• Composites Research
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• 제18권4호
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• pp.27-34
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• 2005

염수시험기를 통해 6개월 동안 염수분무시험과 염수침수시험을 수행함으로써 염수환경에 노출된 유리섬유직물페놀 복합재의 내구성을 실험적으로 조사하였다. 이때 염수환경에 노출된 시간에 따른 인장특성, 굽힘특성, 전단특성 등의 기계적 특성을 평가하고 동역학 측정장치를 적용하여 저장전단탄성계수. 손실전단탄성계수, tan $\delta$ 등의 열분석 특성을 측정하였다. 또한 적외선 분광분석기를 적용하여 염수환경에의 노출시간에 따른 화학구조의 변화를 분석하였다. 연구결과에 따르면 기계적 특성과 열분성 특성은 노출시간에 민감하게 변하며 노출시간이 길어짐에 따라 점차 감소되는 양상을 나타낸다. 그러나 강성의 경우에는 염수환경에 노출되면 복합재의 가소화로 인해 노출의 초기에는 감소하기 시작하고 노출시간이 길어짐에 따라 복합재의 팽창, 수지의 소성화, 가교 결합의 증가 등으로 인해 다소 증가하는 양상을 나타내지만 노출시간이 더욱 더 길어지면 점차 감소할 것으로 추측된다. 또한 FT-IR 선도에서의 피크 형상과 위치는 노출시간에 큰 영향을 받지 않으며 피크 세기는 노출시간에 따라 달라진다. 마지막으로 염수침수환경은 염수분무환경에 비해 유리섬유직물/복합재의 내구성에 더욱 심각한 영향을 미침을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.382-391
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• 2002

본 연구에서 초기재령 콘크리트의 크리프 특성을 고려한 단면 내 온도 및 수축응력을 구하는 3차원 유한요소 해석 프로그램을 개발하기 위한 수치해석 절차에 관하여 정립하였다. 최근 들어 구조물의 노후화에 따른 콘크리트의 내구성에 대한 관심이 고조되고 있고, 초기재령에서 발생하는 균열은 구조물의 내구성 및 사용성과 같은 장기적인 성능에 큰 영향을 미친다. 많은 토목 기술자들이 초기재령 콘크리트의 체적변화에 의한 응력 및 균열 문제를 심도 깊게 다루지 않는 데는 장기적인 내구성과 사용성에 대한 인식이 부족하고, 경화가 진행되는 콘크리트의 체적변화는 매우 복잡한 영향인자를 고려해야 되기 때문이다. 또한 초기재령 콘크리트의 체적변화로 인한 응력을 예측하는 기존 프로그램들은 주로 수화열에 의한 온도 및 열응력 해석에 국한되거나, 수화과정과 연계되지 않은 습도분포에 의한 수축 응력해석을 대상으로 한다. 따라서 본 연구에서는 초기재령 콘크리트의 체적 변화에 의한 모든 응력 요소를 하나의 통합적인 해석 시스템으로 구성하여, 초기재령 콘크리트의 균열 제어 수단으로 활용하고자 한다. 본 연구는 초기재령 콘크리트의 온도 및 수분에 관련된 재료 물성 뿐 만 아니라 역학적 특성 등 모든 재료 물성을 수화도에 기초하여 모델링하였다. 또한 콘크리트가 강성을 가지는 시점부터의 초기재령 크리프 실험을 수행하고, 그 결과로부터 수화도에 따른 크리프 거동을 모델링하여 해석 프로그램에 반영하였다. 개발된 해석프로그램을 이용하여 수치해석 결과와 실험결과를 비교하여 그 타당성을 검증하고, 해석 예제를 통하여 각 변형률 성분에 의한 잔류 응력의 변화 양상을 비교, 분석하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제17권3호
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• pp.279-285
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• 2017

