|
1. 본인의 연구에 대해서 소개를 부탁 드립니다.
원전 구조물의 대부분은 철근콘크리트 벽체로 이루어져 있으며, 벽체부재는 건축구조물이나 토목구조물에서 가장 중요한 내진 성능을 담당하고 있습니다. 따라서, 원전 구조물의 내진성능평가에서 철근콘크리트 벽체부재의 정확한 내진성능 평가가 필수적입니다.
저는 원전 구조물에 사용되는 철근콘크리트 벽체에 대하여 변형률기반 예측법을 사용하여 기존 예측식보다 정확한 내진성능평가법을 연구했습니다. 변형률기반 예측법은 구조물의 성능을 변형률의 함수로 정의하여, 변형의 증가에 따라 감소되는 철근콘크리트 부재의 성능을 정교하게 추적할 수 있도록 고안된 방법입니다. 변형률기반 예측법에서는 철근콘크리트 벽체 주요파괴모드의 성능곡선을 이용하여 벽체부재의 강도뿐 아니라 다양한 파괴모드까지 동시에 예측할 수 있습니다.
이 밖에도 한국 신형 원자력 발전소 건물인 APR1400의 안전성, 경제성 및 시공성을 향상시키기 위한 연구과제에 참여하여, 550MPa급 철근을 적용한 철근콘크리트 벽체의 내진성능 검증실험을 수행했습니다. 그 결과, 현행 원전 구조물 설계기준(ACI 349[미국], KEPIC SNC[한국])에서 제한되어 있는 원전벽체 전단철근의 강도를 420MPa급에서 550MPa급까지 향상시켰습니다. 이 설계기준개정을 통해 한국원전산업이 국외 원전 건설수주사업시장에서 우위를 점할 수 있을 것으로 기대됩니다.
 Fig. 1. 한국 신형 원자력발전소 APR1400
2. 본인의 대표 논문
1. H. G. Park*, J. W. Baek, J. H. Lee, and H. M. Shin (2015). Cyclic Loading Tests for Shear Strength of Low-Rise Reinforced Concrete Walls with Grade 550 MPa Bars. ACI Structural Journal, 112(3), 299-310.
2. H. G. Park, J. W. Baek, H. J. Hwang; and T. S. Eom* (2017). Shear Connector Design of Steel Belt Truss-to-Concrete Mega Column Connection. ACI Structural Journal, 114(2), 499-510.
3. J. W. Baek, H. G. Park*, H. M. Shin, and S. J. Yim (2017). Cyclic Loading Test for RC Walls (Aspect Ratio 2.0) with Grade 550 MPa (80 ksi) Shear Re-bars. ACI Structural Journal, 114(3), 673-686.
4. J. W. Baek, H. G. Park*, J. H. Lee, and C. J. Bang (2017). Cyclic Loading Test for Walls of Aspect Ratio 1.0 and 0.5 with Grade 550 MPa (80 ksi) Shear Re-bars. ACI Structural Journal, 114(4), 969-982.
5. J. W. Baek, H. G. Park*, B. S. Lee, and H. M. Shin. Shear-friction Strength of Low-rise Walls with 550 MPa Reinforcing Bars under Cyclic Loading. ACI Structural Journal (in-press).
6. J. W. Baek, H. G. Park*, K. K. Choi, M. S. Seo, and L. Chung. Minimum Shear Reinforcement of Slender Walls with Grade 500 MPa Re-bars. ACI Structural Journal (in-press).
 Fig. 2. 변형률기반 강도예측법 절차
3. 연구중에 어떤 극복해야 할 문제가 있었고 이를 어떻게 해결하셨는지?
철근콘크리트 구조분야에서는 콘크리트와 같이 비균질 재료를 사용함에 따라, 연구 수행 중에 항상 불확실성이 존재하고 정확한 예측에 어려움이 있습니다. 자연스럽게, 철근콘크리트 연구에서는 이론적 기반 뿐만 아니라 불가피하게 경험적 실험과 직관에 크게 의존하는 경향이 있습니다. 이 때, 다른 철근콘크리트 구조 실험도 마찬가지지만, 특히 거대한 크기의 벽체 실험을 수행하기 위해서는 막대한 시간과 비용이 소요되며, 사소한 실수가 돌이킬 수 없는 실패로 이어질 수 있다는 부담감과 책임감에 괴로워했던 기억이 납니다.
