록볼트는 주변 지반의 지보 기능을 유리하게 활용하기 위한 부재로서 일반적으로 소요의 강도 이상을 가진 강재로 된 이형봉강을 활용하고 있다. 그러나, 부식성 요소가 많은 지하수 조건에서는 강재의 부식으로 인한 록볼트의 파괴로 터널 및 사면안정의 보수, 보강 및 유지관리 문제가 많이 발생하게 된다. 이러한 문제를 해결하고 영구적으로 사용가능한 터널 지보재로 활용하기 위한 실질적인 거동을 모사하여 GFRP 록볼트의 거동에 대한 실험적 평가를 실시하였다. 이 연구는 GFRP 록볼트의 인장성능 평가시험 및 전단성능 평가시험을 통해 도출된 GFRP 록볼트의 구조적 특성을 바탕으로 구조해석을 통한 사면안정해석을 실시하여 안전율을 평가하였다. 실험 결과 기존에 사용하던 강재 록볼트의 대체 재료로서 충분히 터널 지반의 안정성을 확보 할 수 있을 것으로 판단된다.
본 논문에서는 SAR(Synthertic Aperture Radar) 시스템에 적합한 이중편하 하중 지지형 마이크로스트림 8$\times$4 배열 안테나를 설계, 제작하여, 그 측정 결과를 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 안테나 설계 시 운용 주파수와 대역폭, polarization putity, -3 dB 빔 폭 등과 같은 전기적 특성뿐만 아니라, 구조적 안정성, 강도, 강성 등의 기계적 특성을 함께 고려하였다. 본 안테나는 SSFIP 형 구조에 허니콤과 Shielding plane을 첨가한 형태이며, 이중편파는 서로 수직으로 위치한 두 개의 dog-bone shape 슬롯으로 구현하였다. 각 실험 결과로부터 제안한 안테나 중심 주파수 5.3 GHz를 중심으로 약 80GHz 의 대역폭을 지니고, -20 dB 이하의 cross-polarization level, 약 40dB 정도의 포트간 고립도 특성을 타나내며 구조적으로도 안정됨을 알 수 있었다.
2절점 유한 요소법을 사용하여 비보존력을 받는 평면뼈대 구조물의 안정성문제를 취급하였다. 포물선 분포를 이루는 축방향력에 대한 가하적인 강도매트럭스, 비보존력의 방향변화를 고려하는 load correction stiffness matrix 그리고 내적 몇 외적감쇠효과를 고려하는 감쇠매트릭스들을 산정하고 이들을 고려한 매트릭스 운동방정식을 유도하였다. 이 방정식으로부터 얻어지는 고유치 문제들을 분석하므로써 감쇠하중의 영향이 고려된 비보존력계의 동적(動的) 안정성(安定性)을 조사하였다. 문헌들에서 취급된 예제들의 해석결과들과 본연구에 의한 결과들을 비교 분석하므로써 본 논문에서 제시한 이론의 정당성을 입증하였다.
본 연구는 3톤/일급 이하 가스화 용융로에서 $1,400{\sim}1,500^{\cdot}C$, $7.5{\sim}8.0$ kg/$cm^2$의 안정적인 운전조건일 때, 시료로 Kideco 탄을 사용하고 이때 발생한 슬랙의 특성 및 슬랙의 재활용을 위한 벽돌제조 특성을 고찰하였다. 발생된 슬랙은 $Fe_2SiO_4$와 $SiO_2$가 결정상태로 일부 존재하거나, 중금속들이 결합되어 엉킨 구조인 비결정상태의 치밀한 형태로 이루어져 있었으며, 잔존탄소 함량이 0.06%로 미량 존재하였다. 또한 슬랙에는 중금속 농도가 Kideco탄보다 고농도로 존재하지만, 용출되는 중금속의 농도는 매우 낮아 환경적으로 안정한 물질로서 재활용이 가능한 특성을 지니고 있다. 슬랙 첨가 점토벽돌의 적합성을 평가하기위해 슬랙을 0%, 10%, 30% 첨가하여 벽돌을 제조하고 KS 산업규격에 따라 시험을 실시하였다. 분석결과 슬랙을 첨가할수록 제조한 벽돌의 흡수율이 낮아져 기존 제품에 비하여 우수한 것으로 측정되었다. 또한 압축강도와 휨강도는 기존 제품의 $80{\sim}86%$ 정도인 것으로 측정되었지만 KS 산업규격의 기준치보다 높은 수치를 나타내였고, 내산성, 내알칼리성, 열충격강도 또한 양호한 것으로 나타나, 슬랙을 이용하여 벽돌로 재활용하여 충분히 사용 가능한 것으로 확인되었다.
