• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.61-69
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• 2011

강 구조물의 보강공법으로는 강판 보강공법이 대표적인 방법으로 통용되고 있으나, 일부 구조물에서는 고정 설비 및 기타 간섭물로 인하여 보강 시공이 번거롭고, 보강부재 접합시 원부재의 단면 손실이 수반되는 단점이 있다. 최근, 강재의 원가 상승으로 강판 보강공사의 시공비가 증가되고 있는 실정이다. 반면, 복합소재를 이용한 보강공사의 경우는 재료의 자중이 가벼워서 보강재 취급이 수월하고 내화학성능이 우수하기 때문에 유지비용이 절감되기 때문에 콘크리트 구조물에서는 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 복합소재를 이용한 강 구조물의 보강의 기술적 가능성을 검증하기 위해 강재와 복합소재와의 부착성능 및 보 부재를 통해 휨 보강 성능을 평가하였다. 그 결과, 항복 이전까지는 강재와 아라미드섬유 쉬트가 일체 거동에 따른 보강효과를 예상할 수가 있었다. 또한, 보강 겹수가 증가함에 따라 무보강 실험체 대비 내력이 증가했지만, 예상 보강효과(1 겹에서 12.5 %, 2겹에서 25 %)에 비해 절반 정도의 수준의 개선효과를 보였다. 그 이유는 모든 보강 실험체가 계면파괴로 파단되었고, 이후 아라미드섬유 쉬트가 실험체 내력 개선에 영향을 미치지 못했기 때문이다. 따라서, 최근 복합소재의 재료적 개선 및 접착제의 부착성능 향상으로 인하여 강 구조물의 보강공사에 적용할 수 있는 가능성을 찾을 수 있었으나, 보강성능을 향상시키기 위한 부착성능 향상을 위한 방법에 대한 연구가 필요하다고 판단된다.

• Composites Research
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• 제24권4호
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• pp.17-22
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• 2011

본 연구에서는, 복합재 샌드위치를 수중운동체용 구조물에 적용하기 위한 기초연구로서, 샌드위치 복합재 원통의 제작, 좌굴 해석 및 시험 방법, 중량저감 효과를 분석하였다. 우선 변재에 주름이 생기지 않도록 하는 2단계 샌드위치 제작 방법을 소개하고, 이를 사용하여 원통을 제작하여 수압시험을 수행하였다. 동시에 MSC Nastran의 셀요소와 고체요소를 사용한 유한 요소해석을 수행하여 시험결과와 비교하였다. 시험과 해석의 결과 비교로부터 선형 유한요소해석으로도 샌드위치 원통의 좌굴압력을 3% 내외의 오차로 정확히 예측할 수 있음을 확인하였다. 또한 필라멘트 와인딩 원통에 대한 인자연구를 통해 샌드위치를 사용할 경우 동일한 지지압력에서 필라멘트 와인딩 원통보다 최소 30% 이상 무게가 줄어드는 것을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.536-542
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• 2017

연소 중 고온, 고압, 고속의 연소가스가 작용하는 노즐조립체(Nozzle Assembly)는 다양한 부품(노즐목/내열재/구조체)이 접촉(Contact)/접착(Bonding)의 형태로 조립되며, 유동(경계층 유동장)-열(기계/화학적 삭마, 숯 등 열반응, 열전달)-구조(마찰, 접촉, 접착, 동적거동 및 열응력)적 복합하중이 내부에 작용하며 복잡한 거동을 보이기 때문에 정확한 구조적 안전성을 계산하는데 한계가 있다. 본 연구는 연소시험 후 노즐목 깨짐 현상이 발생한 노즐조립체에 대해 연소시간 중 열-구조적 거동 분석을 해석적으로 수행하였다. 연소시간 중 시간별/위치별로 유동해석(Fluid Analysis)에서 계산된 내부압력과, 열반응/열해석(Thermal Surface Reaction&Ablation Analysis)에서 계산된 노즐 표면의 삭마량 및 대류열전달계수가 구조해석의 경계/하중조건으로 부여된 후 열변형 해석이 수행되는 연동해석(Co-simulation)기법을 사용하였다. 특히 구조해석 시 각 부품별 경계면의 접착/접촉/마찰조건을 달리하며 연소시험 시 계측된 변형률값과 비교하여 가장 유사한 연소 중 거동분석 조건을 도출하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.104-111
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• 2020

