• 한국지반공학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.45-55
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• 1999

파랑에 의한 불포화된 해저지반의 거동, 액상화와 전단파괴에 대한 연구이다. 불포화된 지반은 유체가 채워진 다공성 탄성체로 모델화 하였다. 유체의 흐름과 토립자의 변형은 Biot의 이론에 따른 지배방정식으로 나타내었다. 이 방정식은 준해석적 방법으로 풀어 불포화된 다층의 지반에 대하여 응력과 간극수압을 평가하였다 준해석적 방법은 기존의 해석방법과 달리 다층의 이방성 지반을 연속적으로 해석할 수 있다. 해석결과에 의하면, 지반의 포화도는 불포화된 다층의 지반에서 응력과 간극수압의 크기에 가장 큰 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다. 또한, 해석결과를 토대로 지반의 액상화 발생과 전단파괴에 대한 검토를 실시하였으며, 그 결과 최대 전단파괴가 발생된 깊이가 최대 액상화 발생지역 보다 깊은 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.437-445
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• 2016

현재 많은 산업에서 구조물의 온도환경 유지를 위한 단열재로 폴리우레탄 폼이 사용되며, 수명 동안 정적 및 동적의 다양한 하중이 이에 부과된다. 폴리우레탄 폼은 고분자재료로써 다공성이며, 단열성능은 내부기공의 크기에 크게 의존한다. 또한, 폴리우레탄 폼의 기계적 거동은 변형률 속도 및 온도에 대한 의존성이 큰 동시에 압축에 대하여 큰 비선형 연성거동을 보인다. 이러한 비선형 연성 압축거동 중에 폴리우레탄 폼은 변형률의 증가에 따라 기공율과 탄성계수의 감소를 보인다. 따라서 본 연구에서는 상기 특성들을 포함한 폴리우레탄 폼의 변형률 속도 및 온도 의존 비선형 압축거동을 모사하기 위하여 온도 의존 손상 점소성 구성방정식이 개발되었다.

• Composites Research
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• 제16권3호
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• pp.1-8
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• 2003

금속복합재료 개발을 위한 고온가압 성형공정은 기지재료의 비탄성거동과 성형체 내부의 기공에 대한 충진 과정을 수반하며 이러한 강화공정은 압력, 온도 그리고 강화재와 모재의 상대부피분률과 같은 공정변수의 영향을 받게 된다. 특히 티타늄금속기 복합재료의 강화공정은 강화재와 모재 사이의 기계적 혹은 열적 특성 차이 및 생산환경으로 인한 다양한 형태의 손상이 발생할 수 있으며 따라서 이들을 극복하기 위한 재료특성, 작용압력, 온도, 시간조건 등과 공정에 따른 조직의 진전 등 미소역학적 연구가 수반된 최적의 고온가압강화공정의 개발이 요구되어진다. 이를 위하여 본 연구는 VHP방식을 이용한 SiC／Ti-6Al-4V 연속섬유강화 금속기 복합재료의 강화공정실험을 수행하였으며 특히 미시역학적 접근에 따른 다공성 재료의 구성방정식을 이용하여 보강재와 기지재료의 변형거동과 고온가압공정에 필요한 다양한 조건들을 실험결과와 비교 연구하였으며 유한요소해석을 통해 공정변수와 그에 따른 결과들을 고찰하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.697-700
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• 2008

본 논문은 유변학을 이용한 합리적인 크리프 예측 모델의 개발을 목표로 한다. 유변학은 응력에 의해 물질에 변형이 유발되었을 때, 변형과 응력 사이의 관계를 규명하는 학문으로 콘크리트와 같은 다공성의 점탄성 구조체의 변형 규명에 효과적이다. 본 논문에서 제안된 모델은 시간 의존성 여부와 발생 메커니즘에 따라 탄성거동, 장기크리프, 시간 의존적 단기크리프 그리고 시간 독립적 단기크리프로 나뉘며, 이와 같은 현상의 분류는 실제 실험값의 시간 경과에 따른 변형 양상을 근거로 한 것이다. 각 부분의 계수 추정 과정에서는 이론(미세프리스트레스 고체화 이론, Microprestress-solidification theory) 및 설계기준(CEB-FIP MC R99)을 최대한 활용하여 모델의 합리성의 높일 수 있도록 하였으며, 부득이하게 이론적 접근이 어려운 경우에는 제한적으로 수치적 접근을 시도하였다. 끝으로 수립된 모델을 실제 실험 데이터에 적용한 결과를 기존의 기준식 및 이론식의 적용 결과와 비교 평가 하였다.