본 연구는 수화반응시 발열량이 높은 혼화재(환원슬래그)와 환원슬래그의 수화반응 촉진제로서 사용된 석고를 사용하여 $-5^{\circ}C$이상에서 초기동해를 방지할 수 있는 콘크리트의 개발과 그에 대한 내구성을 평가, 그리고 석고가 콘크리트의 물리적특성에 미치는 영향에 대해 실험을 실시하였다. 실험결과 환원슬래그를 구성하는 주성분중 $C_{12}A_7$에 의하여 초기 수화열이 증가하였으나 강도증진에는 효과가 없는 것으로 판단되었으며 환원슬래그의 혼입량이 증가함에 따라 유동성은 저하되는 것으로 나타났다. 이는 치환된 환원슬래그에 $SO_3$의 성분이 없기 때문에 급결로 인하여 유동성이 낮게 나타는 것으로 사료된다. 또한 석고가 4% 첨가된 CR2G의 실험체의 경우는 Plain실험체 비해 유동성이 확보되는 것으로 나타났다. 또한 환원슬래그를 사용하여 개발된 콘크리트는 적절한 $SO_3$를 필히 사용해야 할 것으로 사료된다. 내구성 평가결과 환원슬래그의 사용량이 증가함에 따라 내구성은 저헝력은 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.287-294
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• 2019

고로슬래그 미분말은 뛰어난 염해 저항성 및 내화학성을 가지고 있어 콘크리트에 널리 쓰여왔으나, 고분말도에 따라 수화열과 건조 수축에 의한 균열이 보고되고 있다. 국제 표준에서는 콘크리트에 저분말도 고로슬래그 미분말의 폭 넓은 상용화 및 균열 저감을 위하여 3,000급 저분말도 고로슬래그 미분말이 포함되어 있다. 본 연구에서는 저분말도 고로슬래그 미분말을 치환한 콘크리트(50%의 물-결합재비와 3,000급 고로슬래그 미분말을 60% 치환)와 삼성분계 콘크리트(50% 물-결합재비와 4,000급 고로슬래그 미분말 및 플라이애시를 총 60% 치환)가 고려되었다. 저분말도 고로슬래그 미분말을 치환한 콘크리트와 삼성분계 콘크리트의 강도 차이는 재령 3일차에서 재령 91일차까지 확연한 차이는 없었으며 우수한 염해와 탄산화 저항성을 나타내었다. 또한 적절한 공기량을 함유하여 두 배합 모두 90.0 이상의 높은 내구성 지수를 나타내었다. 배합개선을 통하여 저분말도 GGBFS 콘크리트의 초기강도 개선한다면 낮은 수화열 및 고내구성을 가진 매스 콘크리트를 제조할 수 있으리라 판단된다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2007년도 추계학술 발표회
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• pp.181-186
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• 2007

본 논문은 현재 국내 외적으로 널리 공급되고 있는 유리식(glass) 진공관형 태양열 집열기를 대체할 수 있는 비유리식(non-glass) 진공관형 태양열 집열기의 설계 및 제작에 관한 실험적 내용을 소개하고 있다. 비유리식 진공관형 태양열 집열기는 유리식에 비해 그 내구성이 탁월할 뿐 아니라 적용성도 뛰어나지만 비유리식 집열기는 유리식 집열기와 달리 외부공기 입자의 진공관 내부로의 확산을 억제하거나 그 내부의 진공도 유지를 위해 특수 설계를 하여야 하며 아울러 소재의 특성을 최대한 살릴 수 있는 응용 기술의 개발을 필요로 한다. 이를 위하여 진공관 내부의 일정한 진공도 유지를 위해 집열기와 별도로 설치된 Vacuum Chamber를 진공관과 튜브(vacuum connector)로 연결하여 진공관 내의 outgasing이 가능하도록 할 수도 있으며, 진공관 외피에 공기의 침투를 억제하기 위한 gas barrier coating을 고려할 수도 있다. 본 논문에서 소개하는 비유리식(non-glass) 진공관형 태양열 집열기는 기계, 화공, 재료 등 다양한 분야의 원천 기술을 복합적으로 적용한 것으로 기존의 유리식에 비해 설계 및 제작에 있어서 다소 복잡한 양상을 띠고 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.3035-3043
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• 2015

본 논문은 국내 승용차에 장착된 삼원촉매담체의 열적 구조 안전성을 평가한 것이다. 삼원촉매담체에 대한 열 유동 경계조건을 D-optimal 실험계획법로 결정한 뒤 이 값을 ANSYS CFX V11에 적용하여 촉매 온도 분포를 구하였다. 이러한 온도 분포를 ANSYS V11로 전달한 뒤 구조적 구속조건을 부여하여 담체의 열응력을 계산하였다. 이러한 열응력을 이용하여 삼원촉매담체의 재료강도분포와 실동하중조건하에서의 응력분포를 이용하여 해당 부품의 안전계수를 구하여 삼원촉매담체의 구조 안전성을 평가하였다. 본 연구에서 고려하는 삼원촉매담체는 구조적 안전계수가 0.275로, 발생 열응력이 설계 강도를 초과하고 있다. 따라서 삼원촉매담체는 설계 내구 수명 120,000km를 만족시키지 못하므로 본 부품에 대한 재설계가 요구된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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• pp.17-20
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• 2006