액체로켓엔진용 극저온 산화제 고압 배관 기술 개발을 위해 시제품을 제작하였다. 기술 개발 시제품은 체결용 플랜지, 직관, 곡관, 벨로우즈, 분기구로 구성하였다. 액체로켓엔진용 극저온 산화제 고압 배관은 터보펌프에서 토출된 고압의 극저온 산화제를 연소기로 공급하는 경로이므로 극저온, 고압의 작동환경에서 구조적 안정성을 가져야 한다. 따라서 본 제작공정 개발에서는 극저온을 고려한 구조해석을 수행하여 적합한 소재를 선정하였으며, 공정개발과 특수공정을 적용하여 시제품을 제작한 후 구조강도 시험을 수행하였다. 본 개발을 통해 액체로켓엔진에 적용되는 극저온 산화재 고압배관을 위한 기술적 기반과 소재 응용기술, 향후 고성능 대형 액체로켓엔진에 적용하기 위한 공정개발을 완료하였다.
확률론적 해석방법 (probabilistic analysis)은 현장으로부터 획득한 자료들에서 일반적으로 발생하는 가변성과 불확실성을 효과적으로 정량화하여 해석에 이용할 수 있는 방법 중의 하나로 제안되었다. 특히 암반사면공학에서는 이러한 가변성과 불확실성이 불연속면의 방향 및 기하학적 특성, 그리고 실내실험 결과의 분산으로 나타난다. 확률론적 해석방법은 불연속면의 기하학적 특성과 강도 특성을 확률변수 (random variable)로 취급하여 신뢰성이론 (reliability theory)과 확률이론 (probability theory)을 근거로 분석하였으며 이를 기초로 하여 Monte Carlo Simulation과 같은 해석법을 이용, 구조물의 붕괴가능성을 확률로 표현하였다. 확률론적 해석 방법은 기존의 안전율을 대체하여 구조물의 안정성을 붕괴확률 (probability of failure)로 제안하였으며 이 붕괴확률은 안전율의 확률분포함수 (probability density function)에서 안전율이 1보다 작을 가능성을 확률로 나타낸 수치이다. 이 방법은 안전율의 개념을 기초로 하여 자료의 분산을 고려하지 않은 채 단일 대표 값만을 이용하여 구조물의 안정성을 판단하는 전통적인 결정론적 해석방법 (deterministic analysis)과 비교되어진다. 본 논문에서는 확률론적 해석방법을 이용하여 불연속면 특성들의 확률특성을 고찰하였으며 이를 기초로 하여 암반사면의 안정성 해석에 응용했다. 또한 확률론적 해석과 결정론적인 해석의 결과를 비교, 그 차이점을 설명하고자 하였다.
