초록 ▼

□ 연구개요
기존 라텍스 개질 콘크리트(LMC) 배합설계의 대안설계법으로써 보통강도콘크리트에서부터 초고강도 콘크리트에 이르는 다양한 시멘트계 콘크리트 복합체에 범용적으로 대응할 수 있으면서, 경제성, 강도, 시공성, 내구성 등의 다중 요구성능을 동시에 고려할 수 있도록 배합인자(설계변수)와 요구성능(반응변수) 사이의 관계 데이터에 기반한 실험계획법(DOE)과 반응표면법(RSM), 그리고 다목적성 고려를 위한 계층분석법과 종합만족도함수를 활용하여 LMC의 다목적 재료설계 최적화과정을 개발하였음.

□ 연구 목표대비 연

□ 연구개요
기존 라텍스 개질 콘크리트(LMC) 배합설계의 대안설계법으로써 보통강도콘크리트에서부터 초고강도 콘크리트에 이르는 다양한 시멘트계 콘크리트 복합체에 범용적으로 대응할 수 있으면서, 경제성, 강도, 시공성, 내구성 등의 다중 요구성능을 동시에 고려할 수 있도록 배합인자(설계변수)와 요구성능(반응변수) 사이의 관계 데이터에 기반한 실험계획법(DOE)과 반응표면법(RSM), 그리고 다목적성 고려를 위한 계층분석법과 종합만족도함수를 활용하여 LMC의 다목적 재료설계 최적화과정을 개발하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
▬ LMC의 최적설계를 위한 실험계획법 및 최적화 알고리즘과 이를 융합한 다목적 최적화 프로시저를 개발하고 이를 스크립트(script)형식으로 코딩하는 방법론 개발 연구가 수행되었음.
▬ 추가 심화연구를 진행하여 실험계획부분에서는 CCD와 BBD로 대별되는 고전실험계획법에 추가적으로 D-optimality기반 최적실험설계와 라틴방격법의 공간충진법을, 수치모델링부분에서는 RSM에 추가하여 ANN, GA-ANN의 hybrid 모델링, RBF, Kriging의 surrogate modelling을, 최적해를 탐색하는 부분에서는 유전자알로리즘(GA), 군집최적화(PSO)의 진화알고리즘을 이용하는 방법과 더불어 NSGA-II와 mPSO의 알고리즘을 이용한 다목적최적화(MOO)를 수행하는 과정에 대한 연구를 추가적으로 수행하였고, 프로그램 코드를 작성하였음.
▬ 본 연구과제로부터 얻은 연구결과는 기존 경험 위주의 재료설계방법론을 개선할 수 있는 최적화 개념이 적용된 실험설계에서 다목적 최적화에 이르는 독창적인 일련의 재료 최적설계 프로세스를 개발하였으며, 이를 수치해석적인 방법으로 계산 및 평가할 수 있도록 Matlab 스크립트 형식의 코딩을 작성하였으며, 약간의 수정을 거친 후 다른 건설재료에도 쉽게 적용될 수 있도록 범용적(universal) 사용이 가능하도록 개발하였음.
▬ 더불어 프로그래밍 언어에 익숙하지않은 이용자를 고려하여 Mathcad 워크시트를 개발하여 코딩과 디버깅을 하지 않고도 본 연구에서 개발한 재료 최적설계 프로세스를 적용할 수 있도록 하였음.

□ 연구개발결과의 중요성
1. 기존 콘크리트 배합설계기술의 한계를 극복하는 고급 공학설계기술 확보
2. 콘크리트 배합설계과정의 수치해석 기반 최적화를 통한 기술 고도화 및 EC화
3. 재료설계기술 관련 타 기술분야와의 기술 격차해소
4. 콘크리트 재료공학 연구 분야에서의 기술선도: 수치알고리즘-프로그램코딩-실험-해석-수치모델링 등에 대한 종합적 사고능력 보급 및 공학기술화
5. LMC의 비용효율 최적설계에 국한되지 않고, 기본적으로 모델기반 최적설계법이므로 다양한 콘크리트의 배합설계 뿐만 아니라 다양한 건설재료의 최적 재료구성비를 결정하는 경제적 재료설계에 범용적으로 적용될 수 있음.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 1.1 최종연구목표: LMC의 다목적설계 최적화 시스템 개발 ... 3
• 1.2 연구범위 및 수행방법 ... 3
• 2. 연구내용 및 연구결과(국제저명학술지1건) ... 4
• 2.1 1차년도 연구내용 및 결과(성과물) ... 5
• 2.2 2차년도 연구내용 및 결과(성과물) ... 8
• 2.3 3차년도 연구내용 및 결과(성과물) ... 10
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 11
• 3.1 연구결과의 우수성 및 창의성 ... 11
• 3.2 연구결과의 중요성 ... 12
• 3.3 연구결과의 기대효과 ... 13
• 4. 참고문헌 ... 13
• 5. 연구성과 ... 16
• 대표적 연구실적 ... 19
• 끝페이지 ... 34