초록 ▼

1. 국산재의 새로운 제재이용
국산재의 새로운 고부가가치 수요 창출을 위한 대안의 하나로 국산재를 건축 구조용 제재로 이용하는 기술을 개발하고자, 국산 낙엽송과 잣나무, 소나무를 공시 수종으로 선정하였다.
국산재를 구조용 제재로 이용하기 위한 전제조건으로, 제재의 구조성능 평가를 통한 허용응력의 결정이 필수적인 과정이다. 구조용 제재의 허용응력은 목조건축 등 목구조의 구조설계를 위한 필수적인 자료로 활용 되기 때문에, 건축 관련 법규로 허용응력을 규정하고 있다.
구조용 제재의 허용응력을 산출하기 위하여, 실대재의 강

1. 국산재의 새로운 제재이용
국산재의 새로운 고부가가치 수요 창출을 위한 대안의 하나로 국산재를 건축 구조용 제재로 이용하는 기술을 개발하고자, 국산 낙엽송과 잣나무, 소나무를 공시 수종으로 선정하였다.
국산재를 구조용 제재로 이용하기 위한 전제조건으로, 제재의 구조성능 평가를 통한 허용응력의 결정이 필수적인 과정이다. 구조용 제재의 허용응력은 목조건축 등 목구조의 구조설계를 위한 필수적인 자료로 활용 되기 때문에, 건축 관련 법규로 허용응력을 규정하고 있다.
구조용 제재의 허용응력을 산출하기 위하여, 실대재의 강도시험 결과를 이용하는 방법과 무결점 소시험편의 강도시험 결과를 이용하는 방법의 두 가지 방법을 적용하였다. 이러한 연구결과를 활용하여 구조용 제재의 허용응력을 결정하는 체계를 수립하였다.
목조주택의 지붕구조에 경제적으로 채택될 수 있는 조립부재로 경골 목조트러스 2종을 개발하였으며, 목조트러스의 설계치를 계산하고 경골 목조트러스에 대한 기준(안)을 작성하였다.
2. 국산재의 조립식 위락·놀이시설 개발
국산재를 이용한 조립식 위락·놀이시설의 개발을 위한 기본 방향은 위락시설 및 놀이시설의 표준모델을 개발하기 위하여, 제작·조립이 간편한 자가제작(Do-it-yourself) 방식으로 설계하도록 하였다.
이러한 기본방향 하에 자료 및 현황을 조사하여, 가장 보편 타당성이 있는 위락시설 및 놀이시설의 목록을 작성하였다. 이 목록으로부터 본 연구에서 개발할 시설물을 선정하였으며, 위락시설로는 불판구이식 야외용 의자, 정자 및 파고라를 선정하였고 놀이시설로는 복합놀이시설 1(정자, 터널 및 경사오름판), 복합놀이시설 2(기차 및 흔들다리) 그리고 복합 놀이시설 3(계단놀이, 미끄럼틀, 경사오름판)을 선정하였다. 각 시설을 선정한 후 해당 시설에 포함될 수 있는 기능을 찾아내고, 이를 형상화할 수 있도록 설계도면으로 작성하였다. 작성된 설계도면을 기본으로 하여 축소 모형을 제작하고, 축소모형을 통하여 실물을 제작 할 때 발생할 수 있는 문제점을 도출하여 설계를 완성하였다. 위락시설로는 야외용 의자와 정자를, 놀이시설로는 복합놀이시설을 시작품으로 조립 실연하였다.
3. 구조용 집성재의 구조설계 기술 개발
