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한국목재공학회> 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings)

한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) update

  • : 한국목재공학회
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2022권1호(2022) |수록논문 수 : 124
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2022권1호(2022년 04월) 수록논문
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저자 : 안경선 ( Kyung-sun Ahn ) , 방성준 ( Sung-jun Pang ) , 김지용 ( Ji-yong Kim ) , 김민정 ( Min-jeong Kim ) , 오재원 ( Jae-won Oh ) , 황성욱 ( Sung-wook Hwang ) , 이태경 ( Taekyeong Lee ) , 방준식 ( Junsik Bang ) , 여환명 ( Hwanmyeong Yeo ) , 곽효원 ( Hyo Won Kwak ) , 오정권 ( Jung-kwon Oh )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2022권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 4-4 (1 pages)

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최근 중고층 목조건축물에 대한 관심이 집중되면서, 목재와 타 재료의 하이브리드를 통한 고성능 부재 개발에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그 중, 목재-콘크리트 합성 시스템(Timber-concrete composite, TCC)은 순수목재부재에 비해 강성, 구조 효율성, 진동, 차음, 내화 측면에서 우수한 성능을 보이는 것으로 알려져있다. 합성 시스템의 구조성능은 주요 구성요소인 목재, 콘크리트의 물성뿐만 아니라, 두 재료를 연결하는 전단 접합부의 성능에 영향을 받는다. 본 연구에서는 기존 노치 전단접합부가 우수한 강성을 보인다는 점에서 착안하여, 24T 구조용 합판을 활용하여 노치 전단접합부를 고안하였다. 고안된 전단접합부를 활용한 TCC의 휨강도 및 유효 휨강성을 3등분점 4점하중실험을 통해 평가하고, Eurocode 5에 명시되어있는 gamma method를 활용하여 예측한 성능과의 오차를 비교하였다. 실험체는 노치 합판 전단접합부를 하부 E10등급 국산 낙엽송에 못접합하여 구성된 패널 위에 압축강도 27MPa 콘크리트를 타설하여 제작하였다. 모든 실험체의 면적은 288×6210mm로 동일하게 제작하였고, 두께는 기본 설계 슬라브 높이 330mm와 낙엽송의 일면탄화속도를 고려한 2시간 탄화 후 잔여높이 245mm, 두 유형으로 구성하여 각각 10개씩 제작하였다. 실험 결과, 두 유형에서 실제 휨 강도는 예측값에 비해 낮은 수치를 보였으나 그 오차가 크지 않았던 반면 (-8%,-15%), 유효 휨 강성은 예측보다 큰 오차로 높은 수치(36%,42%)를 보였다.

저자 : 엄창득 ( Chang-deuk Eom ) , 양명선 ( Myung Sun Yang ) , 김민지 ( Min-ji Kim ) , 안다솜 ( Dasom Ahn ) , 박천영 ( Chun-young Park ) , 최돈하 ( Don-ha Choi )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2022권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 4-4 (1 pages)

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친환경재료인 목재는 탄소중립 실현을 위하여 중요한 건축재료로 부각되고 있다. 더불어 목재는 주거 환경을 쾌적하게 조성해주는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 목조건축의 조습성능을 평가하기 위하여 실내환경을 다양하게 구성하여 실내 온습도를 측정하고 목재의 평형함수율을 계산하였다. 실험은 동일 위치에 동일한 설계를 적용한 건축물 3채에 국산 낙엽송을 활용한 내장재 노출 면적을 0, 45, 90%로 달리하여 조성한 실내환경에서 2021년 6월부터 한 시간 간격으로 실내 온습도를 측정하여 분석하였다. 목재의 노출 비율에 따라 평형함수율이 다르게 측정되었는데, 목재의 노출 비율이 높을수록 평형함수율 변이가 작았으며, 이는 알려진 바와 같이 목재의 조습작용이 우수하다는 것을 뜻한다. 특히 습한 여름철에는 평형함수율이 낮았으며, 건조한 겨울철에는 평형함수율이 높게 측정되었다. 목재의 노출 비율이 0%인 경우에 비해 90%인 경우 여름철의 평형함수율이 약 6.89% 낮았으며, 겨울철에는 약 13.43% 높은 것으로 측정되었다. 목재를 45% 사용한 경우 그 효과는 미약하였으며, 노출 비율이 0%와 90%인 경우 그 효과가 확연히 나타났다. 하지만 이는 6개월 측정한 결과의 비교분석으로 향후 온습도 측정을 계속적으로 진행할 예정이다. 본 연구의 결과는 국산목재의 대량수요처인 목조건축 활성화의 근거로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

저자 : 김철기 ( Chul-ki Kim ) , 박태경 ( Taekyeong Park ) , 심국보 ( Kugbo Shim )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2022권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 5-5 (1 pages)

