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  1. λ™μ„œλŒ€ν•™κ΅ ν† λͺ©κ³΅ν•™κ³Ό ꡐ수 ()


ν‘œλ©΄λ§€λ¦½(NSM), ν‘œλ©΄λΆ€μ°©(EBR), ν•˜μ€‘-λ³€μœ„ νŠΉμ„±, νŒŒκ΄΄μ–‘μƒ
Near surface mounted(NSM), Exterior bonded reinforcement(EBR), Load-displacement behavior, Failure modes

1. μ„œ λ‘ 

νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒ(Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP)은 역학적 νŠΉμ„±, ν™”ν•™ μ €ν•­μ„± 및 내ꡬ성λŠ₯이 μš°μˆ˜ν•˜μ—¬ 철근콘크리트 ꡬ쑰물의 보강 μ‹ μ†Œμž¬λ‘œ 널리 μΈμ‹λ˜κ³  μžˆλ‹€. νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ μ² κ·Ό 콘크리트 ꡬ쑰물의 ν‘œλ©΄μ— λΆ€μ°©ν•˜λŠ” 보강방식(External Bonding

Reinforcement, EBR)은 κ΅λŸ‰ 및 건좕ꡬ쑰물에 널리 적용되고 있으며, κ·Έ μ‹œκ³΅μ„±λŠ₯ 및 제반 역학적 μ„±λŠ₯이 μš°μˆ˜ν•˜μ—¬ ꡬ쑰물의 보강에 맀우 효과적인 λ°©λ²•μœΌλ‘œ μΈμ‹λ˜κ³  μžˆλ‹€. κ·ΈλŸ¬λ‚˜ 계면 λΆ€μ°© 파괴둜 μΈν•œ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ νƒˆλ½ 및 콘크리트 ν”Όλ³΅νƒˆλ½μœΌλ‘œ μΈν•œ νŒŒκ΄΄κ°€ λ°œμƒν•  수 있으며, νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒκ³Ό μ½˜ν¬λ¦¬νŠΈλΆ€μž¬μ™€μ˜ 합성거동이 μœ λ„λ˜μ§€ μ•ŠλŠ” λ¬Έμ œκ°€ 제기 되고 μžˆλ‹€. μ΄λŸ¬ν•œ 단점을 λ³΄μ™„ν•˜κΈ° μœ„ν•˜μ—¬, 졜근 λ“€μ–΄ λ‹€μ–‘ν•œ ν˜•νƒœμ˜ FRP 재료λ₯Ό μ½˜ν¬λ¦¬νŠΈμ— λ§€λ¦½ν•˜λŠ” ν˜•νƒœμ˜ ꡬ쑰 보강이 μˆ˜ν–‰λ˜κ³  있으며(De Lorenzis λ“±, 2007), (Rizkalla λ“±, 2004), (Taljsten λ“±, 2003) (Oehlers λ“±, 2007) 특히 봉 ν˜•νƒœμ˜ νƒ„μ†Œμ„¬μœ  및 μœ λ¦¬μ„¬μœ  재질의 FRP λ³΄κ°•μž¬κ°€ 보강 λ°©μ‹μœΌλ‘œ 적용되고 μžˆλ‹€(De Lorenzis λ“±, 2004). κ·ΈλŸ¬λ‚˜ μ΄λŸ¬ν•œ ꡬ쑰보강 ν˜•νƒœ μ—­μ‹œ κ·Ήν•œ μƒνƒœμ—μ„œ μ—ν­μ‹œμ™€ FRP면의 λΆ€μ°© νŒŒκ΄΄κ°€ λ°œμƒν•  수 있고, 이둜 μΈν•˜μ—¬ κΈ‰κ²©ν•˜κ²Œ λ‚΄λ ₯이 κ°μ†Œλ  수 μžˆλ‹€(Oehler λ“±, 2007), (De Lorenzis λ“±, 2004) (Mohamed λ“±, 2008), (Seracino λ“±, 2007). λ”°λΌμ„œ 콘크리트 ꡬ쑰물 본체와 νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ΄ μΌμ²΄ν™”λœ ν•©μ„±μž‘μš©μ„ μœ λ„ν•˜κΈ° μœ„ν•΄μ„œλŠ” μ—ν­μ‹œμ™€ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ μΆ©λΆ„ν•œ 뢀착면적이 μ ˆλŒ€μ μœΌλ‘œ ν•„μš”ν•˜λ‹€. λ‘κ»˜κ°€ μ•½ 1mm μ •λ„μ˜ 맀우 얇은 νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ 수직으둜 콘크리트 ν‘œλ©΄μ— λ§€λ¦½ν•˜λŠ” 곡법은 뢀착면적이 μΆ©λΆ„νžˆ ν™•λ³΄λ˜μ–΄ μ—ν­μ‹œμ™€ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ λΆ€μ°©νŒŒκ΄΄κ°€ μΌμ–΄λ‚˜μ§€ μ•ŠκΈ° λ•Œλ¬Έμ—, 봉 ν˜•νƒœμ˜ ꡬ쑰보강 보닀 맀우 μœ λ¦¬ν•œ κ²ƒμœΌλ‘œ 평가받고 μžˆλ‹€(μž„λ™ν™˜, 2008), (μ •μš°νƒœ λ“±, 2007, 2008, 2011). λ˜ν•œ 콘크리트 λ…Έν›„ ꡬ쑰물 보강 μ‹œ, νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ 콘크리트 ν‘œλ©΄μ— λ§€λ¦½ν•œ 이후 콘크리트 ν‘œλ©΄μ— 쀑성화 λ°©μ§€μ œ 등을 λ„ν¬ν•˜κ³ , κ³ μ„±λŠ₯ λͺ¨λ₯΄ν„°λ‘œ 콘크리트 ν‘œλ©΄μ„ λ³΅κ΅¬ν•˜λ©΄, λ³΄μˆ˜μ™€ 보강이 κ²°ν•©λœ 보강을 μˆ˜ν–‰ν•  수 μžˆλ‹€.

