend within a 5% error level.

실시간 하이브리드실험기법을 적용한 콘크리트 구조물 동적거동 평가

나옥빈(Okpin Na),권준영(Junyoung Kwon),김성일(Sungil Kim) 한국철도학회 2013 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2013 No.5

실시간 하이브리드 실험기법은 구조물의 동적특성을 경제적이고 효율적으로 평가할 수 있는 실험기법이다. 본 연구에서는 강구조물에 비해 더 복잡한 비선형 거동을 하는 콘크리트 구조물에 실시간 하이브리드 실험기법을 적용하는데 그 목적이 있다. 실험은 다층다경간 콘크리트 구조물을 대상으로, 물리적 부분구조물로는 하단 전단취약부의 콘크리트 기둥을 선택하였으며, 수치해석부분은 비선형해석을 수행할 수 있도록 4 가지의 보기둥 요소를 사용하여 모델링 하였다. 지반가속도로는 Northridge 지역의 지진데이터를 활용하였다. 그 결과, 수치해석과 실제적 비선형 거동에 대한 예측결과는 약 13%정도의 오차를 보였으나, 하이브리드 실험과 실제적 거동과는 비교적 잘 일치하였다. 따라서, 실시간 하이브리드 실험기법은 콘크리트 구조물의 동적거동 예측에 유용하게 활용될 수 있으리라 판단된다. Real-time hybrid method is an economical and efficient test method to evaluate the dynamic behavior of infrastructures. The purpose of this paper is to prove the reliability of a real-time hybrid system with concrete structures expecting severe nonlinear response rather than steel structures. For the test specimen, a column in 3 bay-3 story building is selected as the physical substructure and four types of beamcolumn elements are used in the numerical model. Northridge earthquake is applied as ground acceleration. As a result, the maximum error of numerical analysis is 13% comparing with the result of shaking table test. However, the result of real-time hybrid test shows good agreement with the shaking table test. Therefore, real-time hybrid method can be used effectively to predict the dynamic behavior of concrete structures.

PC 더블월(Pre-cast Double Wall) 지하차도 공법

나옥빈(Okpin Na),임창근(Changkeun Lim),김삼수(Samsoo Kim),김성진(Sungjin Kim),박성태(Sungtae Park) 한국콘크리트학회 2023 콘크리트학회지 Vol.35 No.6

제설제 사용에 따른 콘크리트 포장의 염화물 침투 예측기법

나옥빈,이재승,Na. Okpin,Lee. Jaesung 한국방재학회 2014 한국방재학회논문집 Vol.14 No.2

제설제는 겨울철 동안에 콘크리트 포장에 결빙을 방지하기 위해서 사용되고 있으며, 그 사용량은 매년 증가하고 있다. 이러한 제설제는 콘크리트내로 침투하여 동결융해 작용과 함께 열화를 증가시켜서 내구연한을 감소시킨다. 따라서, 본 연구에서는 Nernst-plank식을 바탕으로 이를 수치해석방법을 이용하여 염화물 침투해석을 수행하는데 그 목적이 있다. 본 연구에서는 다양한 제설제(Nacl, <TEX>$Cacl_2$</TEX>, <TEX>$Mgcl_2$</TEX>)들의 콘크리트 내 확산 현상을 이온들의 전기적 중성도에 의해 정전기 포텐셜로 나타내었다. 이를 fick의 제 2법칙으로 정식화하였으며, 양생, 물-시멘트비, 온도, 습도, 자유 염소이온, 그리고 골재와 시멘트 혼합물에 의해 영향을 고려한 재료모델을 적용하였다. 이러한 수학적 물리모델을 유한요소법을 적용한 수치해석기법을 적용하여 해석을 수행하였다. 그 결과, 본 연구에서 제시한 모델은 실험결과와 일치하였으며, 염소이온 및 다양한 이온들의 시간에 따른 침투확산정도를 예측할 수 있었다. Deicing chemicals have been used to prevent the freezing of concrete pavement during winter season and the usage amount of the chemicals is increasing every year. Deicing chemicals gradually penetrate into concrete and exacerbate the concrete damage originating from freezing and thawing. The purpose of this study is to carry out the chloride penetration analysis with Nernst-plank equation and numerical model. In this study, the transport phenomenon of various deicing chemicals such as Nacl, <TEX>$Cacl_2$</TEX>, and <TEX>$Mgcl_2$</TEX> into concrete was expressed with electro-neutrality condition and electric potential. Nernst-plank equation was substituted into fick`s second law and material model was considered with curing, water-cement ratio, temperature, moisture, and free chloride and so on. This mathematical model can be solved with finite element method, one of the numerical methods. As the results, this model was well agreed with experimental results and the diffusion analysis of other chemical ions into concrete can be predicted as well.