이 연구의 목적은 ECC를 적용한 RC 보 실험체의 휨 성능과 소성 힌지를 조사하는 것이다. ECC에는 1종 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)를 결합재로 사용하였고, 플라이애시를 다량 혼입하여 결합재와 충전재 역할을 함과 동시에 균열폭 제어를 통한 다중 미세균열 확보하고자 하였다. 1축 인장성능 측정결과 최대 인장변형률은 3.0 % 확보하여 우수한 인장변형성능이 나타났다. ECC 치환길이에 따라 3가지 종류의 보를 제작하였다. ECC의 치환길이 변화에 따른 ECC-RC 보의 휨성능 실험 결과에서는 ECC의 적용으로 휨부재의 최대 내력과 연성이 동시에 증가하였다. 또한, ECC를 소성힌지부에 적용할 경우, 휨 부재의 곡률연성계수와 소성힌지 길이가 증가하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.47-55
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• 2014

최근 빈번하게 발생하는 대규모의 지진으로 구조물의 내진보강에 관심이 높아지고 있다. 내진설계가 반영되지 않은 기둥의 취성파괴는 구조물 전체 붕괴를 유발하기 때문에 내진보강이 필수적이다. 기존에는 단면증설법, 강판보강법, 섬유보강법이 내진보강법으로 주로 이용되었다. 하지만 이 보강법들은 구조물의 물리적 손상과 넓은 작업공간, 오랜 시간이 소요되는 단점이 있다. 이에 이 연구에서는 기존에 개발된 FRP 보강재의 보강 성능을 평가하였다. 대상 시험체는 학교건물을 실험실 여건에 맞춰 80% 축소하여 제작하였다. 보강재의 재료를 유리섬유와 알루미늄 다공판을 사용하여 보강재를 제작하였다. 평가 결과 두 종류의 보강재를 사용한 모두에서 시험체의 내진성능이 증가하였다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제49권1호
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• pp.12-19
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• 2012

국내외적으로 경제수준의 향상과 웰빙 트렌트로 인해 피부미용기기 시장이 지속적으로 성장하고 있다. 본 연구에서는 기존 대형기기 및 일부 보급된 개인용 피부미용기기와 차별화된 개인용 피부미용 복합자극기를 개발하고자 하였다. 복합자극의 종류로 한약재 추출액의 생화학 자극, 피부 신진대사를 촉진시키는 온열 자극, 다양한 피부미용 효과가 보고되고 있는 광 자극을 선택하였으며, 이들이 동시에 제공 가능하도록 복합자극부 구조를 설계하였다. 생화학 자극은 탈지면 패드에 함유된 한약재혼합추출물이 온열에 의해 기화됨으로써 피부에 공급되도록 하였으며, 온열자극은 탄소섬유 면상 발열체를 통해, 그리고 광자극은 850nm 파장을 갖는 고출력 근적외선 LED를 통해 공급되도록 하였다. 제작된 시제품의 보완 및 성능평가를 위하여 온열자극부 및 광 자극부를 테스트하였다. 온열자극의 경우 목표온도 도달시간, 제어 오차가 각 2분 이내, ${\pm}1.5^{\circ}C$ 이내로 적절히 동작하였으며, 광 자극의 경우 근적외선 LED와 발열체가 결합된 구조로 인해 정상 동작범위 이상으로 온도가 상승하는 것이 확인되어 방열체 제작 추가함으로써 이 문제를 해결하였다. 마지막으로, C2C12 mouse myoblast을 대상으로 한약재 자극을 제외한 복합자극의 유효성을 평가하는 실험을 실시하였으며, RT-PCR분석 결과 $37^{\circ}C$ 온열자극과 광 자극의 복합자극을 인가한 그룹에서 대조군에 비해 collagen I mRNA 발현량이 4.9배, collagen III mRNA 발현량이 1.3배 증가하는 것을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.40-43
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• 2011