λ³Έ μ—°κ΅¬μ—μ„œλŠ” λ‘κ»˜κ°€ 맀우 μ–‡κ³ , μΆ©λΆ„ν•œ 뢀착면적을 확보할 수 μžˆλŠ” νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ 콘크리트 ν‘œλ©΄μ— λ§€λ¦½ν•˜λŠ” ν‘œλ©΄λ§€λ¦½(NSM) 곡법을 μ μš©ν•˜μ—¬ λ…Έν›„ ꡬ쑰물 보강을 μˆ˜ν–‰ν•˜κ³ , 콘크리트의 내ꡬ성 증진 뿐 μ•„λ‹ˆλΌ ꡬ쑰물 수λͺ…을 ν–₯상 μ‹œν‚¬ 수 μžˆλŠ” ꡬ쑰물 λ³΄μˆ˜Β·λ³΄κ°• 체계λ₯Ό κ΅¬μΆ•ν•˜κ³ μž ν•œλ‹€.

2. NSM CFRP판으둜 λ³΄κ°•λœ 철근콘크리트 λΆ€μž¬ μ‹€ν—˜

2.1 μ‹€ν—˜ λΆ€μž¬

Table 1. Test specimens and test variables

Specimens

CFRP strip

Concrete Cover Mortar Type

Conf.

Type

Spacing

(mm)

No.

Att type

CONTROL

-

-

-

-

-

NSM1-N

NSM

-

1

Concrete

-

NSM2-N

NSM

-

2

Concrete

-

NSM1-E(A)

NSM

-

1

Epoxy

A

NSM1-E(B)

NSM

-

1

Epoxy

B

NSM2-E(A)

NSM

100

2

Epoxy

A

NSM2-E(B)

NSM

100

2

Epoxy

B

 

Table 2. Characteristics of used CFRP strips

Density

Tensile Strength

(N/mm2)

Modulus of Elasticity

(N/mm2)

Elongation at Break

(‰)

1.6

2800

165,000

16.9

λ³Έ μ‹€ν—˜μ—°κ΅¬μ—μ„œλŠ” νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ 맀립으둜 μΈν•œ 보강 효과λ₯Ό 규λͺ…ν•˜κ³ , νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒ 맀립 이후에 ν–‰ν•΄μ§ˆ 단면볡ꡬ λͺ¨λ₯΄ν„°μ˜ 재질 효과λ₯Ό 규λͺ…ν•˜μ—¬ ꡬ쑰물에 μ μ ˆν•œ 보강 및 보수의 ν˜•νƒœλ₯Ό 규λͺ…ν•˜κ³ μž ν•œλ‹€. λ˜ν•œ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ 맀립 λΆ€μ°© 보강할 λ•Œ μ—ν­μ‹œλ₯Ό μ‚¬μš©ν•˜μ§€ μ•Šκ³  νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ μ½˜ν¬λ¦¬νŠΈμ— 직접 λ§€λ¦½ν•˜μ—¬ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒκ³Ό 콘크리트의 λΆ€μ°©νš¨κ³Ό 등을 규λͺ…ν•˜κ³ μž ν•˜μ˜€λ‹€. λ³Έ μ‹€ν—˜μ—μ„œλŠ” νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ 뢀착방법(μ—ν­μ‹œ μ‚¬μš© ν˜Ήμ€ 콘크리트 λͺ¨λ₯΄ν„°μ— 직접 맀립), νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ 맀립면적 및 콘크리트 ν‘œλ©΄λ³΅κ΅¬ λͺ¨λ₯΄ν„°μ˜ μ’…λ₯˜ 등이 주된 μ‹€ν—˜λ³€μˆ˜λ‘œ μ±„νƒλ˜μ—ˆλ‹€. μ‹€ν—˜ μ—°κ΅¬μ—μ„œλŠ” 길이 3,000mm, 폭 200mm, 높이 300mm의 μ§μ‚¬κ°ν˜•λ³΄ 7개λ₯Ό μ œμž‘ν•˜μ—¬ μ‹€ν—˜μ„ μˆ˜ν–‰ν•˜μ˜€μœΌλ©°, μ‚¬μš©λœ μ½˜ν¬λ¦¬νŠΈλŠ” 28일 압좕강도가 30MPa이 λ°œν˜„λ  수 μžˆλ„λ‘ 배합섀계 λ˜μ—ˆλ‹€. 그리고 ν‘œλ©΄λ§€λ¦½ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ λ³΄κ°•νš¨κ³Όλ₯Ό 규λͺ…ν•˜κΈ° μœ„ν•˜μ—¬, νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ λΆ€μž¬ ν•˜λ‹¨λΆ€μ— 수직으둜 30mm 깊이둜 λ§€λ¦½ν•˜μ˜€μœΌλ©° νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒ 맀립개수λ₯Ό 1개(λ³΄κ°•μœ¨ 0.0005, NSM1-E(A)) ν˜Ήμ€ 두 개(λ³΄κ°•μœ¨ 0.001, NSM2-E(A)λ₯Ό λ§€λ¦½ν•˜μ—¬ λ§€λ¦½λŸ‰μ— λ”°λ₯Έ 보강 효과λ₯Ό 규λͺ…ν•˜κ³ μž ν•˜μ˜€λ‹€. νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒ λ§€λ¦½κΈΈμ΄λŠ” μ§€κ°„μ˜ 90%인 2,430mm둜 μ „ λΆ€μž¬μ— λ™μΌν•˜κ²Œ λ§€λ¦½ν•˜μ˜€λ‹€. λ³Έ μ—°κ΅¬μ—μ„œ μ‚¬μš©λœ 콘크리트 단면 볡ꡬ λͺ¨λ₯΄ν„°λŠ” 졜근 널리 μ‚¬μš©λ˜κ³  μžˆλŠ” A사 및 B사 μ œν’ˆμ„ μ‚¬μš©ν•˜μ˜€κ³ , 각 단면 ν‘œλ©΄λ³΅κ΅¬ λͺ¨λ₯΄ν„°μ˜ ν•˜μ€‘μ§€μ§€ 효과 및 νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒ 맀립과 혼용 μ‚¬μš© μ‹œ λ°œμƒλ  수 μžˆλŠ” λ¬Έμ œμ μ„ λΆ„μ„ν•˜κ³ μž ν•˜μ˜€λ‹€. λ˜ν•œ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ μ—ν­μ‹œλ₯Ό μ‚¬μš©ν•˜μ§€ μ•Šκ³  μ½˜ν¬λ¦¬νŠΈμ†μ— 직접 λ§€λ¦½ν•˜μ—¬ μ½˜ν¬λ¦¬νŠΈμ™€ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ λΆ€μ°©νš¨κ³Όλ₯Ό 규λͺ… ν•˜κ³ μž ν•˜μ˜€λ‹€. Table 1은 λ³Έ μ‹€ν—˜μ—μ„œ μ±„νƒν•œ μ‹€ν—˜ λΆ€μž¬μ™€ μ‹€ν—˜ λ³€μˆ˜λ₯Ό λ‚˜νƒ€λ‚Έ 것이닀. λ³Έ μ‹€ν—˜μ—μ„œ μ‚¬μš©λœ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ€ 유럽 λ“±μ§€μ—μ„œ 널리 μ‚¬μš©λ˜κ³  μžˆλŠ” λ‘κ»˜ 1.2mm의 S사 νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒ 이며, Table 2λŠ” νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ μž¬λ£Œλ¬Όμ„± 및 인μž₯강도λ₯Ό λ‚˜νƒ€λ‚Έ 것이닀. μ‚¬μš©λœ 철근은 2D13 및 D16(SD400)이며, 인μž₯μ² κ·Ό μ² κ·ΌλΉ„λŠ” 0.00964λ‘œμ„œ μ΅œλŒ€μ² κ·ΌλΉ„μ˜ 33%이닀. λ˜ν•œ 지간 μ€‘μ‹¬μ—μ„œμ˜ 휨 파괴λ₯Ό μœ λ„ν•˜κ³ , 보의 전단 파괴λ₯Ό λ°©μ§€ν•˜κΈ° μœ„ν•˜μ—¬ D13 철근을 100mm κ°„κ²©μœΌλ‘œ λ°°κ·Όν•˜μ˜€λ‹€. Fig. 1은 λ³Έ μ‹€ν—˜μ—μ„œ μ‚¬μš©λœ μ‹€ν—˜λΆ€μž¬μ˜ 배근도λ₯Ό 각각 λ‚˜νƒ€λ‚Έ 것이닀.