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2000년대 초반 구조용 직교 집성판(CLT)에 대한 연구를 기반으로, 전 세계적으로 저층 중심의 목조 건축에서 중·고층 목조 건축 시장으로 확대되고 있다. 우리나라는 2010년대에 시작한 CLT에 관한 연구를 기반으로 2층에서 5층의 목조 건축물들의 축조, CLT 품질기준 KS 제정 등의 성과를 이뤘으나, 중·고층 CLT 건축 실현을 위한 연구는 여전히 미흡한 상황이다. 특히 중·고층 건축에서 요구하는 수평하중에 대한 저항 성능(전단 저항 성능)에 관한 추가적인 연구가 필요하다. 이에 정적 하중(인장 하중)과 준정적 반복 하중(ISO 16670 프로토콜)으로 얻어진 접합부 강성을 이용하여 CLT 전단 내력 성능을 예측하기 위한 연구를 수행하였다. 먼저, 홀드다운 및 브라켓 접합부를 각각 2개 설치한 CLT 벽체에 대해 준 정적 반복 하중을 가하여 항복 변위와 전단 항복 내력을 평가하였다. 이 때 CLT 벽체의 항복 변위와 내력은 각각 34.8 mm, 43.23 kN이었다. 정적 하중과 준정적 반복 하중 하에서의 홀드다운의 강성은 각각 10.0, 4.9 kN/m이었으며, 같은 조건에서 브라켓의 강성은 각각 2.9, 1.6 kN/m이었다. 벽체의 모서리를 지점으로 회전하면서 CLT 벽체가 수평하중에 저항한다고 가정하여 정립한 전단 내력 성능 예측식, 실험을 통해 얻어진 항복 변위, 접합부 강성을 이용하여 전단 내력을 예측하였을 때, 79.64(정적 하중에서의 접합부 강성 이용), 40.39(준정적 하중에서의 접합부 강성 이용) kN으로 나타났다. 정적 하중에서의 접합부 성능은 반복 하중에 의한 강성의 저하를 반영하지 못하였기 때문에 실제 항복 내력보다 큰 값을 나타냄을 확인할 수 있었다. 반면 준정적 하중에서의 접합부 강성을 이용함으로써 실제값과 예측값의 비가 1.07로 나타나 높은 정확도로 예측할 수 있음을 확인하였다.

저자 : 김세종 ( Sejong Kim ) , 김민지 ( Minji Kim ) , 김광모 ( Kwangmo Kim ) , 심국보 ( Kugbo Shim )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2022권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 5-5 (1 pages)

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최근 목구조의 규모제한이 폐지되면서 중대형 목조건축 시장이 확대될 것으로 기대된다. 그러나 5층 이상 건축의 경우 2시간 내화구조가 필요하지만 목구조는 2시간 내화구조가 없어 모두 고비용 장시간의 내화구조 인정절차를 받아야 한다. 본 연구에서는 내화구조 인정절차를 간소화하기 위해 철골구조에서 사용하는 폼형 내화피복도료와 같이 목구조에도 내화를 전적으로 담당하는 내화피복설계를 적용해보고자 하였다. 내화피복설계가 가능하려면 구조부인 목구조가 화염에 의한 구조적 손실이 없어야 한다. 따라서 본 연구에서는 화재에 버티는 방화석고보드 외에 목구조의 표면을 화염으로부터 보호하기 위한 목섬유단열재를 적용하여 내화피복에 의한 2시간 내화성능을 확보하고자 하였다. CLT 벽체의 일반적인 내화피복방식은 방화석고보드에 유리섬유를 적용하는 방식이다. 개선된 피복방식으로 방화석고보드에 목섬유를 적용하여 표준화염조건에서 2시간 내화시험을 진행하였다. 기존 유리섬유를 활용한 내화피복 방식은 내화성능은 확보하였지만 구조부가 일부 탄화되어 내화피복설계는 적용할 수 없는 것으로 나타났다. 반면, 19㎜방화석고보드 2매와 30㎜목섬유단열재를 적용한 CLT 벽체는 2시간 내화성능을 발휘하면서 목재 표면의 구조적 손상이 나타나지 않아 내화피복설계 가능성을 확인하였다.

저자 : 송다빈 ( Dabin Song ) , 김건호 ( Keonho Kim )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2022권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 6-6 (1 pages)

