• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.921-924
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• 2008

강섬유의 분포 특성을 평가하는 방법으로는 X-ray 투과 방법, AC-impedance 분광기법 등이 효과적으로 적용되고 있는데, 이 방법들은 고가의 장비가 필요한 단점이 있다. 이 연구에서는 보편화되어 있는 디지털 카메라로 섬유보강 콘크리트의 절단면을 촬영하여 정량적으로 평가할 수 있는 기법을 제시하였다. 평가 방법은 섬유의 검출 과정과 검출된 섬유의 위치 정보 및 단면에서의 형상을 바탕으로 분포 특성을 나타내는 계수를 구하는 과정으로 구성된다. 제안한 평가기법의 실효성과 섬 유보강 콘크리트의 타설 방법에 따른 유동방향에 따라 섬유의 분포 특성을 파악하기 위하여 두가지 타설 방법으로 제조한 섬유보강 콘크리트의 분포특성을 섬유분산성 계수, 단위 면적당 섬유 개수, 그리고 절단면에서 섬유의 기울어진 각도의 분포를 통하여 파악하였다. 또한 섬유의 분포 특성이 섬유보강 콘크리트의 역학적 성능에 미치는 영향을 파악하였다. 실험 결과 섬유의 방향은 유동흐름이 큰 방향으로 배열하게 되어 단위 면적당 섬유의 개수가 제일 많아지게 되고, 분산성 또한 좋은 것으로 나타났다. 또한 타설방향에 따라 휨인장 강도가 50%정도 차이가 발생하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.573-580
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• 2009

이 연구는 변형률 경화거동을 나타내기 위한 압출성형된 ECC를 제조하기 위하여 사용되는 조성물의 특성, 제조 방식, 배합 조건, 양생 조건에 관한 검토를 수행하였으며, 섬유의 분포 특성이 압출성형 ECC의 휨거동에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 이를 위하여 이론적/실험적 연구를 수행하여 압출성형 ECC를 생산하기 위한 기본 배합 및 제조 공정을 제시하였으며, 이미지 프로세싱 기법을 이용하여 섬유 분포 특성을 파악하였다. 실험 결과, 최적의 압출성형 ECC 패널의 배합비를 물-매트릭스 비, 시멘트, ECC 파우더, 그리고 규사미분의 비율로 제시하였다. 또한 섬유 분포 특성은 배합에 따라 달라지며 이러한 섬유 분포 특성에 따라 휨거동에 차이가 발생하는 것으로 나타났다. 즉, 섬유 분산성이 좋을수록, 상보에너지($J_b'$)와 최고 가교 응력(${\sigma}_0$)이 클수록 휨 인성이 크게 나타났다. 이는 ECC 배합의 차이가 섬유 분포 특성에 차이를 줄 뿐만 아니라, 마이크로역학 특성에도 변화를 주기 때문이다. 섬유 방향성의 경우, 실험체 별로 크게 차이가 발생하지 않았으나 섬유의 분포가 3차원보다 2차원에 가깝게 배열되는 것으로 나타났다. 그러나 섬유 방향성에 대한 확률 밀도 함수는 2차원으로 가정한 경우와 매우 다른 양상을 보이는 것으로 나타났다. 따라서 원하는 성능(초기균열 강도 및 인성)을 얻기 위해서는 배합과 섬유 분포 특성을 고려하여야 하는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.587-596
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• 2009

섬유 가교 곡선은 섬유보강 시멘트 복합체의 인장 거동을 예측하고 분석하는데 중요한 요인이다. 이 연구의 목적은 ECC에서 섬유 배향각의 분포와 섬유 개수를 정량적으로 고려할 수 있는 섬유 가교 모델을 제시하는 것이다. 이를 위하여 먼저 섬유 배향각과 섬유 개수를 정량적으로 고려할 수 있는 섬유 가교 모델을 유도하였다. 섬유 배향각과 섬유 개수는 이미지 프로세싱 기법을 사용하여 계측하였다. 이미지 분석을 통하여 계측한 섬유 배향각에 대한 확률밀도함수와 섬유 개수는 섬유 배향각을 2차원이나 3차원에 무작위로 분포된 것으로 가정하는 것과 큰 차이를 보였다. 이는 타설방법이나 유동흐름에 따라 섬유 분포 특성이 영향을 받기 때문으로, 모델의 검증을 위해 정확한 섬유분포 특성을 파악할 필요가 있다. 따라서 이미지 프로세싱 방법으로 계측한 섬유 분포 특성을 근간으로 보강섬유의 배향각과 단면 내 섬유 개수를 고려하여 얻은 섬유 가교 곡선으로 1축 인장 거동을 모사하였다. 모사한 1축 인장 거동은 실험 결과와 유사하게 다중 균열과 변형률 경화 거동을 보이는 등 1축 인장 거동을 정확히 나타낼 수 있는 것으로 검증되었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.648-651
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• 2011

본 논문에서는 3차원 섬유분포를 가정하여 고유동 섬유보강 시멘트 모르타르의 유동에 따른 섬유방향성변화를 해석적으로 파악해 보았다. 유동흐름은 평면상의 2차원 완전발달 전단흐름을 고려하였다. 유동에 따른 섬유의 회전운동은 섬유간의 상호 간섭효과를 무시한 Jeffery의 기본식에 근거하였다. 굳지 않은 섬유혼입 모르타르의 유동에 따른 섬유방향성 분포 변화를 흐름선과 동일 유동거리 상의 단면에 대해 파악하였다. 그 결과, 단면 내 위치에 따라서 섬유방향성 분포 변화가 크게 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 유동거리에 따른 단면상의 섬유방향성 분포는 초기 유동거리에서 분포 형상에 큰 변화가 발생하였고, 유동에 따라 섬유가 유동방향과 나란하게 놓이는 경향이 커지는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 섬유방향성 변화의 예측은 섬유보강 시멘트 복합체의 인장특성에 예측하는데 유용하게 사용될 것이다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2009년도 춘계 학술대회 제21권1호
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• pp.529-530
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• 2009