최근, 레이저 초음파 영상화 기법은 구조물의 비접촉식 손상 진단을 위해 널리 연구되고 있다. 초음파 영상화 기법의 가장 큰 장점은 비접촉식으로 구조물의 손상을 진단할 수 있고, 가진 및 측정 지점을 자유로이 이동할 수 있다는 점이다. 따라서 이는 고온이나 동적상태의 구조물에 적용이 가능하며, 시간과 공간상의 충분한 데이터를 획득할 수 있으므로 역문제 (Inverse problem)를 해결할 필요 없이 완전한 초음파의 전파 형상을 얻을 수 있다. 지난 연구들에서는 충분한 가진력 혹은 측정 민감도를 확보하기 위해 가진 레이저와 부착형 센서의 조합이나 부착형 가진 트렌스듀서와 센싱 레이저의 조합으로 초음파 영상을 획득하고자 하였다. 하지만 이들 조합은 가진 혹은 측정 지점이 구조물에 부착되어 있어 완전한 비접촉식 기법을 구현하지 못하였다. 이를 극복하고자 레이저와 EMAT 센서 등의 조합이 시도되어 왔으나, 이 또한 EMAT 센서의 적용 거리에 따른 한계점을 지니고 있다. 본 연구에서는 가진 레이저 (Nd:Yag)의 스캐닝을 통해 다양한 가진 점에서 발생된 초음파가 탄성체 구조물을 통해 전파되고, 이를 센싱 레이저 (Laser Doppler Vibrometer)를 이용하여 측정함으로써 비접촉식 초음파 영상화를 구현하였다. 나아가, 정상파 필터(Standing-wave filter)를 이용하여 구현된 초음파 영상으로부터 손상 영향만 검출해 내는 기법을 개발했다. 개발된 기법은 복합재 시편의 층간박리 (Delamination) 진단을 통해 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권2호
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• pp.149-156
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• 2007

본 연구에서는 한국의 차세대 해양 운송 시스템 구축의 일환으로 개발 중인 소형 위그선의 주익 및 수평 미익의 구조 설계 및 해석을 수행하였다. 구조안정성과 경량화를 위해 스킨-스파-폼 샌드위치 구조를 채택하였으며 탄소/에폭시 복합재료를 주로 적용하였다. 구조 안전성 및 안정성 평가를 위해 상용 유한 요소 코드인 NASTRAN을 활용하였으며 단계별 구조 설계 변경을 통해 최종 설계 요구 조건을 만족시켰다. 또한 동체와 연결 부위는 용이한 장탈착과 20년 이상의 피로 수명을 보장할 수 있도록 8개의 고강도 볼트를 이용한 삽입 볼트 형태의 구조를 채택하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권3호통권55호
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• pp.225-231
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• 2009

본 연구는 기존의 CFT구조, 아치구조, 프리스트레스구조를 조합을 통해 복합구조를 이루는 CFTA거더를 소개하고, 25m의 CFTA거더의 실험결과와 유한요소해석 프로그램인 Strand7을 이용하여 해석결과를 비교 분석하였다. 실험체의 정적재하실험으로 거더 중심부에서 양쪽으로 1m 이격한 거리에 58kN, 88kN, 148kN, 207kN, 298kN의 하중을 재하 하고, 발생하는 변위와 변형률을 측정하였다. 또한, 실험결과를 바탕으로 구조해석 프로그램인 Strand7로 구조안정성을 검토하고, 긴장재의 긴장력과 콘크리트의 탄성계수를 각각 20%증감하여 해석을 수행 하여 변형률과 변위값을 계산하였다. 초기 변위와 변형률은 긴장재의 긴장력의 증감에 따라 영향이 나타났으며, 추가적인 정적 하중이 재하 되었을 경우에는 콘크리트의 탄성계수만이 변위와 변형률에 영향을 미치는 것으로 확인 되었다.

• 항공우주기술
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• 제2권1호
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• pp.213-222
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• 2003

항공우주비행체에 사용되고 있는 복합적층재 구조물에 대한 저속충격 하중이력을 해석하는 방법들에 대하여 고찰하였다. 저속충격문제 연구 초기인 1980년대에 사용된 고전적인 해석방법의 물리적 의미를 살펴보았고, 정현파의 형상으로 가정하여 근사적으로 충격하중 이력을 계산하는 방법에 대해서 살펴보았다. 접촉법칙의 접촉계수나 지수의 크기와 충격하중이력의 해석결과에 미치는 영향을 분석하였고, 결과적으로 선형화된 접촉법칙을 사용하여 충격하중이력을 정확히 해석할 수 있음을 파악하였다. 뿐만 아니라 본 논문에서 제시된 해석 방법을 사용함으로써, 범용 유한요소해석 코드를 사용하여 충격문제를 용이하게 해석할 수 있음을 보였다.