2.2 ν‘œλ©΄λ§€λ¦½(NSM) νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ μ„€μΉ˜

λ³Έ μ—°κ΅¬μ—μ„œλŠ” νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ ν‘œλ©΄μ— λ§€λ¦½ν•˜κΈ° μœ„ν•˜μ—¬, 깊이 30mm, 폭 6mm ν™ˆμ„ λ§Œλ“€κΈ° μœ„ν•œ μ•…μ„Έμ„œλ¦¬λ₯Ό μ œμž‘ν•˜μ˜€κ³ , 이λ₯Ό 콘크리트 νƒ€μ„€μ‹œ λ§€λ¦½ν•˜κ³  μ½˜ν¬λ¦¬νŠΈκ°€ κ΅³κΈ° μ‹œμž‘ν•˜λŠ” μ‹œμ μ— 이λ₯Ό μ œκ±°ν•˜μ—¬ μ½˜ν¬λ¦¬νŠΈμ— ν™ˆμ„ μ œμž‘ν•˜μ˜€λ‹€. μ΄λŠ” 콘크리트 ν™ˆμ„ λ§Œλ“€κΈ° μœ„ν•΄ ν•Έλ“œκ·ΈλΌμΈλ”λ‘œ μ‹€ν—˜ μ „ ν™ˆμ„ μ ˆμ·¨ν•˜λŠ” 어렀움을 콘크리트 μ œμž‘λ‹¨κ³„μ—μ„œ κ³ λ €ν•˜μ—¬, 콘크리트 ν‘œλ©΄ 절취둜 μΈν•œ 콘크리트의 손상과 λ²ˆκ±°λ‘œμ›€μ„ 방지 ν•˜μ˜€λ‹€.

Fig. 2

PIC1310.gif

Fig. 1. Reinforcement details for test specimens

 

