• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권9호
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• pp.414-423
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• 2020

최근 콘크리트 구조물을 보강하는데 경량이며 높은 강도를 가지고 있는 FRP(Fiber Reinforced Polymer)시트의 사용이 증가하고 있는데 구조물 보강 설계 시 부착 강도가 매우 중요하다. 그래서 FRP시트와 콘크리트 사이의 부착 강도에 대한 정확한 수치 모델을 얻기 위하여 많은 연구자가 다양한 변수(콘크리트 압축강도 및 인장강도, 콘크리트와 FRP의 탄성계수, 콘크리트와 FRP의 폭과 두께, 파괴에너지, 부착 길이, 유효부착길이, 최대 부착 응력과 최대 슬립)를 가지고 실험과 해석 연구를 수행하여 왔다. 결과적으로 많은 모델이 도출되었으나 실무에 쉽게 사용될 수 있는 검증된 모델은 제시되지 않았다. 그래서 본 연구는 현재까지 제안된 23개의 모델(Khalifa 모델, Iso 모델, Maeda 모델, Chen 모델 등)로부터 부착 강도에 미치는 요인을 분석하고 188개의 시험체에 대한 부착 강도 실험값을 각 모델들의 수치 결과 값과 비교하여 수식이 간단하고 높은 정도를 가진 사용하기 쉬운 모델을 제시하고자 하였다. 결과적으로 부착 강도 모델로 Iso 모델과 Holzenkӓmpfer 모델의 유효부착길이에 근거한 실용성 있는 모델을 제안하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권5호
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• pp.497-504
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• 2012

모바일하버는 해상에서 컨테이너 상하역 작업을 하는 새로운 해상물류 시스템이다. 모바일하버용크레인과 같이 해상에서 작업하는 대형 구조물은 파도에 의해 발생하는 지지부의 운동으로 관성력의 영향을 크게 받는다. 따라서 구조물의 안전성에 대한 정확한 검증이 요구되며, 생산 비용을 줄이기 위해 경량화가 매우 중요하다. 이런 요구조건을 위해 동적 응답 최적설계를 수행한다. 등가정하중법은 동하중을 등가정하중으로 변환한 후, 정적 응답 최적화기법을 사용하여 문제를 해결하는 동적 응답 최적설계 방법이다. 지지부의 움직임을 고려한 등가정하중법을 제안하고, 제안한 방법으로 모바일하버용 크레인을 최적화한다.

• 한국철도학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.301-308
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• 2015

철도차량의 경량화 일환으로 대차 프레임 스킨제작에 복합소재를 적용하여 RTM 기법으로 제조하는 방안을 검토하였다. RTM 기법은 공정설비의 단순화 및 복잡한 형상의 대형 구조물을 짧은 시간에 제조할 수 있는 장점이 있다. RTM 공정에서는 구조물에 기공이 갇힐 수 있기 때문에 수지 주입구와 배출구의 개수 및 위치 선정이 중요하다. 이번 연구에서는 섬유 프리폼의 투과성 계수를 등방성과 이방성 특성으로 구분하여 RTM 성형특성을 수치해석을 통해 예측하였다. 그로부터 투과성 계수에 따른 기공 형성과 성형 시간의 예측 및 수지 배출구의 최적 위치 등 공정조건을 선정하기 위한 대차 프레임 스킨의 RTM 성형 충전패턴을 분석하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.49-52
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• 2008

