• 자원환경지질
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• 제55권6호
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• pp.737-760
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• 2022

고준위 방사성 폐기물(High-level radioactive waste; HLW)의 지질처분을 위해서는 심부 지하 환경에 대한 이해가 선행되어야 하며, 이는 지질학적, 수리지질학적, 지구화학적, 지질공학적 조사를 통해 가능하다. 우리나라는 HLW의 지질처분을 계획하고 있으나, 심부 지하 환경의 지구화학적 특성에 관한 연구가 부족한 편이다. 이에 본 논문에서는 지질처분 부지 선정을 위한 지구화학적 조사를 중심으로 선진국의 심부 지하수 연구 동향을 살펴봄으로써 앞으로 국내 수리지구화학 분야의 연구 과제를 도출하는데 참고하고자 하였다. 해외 8개 국가(미국, 캐나다, 핀란드, 스웨덴, 프랑스, 독일, 일본, 스위스)의 심부 지하 환경 조사 방법 및 결과와 함께 지질처분 부지 결정 과정과 향후 연구 계획을 살펴본 결과, 해외 선진국에서는 심부 지하 환경의 지구화학적 특성화를 위해 지하수 및 난대수층 내 간극수의 수화학과 동위원소(예: SO₄^2-의 ³⁴S, ¹⁸O, DIC의 ¹³C, ¹⁴C, H₂O의 ²H, ¹⁸O), 균열 충전광물(fracture-filling minerals), 유기물, 콜로이드, 산화-환원 지시자(예: Eh, Fe²⁺/Fe³⁺, H₂S/SO₄^2-, NH₄⁺/NO₃^-) 등을 조사하고 있으며, 이들 지구화학 자료의 통합 해석을 통해 해당 심부 환경이 지질처분에 적합한지를 평가하였다. 국내의 경우, 인공신경망을 이용한 Self-Organizing Map(자기조직화 지도), 다변량 통계 기반 M3 모델링(지하수 혼합 모델), 반응-경로 모델(reaction path model) 등을 이용하여 심부 지하수의 수화학적 유형 분류 및 진화 패턴 규명, 천부 지하수 혼합 영향, 균열 충전광물과 지하수화학 사이의 관계를 규명한 바 있다. 그러나 지질처분 부지를 선정하는데 있어 과학적 근거를 확보하기 위해 중요한 기타 지구화학 자료(예: 동위원소, 산화-환원 지시자, 용존유기물)가 매우 부족한 현실이며, 따라서 최적의 지질 처분지를 찾기 위해서는 지역별/유형별 심부 지하수에 대한 지구화학적 자료 구축이 요구된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권4호
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• pp.39-46
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• 2017

본 연구는 평판형 히터용 금속방열판상의 세라믹 절연층 제조, 즉 절연성 금속기판에 관한 것이다. 반도체나 디스플레이의 열처리 공정 등에 사용되는 평판형 히터를 제조함에 있어서, 온도 균일도를 높이기 위해 금속 방열판으로서 열전도율이 높고, 비교적 가벼우며, 가공성 좋은 알루미늄 합금 기판이 선호된다. 이 알루미늄 기판에 발열 회로 패턴을 형성하기 위해서는 금속 기판에 절연층으로서 고온 안정성이 우수한 세라믹 유전체막을 코팅하여야 한다. 금속 기판상에 세라믹 절연층을 형성함에 있어서 가장 빈번히 발생하는 첫 번째 문제는 금속과 세라믹의 이종재료 간의 큰 열팽창계수 차이와 약한 결합력에 의한 층간박리 및 균열발생이다. 두 번째 문제는 절연층의 소재 및 구조적 결함에 따른 절연파괴이다. 본 연구에서는 이러한 문제점 해소를 위해 금속소재 기판과 세라믹 절연층 사이에 완충층을 도입하여 이들 간의 기계적 매칭과 접합력 개선을 도모하였고, 다중코팅 방법을 적용하여 절연막의 품질과 내전압 특성을 개선하고자 하였다.

