• 한국해양공학회지
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• 제7권2호
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• pp.68-78
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• 1993

Fatigue crack shape variation by a residual stress during crack growth and life predition are studied. An analytical method is presented to predict the influence of a residual stress due to heattreatment on crack shape variations. Computer simulation results using this me thod are graphically shown that crack growth rate to surface direction are decreased due to compressive residual stress exisiting in surface area. These results are commpared with experimental results. The fatigue life is also predicted by computer simulation of crack aspect ratio variation which is based on the surface crack length increment per unit cycle calculated from a-N diagram. Predited life is about 12 percent lower than experimental life.

• 한국해양공학회지
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• 제1권1호
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• pp.104-110
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• 1987

Fatigue tests by axial loading (R = 0.05) were carried out to investigate fatigue crack growth characteristics of small surface cracks in 2 1/4 Cr-1 Mo steel at room temperature by using flat specimens with a small artificial pit. All the data of the fatigue crack growth rate obtained in the present test are determined as a function of the stress intensity factor range about a semi-elliptical crack, so that the application of linear fracture mechanics to the surface fatigue crack growth and to the fatigue crack growth into depth, and all the data obtained from tests were discussed in comparison with the data of Type 304 stainless steel and two type of mild steel under the same test conditions. The obtained results are as follows: 1)When the cycle ratios are same, surface fatigue crack length and its depth are almost same and fall within a narrow scatter band in spite of different stress levels. 2)Relations of the surface fatigue crack growth rate (da/dN) and fatigue crack growth rate into depth (db/dN) to its stress intensity factor range ($\Delta K_{Ia}, \Delta K_{Ib}$) can be plotted as a straight line at log-log diagram without dependence of stress level and coincide with the data of part-through crack in various steels.

• 동굴
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• 제88호
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• pp.51-62
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• 2008

동굴내부의 지형변형은 동굴내의 외인적인 요인과 내인적인 요인에 의하여 발달된다. 외인적인 요인으로서 기후변동에 의한 기온의 변화와 침출수의 증감 및 외부 이입물질 등을 들 수 있으며, 내인적인 요인으로서는 암석의 공극율, 지질환경, 단층 및 습곡면의 형상, 절리 및 균열면의 유무, 동굴지천의 구배 및 유속, 층리간의 이종의 암석게재 여부 등을 들 수 있다. 동굴 시스템은 수문 물리화학적 요소에 의해 형성되며 외부 기준면 통제에 의해서 암석학, 구조학, 기후학, 생물학, 토양학 등과 밀접한 상태에서 의존적인 발달 과정을 가진다. 동혈 내부의 침식은 유수의 입력 경우 유출과정에서 형성되며, 또한 유수의 비 입력 경우유출 및 액체용액의 분출에 의해서 형성된다. 다수의 동굴학자들은 동굴은 계절마다 침수되거나 빨리 흐르는 홍수에 의한 폭우에 의해 epiphreatic 상태에서 간헐적으로 포화되는 과정을 거치며 선택적으로 발달한다고 주장하고 있다. 혼합지대 동굴의 가장 좋은 예는 현재의 카르스트 지역에서 나타나는 것이 아니라 과거 제4기의 200만년전 동안보다 해수면이 더 안정적이었던 때에 이루어진 고 카르스트(Paleo Karst)에서 발견되고 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.209-217
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• 2021

