• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.90-90
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• 2011

최근 전 세계적으로 지진의 발생 빈도가 증가하며 그 규모도 점차 커지는 경향을 보이고 있다. 대형지진의 발생 시 저층 구조물의 붕괴로 인한 인명 및 사회, 경제적 피해가 두드러짐에 따라 기존 저층 구조물의 내진보강기법에 관한 연구가 활발히 진행 중인 추세이다. 우리나라의 경우 강도증가형 내진보강공법이 주를 이루고 있어 다양한 내진보강기법의 개발 및 적용이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 지진입력하중 저감형 내진보강기법으로서 강재댐퍼시스템을 제안하여 구조적 성능을 파악하고, 이를 적용한 보강 실험체와 비보강 실험체를 제작하여 정적가력실험을 통하여 그 성능을 비교하였다. 제안된 강재댐퍼시스템은 입력에너지를 소산시키는 내부의 슬릿형 댐퍼와 이를 지지하는 기둥 및 외부 프레임으로 구성되며, 내부 댐퍼는 먼저 항복하여 에너지를 소산시키기 위하여 지지기둥 및 프레임에 사용된 강재보다 강성 및 강도가 적게 계획되었다. 강재댐퍼의 성능실험 결과, 비교적 안정적 거동을 하며, 강성과 강도 및 에너지 흡수능력이 우수하게 나타났다. 보강 및 비보강 실험체의 골조는 기존 학교 건축물의 표준도면을 기준으로 하여 골조의 일부를 대상으로 60% 축소율을 적용하여 계획하였으며, 보강 실험체는 미리 제작된 강재댐퍼시스템을 골조 내에 설치하여 에폭시 주입법으로 부착시공 하였다. 보강 및 비보강 골조 실험체의 정적가력 실험결과 비보강 실험체는 기둥의 휨 항복 후 변형의 증가에 따라 휨 및 전단 균열이 증가하면서 최종적으로 기둥이 전단파괴 되었으며, 보강 실험체는 비보강 실험체에 비하여 기둥 및 보의 균열이 적고, 골조에 골고루 분포되어 파괴 규모가 감소하였다. 최대 강도면에서 보강 실험체는 비보강 실험체에 비하여 약 3.4배 우수하였으며, 초기강성은 약 7배 가량 유리한 것으로 평가되어 제안된 강재댐퍼시스템이 강도면에서 우수한 성능을 나타냄을 알 수 있었다. 또한 두 실험체의 기둥 주근 및 띠철근의 변형률을 비교한 결과, 비보강 실험체는 대부분의 철근이 항복하여 큰 변형을 일으킨 반면, 보강실험체에서는 철근의 항복현상이 나타나지 않았고 댐퍼가 항복을 하면서 큰 변형을 일으켰다. 이를 통해 지진하중 입력 시 댐퍼에서 입력 에너지를 흡수하여 큰 하중을 부담하며, 기존의 구조부재에는 입력 에너지가 낮아 손상이 보다 적게 발생함을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.43-53
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• 2010

면진기술은 건축물의 구조적 피해를 줄이고 진동에 민감한 구조물의 내진성능을 향상시키는 가장 효과적인 방법 중의 하나이다. 하지만 면진구조시스템에서 지진에너지를 흡수하는 댐퍼의 재료로서 자주 사용되었던 납의 환경오염문제가 대두되면서, 최근에는 친환경 재료인 강재를 사용하는 경우가 증가하고 있다. 본 연구에서는 면진시스템용 에너지흡수장치인 U형 강재댐퍼를 대상으로 비선형 유한요소해석을 수행하고 SS400 강재와 고인성강재를 사용한 댐퍼의 해석결과를 비교하여 사용강재의 재료적 특성의 차이가 댐퍼의 변형능력에 미치는 영향을 분석하며, 고인성강재를 사용한 댐퍼의 형상비, 두께, 폭에 따른 변형능력을 파악한다. 또한 고인성강재를 사용한 U형 강재댐퍼의 응력분포를 분석하여 응력분포에서 나타내는 문제점을 개선하기 위한 대책으로 댐퍼의 일부 구간에 개구부를 둔 새로운 형상을 제시하고 형상에 따른 변형능력, 내력특성 및 응력분포를 고려하여 최적형상과 설계식을 제안하고자 한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.371-382
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• 2012