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친환경 재료이자 탄소저장소로 각광받고 있는 건축 재료인 CLT(Cross-Laminated Timber)는 구조설계가 가능하며 고층목조건축물에 전단벽과 바닥재로서 필요 요구 성능에 맞게 사용이 가능해서 최근 몇 년간 CLT 사용이 꾸준히 증가하고 있다. 본 연구에서는 국산 침엽수 구조용재를 층재로 구성한 CLT의 건축부재로서 이용가능성을 확인하고자 소나무와 잣나무를 사용한 CLT의 등급별 면외 휨성능을 평가하였다. 구성된 층재의 등급에 따른 강도값을 기반으로 CLT handbook과 KSF2081-구조용직교집성판에서 인용하고 있는 층재 휨모멘트를 이용한 휨강도 예측값과 Gamma법과 Shear analogy법을 통한 강성값을 이용한 휨탄성계수 예측값을 산출하여 실측값과 비교 검증하였다. 잣나무(E8, E9, E10)와 소나무(E9, E10, E11) 층재는 MSR(Machine Stress Rated) 기계등급 분포 결과를 통해 각각 3종류 등급으로 분류하였다. 3ply 단면의 크기는 280(w) x 75(h)mm이고 5ply는 280(w) x 125(h)mm이며 KSF2081에 의거하여 휨강도 시험을 진행하였다. 소나무 CLT와 잣나무 CLT 모두 외층재의 등급이 올라갈수록 휨강도와 휨탄성계수도 증가하는 경향을 보였다. E9로 외층재로 구성된 소나무 CLT의 휨강도는 3ply는 46.65MPa이고 5ply는 34.12MPa 이며 잣나무 CLT보다 E9에서는 10% 높은 차이를 보였고 E10에서는 4~11% 낮은 결과값을 보였다. 그리고 동일등급으로 구성된 소나무 CLT의 휨탄성계수가 잣나무 CLT보다 E9에서는 10~12% 더 높은 결과를 보였으며 E10에서는 6~13%의 차이를 보였다. 그리고 3ply CLT에서 5ply CLT로 단면적의 증가시 낮아지는 휨성능을 보였다. 휨강도의 실측값/예측값의 비는 1.17~1.74이며 휨탄성계수의 실측값/예측값 비는 Shear법의 경우 1.01~1.27이고 Gamma법은 1.24~1.72 였다.

저자 : 김지용 ( Ji-yong Kim ) , 안경선 ( Kyung-sun Ahn ) , 김민정 ( Min-jeong Kim ) , 오재원 ( Jaewon Oh ) , 방성준 ( Sung-jun Pang ) , 김건호 ( Keon-ho Kim ) , 김철기 ( Chul-ki Kim ) , 심국보 ( Kugbo Shim ) , 오정권 ( Jung-kwon Oh )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2022권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 6-6 (1 pages)

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With increasing demands for high-rise timber buildings, Cross Laminated Timber (CLT) is widely used for various structural elements. Due to the complexity in structure, tall timber buildings are extremely difficult to design by hand. Therefore, computer-based structural design is required, and in-plane shear modulus for CLT is necessary as an input. However, test standards or methods for measurement of the in-plane shear modulus of CLT are currently not provided or insufficient. In this study, a method using picture frame is proposed for measuring in-plane shear modulus, since picture frame could transfer crosshead load into the pure shear stress of the specimen. In this research, acrylic sheet, plywood panel and CLT panel were used as test specimens. Load was transferred from the universal testing machine(Instron) to the acrylic sheet and plywood via dowels, CLT via lag screws because of the thickness of the CLT panel. The acrylic sheet, which is an isotropic material, was tested to determine the measuring area and verify pure shear state occurred by the picture frame. Displacements were measured in both directions (active and passive), and both sides (front and back). In-plane shear modulus of acrylic sheet was evaluated with measured displacements and loads to compare with the literature values. The plywood panel was tested to determine the test protocol, and two stage load cycle test protocol was suggested. CLT panel was tested according to the determined measuring area and test protocol. Evaluated in-plane shear modulus of CLT was 693 MPa and it was found that the picture frame test method is appropriate for the stiff massive wood panel.

저자 : 방성준 ( Sung-jun Pang ) , 안경선 ( Kyung-sun Ahn ) , 김지용 ( Ji-yong Kim ) , 오재원 ( Jae-won Oh ) , 오정권 ( Jung-kwon Oh )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2022권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 7-7 (1 pages)

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In this study, a glued-laminated timber (GLT) was reinforced with a steel plate and inclined screws, and its bending performance was analyzed. In a total of 8 GLTs, 3 GLTs were not reinforced (control group) and 5 GLTs were reinforced with steel plates (comparison group). The size of GLT was 80 mm (width) × 120 mm (thickness) × 2400 mm (length). The GLT in the comparison group, a steel plate (SPHC-P, yield strength: 227 MPa, modulus of elasticity 166.33 GPa) was installed with screws (∅9x160mm, 45°). The deflection and load of specimens were measured by a third-point bending test to derive their bending stiffness and load-carrying capacities. As a result of the experiment, all specimens in the control group showed brittle tensile failure, but all specimens of the comparison group showed ductile behavior and maintained a load-bearing capacity of about 30 kN. After the compression failure of the GLT, there was no damage to the screw connection while the steel plate was extended. Therefore, the screw connection sufficiently supported the shear force generated between GLT and steel plate, and the steel plate reinforcement completely changed the GLT behavior.