한국에너지기술연구원에서는 가정용 고분자연료전지 열병합 발전시스템을 위한 통합형 천연가스 연료처리 시스템을 개발해 왔다. 가정용 시스템으로서 필수적인 소형화와 고효율을 현실화하기 위해, 연료처리 시스템의 각 단위 공정 즉 수증기 개질, 수성가스 전이, 선택적 산화 공정 등을 이중 동 심관형 반응기에 통합하여 상호 열교환이 용이하도록 반응기를 설계하였다. 현재 시험 운전 중인 Prototype-I 연료 처리 시스템은 1kW급 고분자 연료전지 열병합 발전 시스템에 개질 가스를 공급하기 위해 설계되었으며, 기초 성능은 정격 부하 운전시 열효율 78% (HHV 기준), 메탄 전환율 91%이다. 개질 가스 내 일산화탄소 농도는 고분자 연료전지 전극의 피독을 피하기 위해 10ppm 이하로 유지되어야 하며, Prototype-I 연료 처리 시스템은 백금과 루테늄 촉매를 적용한 선택적 산화 반응기를 통해 개질 가스 내 일산화탄소 농도를 10ppm 이하로 제거하였다. 일반 가정에서는 고분자 연료전지 시스템의 부하 변동이 예상되기 때문에 연료 처리 시스템의 부하 변동 운전 특성도 살펴보았다 정격 부하에서 80%, 60%, 40%로 부하를 변동하며 운전하였고, 각 부하에서 안정한 메탄 전환율과 10ppm이하의 일산화탄소 농도를 보였다. 80%까지는 열효율이 77%로 큰 변화를 보이지 않았으며, 60%에서는 76%, 40%에서는 72%로 열효율이 감소하는 현상을 보였다 연료 처리 시스템의 일일 시동-정지 운전시 내구성을 테스트 중이다. 현재까지 50여회의 일일-시동 정지를 시도하였다 시동 후 약 세 시간가량의 정력 부하 운전을 실시한 후 부하 변동을 실시하였고, 총 운전 시간 8시간 정도 운전한 후 시스템을 정지하였다 메탄 전환율과 일산화 탄소 농도, 열효율을 모니터링 하고 있으며, 현재까지 초기 성능을 그대로 유지하고 있다. 앞으로 일일시동-정지 운전 시험을 지속하면서 초기 시동 특성 및 부하 변동에 따른 응답 특성 개선, 그리고 연료전지와의 연계 운전을 실시할 예정이다

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.145-150
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• 2011

전국적으로 토목 및 건축 구조물의 대단위 공사 및 정비 사업이 발족 및 추진되어 부재 크기가 큰 매스 콘크리트 구조물이 많이 건설되고 있다. 대규모 콘크리트 구조물의 콘크리트 매트릭스 내 높은 수화열 발생은 콘크리트의 품질 및 시공 기간을 좌우하는 가장 중요한 요인이 되고 있다. 이로 인해 발생되는 내부 균열이 콘크리트의 내구성, 수밀성 및 강도를 저하 시키게 된다. 벨라이트계 저열 포틀랜드 시멘트와 산업부산물을 이용한 수화열을 저감시키는 방법으로 이 연구에서는 고로 슬래그 또는 플라이애쉬를 7단계로 치환한 2성 분계 결합재와 4단계로 치환한 3성 분계 결합재를 사용하였고, 혼화재의 치환율 변화가 재령에 따른 수화 발열량, 강도 및 SEM, XRD 등의 기초 물성에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 플라이애쉬가 치환된 2성 분계 결합재의 28일 누적 수화열은 플라이애쉬 함유량의 증가함에 따른 높은 수화열 저감 효과를 보여주며, 고로 슬래그가 치환된 2성 분계 결합재의 28일 누적 수화열은 고로 슬래그 치환율이 증가함에 따라 감소하지만 수화열 감소 효과는 높은 치환율 대비 낮은 결과를 나타내었다. 3성 분계 결합재의 28일 누적 수화열의 경우 플라이애쉬 치환율이 높아짐에 따라 낮은 수화열 결과를 보여주며 특히 40% 플라이애쉬 및 30% 고로 슬래그 결합재는 벨라이트계 저열 포틀랜드 시멘트 대비 50%의 저열 효과를 보여주었다. 연구 결과를 통해 수화열 발생이 낮고 시공 가능한 압축강도를 가진 벨라이트계 혼합 결합재를 사용하여 콘크리트 내 온도 상승이 감소된 것을 보여주었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권1호
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• pp.99-107
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• 2001