PIC1340.gif

Fig. 2. Section details for test specimens

λŠ” νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒ 맀립 보강 μ‹œμŠ€ν…œμ„ μœ„ν•œ ν™ˆμ˜ μœ„μΉ˜, 간격을 λ‚˜νƒ€λ‚Έ 것이닀. 1개의 νƒ„μ†ŒνŒμ΄ λΆ€μž¬ 길이 λ°©ν–₯으둜 쀑심뢀에 맀립 된 λΆ€μž¬(NSM1 Series)의 경우, 맀립 ν™ˆμ€ λΆ€μž¬ ν•˜λ‹¨ 쀑심뢀에 길이 λ°©ν–₯으둜 폭 6.0mm, 깊이 30mm둜 μ„€μΉ˜λ˜μ—ˆμœΌλ©°, 2개의 νƒ„μ†ŒνŒμ΄ λΆ€μž¬ 길이 λ°©ν–₯으둜 쀑심뢀에 맀립 된 λΆ€μž¬(NSM2 Series)의 경우, νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ 쀑심 간격은 100mm둜 κ²°μ •ν•˜μ˜€λ‹€. νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ λ§€λ¦½ν•˜κΈ° μœ„ν•˜μ—¬, λ¨Όμ € μˆ˜λ™ μ—ν­μ‹œκ±΄(Epoxy Gun)을 μ΄μš©ν•˜μ—¬ μ—ν­μ‹œλ ˆμ§„μ„ ν™ˆμ— 좩진 ν•˜μ˜€μœΌλ©°, νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ 이 ν™ˆμ— λ§€λ¦½ν•˜μ˜€λ‹€. μ—ν­μ‹œ λ ˆμ§„μ€ μŠ€μœ„μŠ€ S사 μ œν’ˆμ„ μ‚¬μš©ν•˜μ˜€μœΌλ©°, μ—ν­μ‹œμ™€ κ²½ν™”μ œλ₯Ό 2:1둜 λ°°ν•©ν•˜μ—¬ μ‚¬μš©ν•˜μ˜€λ‹€. μ‚¬μš© μ—ν­μ‹œ λ ˆμ§„μ˜ μ••μΆ•κ°•λ„λŠ” 71.7MPa, 인μž₯강도 48MPa 그리고 νƒ„μ„±κ³„μˆ˜λŠ” 1200MPa이닀.

λ³Έ μ‹€ν—˜μ—μ„œλŠ” μ „μˆ ν•œ 바와 같이 콘크리트 ν‘œλ©΄λ³΅κ΅¬ λͺ¨λ₯΄ν„°μ˜ μ’…λ₯˜λ₯Ό μ‹€ν—˜λ³€μˆ˜λ‘œ μ±„νƒν•˜μ˜€μœΌλ©°, 맀립 νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ΄ μΆ©λΆ„νžˆ κ²½ν™”λœ 이후 λ‘κ»˜ 10mm둜 콘크리트 ν‘œλ©΄μ— λ„ν¬ν•˜μ—¬ 마감 ν•˜μ˜€λ‹€.

2.3 μ‹€ν—˜λ°©λ²•

λ³Έ μ‹€ν—˜μ—μ„œλŠ” 500kN μš©λŸ‰μ˜ μœ μ•• 엑츄에이터(Hydraulic Actuator)λ₯Ό μ‚¬μš©ν•˜μ—¬ 4점 μž¬ν•˜λ°©μ‹μœΌλ‘œ ν•˜μ€‘μ„ λ‹¨κ³„μ μœΌλ‘œ μ œν•˜ν•˜μ˜€λ‹€(Fig. 3).

PIC1351.jpg

Fig. 3. Test setup

 

PIC1361.jpg

Fig. 4. CFRP strip configuration and sensors

각 μ‹€ν—˜λΆ€μž¬μ—λŠ” λ³€μœ„κ³„(LVDT), 콘크리트 μŠ€νŠΈλ ˆμΈκ²Œμ΄μ§€, μ² κ·Ό μŠ€νŠΈλ ˆμΈκ²Œμ΄μ§€, νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒ μŠ€νŠΈλ ˆμΈκ²Œμ΄μ§€ 및 λ‹€μ΄μ–Όκ²Œμ΄μ§€ λΆ€μ°©ν•˜μ—¬ λ³€ν˜•μœ¨ 및 λ³€μœ„ 등을 λΆ„μ„ν•˜μ˜€λ‹€. μœ„ 츑정값은 Data Aquisition Softwareλ₯Ό 톡해 처리 λΆ„μ„λ˜μ—ˆλ‹€. ν‘œλ©΄λ§€λ¦½(NSM) μ„¬μœ νŒμ˜ λ³€ν˜•μœ¨μ„ μΈ‘μ •ν•˜κΈ° μœ„ν•˜μ—¬, 지점쀑앙 및 지점 1/3 지점에 μŠ€νŠΈλ ˆμΈκ²Œμ΄μ§€λ₯Ό λΆ€μ°©ν•˜μ˜€μœΌλ©°, μ„€μΉ˜λœ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ ν˜•μƒ 및 λΆ€μ°© μ„Όμ„œλŠ” Fig. 4와 κ°™λ‹€.

3. μ‹€ν—˜ κ²°κ³Ό 및 κ³ μ°°

 

3.1 ν•˜μ€‘-처짐 관계 νŠΉμ„±

ν‘œλ©΄λ§€λ¦½ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμœΌλ‘œ λ³΄κ°•λœ 철근콘크리트 λΆ€μž¬λŠ” λ³΄κ°•λ˜μ§€ μ•Šμ€ λΆ€μž¬λ³΄λ‹€ 더 높은 ν•˜μ€‘μ— 이λ₯΄κΈ°κΉŒμ§€ μ„ ν˜•κ΅¬κ°„μ΄ ν™•λŒ€λ˜λ©°, 초기 강도가 크게 ν–₯μƒλ˜λŠ” κ²ƒμœΌλ‘œ λ‚˜νƒ€λ‚˜λ©°, λ³΄κ°•λœ 보의 ν•˜μ€‘ 처짐 및 κ°•λ„μ˜ νŠΉμ„±μ€ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ 맀립 면적에 따라 크게 λ‹€λ₯Έ κ²ƒμœΌλ‘œ λ‚˜νƒ€λ‚¬λ‹€. κ·ΈλŸ¬λ‚˜ μ—ν­μ‹œλ‘œ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ 맀립 λΆ€μ°© ν•˜μ§€ μ•Šκ³ , 콘크리트 νƒ€μ„€μ‹œ 직접 μ½˜ν¬λ¦¬νŠΈμ— νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ λ§€λ¦½ν•œ κ²½μš°μ—λŠ” νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒκ³Ό 콘크리트 사이에 λΆ€μ°©νŒŒκ΄΄κ°€ λ°œμƒν•˜μ—¬ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ 효과λ₯Ό μ „ν˜€ κΈ°λŒ€ν•  수 μ—†μ—ˆλ‹€. λ”°λΌμ„œ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ€ μ½˜ν¬λ¦¬νŠΈμ™€ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ 뢀착강도λ₯Ό μΆ©λΆ„νžˆ 확보할 수 μžˆλŠ” μ—ν­μ‹œμ˜ μ‚¬μš©μ΄ ν•„μˆ˜μ μ΄λ‹€.