• Elastomers and Composites
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• 제44권3호
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• pp.274-281
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• 2009

음이온중합기구으로 나이론 6와 나이론공중합체를 합성하였다. 나이론탄성체는 카프록락탐과 이소시아네이트로 활성화된 폴리올을 음이온중합기구을 통해서 공중합을 하였다. 전기방사공정으로 제조된 나이론과 나이론공중합체는, FE-SEM으로 구조를 분석한 결과, 100$\sim$180 nm의 직경을 갖는 나노섬유들로 이루어진 다공성 부직포였다. DSC와 ATR FT-IR을 이용하여 결정화거동 및 구조를 분석하였다. 인장실험을 한 결과 나이론은 나이론탄성체에 비해서 인장강도는 크고, 신율은 감소된다. 결정영역인 PA블록과 무정형인 PE블록으로 된 나이론공중합체인 나이론 탄성체는 PE블록 비율이 클수록 인장강도는 낮아지고 신율은 증가된다. $O_2$와 $N_2$를 반응기체로 한 상압플라즈마로 전기방사된 나이론과 나이론탄성체의 부직포표면을 개질한 결과, 개질된 부직포표면은 표면개질 전보다 더 친수성을 보였으며 반면에 $CH_4$를 반응기체로 사용한 상압플라즈마로는 부직포표면을 개질하면 부직표면은 소수성을 나타내었다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제22권1호
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• pp.69-80
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• 2001

본 연구에서는 환자의 골다공증 유무에 따른 내고정 장치 시술 직후 및 융합 후의 안정성을 평가하기 위해 다양한 하중 모드에서 C5-C6 운동분절의 생체역학적 거동을 분석하였다. 이러한 목적으로 먼저, C5-C6 경추부의 유한요소 모델을 구현하여 검증하였다. 모델의 결과는 기존 실험치와 유사하여 신뢰성이 부여되었다. 검증된 모델은 Smith-Robinson 방식으로 골이식물을 삽입한 후 전방 내고정 장치를 적용한 시술 상황을 재현하기 위해 수정되었다. 수정된 모델은 두 종류로 구현되었다. (1) 첫 번째 모델에서는, 시술 직후의 상황을 재현하기 위해 골이식물과 종판의 경계면에 접촉요소를 사용하였다. (2)두 번째 모델에서는 완전히 융합된 상황을 나타내기 위해 골이식물을 종판에 고정하였다. 골다공증의 효과를 예측하기 위하여 두 모델의 해면골에 대한 탄성계수를 변화시켰다(정상: 100MPa, 골다공증: 40MPa). 각 모델의 C5 주체의 상위면에 73.6N의 압축 하중을 가한 후에 108Nm의 굴곡/신전, 굽힘, 비틀림 하중을 가하였으며, C6 추체의 하단면은 모든 방향에 대하여 구속하였다. 전체적인 결과에 있어서 상대적 회전운동, 미끄럼운동, 골이식물 내에서의 von Mises 응력의 경우 정상 모델에 비해 골다공증 모델에서 증가함을 보였으며, 특히 시술 직후의 모델에서 비틀림 하중이 가해진 경우, 상대적 회전운동 및 미끄럼 운동이 가장 높게 예측되었다. 이는 골다공증환자에게 전방 내고정 장치를 시술한 경우 골이식물의 파단 및 유합의 실패가 비틀림 하중에서 발생할 수 있음을 나타낸다. 해면골의 von Mises 응력은 시술 직후에 골다공증 모델의 모든 하중 모드에서, 유합 후에는 굽힘 하중 외의 모든 하중에서 ultimate strength를 초과하는 것으로 나타나 골다공증 환자에게 screw의 해리가 발생할 가능성이 높은 것으로 예측되었다. 따라서 골다공증 환자에게 과도한 운동이 발생하지 않도록 하기 위해서 시술 후 세심한 주의와 halo 같은 견고한 정형술이 필요할 것으로 사료된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제40권5호
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• pp.158-164
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• 2019

The interbody fusion cage used to replace the degenerative intervertebral disc is largely composed of titanium-based biomaterials and biopolymer materials such as PEEK. Titanium is characterized by osseointergration and biocompatibility, but it is posed that the phenomenon such as subsidence can occur due to high elastic modulus versus bone. On the other hand, PEEK can control the elastic modulus in a similar to bone, but there is a problem that the osseointegration is limited. The purpose of this study was to implement titanium material's stiffness similar to that of bone by applying cellular structure, which is able to change the stiffness. For this purpose, the cellular structure A (BD, Body Diagonal Shape) and structure B (QP, Quadral Pod Shape) with porosity of 50%, 60%, 70% were proposed and the reinforcement structure was suggested for efficient strength reinforcement and the stiffness of each model was evaluated. As a result, the stiffness was reduced by 69~93% compared with Ti6Al4V ELI material, and the stiffness most similar to cortical bone is calculated with the deviation of about 12% in the BD model with 60% porosity. In this study, the interbody fusion cage made of Ti6Al4V ELI material with stiffness similar to cortical bone was implementing by applying cellular structure. Through this, it is considered that the limitation of the metal biomaterial by the high elastic modulus may be alleviated.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.537-544
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• 2020