기존의 전단벽 시스템은 커플링보를 강하게 설계하는 경우가 많아 상대적으로 내력 및 강성이 낮은 콘크리트 코어와 특정층에 손상이 발생되기 쉬워 건물의 연성이 저하된다. 전단벽 시스템의 연성능력 및 내진성능을 향상시키기 위해 본 연구에서 강성은 기존의 커플링보 이상으로 발휘되면서 설계하중에 따라 내력을 용이하게 변화시킬 수 있는 강재이력댐퍼를 커플링보에 적용하였다. 강재이력댐퍼는 2단으로 직렬 연결된 형상으로 제안하였고, 제안된 강재이력댐퍼의 구조성능을 검증하기 위하여 정적실험을 수행하였다. 또한 FEM 해석결과를 실험결과와 비교 검증하고 강재이력댐퍼의 초기강성, 에너지 흡수능력, 변형능력 등을 분석하여 설계 근사식을 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5A호
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• pp.685-690
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• 2008

최근 대규모의 지진피해로 인해 내진설계에 대한 관심이 높아지면서, LRB(Lead Rubber Bearing), FPS(Friction Pendulum System) 등 다양한 지진격리장치에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서 E-Shape 강재이력댐퍼를 이용한 지진격리장치의 성능 평가를 위해 E-Shape 댐퍼의 동적거동 실험을 수행하였으며, 이를 바탕으로 해석적 연구를 위한 수치모델을 제안하였다. 또한, 제안된 E-Shape 강재이력댐퍼의 수치모델을 6자유도를 가진 5층 건물에 적용하여 LRB 시스템과 이력거동을 비교하여 지진격리성능 평가를 수행하였다. 본 연구를 통하여 제안된 수치모델은 실제 E-Shape 강재이력댐퍼의 동적거동을 적절히 묘사할 수 있으며, E-Shape 강재이력댐퍼는 비선형 거동을 통한 에너지를 적절히 소산시킴으로서 기존 시스템과 비교하여 충분히 지진격리성능을 발휘할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.119-127
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• 2011

본 연구의 목적은 에너지 흡수형 강재 댐퍼를 이용하여 손상순서를 제어함으로써 주구조체를 재사용 할 수 있는 철골조시스템을 개발하고, 지진응답특성을 파악하는 것이다. 이를 위하여 강재 댐퍼의 형상을 제안하고, 제안된 강재 댐퍼의 변형 형상과 응력 분포를 알아보기 위하여 범용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS(ver.10.0)을 이용한 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 또한 지진응답특성을 파악하기 위하여 실대형 사이즈 $54m{\times}2.4m$의 1층 철골조 실험체 4개를 설계 및 제작하여 유사동적 지진응답실험을 수행하였다. 본 연구에서 제안하는 강재 댐퍼를 제진요소로 사용하는 경우, 주구조체에 비하여 높은 강성을 갖는 댐퍼가 소폭의 변위에 먼저 소성화함으로써 이력에 의한 지진에너지를 흡수할 수 있으며, 지진응답에서 유리한 것이 판명되었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2009년도 춘계 학술대회 제21권1호
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• pp.65-66
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• 2009

본 연구에서는 제진시스템을 이용한 내진보강 핵심기술을 개발하기 위한 연구의 일환으로, 변위 증폭형 제진시스템에 적용될 slit hole을 갖는 강재이력댐퍼를 대상으로 점증적 변위 제어를 통한 탄소성이력특성을 평가하였다. 실험결과, 강재 슬릿댐퍼는 탄소성거동에 의해 안정적 이력특성을 보이는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.45-52
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• 2019

본 연구에서는 벽체의 록킹 거동을 고려한 내진보강 기법을 개발하였다. 록킹 거동은 벽체 수직 축을 중심으로 좌우로 회전하는 것으로, 개발 시스템은 변위 큰 부분에 댐퍼 등을 설치하여 에너지를 소산 시키는 방법이다. 댐퍼는 강재댐퍼를 사용하였으며, 스트럿 형상 및 높이를 변수로 선정하였다. 실험결과 스트럿 높이가 짧을수록 강도 능력이, 길수록 변형능력이 우수한 것으로 평가되었다. I형과 S형 스트럿 능력을 평가한 결과, S형이 우수한 내진 성능을 보유한 것으로 평가되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.86-94
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• 2023