Fig. 5

PIC1381.jpg

Fig. 5. Load-deflection curves for the NSM-N beam series

 

Table 3. Summary of test results

Specimens

CFRP Strip

Load Increase

Ratio (%)

Cracking Strength (kN)

Ultimate

Strength (kN)

CONTROL

30.0

120.0

-

NSM1-N

34.0

120.4

-

NSM2-N

32.0

132.5

-

NSM1-E(A)

37.0

170.3

41.9

NSM1-E(B)

37.0

178.2

48.5

NSM2-E(A)

45.0

224.5

87.1

NSM2-E(B)

47.0

218.7

82.3

λŠ” 기쀀보와 콘크리트 λͺ¨λ₯΄ν„°μ— νƒ„μ†Œ μ„¬μœ νŒμ„ 직접 λ§€λ¦½ν•œ 보의 ν•˜μ€‘-처짐 관계 νŠΉμ„±μ„ λΉ„κ΅ν•œ κ²ƒμœΌλ‘œμ„œ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ μ½˜ν¬λ¦¬νŠΈμ— λ§€λ¦½ν•œ 경우 νœ¨κ°•λ„κ°€ μ•½κ°„ μ¦κ°€ν•˜λ‚˜ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒκ³Ό 콘크리트 사이에 λΆ€μ°©νŒŒκ΄΄κ°€ λ°œμƒν•˜μ—¬ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ 보강 효과λ₯Ό κΈ°λŒ€ν•  수 μ—†μ—ˆλ‹€.

Table 3은 λ³Έ μ‹€ν—˜μ—μ„œ μˆ˜ν–‰λœ μ‹€ν—˜λΆ€μž¬μ˜ κ· μ—΄ 및 κ·Ήν•œ 강도λ₯Ό μš”μ•½ν•œ κ²ƒμœΌλ‘œμ„œ, νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ΄ μ—ν­μ‹œλ‘œ λΆ€μ°© λ³΄κ°•λœ λΆ€μž¬λŠ” 기쀀보 보닀 νœ¨κ°•λ„κ°€ 크게 μ¦μ§„λ˜λ©°, λ³΄κ°•λ˜μ§€ μ•Šμ€ λΆ€μž¬λ³΄λ‹€ μ•½ 90%μ •λ„μ˜ 강도 증진이 μžˆλŠ” κ²ƒμœΌλ‘œ λ‚˜νƒ€λ‚¬λ‹€. 초기 κ· μ—΄ λ°œμƒ μ‹œμ μ€ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒ λΆ€μ°© 방식에 관계없이 μΌμ •ν•˜κ²Œ λ‚˜νƒ€λ‚¬λ‹€.

Fig. 6은 νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ 1쀄 맀립(μ„¬μœ νŒ λ³΄κ°•μœ¨ 0.0005)ν•˜μ—¬ μ—ν­μ‹œλ‘œ λΆ€μ°©ν•˜κ³  κ³ μ„±λŠ₯ λͺ¨λ₯΄ν„°λ‘œ 단면볡ꡬλ₯Ό μˆ˜ν–‰ν•œ 경우의 ν•˜μ€‘-처짐 νŠΉμ„±μ„ λ„μ‹œν•œ κ²ƒμœΌλ‘œμ„œ, 초기 강도가 크게 ν–₯μƒλ˜λŠ” κ²ƒμœΌλ‘œ λ‚˜νƒ€λ‚¬λ‹€. λ˜ν•œ 178.2kN으둜 λ‚˜νƒ€λ‚˜ 기쀀보 보닀 휨 강도가 μ•½ 50% μ¦κ°€ν•˜λŠ” κ²ƒμœΌλ‘œ λ‚˜νƒ€λ‚¬λ‹€. 그리고 νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒ 보강 μ½˜ν¬λ¦¬νŠΈλŠ” 연성이 크게 μ¦κ°€ν•˜μ—¬ 지진등과 같은 μΆ©κ²©ν•˜μ€‘μ„ λ°›λŠ” ꡬ쑰물 보강에 μœ λ¦¬ν•  κ²ƒμœΌλ‘œ νŒλ‹¨λœλ‹€. λ˜ν•œ νŒŒκ΄΄λŠ” νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ΄ λΆ€λΆ„μ μœΌλ‘œ νŒŒκ΄΄λ˜μ–΄ λ‹¨κ³„μ μœΌλ‘œ νŒŒκ΄΄λ˜λŠ” 양상을 λ‚˜νƒ€λ‚΄κ³  μžˆλ‹€. Fig. 7

PIC13B1.jpg

Fig. 6. Load-deflection curves for the NSM1-E beam series

 