라미나의 구조성능평가 및 구조용 집성재의 구조설계를 위하여, 집성재의 강도성질을 예측할 수 있는 프로그램을 개발하고 제재의 기본적인 성질을 측정하였다. 프로그램의 입력변수는 라미나의 강도, 접합부의 형식, 라미나의 형상(조합상태), 함수율, 강도비로 하였고, 각 부프로그램의 실행단계에서 강도감소 인자에 대한 값들을 사용자가 입력할 수 있도록 구성하였다.
구조용 집성재를 제작하여 강도실험을 수행하였고, 개발된 프로그램을 이용한 예측치와 실측치를 비교하였다. 집성재 강도 예측에 적합한 기본 입력변수를 선정하기 위하여, long span MOE뿐 아니라 localized MOE를 이용하여 다섯 가지의 라미나 강도 실험법을 적용하여, 타당한 집성재강도 예측 입력변수를 선정하였다. 기존의 항복이론과 개발된 반강성 수치 해석 모형을 이용하여, 구조용 집성재의 단일 전단 결합부와 다중 전단 접합부의 구조성능을 분석하였다.
국산 낙엽송 구조용 집성재의 신뢰성 지수를 산정하여, 신뢰성 기초 설계법으로 전환할 때 필수적인 기본 자료를 구하였다. 구조용 집성재의 신뢰성 해석은 FOSM(First Order and Second Moment)법에 의한 신뢰성 지수를 산정하여 실시하였다.
무핑거 라미나와 핑거 접합을 실시한 라미나를 사용한 다양한 라미나 조합으로 적층수 10매의 구조용 집성재를 제작하여, 라미나의 배치와 핑거접합 여부가 집성재의 강도성질에 미치는 영향을 구명하였다. 집성재의 강도성질을 평가하기 위하여, 1/3점 휨시험을 실시하였고, 허용응력을 산출하였다.
4. 구조용 집성재의 제조기술 개발
국내에서 수장용 집성재에 관한 연구는 많이 실시되었으며, 여러공장에서 생산되고 있으나, 구조용 집성재의 수요가 없어 연구나 생산이 미비한 실정이다. 그러나 최근 생활 수준의 향상 및 집성재에 관한 일반인의 의식이 바뀌어 구조용 집성재나 이를 이용한 집성구조물에 대한 관심이 높아지고 있으며, 우리 나라 최초의 집성구조물인 교회가 수입 집성재를 이용하여 1995년에 1동 축조된 바 있다. 따라서 본 연구에서는 구조용 집성재의 제조기술 개발에 관한 연구를 위하여 다음과 같은 연구를 실시하였다.
국산 낙엽송 제재의 표면품질 및 휨영계수 측정에 의한 국산 낙엽 송재의 구조용 집성재 용재로서의 적합성 평가, 핑거가공과 접합조건 구명 및 핑거접합 라미나의 강도성능 평가, 만곡 집성재 제조를 위한 라미나의 두께별 최소 곡률반경 구명 및 스프링백의 측정, 통직 및 만곡 집성재 제조조건 구명, 집성재의 접착성, 접착 내구성 및 휨강도성능 평가, 집성재 제조장치(너트 클램프) 시작품 제작, 구조용 통직 및 만곡 집성재 실연제품을 제작하였다. 또한 구조용 집성재 제조기술 개발 시험결과, KS 규격, 외국의 제조기준 및 규격 등을 참고하여 집성재 제조공정별 제조기준을 작성하였다.