• 지질공학
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• 제23권4호
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• pp.409-425
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• 2013

본 연구에서는 백두산 분화 전 지반 균열 및 거동에 의한 천지못 지반 붕괴 시나리오 별 천지못 유출수의 이동경로와 홍수 피해영향범위를 시계열로 예측하였다. 지형 지표 기상 환경 자료를 기반으로 다방향 흐름기법, 지표토양에 의한 흡수율과 초기저장량, 화구 및 분지 지형의 부피(저장공간)를 함께 고려할 수 있는 지리정보시스템 기반의 수문분석 알고리즘을 개발하였다. 백두산 지역의 화산군 분포와 지형적 특성을 고려하여 4가지 경우의 천지못 지반 붕괴 지점을 가상으로 선정하고, 개발된 알고리즘을 적용하여 천지못 유출수의 확산패턴과 시간 변화에 따른 피해영향범위를 산정하였다. 시나리오 1과 2(천지못 전체/남쪽 경계 지반 붕괴)의 경우 천지못 유출 약 3시간 경과 후부터 중국쪽 마을에 홍수피해가 발생한 반면 북한 영토는 천지못 남동쪽에 위치한 산봉우리의 지형적 특성으로 인해 거의 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 반면 시나리오 2의 조건에 천지못 남동쪽 산봉우리를 붕괴시킨 시나리오 3과 4의 경우에는 천지못 유출 약 3시간 경과 후부터 중국뿐만 아니라 북한 영토쪽 마을에도 1,500만톤 이상의 홍수 피해를 발생시키는 것으로 분석되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.695-702
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• 2007

온도프리스트레싱 공법은 강합성거더교 또는 강구조물에 인위적인 온도경사를 가하여 프리스트레싱력을 도입하기 위해 개발된 공법으로, 연속 강합성거더교에 적용할 경우 부모멘트 발생지점인 연속지점부 부근의 바닥판에 프리스트레스를 도입함으로써 콘크리트 바닥판의 인장균열을 억제하는 한편, 교축방향 보강철근 사용량 및 강거더 단면을 감소시킬 수 있어 경제성과 시공성의 향상이 가능한 공법이다. 이전의 연구에서 가열구간을 설정하기 위해 사용한 시행오차법은 비효율적인 것으로 온도프리스트레싱 공법을 적용한 설계가 효율적으로 이루어지기 위해서는 보다 합리적인 적정 가열구간의 설정기법이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 패턴인식, 최적화, 진단 및 예측 등을 수행하는데 많이 사용되고 있는 인공신경망 이론을 적용하여 온도프리스트레싱 공법을 적용한 연속 강합성거더교의 가열구간을 효과적이고 경제적으로 설정하는 기법을 제안하고자 한다. 인공신경망 이론을 학습시키기 위한 학습알고리즘으로는 일반적으로 널리 사용되는 오차역전파 알고리즘을 사용하였으며, 이를 이용하여 2경간 및 3경간 연속 강합성거더교의 가열구간을 예측하고 유한요소해석과의 비교를 통하여 학습알고리즘의 특성 및 예측의 정확도를 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.697-703
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• 2017

본 연구는 기존의 철근 콘크리트 구조형식을 대신할 FRP-콘크리트 합성구조의 휨거동에 관한 것이다. 구조적 성능 및 거동 특성을 수치 해석적으로 규명하고자 범용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 비선형 유한요소해석을 실시하였으며, 이때 사용하게 되는 여러 변수들의 영향을 실험 결과와 비교, 분석하여 본 합성구조에 최적화된 변수 값을 제시하고자 하였다. 합성구조의 구조재료모델은 콘크리트 손상소성모델(concrete damage plasticity model)을 사용하였고 콘크리트 압축응력관계식은 유로규준(Euro code)를 이용하였다. 내연적 유한요소해석의 경우 기하학적, 재료적 비선형성이 큰 경우 수렴에 많은 문제가 있으므로 본 연구의 경우 외연적 유한요소해석법이 적절한 것으로 판단된다. 콘크리트 손상 소성 모델의 여러 변수들에 대해 실험값과 비교한 결과 본 연구의 경우, 요소 크기는 20mm, 팽창각은 $30^{\circ}$, 파괴에너지 값은 $100Nm/m^2$, 변수 Kc는 0.667, 손상계수는 고려하는 것이 적절한 것으로 판단된다. 제시된 수치모델의 경우 신소재 합성보의 극한하중 및 균열패턴을 실험과 비교적 유사하게 표현할 수 있으므로 앞으로 다양한 합성구조의 수치해석에 적용 가능하리라 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.613-621
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• 2012