이를 극복하기 위해, 실험에 앞서 상세한 기존 문헌조사를 통해 최대한 불확실성을 제거하고자 노력했습니다. 또한, 해석 시뮬레이션 및 사전준비를 통해서 예측하지 못한 문제점을 발견하고자 하는 노력이 필요했습니다. 이러한 노력으로 인하여, 보다 계획적이고 체계적인 연구를 수행하는 자세를 숙달할 수 있었습니다.
 Fig. 3. 백장운 연구자(왼쪽 끝)와 연구실 구성원들
4. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
지금까지는 원전 구조물 벽체를 대상으로 역학에 기반한 기초연구를 수행했다면, 앞으로는 저의 연구가 현장에 실용적으로 적용가능하도록 연구의 초점을 둘 계획입니다. 원전의 지진 안전성을 확보하고 정량화하기 위한 방법의 하나로 확률론적 지진 안전성 평가(Seismic Probabilistic Risk Assessment, SPRA)가 원전업계에서 널리 사용되고 있습니다. 그러나 최신의 연구결과에도 불구하고, 기존의 확률론적 지진 안전성 평가에서는 경험식을 기반으로 한 벽체 전단파괴, 휨파괴, 전단마찰파괴 성능을 각각 정의하며, 복잡한 벽체의 파괴모드를 비교적 단순하게 분류하고 있습니다. 최근 고강도재료 및 원전 전단벽체에 대한 연구결과를 반영하여 원전 전단벽체의 취약도곡선에 대한 불확실성 감소하는 등 원전 벽체 연구를 확장하고자 합니다. 또한, 원전에 주로 적용되는 확률론적 지진 안전성 평가법을 일반 건축물에도 적용하고자 합니다.
 Fig. 4. 철근콘크리트 벽체 반복주기하중 실험 전경
5. 본인이 영향을 받은 다른 연구자나 논문이 있다면?
The University at Buffalo의 Andrew S. Whittaker교수의 ‘Empirical Equations for Peak Shear Strength of Low Aspect Ratio Reinforced Concrete Walls’논문에서 제시된 원전 벽체의 내진성능 강도 예측을 위한 경험식을 사용하여 실험체 설계 시 강도 예측에 도움이 되었습니다. 또, University of California, Los Angeles의 John W. Wallace교수님은 전통적으로 철근콘크리트 벽체에 대한 실험/해석적 연구를 다수 수행하셔서, 게재된 여러 논문을 참고하여 공부하는데 도움을 받았습니다.
6. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소, 지도교수에 대해 소개 부탁 드립니다.
서울대학교 건축학과의 건축구조시스템연구실에서 석사과정, 박사과정을 수학하였습니다. 지도교수님이신 박홍근 교수님께서는 제자의 눈높이와 관심에 맞는 연구지도를 통하여, 제자가 주도적으로 연구를 수행할 수 있도록 기반을 마련해 주셔서 큰 도움이 되었습니다. 졸업 이후에는 현재 서울대 공학연구소에 소속되어 후속연구를 진행중입니다.
7. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
제가 수행하는 연구결과가 여러 나라의 현행설계기준에 반영되어 사용자들의 편의를 증진시키고 다른 연구자들에게도 긍정적인 영향을 미쳤을 때 자부심과 보람을 느끼게 됩니다.
8. 이 분야로 진학하려는 후배(또는 유학 준비생)에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
철근콘크리트 벽체를 포함한 철근콘크리트 구조에 대한 연구는 아직도 연구되어야 할 분야가 무궁무진하고 연구결과가 실무에 적용된다면 건설산업 전반에 큰 파급력을 발휘할 수 있을 것이라고 생각합니다. 따라서, 본인의 연구결과가 건축 및 토목 현장의 실무에 어떻게 적용될 수 있는지 항상 연결 짓고 고민하는 습관이 중요합니다.
* 인터뷰는 기계·건설 연구정보센터(MATERIC)에서 작성하였으며, 공동으로 게재합니다.
|