Abstract ▼

Effective utilization of wood resources is very important subject in Korea having 65% of mountain area compared to total area. As forest stock of mountain area in Korea is steadily increasing, potential producing power of domestic wood resources including thin log are increasing. Domestic wood is ut

Effective utilization of wood resources is very important subject in Korea having 65% of mountain area compared to total area. As forest stock of mountain area in Korea is steadily increasing, potential producing power of domestic wood resources including thin log are increasing. Domestic wood is utilized as low graded uses such as temporary construction materials, so it is required to utilize domestic wood resources such as thin logs etc. as high value added materials. This study was conducted to develop new uses of structural member for wood structures, prefabricated outdoor wood facilities for rest and children's play, structural design and manufacturing technology of glued laminated timber using domestic wood resources. To develop new uses of structural member for wood structures using domestic wood, allowable stresses were evaluated for Korean pine, Japanese larch, and Korean red pine by conducting strength test of small clear specimen and actual sized structural lumber. Based on this study, establishing system of allowable stresses for softwood structural lumber was developed. Establishing system of allowable stresses for structural lumber was summarized as two kinds of methods using strength resulted from strength test of small clear specimen and actual sized structural lumber. These results will be used for regulating Korean Standard for standarization of softwood structural lumber. Two kinds of light-frame wood trusses, which can be adapted to roof system of wood construction economically, was developed. Structural design standard(draft) of light-frame wood trusses was developed, by summarizing structural design technology and analyzing regulations related to wood trusses of foreign conntries. This draft of standard will be used for regulation of Design Standard of Wood Construction. Standard design of prefabricated outdoor wood facilities for rest and children's play were developed by adapting Do-it-yourself type, using small-sized member from domestic wood resources. Sample prefabricated facilities, such as outdoor bench with bulgogi cooker, pavilion, and combined children's play facilities, were constructed in the campus of Forestry Research Institute. These facilities are loved by visitors, especially by children, to the campus opened to citizens during sunday. Manufacturing technology of member for outdoor facilities will be transferred to industry and be expected to be commercialized as a package products for outdoor facilities. A computer program was developed and written with MATLAB to estimate strength of glued laminated timber by using basic values, which were evaluated by strength test of domestic Japanese larch lamina. Estimated strength values by the program developed in this study showed different values by five kinds of measuring methods for MOE of lamina, and among these methods it was found to be fitted best to experimental results to use MSR MOE of lamina as input data into the program. To gather structural design data of glued laminated timber construction and to make confirm safety of large scale timber contruction, reliability analysis was conducted by evaluating reliability index by strength analysis of structural member and load analysis of structures. To estimate structural performance of wood connections which are the weakest structural part in timber construction, semi-rigid numerical analysis model of glued laminated timber connections is more convenient for user than existing European yield model of connections was developed. This model will be able to be adapted as standard method for estimating performance of wood connections in structural design standard of wood construction. To develop manufacturing technology of glued laminated timber using larch, sutability as larch lumber for glued laminated timber was evaluated by measuring surface quality and lumber MOE. And condition of finger cutting and jointing was found, strength properties of lamina was evaluated. Minimum curvature and spring-back by thickness of lamina for curved glued laminated timber was evaluated. Optimum manufacturing condition of straight and curved glued laminated timber was found. And manufacturing facilities and member of straight and curved glued laminated timber was manufactured for display. By using the results of glued laminated timber, Korean Standards, and manufacturing standards of Foreign countries, manufacturing standards was written for adapting to industry. Technology of structural design and manufacturing glued laminated timber will be easily adapted to industry. And these technology was used for constructing glued laminated timber structures of Forest Science Center in Forest Research Institute. Such effort will contribute to expand wood construction, and to complete industrialization of forest in Korea by value-added utilization of domestic wood resources.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 요약문...4
• SUMMARY...12
• 목차...18
• 제1장 서론...30
• 제1절 연구의 배경...30
• 제2절 연구의 필요성...31
• 1. 기술적 측면...31
• 2. 경제.산업적 측면...31
• 3. 사회.문화적 측면...32
• 제3절 연구의 내용과 범위...34
• 1. 국산재의 새로운 제재이용...34
• 2. 국산재의 조립식 위락.놀이시설 개발...34
• 3. 구조용 집성재의 구조설계 기술개발...35
• 4. 구조용 집성재의 제조기술 개발...35
• 제2장 국산재의 새로운 제재이용...38
• 제1절 서론...38
• 제2절 재료및 방법...40
• 1. 시험방법...40
• 2. 구조용 제재의 구조성능 평가...41
• 3. 국산조립부재 개발 및 표준화...42
• 제3절 결과 및 고찰...44
• 1. 실대재 강도시험에 의한 허용응력 결정...44
• 2. 무결점 시험편에 의한 허용옹력 결정체계...50
• 3. 구조용 제재의 허용응력 결정체계 표준화...63
• (침엽수 구조용재의 허용 성질 결정 방법 (안))...64
• 부속서...78
• 제4절 결론...88
• 제5절 참고문헌...91
• 제3장 국산재의 조립식 위락 및 놀이시설 개발...96
• 제1절 서론...96
• 제2절 연구 수행 내용및 결과...98
• 1.국산재의 조립식 위락시설 개발...98
• 2.국산재의 조립식 놀이시설 개발...139
• 제4장 구조용 집성재의 구조설계 기술개발...176
• 제1절 서론...176
• 제2절 재료 및 방법...179
• 1.구조용 집성재의 구조설계 기술개발...179
• 2.구조용 집성재의 강도성능 평가...180
• 3.구조용 집성재의 표준화 기술개발...191
• 제3절 결과 및 고찰...206
• 1.구조용 집성재의 구조설계 기술개발...206
• 2.구조용 집성재의 강도성능 평가...210
• 3.구조용 집성재의 표준화 기술 개발...219
• 제4절 결론...233
• 제5절 참고문헌...235
• 제5장 구조용 집성재 제조기술 개발...239
• 제1절 서론...239
• 제2절 통직 집성재 제조기술 개발...241
• 1. 재료 및 방법...241
• 2. 결과 및 고찰...246
• 제3절 만곡 집성재 제조기술 개발...271
• 1. 재료 및 방법...271
• 2. 결과 및 고찰...273
• 제4절 구조용 집성재 제조기준 작성 및 집성재 제조 실연...286
• 1. 재료 및 방법...286
• 2. 집성재 제조기준...286
• 3. 구조용 집성재 실연제품 제조...319
• 제5절 결론...324
• 제6절 참고문헌...326
• 제6장 결론...329
• 제1절 국산재의 새로운 제재이용...329
• 제2절 국산재의 조립식 위락.놀이시설 개발...331
• 제3절 구조용 집성재의 구조설계 기술개발...332
• 제4절 구조용 집성재의 제조기술 개발...333