• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제8권4호
• /
• pp.545-552
• /
• 2020

본 연구에서는 터널 지보재로서의 역학적 성능을 충분히 발휘하면서 시공성 및 안정성을 보다 향상시키기 위한 목적으로 개발된 숏크리트용 섬유 그물망 일체형 터널 지보시스템의 지보 성능을 4점 굽힘 시험, 2차원 유한요소해석 및 단면 해석을 통해 평가하였다. 4점 굽힘 시험을 통한 휨 성능 평가 결과, 섬유 그물망 보강 숏크리트의 경우, 강섬유 보강 숏크리트와는 달리 섬유 그물망의 인장 성능이 발휘되면서 균열 이후에도 하중이 지속적으로 증가하는 결과가 나타났다. 또한, 지반 조건에 대한 터널 단면 구조 해석, 섬유 그물망 및 강섬유 보강 숏크리트의 단면 해석 결과, 섬유 그물망 보강 숏크리트의 타설 두께를 기존에 비해 감소시켜도 충분한 지보 성능이 발휘될 수 있는 것으로 나타났다. 추가적으로, 이와 같은 결과를 종합하여, 암반등급 3등급 지반 중 보다 높은 안정성을 요구하는 시공 구간에 효율적으로 적용될 수 있는 숏크리트용 섬유 그물망 일체형 터널 지보시스템의 지보패턴이 제안되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제27권5호
• /
• pp.337-343
• /
• 2014

본 논문에서는 재생 커널 기법을 사용하여 혼합모드 균열진전 문제에 대한 연속체 기반의 형상 설계민감도 해석을 수행하였다. 재생 커널 기법은 기존의 유한요소법과 달리 요소망을 재구성할 필요가 없어, 커널 함수의 연속성을 증가시켰을 때 높은 정밀도의 형상함수를 얻을 수 있다는 장점을 가지고 있다. 균열선단 주변에서 J-적분을 수행하기 위해 선형탄성 조건이 고려되었다. 변위장과 응력 확대 계수의 설계변수에 대한 감도해석을 위하여 물질도함수를 도입하였으며 직접 미분법보다 효율적인 애조인 방법을 사용하여 설계민감도를 유도하였다. 수치 예제들을 통해서 재생 커널 기법을 이용한 균열진전 해석결과의 타당성을 확인하였으며 애조인 방법을 이용한 형상 설계민감도 해석 결과를 유한차분법과 비교하여 매우 정확하고 효율적인 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 이를 바탕으로 간단한 모델에 대하여 형상 최적설계를 수행하여 균열이 발생될 수 있는 구조물에 대해서 균열에 의한 피해를 최소화할 수 있도록 균열을 제어할 수 있는 최적의 형상을 도출하였다.

• 보존과학회지
• /
• 제23권
• /
• pp.1-10
• /
• 2008

풍화된 석재 조직을 강화시키기 위해 사용되고 있는 점도가 낮은 tetraethoxysilane (TEOS)과 같은 알콕시실란(alkoxysilane)계 강화제는 석재 내부로 쉽게 침투하여, 솔-젤 반응을 통해 석재를 구성하고 있는 실리카와 같은 특성을 가진 망목상 구조인 젤을 형성하여 석재를 강화해 준다. 그러나 석재 내부에서 형성된 젤이 TEOS와 같이 딱딱하고 부서지기 쉬운 젤인 경우 건조 중에 균열이 일어나면서, 약한 석재 조직에서 2차 박리를 유도하는 문제점을 갖고 있다. 용매가 남아있는 젤을 건조시킬 때 발생하는 모세관 힘에 의해 생기는 균열을 방지하기 위한 방법으로 실리카 나노 입자나 polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS)를 첨가해 망목상 구조에 의해 형성된 세공의 크기를 크게 하여 모세관 힘을 작게 하거나, 유연한 세그먼트를 갖고 있는 (3-glycidyloxypropyl)trimethoxysilane (GPTMS)를 도입하여, 젤 구조에 유연성을 도입하여 균열을 감소시킨 강화제가 개발되었다. 석재 강화제는 실제 석재를 구성하는 입자들의 표면에 잘 분산하여 솔-젤 반응 통해 입자들을 서로 연결해 주어야 하는 강화제들은 석재 성분들과 상호작용이 있어야 높은 강화효과를 기대할 있다. 본 연구에서는 석재를 구성하는 각 성분들과 강화제와의 상호작용을 거시적 ISO 2409 cross cutting test 방법을 이용한 점착력으로부터 유추하였다. 상업화된 TEOS계 석재 강화제와, 젤이 건조되는 동안 일어난 균열을 막기 위해 개발된 나노입자와 유기계 세그먼트가 첨가된 강화제를 화강암에 처리한 후 점착력을 비교 연구하였다. 나노미터 크기의 실리카나 POSS와 같은 나노입자가 첨가되면 석재와의 점착력이 감소하고, 유기계 세그먼트를 갖는 GPTMS를 첨가할수록 석재와의 점착력이 증가함을 확인하였다.