저자 : 방성준 ( Sung-jun Pang ) , 이한식 , 안경선 ( Kyung-sun Ahn ) , 김지용 ( Ji-yong Kim ) , 오재원 ( Jae-won Oh ) , 오정권 ( Jung-kwon Oh ) , Kyung Min

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2022권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 7-7 (1 pages)

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In this study, particleboard shear walls were developed and the lateral load-carrying capacities were evaluated. Seven types of specimens were manufactured by varying the wood species, the stud size, the number of particleboards, and the manufacturing method (glue or nail). (1) Load-carrying capacities of the glued-produced specimens were 71.5~75.9 kN/m. These were about 3 times higher than the typical light-frame shear wall and higher than the experimental data of the CLT wall in the CLT handbook. This would be due to the difference in the structural capacity of the used hold-downs. (2) All the specimens were failed at the hold-down and angle bracket, and no damage at the glue layer between a particleboard and wood studs. (3) Load-carrying capacity of the nail-produced specimen was about 20% lower than the glue-produced specimens. The capacities of glue-produced specimens with various combinations, species, stud size, and the number of particleboards, were not significantly different.

저자 : 정현우 ( Hyunwoo Chung ) , 황성욱 ( Sung-wook Hwang ) , 이태경 ( Taekyeong Lee ) , 여환명 ( Hwanmyeong Yeo )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2022권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 8-8 (1 pages)

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목재 표면 검사를 위해 컴퓨터 비전과 딥러닝을 이용한 자동화 결함 검출 모델을 수립하였다. 컨베이어, 라인 스캔 카메라, 적외선 센서 트리거로 구성된 연속 이미지 획득 시스템을 우선 구축하여 목재 이미지 데이터를 획득하였다. 이미지 획득 시스템은 크기에 상관없이 연속 투입되는 모든 판재의 표면을 스캔할 수 있다. 총 304장의 잣나무 표면 이미지로 데이터베이스가 구축되었다. 『KS F 2151 침엽수 구조 용재의 육안 등급 구분 방법』에 따라 목재 결함을 옹이, 갈라짐, 수피로 구분하였으며, 옹이는 산옹이, 죽은 옹이, 썩은 옹이, 긴 옹이 등 4종류로 세분화하였다. VGG annotator를 이용하여 모든 이미지 데이터에 결함의 위치, 형상, 종류에 관한 정보를 목록화하였다. 검출 모델은 ResNet-101을 backbone 네트워크로 하는 Mask R-CNN을 기반으로 설계되었으며, 모델은 IOU(intersection over union) 50% 이상에 대한 mAP(mean average precision)로 평가되었다. 또한 KS F 2151에서 규정한 방식으로 각 결함의 기준 치수가 산출되도록 모델을 설계하였다. 테스트 세트에 대한 모델의 mAP는 57.0%로 산출되었는데, 이는 4종의 옹이만 학습한 모델의 mAP 80.4%보다 낮다. 성능 감소의 원인은 갈라짐에 대한 모델의 검출 성능이 낮았던 것에 기인한다. 갈라짐에 대한 검출 오류는 주석을 달지 않은 미세한 갈라짐을 모델이 검출한 경우, 그리고 길게 분포된 하나의 갈라짐을 모델이 다중의 갈라짐으로 검출한 경우의 두 가지 유형으로 분석되었다. 이러한 오류는 주석 수정 및 데이터 세트 증량을 통해 개선할 수 있을 것으로 판단된다. 개발된 모델은 옹이만을 다루던 기존 자동화 탐지 기법과는 달리 다양한 결함들을 검출할 뿐만 아니라 결함의 정량화 기능을 갖추어 목재 표면 검사에 실질적 도움이 될 것으로 기대된다.

저자 : 장상식 ( Sang Sik Jang ) , 이형우 ( Hyoung Woo Lee )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2022권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 8-8 (1 pages)

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SIP(Structure insulated panel) is a form of sandwich panel used in the construction industry. SIP is a sandwich structured composite, consisting of an insulating layer of rigid core sandwich between two layer of structural board, used as a building material. Using SIP will have a tighter building envelope and the walls will have higher insulating properties, which leads to fewer drafts and a decrease in operating cost. In this study, SIP panel composed of 11.1mm thick OSB(SIP-O) or 12mm thick plywood(SIP-P) face and back glued to 140mm thick styrofoam was used as the component providing the shear-resistance. In case of the SIP panel, it was attached to be located outside the post and beam.
270mm long self tapping screws were used spacing 150mm to attach SIP panel to post and beam structural, 63mm nails were used spacing 150mm to attach each SIP panel.
Specimens were tested under cyclic lateral-load in accordance with KS F 2154. From the test results, The maximum stiffness coefficient was calculated as 11.95kN/mm and 20.43kN/mm for SIP-O and SIP-P respectively. The maximum shear strength was obtained as 19.08kN/m and 21.92kN/m for SIP-O and SIP-P respectively. When comparing the shear strength of the composite structure developed in this study with that the light-frame shear wall, the composite structure showed about 2.5~3 times higher strength than the light-frame shear wall.