본 연구에서는 강재 슬릿댐퍼를 대상으로 하여 면외 변형을 구속할 수 있는 보완상세를 제시하고, 제안상세 적용 유무와 댐퍼의 형상비를 변수로 하여 일정진폭 가력실험을 수행하였다. 실험결과에 따라 제안상세가 적용된 슬릿댐퍼의 반복이력은 설정된 변수 범위에서 모두 안정적인 방추형의 이력거동을 나타내었으며 종국거동까지 댐퍼의 면외변형은 관찰되지 않았다. 누적변형각 분석을 통해 제안상세가 적용된 댐퍼 시스템은 대조군에 비해 월등히 큰 소성변형능력을 확보할 수 있음을 확인하였다. 이러한 구조적 효과(구속패널효과)는 슬릿댐퍼의 형상비가 작을수록 크게 나타났다. 관련 국외기준을 참고하여 제안상세 적용유무에 따른 슬릿댐퍼의 피로곡선을 작성하고 예측곡선 제시를 위한 매개변수를 도출하였다. 본 연구의 결과를 토대로 향 후 다양한 종류의 제진장치의 구조성능에 대한 정량적인 비교가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.91-100
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• 2018

본 연구에서 제안하는 내진보강기법은 듀얼시스템으로 비내진상세로 설계된 저층구조물을 대상으로 적용하기 위한 기법이다. 듀얼시스템은 기존의 구조체, 외부보강체, 강재이력댐퍼로 구성되고 구조체와 외부보강체 사이에 강재이력댐퍼를 설치한다. 구조체와 외부보강체는 강성과 적재하중에 의해 서로 다른 주기에 의해 상대변위가 발생되고 강재이력댐퍼를 통해 지진에너지를 흡수한다. 본 연구에서 제안된 듀얼시스템의 내진성능을 검증하기 위해 동적실험을 수행한다. 동적 실험결과, 듀얼시스템 보강 시 에너지가 1.84배 더 많이 입력됨에도 불구하고 56%의 변형 저감과, 93%의 손상 저감이 됨에 따라 듀얼시스템 적용 시 내진성능을 향상시킬 것으로 판단된다. 그리고 연구결과는 듀얼시스템의 설계범위를 설정하기 위한 추후 연구의 기초자료로 제시하고자 한다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제17권4호
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• pp.829-838
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• 2021

연구목적: 경제적, 기술적 이유로 내진설계가 되지 않은 기존의 콘크리트 구조물이나 내진설계나 면진 시공이 어려운 저층의 콘크리트 구조물이 지진력을 받을 때, 액체가 아닌 공기를 이용한 감쇠장치인 공기 스프링 댐퍼 시스템(Air Spring Damper System, ASDS)을 제안하고 한다. 연구방법: 자유진동의 운동방정식에서 감쇠력(Damping Force) 항인 $f_D=c{\dot{v}}$에 대한 연구를 수행하고자 하며, 이 장치가 댐퍼로서의 감쇠능력을 갖는 지에 대하여 실험적, 이론적으로 분석하며 현장적용에 대한 가능성 여부를 검토 한다. 연구결과: 에어 댐퍼 시스템은 제작 및 시공이 간편하고 형상, 크기, 재료 등에 제한이 적어서 댐퍼 의 개수가 증가하더라도 강재 이력형 댐퍼에 비하여 월등히 경제적이라 사료된다. 결론: 공기 스프링 댐 퍼 시스템에서는 감쇠비를향상을 위하여 공기 입출용 구멍의 직경을 줄이는 것이 필수이지만, 직경이 어느 이하의 크기로 줄어들면 공기의 압축성에 대한 고려가 필요하므로 공기 입출용 구멍의 직경과 공 기 압축성의 상관성에 대하여 추가적인 연구가 필요하다.