Interfacial transition zone (ITZ)은 골재-시멘트 복합체 사이의 영역으로써, 콘크리트에서 가장 취약한 영역으로 알려져 있으며, 이는 점진적으로 변화하는 불균질한 상으로 이루어져 있다. 경량 고강도 콘크리트 개발을 위해 물-바인더 비가 낮은 고강도 시멘트 복합체와 경량골재 사이의 Interfacial transition zone (ITZ)의 역학적 특성 평가는 필수적이다. 하지만 ITZ는 복잡하고 다공성 구조를 가지고 있기 때문에, 이의 역학적 특성은 아직 명확하지 않다. 또한, 경량골재 ITZ는 일반골재보다 다양한 변수 (물-바인더 비, 골재의 흡수율, 양생조건 등)에 의해 변화한다. 따라서 본 연구에서 골재의 종류 및 크기에 따른 ITZ의 역학적 특성을 분석하고자 한다. 이를 위해 나노 인덴테이션 기법을 이용하여 물-바인더 비가 0.2인 고강도 시멘트 복합체와 표준사 및 최대치수가 각각 2mm, 5mm인 경량골재 ITZ의 탄성계수를 측정하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권5호
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• pp.399-405
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• 2010

동결융해과정이 지속적으로 반복되면서 발생되는 응력이력현상으로 인해 암반내의 피로현상이 누적되면서 암반내 누적 변위가 증가할 뿐 아니라 강도 역시 지속적으로 감소된다. 동결융해로 인한 응력의 hysteresis 현상은 대기온도의 영향에 의한 것으로, 일반적으로 점탄성 거동을 하게 된다. 그러므로, 이상물체를 이용한 암반해석을 위해, 일반적으로 점탄성 거동해석에 사용되는 Kelvin 모델을 적용할 수 있다. 또한 다공질암의 동결융해에 따른 열화 과정을 정량적으로 파악하기 위한 새로운 지표를 설정하고자 동결-융해 실험을 실시하였다. 본 연구에서는 다공성 응회암을 이용 동결-융해 실험을 실시 암석의 열화과정의 분석을 시도하였다. 실내실험 결과, 공극률의 변화를 정량화하여 열화특성을 설명하였다. 탄성계수 및 일축압축강도 등 암석의 물성변화를 공극률을 이용 열화 특성 함수로써 표현하였다.

• 한국광물학회지
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• 제23권4호
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• pp.367-375
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• 2010

지구물질로 이루어진 공극 구조와 이를 채우고 있는 유체의 상호작용에 대한 이해는 지표 및 지구내부의 다양한 지질학적 현상의 설명에 필수적이다. 본 연구에서는 지구물질과 유체의 상호작용을 보다 잘 이해하기 위해, 비표면적과 공극률이 다공성 매질의 공극 구조를 설명하는 매개변수에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다. 이를 위해 입자의 지름과 공극률을 다양하게 하여 동일한 크기의 구형의 입자로 이루어진 다공성 매질에 대한 삼차원 공극 구조를 무작위 패킹 시뮬레이션으로 얻었고, 이에 대해 구성 엔트로피와 삼차원 상자집계 프랙탈 차원 분석을 하였다 구성 엔트로피 분석 결과, 엔트로피 길이는 비표면적이 2.4에서 $8.3mm^2/mm^3$으로 증가할 때 0.8에서 0.2 mm로 감소하고, 최대 구성 엔트로피는 공극률이 0.33 에서 0.46으로 증가할수록 0.94에서 0.99로 증가하는 뚜렷한 경향을 보인다. 구성 엔트로피와 공극률의 관계로부터 구성 엔트로피가 맨틀 용융체의 탄성과 점성도를 설명하는 변수로 사용될 수 있음을 제시한다. 삼차원 상자집계 프랙탈 차원은 비표면적이 같을 때 공극률이 증가함에 따라 증가하고, 비표면적이 2.4에서 $8.3mm^2/mm^3$으로 증가할 때 2.65에서 2.98로 증가한다. 이러한 삼차원 상자집계 프랙탈 차원과 비표면적, 공극률의 관계로부터 삼차원 상자집계 프랙탈 차원이 지진파 감쇠와 맨틀용융체를 포함한 다양한 지질매체의 구조와 무질서도를 설명하는 변수로 사용될 수 있음을 제시한다.