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저자 : 안경선 ( Kyung-sun Ahn ) , 방성준 ( Sung-jun Pang ) , 김지용 ( Ji-yong Kim ) , 김민정 ( Min-jeong Kim ) , 오재원 ( Jae-won Oh ) , 황성욱 ( Sung-wook Hwang ) , 이태경 ( Taekyeong Lee ) , 방준식 ( Junsik Bang ) , 여환명 ( Hwanmyeong Yeo ) , 곽효원 ( Hyo Won Kwak ) , 오정권 ( Jung-kwon Oh )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2022권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 4-4 (1 pages)

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최근 중고층 목조건축물에 대한 관심이 집중되면서, 목재와 타 재료의 하이브리드를 통한 고성능 부재 개발에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그 중, 목재-콘크리트 합성 시스템(Timber-concrete composite, TCC)은 순수목재부재에 비해 강성, 구조 효율성, 진동, 차음, 내화 측면에서 우수한 성능을 보이는 것으로 알려져있다. 합성 시스템의 구조성능은 주요 구성요소인 목재, 콘크리트의 물성뿐만 아니라, 두 재료를 연결하는 전단 접합부의 성능에 영향을 받는다. 본 연구에서는 기존 노치 전단접합부가 우수한 강성을 보인다는 점에서 착안하여, 24T 구조용 합판을 활용하여 노치 전단접합부를 고안하였다. 고안된 전단접합부를 활용한 TCC의 휨강도 및 유효 휨강성을 3등분점 4점하중실험을 통해 평가하고, Eurocode 5에 명시되어있는 gamma method를 활용하여 예측한 성능과의 오차를 비교하였다. 실험체는 노치 합판 전단접합부를 하부 E10등급 국산 낙엽송에 못접합하여 구성된 패널 위에 압축강도 27MPa 콘크리트를 타설하여 제작하였다. 모든 실험체의 면적은 288×6210mm로 동일하게 제작하였고, 두께는 기본 설계 슬라브 높이 330mm와 낙엽송의 일면탄화속도를 고려한 2시간 탄화 후 잔여높이 245mm, 두 유형으로 구성하여 각각 10개씩 제작하였다. 실험 결과, 두 유형에서 실제 휨 강도는 예측값에 비해 낮은 수치를 보였으나 그 오차가 크지 않았던 반면 (-8%,-15%), 유효 휨 강성은 예측보다 큰 오차로 높은 수치(36%,42%)를 보였다.

저자 : 엄창득 ( Chang-deuk Eom ) , 양명선 ( Myung Sun Yang ) , 김민지 ( Min-ji Kim ) , 안다솜 ( Dasom Ahn ) , 박천영 ( Chun-young Park ) , 최돈하 ( Don-ha Choi )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2022권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 4-4 (1 pages)

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친환경재료인 목재는 탄소중립 실현을 위하여 중요한 건축재료로 부각되고 있다. 더불어 목재는 주거 환경을 쾌적하게 조성해주는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 목조건축의 조습성능을 평가하기 위하여 실내환경을 다양하게 구성하여 실내 온습도를 측정하고 목재의 평형함수율을 계산하였다. 실험은 동일 위치에 동일한 설계를 적용한 건축물 3채에 국산 낙엽송을 활용한 내장재 노출 면적을 0, 45, 90%로 달리하여 조성한 실내환경에서 2021년 6월부터 한 시간 간격으로 실내 온습도를 측정하여 분석하였다. 목재의 노출 비율에 따라 평형함수율이 다르게 측정되었는데, 목재의 노출 비율이 높을수록 평형함수율 변이가 작았으며, 이는 알려진 바와 같이 목재의 조습작용이 우수하다는 것을 뜻한다. 특히 습한 여름철에는 평형함수율이 낮았으며, 건조한 겨울철에는 평형함수율이 높게 측정되었다. 목재의 노출 비율이 0%인 경우에 비해 90%인 경우 여름철의 평형함수율이 약 6.89% 낮았으며, 겨울철에는 약 13.43% 높은 것으로 측정되었다. 목재를 45% 사용한 경우 그 효과는 미약하였으며, 노출 비율이 0%와 90%인 경우 그 효과가 확연히 나타났다. 하지만 이는 6개월 측정한 결과의 비교분석으로 향후 온습도 측정을 계속적으로 진행할 예정이다. 본 연구의 결과는 국산목재의 대량수요처인 목조건축 활성화의 근거로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

저자 : 김철기 ( Chul-ki Kim ) , 박태경 ( Taekyeong Park ) , 심국보 ( Kugbo Shim )