• 멤브레인
• /
• 제17권3호
• /
• pp.174-183
• /
• 2007

본 연구는 압연공정을 이용하여 금속망 만을 사용하여 금속막을 제조하는 과정과 금속망과 금속분말을 사용하여 금속막을 제조하는 과정에 대해 연구했다. 금속망 압연과정에서 선택된 금속망은 각각 10%, 20% 그리고 30%의 감소율로 압연했다. 이 압연공정은 망 wire의 지름을 변화시키거나 망의 단면적의 감소를 통해 망의 공경 크기를 감소시킨다. 압연된 금속망의 여과율은 압연시키지 않은 금속망의 여과율과 거의 동일한 여과율을 보였으며 금속막의 공경크기 분포 또한 더 균일했다. 금속망 위에 금속분말 층을 제조하는데 있어 분말 접합제로서 PVA를 사용하였으며 1시간 동안 $100^{\circ}C$에서 금속분말 층을 건조시키고 진공에서 3시간 동안 $1000^{\circ}C$에서 소결시키는 방법이 높은 공경 밀도와 균열이 없는 금속망 위에 금속분말 층을 형성하는 최적 조건이었다. 소결 전 30%감소율을 가지는 금속망에 대해 금속분말 층 형성에 압연공정을 적용할 경우 여과율이 약 $0.7{\mu}m$인 금속막이 성공적으로 제조되었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
• /
• pp.94-94
• /
• 2011

배관 구조물에서는 내부 미세 균열에서부터 국부 좌굴, 볼트 풀림, 피로 균열 등과 같이 다양한 형태의 손상이 복합적으로 발생 가능하다. 이러한 복합 손상은 배관 구조물의 누수, 누유 등의 사고를 야기할 수 있다. 하지만 기존의 단일 스케일 계측 시스템으로부터 복합 손상에 의한 실시간 누수를 진단하기는 매우 어렵다. 본 연구 단계에서는 누수를 야기하는 복합 손상을 효율적으로 진단하기 위하여 선행 연구에서 제안된 압전센서를 이용한 자가 계측 회로 기반의 다중 스케일 계측 시스템을 구조물의 복합 손상 진단에 적용하였다. 자가 계측 회로 기반 다중 스케일 계측 시스템은 크게 두 가지 형태의 신호를 계측한다. 첫 번째 스케일은 임피던스 계측으로부터 특정 주파수 대역폭에 대한 구조 응답을 계측하며, 두 번째 스케일은 유도 초음파 계측으로부터 단일 중심 주파수에 해당하는 구조물의 응답을 계측한다. 복합 손상을 손상 유형별로 분류하기 위하여 E/M 임피던스(Electro-mechanical impedance)및 유도 초음파(Guided wave) 계측으로부터 추출한 특성을 이용하여 2차원 손상지수를 계산하고 이를 지도학습 기반 패턴인식 기법(Supervised learning based pattern recognition) 중 확률론적 신경망 기법(Probabilistic Neural Network, PNN)에 적용한다. 제안된 기법의 적용성 검토를 위하여 파이프 구조물에 인위적으로 다중 손상을 생성시켜 시험을 수행하였다. 본 연구에서 제안된 기법이 실제 배관 구조물에 성공적으로 적용된다면 손상 부재의 거동 및 구조물 성능의 손상에 대한 영향을 효율적으로 진단하고 평가함으로써 배관 구조물의 효과적인 유지관리가 가능할 것으로 예상된다.