이 논문은 고강도 후크형 강섬유 보강량과 형상비에 따른 콘크리트의 압축 및 휨 성능에 미치는 영향에 대하여 다룬다. 이를 위하여 총 10개 콘크리트 배합이 계획되었다. 설계기준강도 30 MPa인 콘크리트에 형상비(l/d)가 64, 67, 80인 강섬유를 0.25%, 0.50%, 0.75% 혼입하여 강섬유 보강콘크리트가 제조되었다. 형상비 64, 67, 80인 강섬유의 인장강도는 각각 2,000, 2,400, 2,100 MPa이다. 시험 결과로부터 고강도 후크형 강섬유의 혼입량은 콘크리트의 압축 및 휨 성능에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 강섬유 혼입량이 증가함에 따라 푸아송비 및 압축인성은 향상되었으나 콘크리트의 압축강도 및 탄성계수에 큰 변화를 보이지 않았다. 강섬유 보강 콘크리트의 균열발생후 휨거동의 특성을 나타내는 잔여 휨강도 및 노치에서 시작된 균열면에서 에너지 소산능력은 강섬유의 혼입률 및 형상비에 따라 크게 좌우되었다. 특히 MC2010에서 정의된 사용 및 극한 상태한계에서의 잔여 휨강도는 강섬유 혼입량과 형상비가 증가함에 따라 증가되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.161-168
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• 2006

본 연구에서는 기둥의 축력비 및 횡보강근의 형상을 주요 변수로 현행 규준(ACI Code)의 횡보강근량 산정식이 고축력과 반복횡력을 받는 압축강도 100MPa의 초고강도 RC 기둥의 설계에도 적용가능한지 여부를 실험적 연구를 통하여 평가하였다. 실제 구조물의 보를 이상화한 스터브를 가진 1/2개 층의 기둥을 휨 파괴를 유도하기 위하여 형상비(L/d)를 4로 하여 실제 구조물의 1/3 Scale로 하였고, 실험구간은 접합면으로부터 기둥 깊이의 2.5배(750mm)로 하였으며, 총 8개의 실험체를 제작하였다. 실험 결과 실험체의 파괴양상은 축력비가 증가함에 따라 스터브 접합면에서 좀 더 떨어진 위치에서 파괴구간이 넓게 확산되지 못하고 파괴가 집중되었으며, 횡보강근의 체적비가 증가할수록 휨 균열이 다수 발생하였고 파괴구간도 접합면에 더 가까이 발생하였다. 또한, 축하중의 증가는 기둥의 변형능력을 30%, 누적소산 에너지량을 40% 감소시키고 강도와 강성의 감소를 가속화시켰으며, 연성비를 비교하면 D Type에서는 43%, E Type은 30% 감소한 것으로 나타났다. 그리고 횡보강근의 형상이 원형에 가까운 D Type이 심부 콘크리트 구속효과가 가장 좋은 것으로 나타났는데, 동일한 조건일 때 변형능력 및 연성비가 가장 높고 횡보강근의 체적비 증가에 따른 연성비의 증진효과도 가장 뛰어남을 알 수 있었다. 따라서, 고축력 및 횡보강근 형상 등을 고려하지 않고 있는 현재의 횡보강근량 산정 규준식은 100MPa의 초고강도 콘크리트 기둥 설계에 적용하기 위해서는 횡보강근의 상세(형상, 체적비) 및 축력효과등이 적절히 반영되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.84-91
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• 2022

본 연구에서는 반복하중을 받는 대각선 철근콘크리트 커플링 보의 강섬유 형상비와 혼입률에 따른 이력거동을 분석하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 강섬유의 형상비와 혼입률을 주요변수로 설정하였으며, 국내 건축구조기준에서 제시한 연결보의 횡방향 보강량이 약 53% 완화된 4개의 실험체를 제작하였다. 실험에서는 ACI 374.2R-13에 따른 변위제어법으로 반복하중 실험을 수행하였으며, 실험 결과 강섬유가 혼입된 모든 실험체가 현행 구조기준에서 제시하는 공칭전단강도를 상회함을 확인하였다. 강섬유의 형상비가 증가할수록 대각선 철근의 좌굴을 방지하고 강섬유의 브리징 효과로 콘크리트의 균열면 증가를 방지하였다. 강섬유가 혼입된 실험체의 전단강도, 강성감소 및 에너지 소산능력은 강섬유가 혼입되지 않은 Vf0 실험체보다 우수하였다. 따라서 강섬유 철근콘크리트가 횡철근의 디테일을 완화할 수 있다고 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.235-253
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• 2018