황(黃)-고무 콘크리트의 역학적(力學的) 특성(特性)과 최적배합비(最適配合比)에 관한 연구(硏究)

나옥빈,이재승,Na, Okpin,Lee, Jaesung 한국자원리싸이클링학회 2013 資源 리싸이클링 Vol.22 No.1

국내 자동차 사용이 증가하면서 폐타이어의 재활용에 대한 관심이 고조되고 있다. 폐타이어의 재활용을 위한 처리방법중 분말가공 형태는 25%로서 건설현장에서 다양하게 사용되고 있다. 본 연구에서는 황과 폐타이어를 이용한 콘크리트(SRC: Sulfur-Rubber Concrete)의 물리적 특성을 파악하여 최적배합비를 제안하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 황과 폐타이어의 배합양을 달리하여 압축강도 실험을 수행하였다. 더불어 SRC의 제작과정을 2개의 배합방법(건조배합과정 및 습윤배합 과정)에 따라서 각각 그 특성을 평가하였다. 그 결과 고무의 혼입률이 증가할수록 SRC의 압축강도는 감소함을 알 수 있었으며, 마이크로 충진재의 첨가와 황 혼입률 조절은 압축강도를 향상시켰다. 또한 SRC의 황의 혼입률을 조절하여 강도의 최적값을 제안하였다. 이러한 SRC는 도로포장이나 경량벽체 또는 충격에너지 흡수율이 높은 건설 분야에 적용될 수 있을 것으로 판단된다. Recently, as the registration of vehicles increases, the utilization of the waste tires is emerging as environmental issues. Crumb rubber reproduced by scrap tires has been reused up to 25% in the construction field. The purpose of this paper is to investigate the mechanical properties of sulfur-rubber concrete (SRC) and to suggest the optimum mix design in terms of the compressive strength. Specimens were prepared with various mixing parameters: amount of sulfur, rubber, and micro-fillers. Two casting processes were also mentioned; dry process and wet process. The results mainly showed that the compressive strength of SRC decreased with an increment of rubber content. However, adding micro-filler and adjusting sulfur contents could improve the compressive strength of SRC. Optimum values of sulfur and rubber content were selected by workability and compressive strength of SRC. SRC can be applied to road constructions where high strength of concrete is not concerned, to wall panels that require low unit weight, to construction of median in highways to resist high impact load, and in sound barriers to absorb sound waves.

재생 굵은골재와 제강슬래그 잔골재를 사용한 재생 콘크리트의 특성에 관한 실험적 연구

이재승,나옥빈,Lee, Jaesung,Na, Okpin 한국자원리싸이클링학회 2015 資源 리싸이클링 Vol.24 No.5

본 연구는 재생 굵은골재와 산업부산물인 급냉 제강슬래그 잔골재를 이용한 친환경 재생 콘크리트의 재료적 특성을 파악하고 적정 혼합비를 도출하는데 그 목적이 있다. 이를 위해서 재생 굵은골재의 치환율은 30%에서 50%까지 증가시켰으며, 급냉 제강슬래그 잔골재는 10%에서 50%까지 증가시켜서 물성실험을 수행하였다. 그 결과, 재생골재의 치환율이 증가함에 따라 강도가 감소하였으나 급냉 제강슬래그 잔골재의 혼입율을 증가함에 따라 강도가 증가됨을 알 수 있었다. 더불어 급냉 제강슬래그 잔골재의 적정 치환율은 압축강도 및 탄성계수 등을 고려했을때 20~30%로 판단되며, 재생 굵은골재의 치환율 증가에도 도움이 될 것으로 사료된다. The purpose of this study is to investigate the optimum replacement rate and material properties of eco-friendly recycled concrete using recycled coarse aggregates and rapid-chilled steel slag fine aggregates. The replacement rate of recycled coarse aggregates was increased from 30% to 50% of total volume of coarse aggregates and the rapid-chilled steel slag aggregates were substituted for 10% to 50% of total volume of fine aggregates. As a result, the increment of recycled coarse aggregates in concrete caused the reduction of the compressive strength. On the other hand, as increasing the replacement ratio of rapid chilled steel slag aggregates, the compressive strength was enhanced. Furthermore, the optimum use of rapid chilled steel slag aggregates was suggested up to 20~30% of fine aggregates and the use of it could be helpful to expand the replacement rate of recycled aggregates.