• 지질공학
• /
• 제19권3호
• /
• pp.401-408
• /
• 2009

단양과 가곡을 잇는 기존 구국도 59호선에는 35개소의 절토사면이 존재한다. 본 구간은 도로선형이 복잡하고, 폭이 협소하며, 2002년과 2006년 집중강우의 영향으로 절토사면 붕괴, 산사태, 도로침하 현상이 발생되는 등 위험성이 높아 신설국도를 계획하게 되었다. 2006년 12월 신설국도 공사 중 터널입구부사면이 붕괴되었으며, 상부에 존재하는 군도의 중앙선을 따라 인장균열이 발생되었다. 붕괴원인 파악 및 대책공법 제시를 위해서 면밀한 현장조사 및 인장균열에 대한 모니터링을 실시하였고, 스테레오투영망 해석, 한계평형해석, 유한차분해석을 수행하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
• /
• 제20권5호
• /
• pp.609-616
• /
• 1999

심폐바이패스시 발생할 수 있는 튜브 마모 및 파쇄는 롤러펌프의 반복되는 압박에 의해 롤러펌프에 장착된 튜브 내벽에 균열이 생기고 이로 인해 미세한 비생물적 조각들이 혈액중으로 떨어져 나가는 현상을 말하는데, 임상적으로 치명적인 색전증을 초래할 수 있다. 그러나 아직 롤러펌프 튜브로 사용되는 PVC 및 실리콘 튜브 중 어느 쪽이 마모 및 파쇄 관점에서 더 우수한지는 체계적으로 밝혀지지 않고 있다. 이에 본 연구는 두 종류의 튜브를각각 일정 기간 롤러펌프에 장착하여 작동시킨 뒤 튜브내외면을 육안 및 주사형 전자현미경으로 관찰하였다. 즉 PVC 및 실리콘 튜브 (내경 1/2 인치의)들을 미리 정해진 폐쇄도 조절에 의해 폐쇄 회로 심폐비이패스 롤러펌프 헤드에 장착시키고 4.500ml/min에서 각각 4차례씩 1,2,4,6 시간 작동시켰다. 파쇄에 의한 색전 관찰 실험에서는 회로 중간에 동맥여과기를 설치하고 각각 6,9시간 씩 롤러펌프를 작동시켰다. 실험 후 튜브 및 여과기들을 수거한 후 육안 및 주사형 전자현미경 분석을 시행하였다. 실험후 튜브 및 여과기들을 수거한 후 육안 및 주사형 전자현미경을 분석을 시행하였다. 튜브 외부의 육안 관찰 결과 일반적으로 실라스틱 튜브에서의 외부 마모가 PVC 튜브에 비해 현저하였다. 주사형 전자현미경 관찰에서 PVC 튜브에서의 홈은 좁으면서 경계선이 뚜렷한 특징을 보였고 3시간 이상 롤러와 접촉한 튜브들에게서는 깊은 균열이 간헐적으로 관찰되었다. 반면, 실라스틱에서의 홈은 좁으면서도 경계선이 뚜렷한 특징을 보였고 3시간 이상 롤러와 접촉한 튜브들에게서는 깊은 균열이 간헐적으로 관찰되었다.반면 실라스틱에서의 튜브들에서는 홈이 상대적으로 넓고 경계가 덜 명확했으며, 특징적으로 V 자 모양의 융기부들이 간헐적으로 관찰되었다. 실라스틱 및 PVC 튜브 모두에서 50u 전후의 Craters 가 간헐적으로 관찰되었다. 여과기의 여과망에 대한 주사형 전자현미경 분석 결과 실라스틱과 PVC 튜브 실험군 모두에서 색전입자로 의심되는조각들이 발견되었으나 두군간 정량적 비교는 어려웠다. 결론적으로 롤러펌프에 의한 튜브 마모 및 파쇄현상은 실리콘 및 PVC 튜브의 재질에 따라 그 양상에는 차이가 있으나 임상적인 측면에서는 어느 쪽도 상대적인 우수성이 입증되지 못하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제43권6호
• /
• pp.689-693
• /
• 2023