PIC13D2.jpg

Fig. 7. Load-deflection curves for the NSM2-E beam series

은 νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ 2쀄 맀립(μ„¬μœ νŒ λ³΄κ°•μœ¨ 0.001) ν•˜μ—¬ μ—ν­μ‹œλ‘œ λΆ€μ°©ν•˜κ³  κ³ μ„±λŠ₯ λͺ¨λ₯΄ν„°λ‘œ 단면볡ꡬλ₯Ό μˆ˜ν–‰ν•œ 경우의 ν•˜μ€‘-처짐 νŠΉμ„±μ„ λ„μ‹œν•œ 것이닀. νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ΄ 2쀄 맀립된 λΆ€μž¬λŠ” λ³΄κ°•λ˜μ§€ μ•Šμ€ λΆ€μž¬λ³΄λ‹€ 더 높은 ν•˜μ€‘μ— 이λ₯΄κΈ°κΉŒμ§€ μ„ ν˜•κ΅¬κ°„μ΄ ν™•λŒ€λ˜λ©°, 초기 강도가 크게 ν–₯μƒλ˜λŠ” κ²ƒμœΌλ‘œ λ‚˜νƒ€λ‚¬μœΌλ©°, λ˜ν•œ 1쀄 맀립의 κ²½μš°λ³΄λ‹€λ„ μ΄ˆκΈ°κ°•λ„ 및 νœ¨κ°•λ„κ°€ 크게 κ°œμ„ λ˜λŠ” κ²ƒμœΌλ‘œ λ‚˜νƒ€λ‚¬λ‹€. νœ¨κ°•λ„ μ—­μ‹œ 맀우 μ¦κ°€ν•˜μ—¬ νœ¨κ°•λ„κ°€ 225kN으둜 λ‚˜νƒ€λ‚˜ 기쀀보 보닀 휨 강도가 μ•½ 90% μ¦κ°€ν•˜λŠ” κ²ƒμœΌλ‘œ λ‚˜νƒ€λ‚¬λ‹€. 그리고 νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒ 보강 μ½˜ν¬λ¦¬νŠΈλŠ” 연성이 크게 μ¦κ°€ν•˜λŠ” κ²ƒμœΌλ‘œ λ‚˜νƒ€λ‚¬λ‹€. λ˜ν•œ λ³Έ μ—°κ΅¬μ—μ„œλŠ” 단면 볡ꡬ λͺ¨λ₯΄ν„°λŠ” μ’…λ₯˜μ— 관계없이 ν•˜μ€‘μ— κΈ°μ—¬ν•˜λŠ” λ°”λŠ” 크게 μ—†μ—ˆμœΌλ‚˜, 파괴 μ‹œμ κΉŒμ§€ νƒˆλ½ν•˜μ§€ μ•Šκ³  μ§€μ§€ν•˜κ³  μžˆμŒμ„ μ•Œ 수 μžˆμ—ˆλ‹€.

3.2 νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒ λ³€ν˜•μœ¨

Table 4

Table 4. summary of mesured strains in NSM CFRP srtips

Specimens

NSM Strips

Mid* (PIC13E2.gif)

1/3* (PIC13E3.gif)

CONTROL

 

 

NSM1-N

1,700

1,470

NSM2-N

2,100

2,300

NSM1-E(A)

16,000

15,000

NSM1-E(B)

14,800

13,200

NSM2-E(A)

15,500

16,120

NSM2-E(B)

16,200

16,100

Mid. : Strain at midpoint from support

1/3 : Strain at a third point from support

λŠ” νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒ 보강 콘크리트 λΆ€μž¬μ˜ κ·Ήν•œ μƒνƒœμ—μ„œμ˜ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ λ³€ν˜•μœ¨μ„ λ‚˜νƒ€λ‚Έ 것이닀. λ³Έ μ‹€ν—˜ κ²°κ³Ό, λΆ€μž¬ μ€‘μ‹¬μ—μ„œ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ— λ°œμƒν•˜λŠ” 인μž₯λ³€ν˜•μœ¨μ€ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ ν˜•μƒ 및 λΆ€μ°© 길이에 관계없이 거의 15,000PIC1403.gifμ—μ„œ 16,000PIC1404.gif으둜 λ‚˜νƒ€λ‚¬λ‹€.

λ”°λΌμ„œ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμœΌλ‘œ λ³΄κ°•λœ 철근콘크리트 λΆ€μž¬λŠ” ν‘œλ©΄ λ§€λ¦½νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒκ³Ό 철근콘크리트 λΆ€μž¬λŠ” 합성거동이 μœ λ„λ˜λ©°, 맀립 νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ 보강 νš¨μœ¨μ€ 맀우 쒋은 κ²ƒμœΌλ‘œ ν‰κ°€λœλ‹€. κ·ΈλŸ¬λ‚˜ μ „μˆ ν•œ 바와 같이, μ—ν­μ‹œλ‘œ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ 맀립 λΆ€μ°© ν•˜μ§€ μ•Šκ³  콘크리트 λͺ¨λ₯΄ν„°μ— νƒ„μ†Œ μ„¬μœ νŒμ„ 직접 λ§€λ¦½ν•œ κ²½μš°μ—λŠ” νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒκ³Ό 콘크리트 사이에 λΆ€μ°©νŒŒκ΄΄κ°€ λ°œμƒν•˜μ—¬ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ 효과λ₯Ό μ „ν˜€ κΈ°λŒ€ν•  수 μ—†μ—ˆλ‹€. νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ€ μ½˜ν¬λ¦¬νŠΈμ™€ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ 뢀착강도λ₯Ό μΆ©λΆ„νžˆ 확보할 수 μžˆλŠ” μ—ν­μ‹œμ˜ μ‚¬μš©μ΄ ν•„μˆ˜μ μ΄λ‹€. λ”°λΌμ„œ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ 보수 보강이 μ•„λ‹Œ μ‹  ꡬ쑰물에 직접 ν™œμš©ν•˜κΈ° μœ„ν•΄μ„œλŠ” μƒˆλ‘œμš΄ λ°©λ²•μ˜ 뢀착방식에 λŒ€ν•œ 연ꡬ가 ν•„μš”ν•  κ²ƒμœΌλ‘œ νŒλ‹¨λœλ‹€. 콘크리트 νƒ€μ„€μ‹œ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ 직접 λ§€λ¦½ν•œ 경우의 νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒ λ³€ν˜•μœ¨μ€ μ•½ 2,000PIC1415.gif λ‚΄μ™Έλ‘œμ„œ μ™ΈλΆ€ν•˜μ€‘μ— λŒ€ν•΄ μ „ν˜€ 지지λ₯Ό λͺ»ν•˜κ³  μžˆλŠ” κ²ƒμœΌλ‘œ λ‚˜νƒ€λ‚¬λ‹€.