철근부식은 콘크리트의 내구성 문제뿐 아니라 구조적인 안전성에 영향을 미치므로 매우 중요한 열화이다. 철근부식을 방지하기 위하여 콘크리트 구체의 내구성을 향상시키려는 연구가 진행되고 있으나 용융아연도금 철근과 같이 철근 표면을 코팅함으로서 부식을 방지하려는 연구도 진행되고 있다. 이 연구는 용융아연도금 철근의 내부식성능 및 구조성능을 정량적으로 평가하는 것이다. 이를 위하여 아연, 알루미늄, 아연 45% + 알루미늄 55% 등을 사용한 도금 철근에 대하여 예비실험을 수행하였다. 다양한 금속코팅재료의 부식거동을 평가하여 최적의 도금재료인 아연을 선정하였으며, 아연도금 철근의 전위변화를 촉진염수 분무실험 등을 통하여 평가하였다. 또한 용융아연 도금된 철근과 일반철근을 이용하여 철근의 인장강도 시험, 콘크리트와의 부착력 시험 등이 수행되었으며, 최종적으로 RC 보를 제작하여 균열패턴 및 구조거동을 평가하였다. 이 연구에서는 다양한 금속코팅재료의 부식거동, 노치를 가진 금속의 전위변화 등을 포함한 부식특성이 평가되었다. 또한 부착력, 인장강도, 하중에 따른 거동 등을 포함한 구조적 거동이 평가되었으며, 최종적으로 용융아연도금 철근의 사용에 대한 적용성이 검토되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권5호
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• pp.389-396
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• 2017

결합 기반 페리다이나믹 모델은 취성재료의 동적파괴 해석에 많이 이용되고 있으며, 최근의 연구(Bobaru et al., 2012)를 통해 적층유리 구조물의 동적 파괴 패턴 분석에도 활용되었다. 특히 실험(Bless et al., 2010)에서 나타난 적층유리 구조물의 다양한 손상 형태(압축 영역, Floret, Hertz-type 균열 등)를 결합 기반 페리다이나믹 시뮬레이션을 이용하여 구현하였다. 그러나 실제 적층 구조물은 각 유리판 사이를 탄성이 있는 층간 재료로 결합하는 반면, 기존의 페리다이나믹 수치 시뮬레이션에서는 층간 재료 결합을 무시하고 각 유리판이 직접 결속되도록 가정하여 층간 재료 효과가 무시되었다. 본 연구에서는 페리다이나믹 층간 재료 모델링을 통해 실제 적층 구조물에 보다 근접한 페리다이나믹 수치 해석 모델을 제안한다. 일반적으로 층간 재료는 매우 얇기 때문에 층간 재료를 명시적으로 모델링할 경우 많은 해석시간과 메모리가 소모되어 비효율적이다. 따라서 본 연구에서는 명시적 모델링을 대신하여 가상 절점을 통해 층간 재료를 모델링한다. 수치 예제를 통해 제안된 층간 재료 모델링의 효율성 및 정확성을 검토한다. 또한 압축 상태의 적층 구조물 해석을 위해 단거리 상호작용력에 기반한 투과 방지 기법을 도입하고 파라미터 테스트를 통해 검증한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.80-86
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• 2020