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2000년대 초반 구조용 직교 집성판(CLT)에 대한 연구를 기반으로, 전 세계적으로 저층 중심의 목조 건축에서 중·고층 목조 건축 시장으로 확대되고 있다. 우리나라는 2010년대에 시작한 CLT에 관한 연구를 기반으로 2층에서 5층의 목조 건축물들의 축조, CLT 품질기준 KS 제정 등의 성과를 이뤘으나, 중·고층 CLT 건축 실현을 위한 연구는 여전히 미흡한 상황이다. 특히 중·고층 건축에서 요구하는 수평하중에 대한 저항 성능(전단 저항 성능)에 관한 추가적인 연구가 필요하다. 이에 정적 하중(인장 하중)과 준정적 반복 하중(ISO 16670 프로토콜)으로 얻어진 접합부 강성을 이용하여 CLT 전단 내력 성능을 예측하기 위한 연구를 수행하였다. 먼저, 홀드다운 및 브라켓 접합부를 각각 2개 설치한 CLT 벽체에 대해 준 정적 반복 하중을 가하여 항복 변위와 전단 항복 내력을 평가하였다. 이 때 CLT 벽체의 항복 변위와 내력은 각각 34.8 mm, 43.23 kN이었다. 정적 하중과 준정적 반복 하중 하에서의 홀드다운의 강성은 각각 10.0, 4.9 kN/m이었으며, 같은 조건에서 브라켓의 강성은 각각 2.9, 1.6 kN/m이었다. 벽체의 모서리를 지점으로 회전하면서 CLT 벽체가 수평하중에 저항한다고 가정하여 정립한 전단 내력 성능 예측식, 실험을 통해 얻어진 항복 변위, 접합부 강성을 이용하여 전단 내력을 예측하였을 때, 79.64(정적 하중에서의 접합부 강성 이용), 40.39(준정적 하중에서의 접합부 강성 이용) kN으로 나타났다. 정적 하중에서의 접합부 성능은 반복 하중에 의한 강성의 저하를 반영하지 못하였기 때문에 실제 항복 내력보다 큰 값을 나타냄을 확인할 수 있었다. 반면 준정적 하중에서의 접합부 강성을 이용함으로써 실제값과 예측값의 비가 1.07로 나타나 높은 정확도로 예측할 수 있음을 확인하였다.

저자 : 김세종 ( Sejong Kim ) , 김민지 ( Minji Kim ) , 김광모 ( Kwangmo Kim ) , 심국보 ( Kugbo Shim )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2022권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 5-5 (1 pages)

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최근 목구조의 규모제한이 폐지되면서 중대형 목조건축 시장이 확대될 것으로 기대된다. 그러나 5층 이상 건축의 경우 2시간 내화구조가 필요하지만 목구조는 2시간 내화구조가 없어 모두 고비용 장시간의 내화구조 인정절차를 받아야 한다. 본 연구에서는 내화구조 인정절차를 간소화하기 위해 철골구조에서 사용하는 폼형 내화피복도료와 같이 목구조에도 내화를 전적으로 담당하는 내화피복설계를 적용해보고자 하였다. 내화피복설계가 가능하려면 구조부인 목구조가 화염에 의한 구조적 손실이 없어야 한다. 따라서 본 연구에서는 화재에 버티는 방화석고보드 외에 목구조의 표면을 화염으로부터 보호하기 위한 목섬유단열재를 적용하여 내화피복에 의한 2시간 내화성능을 확보하고자 하였다. CLT 벽체의 일반적인 내화피복방식은 방화석고보드에 유리섬유를 적용하는 방식이다. 개선된 피복방식으로 방화석고보드에 목섬유를 적용하여 표준화염조건에서 2시간 내화시험을 진행하였다. 기존 유리섬유를 활용한 내화피복 방식은 내화성능은 확보하였지만 구조부가 일부 탄화되어 내화피복설계는 적용할 수 없는 것으로 나타났다. 반면, 19㎜방화석고보드 2매와 30㎜목섬유단열재를 적용한 CLT 벽체는 2시간 내화성능을 발휘하면서 목재 표면의 구조적 손상이 나타나지 않아 내화피복설계 가능성을 확인하였다.

저자 : 송다빈 ( Dabin Song ) , 김건호 ( Keonho Kim )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2022권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 6-6 (1 pages)