이 논문에서는 ECC를 압출성형 방식으로 제조하기 위한 배합, 제조과정, 그리고 양생방법을 제시하고, 배합에 따른 휨 성능과 섬유 분포 특성 평가를 수행하였다. 실험결과 배합에 따라 섬유 분포특성이 달라지며, 이러한 섬유 분포 특성에 따라 휨거동에 차이가 발생하는 것을 확인하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2010년도 춘계 학술대회 제22권1호
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• pp.483-484
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• 2010

본 연구에서는 초고성능 시멘트 복합체의 섬유 방향성 분포특성의 변화가 인장거동에 미치는 영향을 평가하였다. 그리고 유동에 따른 섬유방향성 분포 변화와 이에 따른 인장거동의 변화를 파악하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.731-739
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• 2008

이 연구에서는 강섬유 보강 초고강도 콘크리트의 타설방법에 따라 섬유의 방향성이 인장강도에 미치는 영향을 파악하고자 섬유의 방향성을 정량적으로 평가할 수 있는 이미지 프로세싱 기법을 개발하였으며, 개발한 기법을 적용하여 섬유의 방향성을 평가하였다. 또한 휨인장실험을 수행하여 섬유의 방향성이 균열발생강도 및 휨인장강도에 미치는 영향을 파악하였다. 이 연구에서 개발한 이미지 프로세싱 기법은 섬유 방향성 이외에 분산성 계수, 단위면적당 섬유의 개수 등, 분포 특성을 정량적으로 평가하고 있으며, 타설방법에 따라 섬유 분포 특성에 상당한 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 그리고 섬유의 방향 분포특성은 강섬유 보강 초고강도 콘크리트의 균열발생강도에는 크게 영향을 미치지 않으나, 휨인장강도에 미치는 영향은 아주 큰 것으로 나타났으며, 이론적인 휨강도 모델식에 실제 섬유 방향성을 적용하여 예측한 결과, 실험 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1439-1441
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• 2003

전기절연재의 구조재로 많이 사용되고 있는 FRP(fiber reinforced plastics)는 열경화성 수지를 접착성 결합제(binder)로 하고 고강도 섬유를 보강재로 한 복합재료로서 기계적, 화학적, 전기적 특성이 매우 우수하다. FRP의 기계적 강도는 유리섬유에 의존 하고 있으므로 유리섬유의 방향과 힘을 가하는 방향에 따라서 그 강도의 차이는 매우 크게 나타난다. 본 연구에서는 섬유의 배향에 따른 강도의 변화를 이해하기 위하여 시편을 제작하여 압축강도를 측정하고 압축강도와 응력의 분포를 유한요소법으로 시뮬레이션하였다. FRP rod에 압축응력이 가해졌을 때 섬유의 배향에 따른 파괴강도와 응력의 분포를 유한요소법을 이용하여 시뮬레이션하였고 모델링에는 3-D Shell과 3-D Brick 요소를 사용하였다. 제작된 시편의 강도특성과 시뮬레이션을 통한 응력의 분포를 서로 비교하여 시편의 파괴에 미치는 응력을 고찰하였다.

• 한국섬유공학회:학술대회논문집
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• 한국섬유공학회 1995년도 추계 학술발표회
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• pp.29-30
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• 1995

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.513-522
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• 2008

섬유복합재료의 우수한 인장 성능은 섬유가 매트릭스의 균열 면에서 가교작용을 함으로써 발현되기 때문에 섬유의 분포 특성이 복합재료의 성능에 결정적인 영향을 미치게 된다. 그러나 PVA 섬유를 보강 섬유로 사용하는 섬유복합재료의 경우 PVA 섬유와 매트릭스 사이의 낮은 명암비와 PVA의 비전도성 특징으로 인하여 섬유의 위치 및 분포특성을 정량적으로 평가히는 방법은 연구가 미흡한 실정이다. 이 연구에서는 PVA 섬유를 보강 섬유로 사용하는 섬유복합재료의 섬유 분포 특성 등을 평가할 때 가장 중요한 과정인 섬유의 검출에 대하여 검출 성능을 향상 시킬 수 있는 알고리즘을 제시하였다. 제안한 알고리즘은 형광 현미경을 사용하여 얻은 섬유 이미지를 유형별로 분류하고, 분류된 분류된 섬유 이미지의 특성에 따라 분수령 알고리즘 (watershed algorithm)과 형태학적 재구성 (morphological reconstruction)을 이용하여 보다 정확히 섬유를 검출하는 과정으로 구성된다. 이 과정에서 섬유 이미지를 총 5가지 유형으로 분류하였으며, 인공신경회로망(ANN)을 분류기로 활용하기 위하여 형상 특성을 나타내는 5가지 특징값 즉, $F_s$, $F_c$, $F_p$, $F_l$과 $F_{rl}$을 추출하였다. 추출된 특징값에 대한 데이터베이스를 구축하여 ANN을 학습하여 분류기를 구축함으로써 섬유의 유형을 자동으로 분류할 수 있도록 하였다. 또한 5가지 섬유 이미지 유형 중에서 잘못 검출된 섬유이미지를 분수령 알고리즘과 형태학적 재구성을 통하여 섬유를 정확히 검출할 수 있는 기법을 제안하였다.