지하관거 균열로 인한 지하수의 흐름은 주변 지반의 토사유실을 야기하여 관거 인접 지반에서의 공동발생, 나아가 지반함몰(싱크홀) 원인이 된다. 본 연구는 관거의 균열을 모사하는 모형시험을 통해 비점착성 지반에 위치한 지중 비압력 관거의 균열로부터 비롯되는 지반함몰 메커니즘과 이로 인한 파괴모드를 조사하였다. 토사유실 및 함몰 영향인자로서 균열크기, 관거유속, 지하수위, 토피고 그리고 지반구성재료 등을 채택하여 이들 인자들이 함몰거동에 미치는 영향을 조사하였다. 각 인자들에 따른 지반파괴의 형상(파괴모드)과 지반유실량을 분석한 결과, 토피고와 지하수위가 일치하는 경우 최종파괴모드는 침식각이 불연속적으로 변화하는 'Y'형으로 관찰되며, 지하수위가 더 높게 위치하는 경우 침식각이 일정한 파괴면 형상인 'V'형으로 나타난다. 토피고가 증가하는 경우의 파괴형상에서 토피고 영향에 무관한 길이와 토피고에 따라 점진적으로 증가하는 폭을 갖는 수직함몰구간이 형성되는 결과를 얻었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.175-186
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• 2013

본 연구에서는 Model Code 2010에 제시된 실험방법에 근거하여 설계강도 60MPa의 강섬유보강 콘크리트의 휨강도와 잔존강도, 휨인성을 평가하였다. 비교를 위하여 설계강도 40MP의 강섬유보강 콘크리트도 실험하였다. 또한, 배합의 평가를 위하여 파괴된 시험체의 파괴면을 육안으로 관찰하여 강섬유의 분산도를 평가하였다. 본 실험에서 사용된 강섬유는 형상비 64, 67 및 80의 국내산 후크 강섬유이다. 강섬유 혼입률은 체적에 대하여 0.5%로 동일하다. 실험결과, 설계강도 60MPa에서는 형상비가 큰 강섬유가 혼입된 강섬유보강 콘크리트만이 Model Code 2010에서 제시된 요구성능을 만족하는 것으로 나타났다. 고강도 콘크리트에서는 큰 형상비의 강섬유가 심대한 균열에서 충분한 인성을 확보하는데 기여할 수 있는 것으로 판단된다. 또한, 섬유의 고른 분산도 확보를 위해서는 낮은 슬럼프가 유리한 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제17권5호
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• pp.389-410
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• 2007

불연속면의 빈도가 높지 않은 견고한 암반의 경우 굴착시 공동 주변 영역에서의 파괴나 변형 특성은 형성되어 있는 초기응력 조건과 강도 특성에 절대적인 영향을 받는다. 과도한 초기응력장은 굴착 공동 주변에 점진적이고 국부적인 취성파괴를 유발시킴으로서 시공의 안정성과 경제성을 확보하는데 장애요인으로 작용할 수 있다. 이 논문에서는 응력 수준과 터널형상에 따른 공동 주변의 취성파괴 거동 특성을 파악하기 위해 축소된 터널 시험체를 이용한 이축압축시험과 입자 결합모델을 이용한 개별요소법의 일종인 $PFC^{2D}$ 해석에 의한 연구를 수행하였다. 실내 이축압축시험을 통해 취성파괴의 발생 영역과 형태 면에서 실제 암반 공동 주변에서 발생된 파괴 특성과 유사한 파괴 거동을 모사할 수 있었다. 모형시험체에 대한 이축압축시험 결과 최소 주응력 방향의 공동 단면 곡선부에서는 균열이 표면에서 개시된 후 내부로 진행되어 국부적인 노치형 파괴영역이 형성되었다. 이에 비해 모서리와 직선부의 경우 공벽 표면과 내부에서 발생된 균열들의 상호 연결, 결합에 의해 대규모의 노치형 분리면이 유도되고 곡선부에 비해 큰 파괴영역이 형성되는 것으로 조사되었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.73-73
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• 2010