유리섬유를 사용한 섬유강화복합체(Glass Fiber Reinforced Polymer, GFRP) 보강근의 인장강도 및 부착성능 등은 철근과 다르기 때문에 GFRP 보강근을 콘크리트 구조물에 적용하기 위해서는 GFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 부재의 거동에 관한 연구가 선행되어야 한다. GFRP는 높은 비강도, 경량성, 비부식성 등의 장점을 가지고 있으나 탄성계수가 철근보다 작아 상대적으로 큰 처짐이 발생하는 단점이 있다. 교량 바닥판은 아칭효과 등에 의해 휨성능이 증가하므로 FRP 보강근을 우선 적용할 수 있는 대상 중 하나이다. 본 논문은 국내에서 개발된 철근 대체재용 GFRP 보강근의 콘크리트 구조물로의 적용 가능성을 관찰하기 위한 실험연구에 관한 것으로 폭과 길이가 3,000 mm, 4,000 mm이고 두께가 240 mm인 실제 크기의 콘크리트 바닥판을 제작하여 GFRP 보강근의 보강비에 따른 거동을 관찰하였다. 정적실험을 수행하였으며 DB-24 하중등급의 축하중을 모사한 재하면적을 가진 직사각형 강재로 바닥판이 파괴될 때까지 집중하중을 가하였다. 철근 보강 바닥판과 GFRP 보강 바닥판의 거동차이를 최대성능 및 처짐 거동 등에 대해 비교 검토하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.101-104
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• 2008

염해에 노출이 심한 구조물이나 교량의 상판의 보강철근 부식으로 인한 콘크리트 구조물의 구조성능 및 내구성능의 저하가 큰 문제로 대두되고 있다. 이에 최근 활발히 연구가 진행 중인 섬유보강근(Fiber Reinforced Polymer Bar, 이하 FRP 보강근)은 높은 화학적 내구성, 고강도, 경량성 등에 의하여 철근을 대체할 콘크리트 보강재로 그 가치를 인정받아 미국, 유럽, 캐나다 등에서는 이미 FRP 보강근의 설계지침서가 발표되었다. 하지만 아직 FRP 보강근을 이형철근과 같이 높은 신뢰성을 가지는 보강재로 사용하기에는 파악해야할 구조적 문제가 많이 있는데 그 중 하나가 콘크리트와의 부착성능이다. FRP 보강근의 부착성능은 콘크리트 압축강도에 크게 영향을 받는 이형철근과 달리 섬유종류, 외피 표면 상태 등 여러 가지 요소에 의한 복합적 영향을 받는 부착특성을 보인다. 이에 본 연구에서는 외피 표면 상태, 콘크리트 압축강도, 반복하중 작용 등을 변수로 하는 GFRP 보강근으로 보강된일 방향 인장-인발 시편의 부착실험을 통하여 GFRP 보강근의 부착특성을 관찰하고자 하였다. 실험 결과 콘크리트 압축강도의 증가에 따라 GFRP 보강근의 부착강도는 증가하였으며 반복하중의 작용에 의하여 단조하중에서의 부착강도에 비하여 GFRP 보강근의 부착강도는 감소하는 결과를 보였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.79-85
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• 2009

최근의 대공간구조물은 장스팬화 됨은 물론이고 경량화되면서 면외 방향의 강성이 매우 작아지고 있다. 이로 인하여 공력불안정 진동의 발생 여부는 물론이고 연성구조물의 판단시에도 고유진동수의 정확한 산정이 필요하다. 그러나 국내외 대공간구조물의 고유진동수 제안식에 대한 연구는 매우 미흡한 실정이다. 따라서 국내 7개 공간구조물의 고유치해석에서 얻은 근사식을 일본건축학회 고유치해석에 근거한 2가지 제안식과 일본의 28개 공간구조물의 계측치에서 얻은 고유진동수 근사식을 비교하였다. 지붕의 고유진동수는 스팬이 증가함에 따라서 작아지는 경향을 확인하였다. 국내의 고유진동수 값은 전반적으로 일본의 공간구조물의 해석과 계측에 근거한 고유진동수보다 동일한 스팬에서 작은 경향을 보임을 알 수 있었다. 따라서 국내 공간구조물의 지붕은 일본의 경우보다 비교적 연성구조물인 것을 확인할 수 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.939-941
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• 2017