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친환경 재료이자 탄소저장소로 각광받고 있는 건축 재료인 CLT(Cross-Laminated Timber)는 구조설계가 가능하며 고층목조건축물에 전단벽과 바닥재로서 필요 요구 성능에 맞게 사용이 가능해서 최근 몇 년간 CLT 사용이 꾸준히 증가하고 있다. 본 연구에서는 국산 침엽수 구조용재를 층재로 구성한 CLT의 건축부재로서 이용가능성을 확인하고자 소나무와 잣나무를 사용한 CLT의 등급별 면외 휨성능을 평가하였다. 구성된 층재의 등급에 따른 강도값을 기반으로 CLT handbook과 KSF2081-구조용직교집성판에서 인용하고 있는 층재 휨모멘트를 이용한 휨강도 예측값과 Gamma법과 Shear analogy법을 통한 강성값을 이용한 휨탄성계수 예측값을 산출하여 실측값과 비교 검증하였다. 잣나무(E8, E9, E10)와 소나무(E9, E10, E11) 층재는 MSR(Machine Stress Rated) 기계등급 분포 결과를 통해 각각 3종류 등급으로 분류하였다. 3ply 단면의 크기는 280(w) x 75(h)mm이고 5ply는 280(w) x 125(h)mm이며 KSF2081에 의거하여 휨강도 시험을 진행하였다. 소나무 CLT와 잣나무 CLT 모두 외층재의 등급이 올라갈수록 휨강도와 휨탄성계수도 증가하는 경향을 보였다. E9로 외층재로 구성된 소나무 CLT의 휨강도는 3ply는 46.65MPa이고 5ply는 34.12MPa 이며 잣나무 CLT보다 E9에서는 10% 높은 차이를 보였고 E10에서는 4~11% 낮은 결과값을 보였다. 그리고 동일등급으로 구성된 소나무 CLT의 휨탄성계수가 잣나무 CLT보다 E9에서는 10~12% 더 높은 결과를 보였으며 E10에서는 6~13%의 차이를 보였다. 그리고 3ply CLT에서 5ply CLT로 단면적의 증가시 낮아지는 휨성능을 보였다. 휨강도의 실측값/예측값의 비는 1.17~1.74이며 휨탄성계수의 실측값/예측값 비는 Shear법의 경우 1.01~1.27이고 Gamma법은 1.24~1.72 였다.

저자 : 김지용 ( Ji-yong Kim ) , 안경선 ( Kyung-sun Ahn ) , 김민정 ( Min-jeong Kim ) , 오재원 ( Jaewon Oh ) , 방성준 ( Sung-jun Pang ) , 김건호 ( Keon-ho Kim ) , 김철기 ( Chul-ki Kim ) , 심국보 ( Kugbo Shim ) , 오정권 ( Jung-kwon Oh )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2022권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 6-6 (1 pages)

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With increasing demands for high-rise timber buildings, Cross Laminated Timber (CLT) is widely used for various structural elements. Due to the complexity in structure, tall timber buildings are extremely difficult to design by hand. Therefore, computer-based structural design is required, and in-plane shear modulus for CLT is necessary as an input. However, test standards or methods for measurement of the in-plane shear modulus of CLT are currently not provided or insufficient. In this study, a method using picture frame is proposed for measuring in-plane shear modulus, since picture frame could transfer crosshead load into the pure shear stress of the specimen. In this research, acrylic sheet, plywood panel and CLT panel were used as test specimens. Load was transferred from the universal testing machine(Instron) to the acrylic sheet and plywood via dowels, CLT via lag screws because of the thickness of the CLT panel. The acrylic sheet, which is an isotropic material, was tested to determine the measuring area and verify pure shear state occurred by the picture frame. Displacements were measured in both directions (active and passive), and both sides (front and back). In-plane shear modulus of acrylic sheet was evaluated with measured displacements and loads to compare with the literature values. The plywood panel was tested to determine the test protocol, and two stage load cycle test protocol was suggested. CLT panel was tested according to the determined measuring area and test protocol. Evaluated in-plane shear modulus of CLT was 693 MPa and it was found that the picture frame test method is appropriate for the stiff massive wood panel.

저자 : 방성준 ( Sung-jun Pang ) , 안경선 ( Kyung-sun Ahn ) , 김지용 ( Ji-yong Kim ) , 오재원 ( Jae-won Oh ) , 오정권 ( Jung-kwon Oh )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2022권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 7-7 (1 pages)

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In this study, a glued-laminated timber (GLT) was reinforced with a steel plate and inclined screws, and its bending performance was analyzed. In a total of 8 GLTs, 3 GLTs were not reinforced (control group) and 5 GLTs were reinforced with steel plates (comparison group). The size of GLT was 80 mm (width) × 120 mm (thickness) × 2400 mm (length). The GLT in the comparison group, a steel plate (SPHC-P, yield strength: 227 MPa, modulus of elasticity 166.33 GPa) was installed with screws (∅9x160mm, 45°). The deflection and load of specimens were measured by a third-point bending test to derive their bending stiffness and load-carrying capacities. As a result of the experiment, all specimens in the control group showed brittle tensile failure, but all specimens of the comparison group showed ductile behavior and maintained a load-bearing capacity of about 30 kN. After the compression failure of the GLT, there was no damage to the screw connection while the steel plate was extended. Therefore, the screw connection sufficiently supported the shear force generated between GLT and steel plate, and the steel plate reinforcement completely changed the GLT behavior.