합금원소가 다량 첨가된 고합금강, 스테인리스강, Ni기 초내열합금 등은 용접시 혹은 후열처리 동안 열영향부 (HAZ: heat-affected-zone)에서 결정립계를 따라서 액화균열이 종종 발생한다. 이러한 액화균열은 급속한 가열시 HAZ의 결정립계가 국부적으로 용융되어 액상필름을 형성하고, 냉각시 수축으로 인한 인장구속응력에 의해 필름을 따라서 균열이 발생하여 생성된다. HAZ 결정립계 액화는 탄화물, 황화물, 인화물, 보론계 화합물 등이 급가열시 기지와의 반응에 의해 표피 액상을 형성하는 조성적 액화 (constitutional liquation)에 의한 액상의 결정립계 침투로 설명되거나, 결정립계 자체의 용융점을 상당량 낮추는 보론(B), 인(P), 황(S)등의 편석에 의한 국부적 입계 용융으로 주로 연관 지어 해석한다. HAZ 액화균열은 고온 입계균열 현상이므로, 결정립계의 특성에 따라 크게 영향을 받으며 결정립계 character 설계에 의해 액화균열 저항성을 개선시킬 수 있음을 유추할 수 있다. 한편, 본 연구자들은 최근 Ni기 초내열합금에 있어 입계 serration 현상을 새롭게 발견하였으며, 이론적 접근법을 통해 serration을 위한 특별한 열처리 방법을 개발하였다. 형성된 파형입계는 결정학적인 관점에서 조밀 {111} 입계면을 갖도록 분해 (dissociation)되어 낮은 계면에너지를 갖게 됨을 확인하였으며, 입계형상 변화뿐만 아니라 탄화물 특성변화까지 유도하여 크리프 수명을 기존대비 약 40% 정도 향상시킴을 확인하였다. 본 연구에서는 이러한 직선형 입계 대비 'special boundary'로 간주되는 파형입계가 도입될 경우, 보론 편석 및 HAZ 액화거동에 미치는 영향을 고찰하고자 하였다. SIMS (secondary ion mass spectrometry)를 이용하여 열처리 직후 결정립계 보론편석 정도를 비교하였다. 파형입계 시편의 경우, 일반직선형 시편에 비해 결정립계에 보론편석 저항성이 우수함을 확인할 수 있었다. 재현 HAZ 열사이클 시험을 통해 미세조직을 정량적으로 분석하였다. 파형입계 시편 및 일반직선형 시편 모두 최고온도 $1060^{\circ}C$이상부터 입계 탄화물이 기지내로 완전 용해되고 입계가 액화되기 시작하였다. 최고온도별로 입계액화비율을 정량적으로 비교한 결과, 파형입계가 직선입계 대비 훨씬 낮음을 확인할 수 있었으며, 때때로 액화된 필름이 입계를 따라 전파되지 않고 부분적으로 단락되어 있음이 관찰되었다. 액화시험 후 투과전자현미경을 이용한 EDS (energy dispersive spectrometry) 분석을 통해 결정립계 액화의 주요원인은 입계 $M_{23}C_6$의 조성적 액화반응 보다는 보론 편석 (원자 및 $M_{23}(CB)_6$)으로 인한 결정립계 국부용융이 더 유력함을 유추할 수 있었다. 따라서 상기 결과로부터 입계구조가 안정되어 계면에너지가 낮은 파형입계가 보론편석에 대한 저항성이 우수하였으며, 이러한 결과는 액화 저항성에 대응되어 영향을 미침을 알 수 있었다. 게다가 파형입계에 액상 필름이 생성되더라도 낮은 계면에너지에 의해 비롯된 상대적으로 낮은 적심성 (wettability)에 의해 필름이 쉽게 전파되지 않음을 'Smith 입계 wetting 이론'을 이용하여 해석할 수 있었다.