역리브 (Inverted multi-tee, 이하 IMT) 슬래브를 제작하기 위해서는 콘크리트를 2번에 걸쳐 타설해야하기 때문에 부재 제작에 상당한 시간이 소요된다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 최근에는 슬립폼 방식을 활용하여 IMT 슬래브를 제작하는 기술이 새롭게 개발되었다. 이 연구에서는 슬립폼 방식으로 제작된 IMT 슬래브의 구조성능을 평가하기 위한 휨 및 전단 실험을 수행하였다. 이를 위하여 토핑콘크리트가 합성된 휨실험체 1개와 전단실험체 2개를 제작하였으며, 실험체들의 파괴모드 및 균열패턴, 프리캐스트 슬래브와 토핑콘크리트 사이의 슬립을 상세히 계측하고 분석하였다. 또한, 현행구조기준을 활용하여 실험체들의 휨 및 전단강도를 평가하였으며, 상이한 압축강도의 콘크리트로 구성된 합성 IMT 슬래브에 적합한 전단강도 산정방법을 제안하였다. IMT 슬래브의 휨강도는 현행구조기준에서 제시하는 공칭 휨강도를 상회하는 것으로 나타났으며, 제안 전단강도 산정방법은 실험체들의 전단강도를 우수한 정확도로 평가하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.71-77
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• 2019

지지력이 큰 하부지반에 구조물의 하중을 전달하기 위한 방안으로 말뚝기초가 대부분 적용되고 있다. 이 연구에서는 접합부에 보강되는 철근량에 따라 반복하중 하에서 프리캐스트공법과 철근 및 속채움 콘크리트로 말뚝머리부를 보강한 철근콘크리트 말뚝(HPC)과 기초 접합부 거동을 실험을 통해 평가하였다. 철근량에 변화에 따라 제작된 두 종류의 접합부 실험체의 균열패턴과 파괴거동은 유사한 수준으로 평가되었다. 철근량 1.77배 증가에 기인하여 BS-H25 실험체는 BS-H19 실험체에 비해 최고하중은 약 1.47배 증가하였지만 연성비는 정가력시 76%, 부가력시 70% 수준을 나타내었다. 강성감소는 접합부 철근 항복 이후 BS-H19 실험체와 BS-H25 실험체는 정가력시 초기강성의 약 66% ~ 71% 수준으로 부가력시 54% ~ 57% 수준으로 감소되었고 BS-H25 실험체가 평균 13% 높은 강성값을 나타내었다. 극한하중 상태에서의 BS-H19와 BS-H25 실험체의 누적 에너지 소산량은 사용하중 상태에 비해 약 5.5배 및 6.6배 큰 값으로 측정되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권3호
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• pp.77-84
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• 2021

이 연구에서는 속채움 콘크리트와 길이방향 철근으로 보강된 PHC 파일에 대한 휨실험을 수행하였으며, 실험의 주요 변수는 길이 방향 철근비와 PHC 파일 중공 내부 표면에 형성된 슬러지 유무로 설정하였다. 총 6개의 PHC 파일 실험체를 제작하였으며, 실험체들의 파괴모드, 균열패턴, 단면내 길이방향 변형률 분포, PHC 파일과 속채움 콘크리트 사이에 발생된 단부 슬립을 상세히 계측하고 분석하였다. 실험결과, 길이방향 철근비가 증가할수록 휨 강성 및 강도가 증가하는 것으로 나타났으며, PHC 파일 내부 표면에 형성된 슬러지는 실험체의 휨성능에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 실험적 연구와 더불어 이 연구에서는 변형률 적합조건, PHC 파일과 속채움 콘크리트 단면내 변형률 및 응력 분포를 고려한 비선형 휨해석 모델을 제안하였으며, 해석결과를 실험결과와 비교하여 제안모델의 합리성을 검증하였다. 그 결과, 제안모델은 속채움 콘크리트와 길이방향 철근으로 보강된 PHC 파일의 휨거동을 매우 우수한 정확도로 평가하는 것으로 나타났다.