3.3 νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒ λ³΄κ°•λ³΄μ˜ κ· μ—΄ 및 파괴 양상

νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ ν‘œλ©΄μ— λ§€λ¦½ν•˜μ—¬ μ—ν­μ‹œλ‘œ λΆ€μ°© λ³΄κ°•ν•œ 철근콘크리트 보(NSM1-E(A,B) 및 NSM2-E(A,B))의 νŒŒκ΄΄λŠ” μ΄ˆκΈ°κ· μ—΄ λ°œμƒκ³Ό ν•¨κ»˜ μ‹œμž‘λ˜λ©°, μ΄ˆκΈ°κ· μ—΄μ€ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ 보강과 관계없이 μΌμ •ν•˜κ²Œ 30-47kN μˆ˜μ€€μ—μ„œ λ°œμƒν•˜λ©° 휨 균열이 ν™•λŒ€λ˜κ³  μ „νŒŒλ˜μ—ˆλ‹€. κ·ΈλŸ¬λ‚˜ μ΄ˆκΈ°κ· μ—΄ λ°œμƒ 이후 보강 콘크리트 λΆ€μž¬λŠ” μ €ν•­λŠ₯λ ₯이 맀우 λ›°μ–΄λ‚˜ 균열폭이 λ―Έμ„Έν•˜κ²Œ λ°œμƒν•˜κ³  있으며 맀우 κ· μΌν•œ 균열양상을 보이고 μžˆλ‹€. 철근이 ν•­λ³΅ν•œ 이후 νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ μ €ν•­λŠ₯λ ₯은 더 크게 λ‚˜νƒ€λ‚˜κ³  있으며, μ²˜μ§μ„ μ–΅μ œν•˜λŠ” νš¨κ³Όκ°€ 큰 κ²ƒμœΌλ‘œ λ‚˜νƒ€λ‚¬λ‹€. νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒ λ³΄κ°•μœ¨μ΄ 0.0005인 λΆ€μž¬ NSM1-E(A)λΆ€μž¬μ˜ 파괴(Fig. 8

PIC1445.JPG

Fig. 8. Failure of the beam of NSM1-E(A)

 

PIC1484.JPG

Fig. 9. Failure of the beam of NSM2-E(A)

)λŠ” 맀립 νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ 인μž₯ 파괴둜 μΈν•˜μ—¬ μ‹œμž‘λ˜λ©°, νŒŒκ΄΄λŠ” λ‹¨κ³„μ μœΌλ‘œ μΌμ–΄λ‚˜λŠ” κ²ƒμœΌλ‘œ λ‚˜νƒ€λ‚¬λ‹€. 보에 맀립된 νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ€ 철근콘크리트 λΆ€μž¬μ™€ 합성거동을 μΌμœΌν‚€λ©΄μ„œ μ„¬μœ νŒμ˜ 인μž₯νŒŒκ΄΄κ°€ μœ λ„λ˜λ©°, 맀우 점진적인 νŒŒκ΄΄κ°€ λ°œμƒλ˜μ—ˆλ‹€. νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ€ ν•˜μ€‘μ΄ 증가함에 따라 μ„¬μœ  κ²° λ°©ν–₯으둜 λΆ„λ¦¬λ˜κΈ° μ‹œμž‘ν•˜μ˜€μœΌλ©°, κ·Ήν•œ μƒνƒœμ— λ„λ‹¬ν•˜λ©΄μ„œ 맀립 νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ λͺ¨λ“  μ„¬μœ  μ†Œμ„ μ΄ ν’€λ¦¬λŠ” μ™„μ „ν•œ 뢄리 양상을 λ‚˜νƒ€λ‚΄κ³  μžˆλ‹€. λ˜ν•œ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ΄ λΆ€λΆ„μ μœΌλ‘œ νŒŒλ‹¨λ˜λ©΄μ„œ ν•˜λΆ€ 단면 볡ꡬ λͺ¨λ₯΄ν„°μ— 균열이 λ°œμƒν•˜μ˜€μœΌλ‚˜ μ΅œμ’… νŒŒκ΄΄μ— 이λ₯΄κΈ° κΉŒμ§€ λΆ€μž¬μ— λΆ€μ°©λ˜μ–΄ 쒋은 효과λ₯Ό λ‚˜νƒ€λ‚΄κ³  μžˆλ‹€.