국내 교량은 향후 10년 이내에 공용연수가 30년 이상인 교량이전체 교량의 약 54%를 차지하며 교량의 노후화가 급격하게 진행될 것으로 예상된다. 최근 국내외에서는 BIM을 활용하여 교량의 유지관리 단계의 정보를 디지털화함으로써 정보의 접근성 및 활용성을 증가시키기 위한 연구를 수행하는 추세이다. 이에 본 연구는 교량 바닥판에 대한 BIM-FEM 상호 연계 알고리즘을 개발하여 유지관리 정보를 데이터화 하고, 이력관리를 보다 효율적으로 수행하는 기술을 개발하였다. 외관조사망도 기반의 초기 균열 BIM을 생성한 후, 교량 제원 및 손상 정보를 수치해석과 연동하여 손상 시나리오와 설계하중을 고려한 손상 해석을 수행하였다. 해석 결과를 통해 균열의 확산을 분석하였으며, 확산된 균열은 다시 BIM 상에 업데이트하여 손상 확산 BIM을 생성하였다. 또한 BIM을 기반으로 바닥판의 현재 및 미래의 상태등급 평가 자동화 기술을 개발하였다. 이를 통해 교량의 점검 및 진단의 이력데이터 구축을 통한 바닥판의 효율적인 유지관리가 가능하며, 미래의 균열 및 결함을 조기발견 및 예방하여 교량의 수명과 안전성을 향상시킬 수 있을 것을 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제27권5호
• /
• pp.113-119
• /
• 2023

인프라 구조물은 대부분 경제 성장기에 완공되었다. 이러한 인프라 구조물은 최근 들어 공용연수가 점차 증가하고 있어 노후 구조물의 비중이 점차 증가하고 있다. 이러한 노후 구조물은 설계 당시의 기능과 성능이 저하될 수 있고 안전사고로까지 이어질 수 있다. 이를 예방하기 위해서는 정확한 점검과 적절한 보수가 필수적이다. 이를 위해서는 우선 미세한 균열까지 정확히 탐지할 수 있도록 컴퓨터 비전과 딥러닝 기술에 수요가 증가하고 있다. 하지만 딥러닝 알고리즘은 다수의 학습 데이터가 있어야 한다. 특히 영상 내 균열의 위치를 표시한 라벨 영상은 필수적이다. 이러한 라벨 영상을 다수 확보하기 위해서는 많은 노동력과 시간이 필요한 실정이다. 이러한 비용을 절감하고 탐지 정확도를 높이기 위해서 본 연구에서는 mean teacher 방식의 학습 구조를 제안하였다. 이 학습 구조는 900장의 라벨 영상 데이터 세트와 3000장의 비라벨 영상 데이터 세트로 훈련되었다. 학습된 균열 탐지 신경망 모델은 300여장의 실험용 데이터 세트를 통해 평가되었고 탐지 정확도는 89.23%의 mean intersection over union과 89.12%의 F1 score를 기록하였다. 이 설험을 통해 지도학습과 비교하여 탐지 성능이 향상된 것을 확인하였다. 향후에 이러한 방법은 라벨 영상을 확보하는데 필요한 비용을 절감하는데 활용될 것으로 기대한다.

• 한국지반공학회지:지반
• /
• 제14권2호
• /
• pp.107-126
• /
• 1998

터널굴착으로 발생되는 지반침하는 지상구조물의 변형을 유발할 수도 있으므로 터널굴착 전에 지상구조물의 안전성 평가가 요구된다. 이러한 변형에 대한 구조물의 안전성을 평가하기 위하여 본 연구에서는 터널현장의 지반침하를 예측하고, 이를 기반으로 지상구조물의 안정성 평가를 수행하는 전문가 시스템 NESASS(Neural Network Expert System for Adjacent Structure Safety analysis)를 개발하였다. NESASS는 인공신경망을 이용, 터널현장의 지반침하 계측자료로 작성된 데이터베이스 자료를 학습자료로 하여 학습을 수행하고, 이를 기반으로 터널현장의 지반침하 트라프를 추론한다. 또한 일반구조물의 안전성을 평가하는데 이용되고 있는 인자, 즉 각변형(angular distortion)과 처징비 (deflection ratio) 등을 이용하여 지상건물의 안전성을 평가함과 아울러 Dulacska의 균열평가 모델 을 이용하여 건물의 균열양상을 예측한다. 본 연구에서는 서울지하철 현장을 대상으로 113개 계측측선의 지반침하 계측자료를 수집 정리하고 지반침하의 주 영향인자들을 선정하여. 이들을 데이터베이스화하였다. 그리고 인공신경망 구조에 관련된 매개변수 연구를 수행하여 구축된 데이터베이스에 대한 최적 인공신경망 모델을 선정하였다. 또한 현장자료와의 비교를 통하여 NESASS의 지반침하 예측능력을 조사하고, 현장자료를 이용하여 지상구조물에 대한 안전성 평가의 신뢰성을 평가함으로써 NESASS의 실무 적용성을 확인 하였다.