최근에 pH 감지막의 감지감도특성을 평가하기 위해 electrolyte insulator semiconductor (EIS) 구조가 유용하게 이용되고 있다. EIS는 간단한 구조와 pH 용액에 빠른 응답속도, 낮은 단가 및 집적이 용이하다는 장점이 있다. EIS 구조에서 화학적 용액에 대한 감지감도 평가 중 가장 중요하게 작용하는 부분이 감지막이다. 이 감지막은 감지 대상 물질과 물리적으로 직접 접촉되는 부분으로서 일반적으로 기계적/화학적 강도가 우수한 실리콘 산화막($SiO_2$)이 많이 사용되어져 왔다. 최근에는 기존의 $SiO_2$ 보다 성능이 향상된 감지막을 개발하기 위하여 $Al_2O_3$, $HfO_2$, $ZrO_2$, 그리고 $Ta_2O_5$와 같은 고유전 상수(high-k)를 가지는 물질들을 EIS 센서의 감지막으로 이용하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. High-k 물질 중 $Al_2O_3$는 산성에서 알칼리성 영역까지의 넓은 화학안정성을 가지며 화학용액에 대해 내구성이 우수한 특성을 가진다. $HfO_2$은 내식성이 뛰어나며 출력특성이 높은 장점을 가진 물질이다. 본 실험에서는 특성이 다른 두 물질을 EIS의 감지막으로 각각 사용하여 두께에 따른 의존성을 평가하였다. 제작한 EIS 구조의 pH 센서를 바이오 센서에 적용하였을 때 신호대 잡음비(SNR: signal to noise)가 여전히 취약하다는 문제점이 있었다. 이런 문제점을 보완하기 위하여 감지막의 물리적 두께는 점점 얇아지게 되었고 그 결과 높은 출력 특성을 얻게 되었지만, 감지막이 얇아짐에 따라서 화학 용액 중의 이온 침투로 인한 감지막 자체의 손상 또한 심각한 문제로 대두되었다. 이로 인해 최적화 된 감지막의 두께를 얻을 필요가 있다. 결론적으로 $Al_2O_3$, $HfO_2$ 두 감지막 모두 두께가 23 nm일 때 가장 우수한 특성을 보였으며, $Al_2O_3$를 감지막으로 사용하였을 경우 화학적 용액에 대해 내구성이 뛰어났고, $HfO_2$을 사용하였을 때에는 화학적 용액에 대한 안정성 보다는 pH 용액변화에 따른 향상된 감지감도특성을 보였다.
터널 구조물 안정성은 굴착하는 지반강도에 전적으로 좌우되는 특성이 있다. 지반강도가 약한 경우에는 터널 굴착 공사중 붕락이 자주 발생하게 된다. 일반적으로 이러한 조건에서는 분할굴착 또는 사전 보강을 실시하여 굴착 중 붕락에 대비하게 된다. 그럼에도 불구하고 연약대에서는 상반굴착 중 천단부 붕락이 발생할 수 있는데 이러한 사례는 많고 붕락 부위에 대해서 보강공법 적용을 통해 복구가 가능하다. 터널 바닥부에서 융기가 발생하는 경우에는 상부구간까지 악영향을 미치므로 터널 구조물 전체적인 안정성에 치명적인 영향을 줄 수 있다. 따라서 하부구간이 불량한 경우에는 반드시 심도 있는 보강검토가 필요하다. 터널 바닥부 융기로 인해 터널 안정성에 위해한 영향을 주는 사례가 최근에 터널 장대화와 관련되어 증가하고 있으므로 보강적용 기준에 대한 연구가 필요하고 본 연구에서는 실제 현장 하부구간 융기사례들을 조사하여 거동특성과 보강방안을 분석하였다.
올해초 해외 네트워크 업체들은 잇따라 강도 높은 구조조정을 단행했다. IT거품 속에서도 청바지와 곡괭이처럼 필수 요소로 안정세를 유지하던 네트워크 업체들이 실질적으로 IT불황을 타기 시작한 것이다. 이일은 IT시장 및 관련 종사자들에게 큰 충격을 주었다. 많은 업체들이 구조조정이유를 전세계적인 경기 불황에서 찾았다. 시장의 침체로 설비투자 축소와 투자 심리 위축 현상이 나타나고 이 분위기가 장기간 계속되자 채산성을 개선하기 위한 방안으로 구조조정을 실행했다는 것이다.
비정형 판 부재의 탄소성 좌굴 강도를 평가할 수 있는 새로운 지표를 제안하였다. 부재 경계면에 작용하는 하중 또는 경계면의 변화에 따른 외부일 또는 변형에너지를 부재의 평형 변형경로에 따라 계산하고, 이 에너지의 이차 변분량의 부호가 양에서 음으로 바뀌는 시점을 안정한계로 제안하였다. 판 부재의 단면력을 등분포 또는 선형으로 근사한 상태로 단면력을 사용하여 좌굴한계를 평가하는 현 기법과는 반대로 단면력의 변화가 비선형적인 복잡한 경우에도 간단히 좌굴한계를 평가할 수 있다. 선형탄성 문제에 대해서는 본 기법의 결과와 전통적인 방법이 동일한 결과를 도출한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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