어선 제작시 어선의 고속화 및 어로작업 등에 의한 내구성을 향상시키기 위해 선각재질이 가볍고, 강도, 화재 및 해수의 부식 등에 뛰어난 재료의 사용이 요구되어지고 있다. 이러한 어선으로서는 크게 FRP어선과 Al어선으로 대별할 수 있다. 그러나 FRP어선은 가볍고 강도는 우수하나 인화성이 높아서 열에 매우 약하고 선박 제작 과정에 있어 인체에 해로운 유해성분이 발생할 뿐만 아니라, 폐선의 경우 산업폐기물로써 환경 오염에 큰 영향을 미치고 있다. 그런 반면에, Al어선은 FRP어선의 단점을 보완할 수 있는 재료로써, 고강도 및 경량화의 효과를 낼 수 있고, FRP어선보다 인화성이 낮아서 열에 강하고, 내구성이 높아 해수의 부식방지에 뛰어나므로 Al 어선의 개발이 시급한 실정이다. 그러나, 알루미늄 합금은 용접성이 좋지 않고 용접변형 및 균열이 발생하고, 건조 비용이 비싸다는 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 Al 합금 접합시의 문제점 해결방안으로 용접이음부의 새로운 형상을 개발하고 개발한 신형상에 대한 역학적 거동을 규명하고자 하였다. 이를 위해, 먼저 평판 이론을 이용하여 구조부재를 단순화하여 평판, 보강판, 신형상에 대하여 해석함으로써 강도를 비교 검토하고, 이러한 결과를 토대로 자체 개발된 용접열전도 및 용접열응력 수치해석 프로그램을 사용하여 평판과 신형상의 온도분포, 용접잔류응력, 인장, 압축시의 강도를 수치시뮬레이션을 통하여 비교, 검토하였다. 또한, 인장 시험편을 제작하여 실험을 통하여 강도를 비교함으로써 신형상에 대한 적용 가능성 및 역학적 우수성을 입증하고자 하였다.

• 한국가스학회지
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• 제20권6호
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• pp.23-30
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• 2016

천연가스를 이용한 기존 엔진들은 효율이 우수한 희박연소를 구현하였지만 배기가스의 정화성능이 점차 강화되는 배기규제에 대응하기 위해, 이론공연비 연소 방식으로 관심이 옮겨지고 있다. 이론공연비 연소 방식은 유해 배출가스의 정화효율이 높은 삼원촉매를 사용할 수 있는 장점이 있지만, 높은 연소열 발생에 따른 열 내구성 문제와 연비가 해결과제로 남아 있다. 천연가스에 수소를 혼합한 수소-천연가스 혼합연료(HCNG))는 수소의 빠른 연소속도에 의한 영향으로 연소속도가 증가하고, 희박한계가 증가하여 배기가스재순환(Exhaust gas recirculation; EGR) 률의 공급을 증가할 수 있다. EGR률 상승은 연소온도를 낮추게 되어 엔진 열 내구성에 긍정적인 영향을 줄 수 있고, 압축비를 더욱 증가 시킬 수 있어서 효율적인 연소조건을 형성하도록 도움을 줄 수 있다. 본 연구에서는 기존 대형 가스엔진을 이용하여 개발한 이론공연비 연소 방식의 HCNG 엔진의 배출가스 저감을 최소화하기 위해, 삼원촉매를 개발 및 적용하여 배기가스 특성을 평가하고 분석하고자 하였다. 현재 상용화된 시내버스용 삼원촉매와 HCNG용으로 개발 중인 시제 삼원촉매를 각각 설치하여 정상상태 운전조건 및 과도운전조건에서 실험을 진행하고 모드실험 결과를 비교하였다.