항공우주 구조물은 경량화를 위하여 복합재의 사용이 증가하고 있다. 이러한 구조물 중 추진기관에 해당하는 발사체 동체의 링 프레임 및 부품은 구조적 파손에 덜 취약한 섬유 강화 복합재를 주로 사용한다. 섬유 강화 복합재의 사용이 증가함에 따라 강성 및 강도의 효율적인 설계 방법에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 논문에서는 섬유 강화 복합재 중 2차원 3축 브레이딩 복합재의 단위 체적 형상(Repeating Unit Cell, RUC)에 따른 기계적 강도를 예측하였다. 강도 예측 기법으로 섬유다발의 이산화 기법를 통한 섬유조각(Yarn Slice) 정의, 증분 접근법, 강성저하 모델 등을 사용하였다. 마지막으로 예측된 강도와 시험결과를 비교하여 본 논문에서 정의한 예측 기법의 정확도를 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권9호
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• pp.629-641
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• 2019

고온, 고압의 연소가스에 의해 유입되는 많은 열을 효과적으로 차단하여 고체 로켓 노즐의 공력형상을 최대한 유지하면서 구조물의 온도 상승을 일정수준 이하로 제한하기 위해 연소가스와 접하는 위치에 내삭마성이 우수한 C/C 복합재 등의 내열재를, 그 배면에는 열확산계수가 낮은 단열재를 적용한다. 내산화성이 우수한 SiC/SiC 복합재는 가스터빈 엔진에 적용되고 있으며, 경량화와 내열성 향상으로 인해 엔진 성능 증가에 기여하고 있다. 극초음속으로 비행하는 스크램제트는 흡입 공기 온도가 매우 높아서 흡열 연료를 냉각제로 사용하는 C/SiC 구조물 개발 연구가 수행되고 있다. 본 논문에서는 고체 로켓 노즐, 가스터빈 엔진 및 램제트/스크램제트 추진기관에 사용되는 다양한 내열 복합재의 특성, 적용사례 및 개발 동향을 고찰하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.427-435
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• 2020

모듈러 건축물은 철근콘크리트 및 철골 구조물에 비하여 상대적으로 경량이고, 단위 모듈간 기둥의 일체성을 기대하기 어려운 구조적 특성을 가진다. 이와 같은 구조적 특성은 모듈러 건축물의 높이가 높아짐에 따라 바람 및 지진과 같은 횡력저항성능에 직접적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 횡력저항성능을 향상시키기 위해 긴장재를 활용한 모듈러 구조시스템을 제안하였다. 모듈러 구조시스템을 구성하는 주요 요소인 포스트텐션 기둥-바닥 접합부는 셀프 센터링 거동을 유도하기 위한 형상 및 상세를 가진다. 포스트텐션 기둥-바닥 접합부의 이력 거동을 상세히 파악하기 위해 유한요소해석을 수행하였으며, 그 결과 초기 긴장력 및 보-기둥 접합부의 접합 조건에 따라 이력 거동은 확연한 차이를 보이는 것으로 나타났다.

• 한국항행학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.465-470
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• 2020

복합 소재는 금속보다 가벼운 특성을 가져 경량화가 필수인 항공 산업에 널리 사용되고 있다. 하지만 복합소재는 생산 공정 중 내부 보이드 형성, 접착제 혼합 불량, 미접착 부분 발생 등 결함 요소가 발생할 수 있고, 저 에너지 충격에 의한 미세균열 및 층간분리가 발생할 위험이 있다. 그러므로 구조물 손상검사가 필수적으로 요구된다. 이에 FBG를 이용한 구조 건전성 모니터링이 주목받고 있다. FBG는 기존의 전기적 센서에 비해 전기적 노이즈 영향을 받지 않고 부식에 강하며 멀티플렉싱이 가능하다는 장점이 있다. 하지만 FBG를 계측하는 인터로게이터는 대형 구조물 계측을 전제로 만들었기 때문에 가격이 고가이며, 크기가 큰 단점이 있다. 이에 본 논문에서는 광 스위치와 WDM필터, LTF를 이용해 무인항공기나 소형항공기에 사용할 수 있도록 저가형 인터로게이터를 설계하여, 기존의 고가 인터로게이터와 비교를 진행하였다.