저자 : 방성준 ( Sung-jun Pang ) , 이한식 , 안경선 ( Kyung-sun Ahn ) , 김지용 ( Ji-yong Kim ) , 오재원 ( Jae-won Oh ) , 오정권 ( Jung-kwon Oh ) , Kyung Min

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2022권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 7-7 (1 pages)

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In this study, particleboard shear walls were developed and the lateral load-carrying capacities were evaluated. Seven types of specimens were manufactured by varying the wood species, the stud size, the number of particleboards, and the manufacturing method (glue or nail). (1) Load-carrying capacities of the glued-produced specimens were 71.5~75.9 kN/m. These were about 3 times higher than the typical light-frame shear wall and higher than the experimental data of the CLT wall in the CLT handbook. This would be due to the difference in the structural capacity of the used hold-downs. (2) All the specimens were failed at the hold-down and angle bracket, and no damage at the glue layer between a particleboard and wood studs. (3) Load-carrying capacity of the nail-produced specimen was about 20% lower than the glue-produced specimens. The capacities of glue-produced specimens with various combinations, species, stud size, and the number of particleboards, were not significantly different.

저자 : 정현우 ( Hyunwoo Chung ) , 황성욱 ( Sung-wook Hwang ) , 이태경 ( Taekyeong Lee ) , 여환명 ( Hwanmyeong Yeo )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2022권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 8-8 (1 pages)

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목재 표면 검사를 위해 컴퓨터 비전과 딥러닝을 이용한 자동화 결함 검출 모델을 수립하였다. 컨베이어, 라인 스캔 카메라, 적외선 센서 트리거로 구성된 연속 이미지 획득 시스템을 우선 구축하여 목재 이미지 데이터를 획득하였다. 이미지 획득 시스템은 크기에 상관없이 연속 투입되는 모든 판재의 표면을 스캔할 수 있다. 총 304장의 잣나무 표면 이미지로 데이터베이스가 구축되었다. 『KS F 2151 침엽수 구조 용재의 육안 등급 구분 방법』에 따라 목재 결함을 옹이, 갈라짐, 수피로 구분하였으며, 옹이는 산옹이, 죽은 옹이, 썩은 옹이, 긴 옹이 등 4종류로 세분화하였다. VGG annotator를 이용하여 모든 이미지 데이터에 결함의 위치, 형상, 종류에 관한 정보를 목록화하였다. 검출 모델은 ResNet-101을 backbone 네트워크로 하는 Mask R-CNN을 기반으로 설계되었으며, 모델은 IOU(intersection over union) 50% 이상에 대한 mAP(mean average precision)로 평가되었다. 또한 KS F 2151에서 규정한 방식으로 각 결함의 기준 치수가 산출되도록 모델을 설계하였다. 테스트 세트에 대한 모델의 mAP는 57.0%로 산출되었는데, 이는 4종의 옹이만 학습한 모델의 mAP 80.4%보다 낮다. 성능 감소의 원인은 갈라짐에 대한 모델의 검출 성능이 낮았던 것에 기인한다. 갈라짐에 대한 검출 오류는 주석을 달지 않은 미세한 갈라짐을 모델이 검출한 경우, 그리고 길게 분포된 하나의 갈라짐을 모델이 다중의 갈라짐으로 검출한 경우의 두 가지 유형으로 분석되었다. 이러한 오류는 주석 수정 및 데이터 세트 증량을 통해 개선할 수 있을 것으로 판단된다. 개발된 모델은 옹이만을 다루던 기존 자동화 탐지 기법과는 달리 다양한 결함들을 검출할 뿐만 아니라 결함의 정량화 기능을 갖추어 목재 표면 검사에 실질적 도움이 될 것으로 기대된다.

저자 : 장상식 ( Sang Sik Jang ) , 이형우 ( Hyoung Woo Lee )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2022권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 8-8 (1 pages)

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SIP(Structure insulated panel) is a form of sandwich panel used in the construction industry. SIP is a sandwich structured composite, consisting of an insulating layer of rigid core sandwich between two layer of structural board, used as a building material. Using SIP will have a tighter building envelope and the walls will have higher insulating properties, which leads to fewer drafts and a decrease in operating cost. In this study, SIP panel composed of 11.1mm thick OSB(SIP-O) or 12mm thick plywood(SIP-P) face and back glued to 140mm thick styrofoam was used as the component providing the shear-resistance. In case of the SIP panel, it was attached to be located outside the post and beam.
270mm long self tapping screws were used spacing 150mm to attach SIP panel to post and beam structural, 63mm nails were used spacing 150mm to attach each SIP panel.
Specimens were tested under cyclic lateral-load in accordance with KS F 2154. From the test results, The maximum stiffness coefficient was calculated as 11.95kN/mm and 20.43kN/mm for SIP-O and SIP-P respectively. The maximum shear strength was obtained as 19.08kN/m and 21.92kN/m for SIP-O and SIP-P respectively. When comparing the shear strength of the composite structure developed in this study with that the light-frame shear wall, the composite structure showed about 2.5~3 times higher strength than the light-frame shear wall.

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