Fig. 9λŠ” νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ΄ 2μ€„λ‘œ 맀립된 NSM2-E(A) 철근콘크리트 λΆ€μž¬(νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒ λ³΄κ°•μœ¨ 0.001)의 νŒŒκ΄΄ν˜•μƒμ„ λ‚˜νƒ€λ‚Έ 것이닀. NSM2-E(A) λΆ€μž¬λŠ” 높은 휨 강도와 보강 νš¨μœ¨μ„ λ‚˜νƒ€λ‚΄μ–΄ λ‹€λ₯Έ 콘크리트 보에 λΉ„ν•΄ 처짐이 ν˜„μ €ν•˜κ²Œ 쀄어듀고 κ· μ—΄μ˜ ν™•λŒ€ 및 진전이 크게 κ΅¬μ†λ˜λŠ” κ²ƒμœΌλ‘œ λ‚˜νƒ€λ‚¬λ‹€. νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ λ§€λ¦½ν•˜μ—¬ λ³΄κ°•ν•˜λŠ” 곡법은 νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ λΆ€μ°©ν•˜λŠ” 곡법과 λΉ„κ΅ν•˜μ—¬ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒ 보강 νš¨κ³Όκ°€ ν˜„μ €ν•˜κ²Œ κ°œμ„ λ˜λŠ” κ²ƒμœΌλ‘œ λ‚˜νƒ€λ‚¬λ‹€. 이것은 νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒκ³Ό 콘크리트 κ΅¬μ²΄μ™€μ˜ 거의 μ™„μ „ν•œ 합성거동 λ•Œλ¬ΈμΈ κ²ƒμœΌλ‘œ νŒλ‹¨λœλ‹€.

4. κ²° λ‘ 

 λ³Έ 연ꡬ κ²°κ³Ό λ„μΆœλœ κ²°κ³ΌλŠ” λ‹€μŒκ³Ό κ°™λ‹€.

(1)νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ μ—ν­μ‹œλ‘œ λΆ€μ°© λ§€λ¦½ν•˜μ—¬ 철근콘크리트 λΆ€μž¬λ₯Ό λ³΄κ°•ν•œ λΆ€μž¬λŠ” λ³΄κ°•λ˜μ§€ μ•Šμ€ λΆ€μž¬λ³΄λ‹€ 더 높은 ν•˜μ€‘μ— 이λ₯΄κΈ°κΉŒμ§€ μ„ ν˜•κ΅¬κ°„μ΄ ν™•λŒ€λ˜λ©°, 초기 강성이 크게 ν–₯μƒλ˜λŠ” κ²ƒμœΌλ‘œ λ‚˜νƒ€λ‚¬λ‹€. λ˜ν•œ νœ¨κ°•λ„κ°€ ν˜„μ €ν•˜κ²Œ μ¦κ°€ν•˜μ—¬ λ³΄κ°•ν•˜μ§€ μ•Šμ€ κ²½μš°λ³΄λ‹€ μ•½ 90%의 강도증진 효과λ₯Ό λ‚˜νƒ€λ‚΄κ³  있으며, 연성이 크게 μ¦κ°€ν•˜μ—¬ 지진등과 같은 μΆ©κ²©ν•˜μ€‘μ„ λ°›λŠ” ꡬ쑰물 보강에 μœ λ¦¬ν•  κ²ƒμœΌλ‘œ νŒλ‹¨λœλ‹€.

(2)μ—ν­μ‹œλ‘œ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ 맀립 λΆ€μ°©ν•˜μ§€ μ•Šκ³  콘크리트 νƒ€μ„€μ‹œ 콘크리트 속에 νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ 직접 λ§€λ¦½ν•œ κ²½μš°μ—λŠ” νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒκ³Ό 콘크리트 사이에 λΆ€μ°©νŒŒκ΄΄κ°€ λ°œμƒν•˜μ—¬ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ 효과λ₯Ό μ „ν˜€ κΈ°λŒ€ν•  수 μ—†μ—ˆλ‹€. λ”°λΌμ„œ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ€ μ½˜ν¬λ¦¬νŠΈμ™€ νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ 뢀착강도λ₯Ό μΆ©λΆ„νžˆ 확보할 수 μžˆλŠ” μ—ν­μ‹œμ˜ μ‚¬μš©μ΄ ν•„μˆ˜μ μ΄λ©°, νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ μ‹  ꡬ쑰물에 직접 ν™œμš©ν•˜κΈ° μœ„ν•΄μ„œλŠ” μƒˆλ‘œμš΄ λ°©λ²•μ˜ 뢀착방식에 λŒ€ν•œ 연ꡬ가 ν•„μš”ν•  κ²ƒμœΌλ‘œ νŒλ‹¨λœλ‹€.

(3)νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ„ λ§€λ¦½ν•˜κ³  ν‘œλ©΄λΆ€μ— κ³ μ„±λŠ₯ λͺ¨λ₯΄ν„°λ‘œ 단면을 λ³΅κ΅¬ν•˜λŠ” 보강 방식은 νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ 외뢀적인 손상을 μ°¨λ‹¨ν•˜κ³  내ꡬ성을 ν–₯μƒμ‹œν‚¬ 뿐 μ•„λ‹ˆλΌ 미관이 μš°μˆ˜ν•˜μ—¬ λ³΄μˆ˜μ™€ 보강이 ν˜Όν•©λœ 합리적이고 μ μ ˆν•œ 보강 λ°©μ‹μœΌλ‘œ μ‚¬λ£Œλœλ‹€.

(4)νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμœΌλ‘œ λ³΄κ°•λœ 철근콘크리트 λΆ€μž¬λŠ” νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ˜ 인μž₯ 파괴둜 μΈν•˜μ—¬ μ‹œμž‘λ˜λ©°, μ΄λŠ” λ‹¨κ³„μ μœΌλ‘œ μΌμ–΄λ‚˜λŠ” κ²ƒμœΌλ‘œ λ‚˜νƒ€λ‚¬λ‹€. 보에 맀립된 νƒ„μ†Œμ„¬μœ νŒμ€ 철근콘크리트 λΆ€μž¬μ™€ 합성거동을 μΌμœΌν‚€λ©΄μ„œ μ„¬μœ νŒμ˜ 인μž₯νŒŒκ΄΄κ°€ μœ λ„λ˜λ©°, 맀우 점진적인 νŒŒκ΄΄κ°€ λ°œμƒλ˜μ—ˆλ‹€.

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