• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권7호
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• pp.890-899
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• 2014

오스테나이트계 스테인리스강은 우수한 내식성으로 인해 다양한 산업에 널리 적용되는 재료이다. 그러나 열처리나 용접 실시 후 입계에 크롬 탄화물 생성으로 크롬 결핍대가 형성되어, 입계의 내식성이 상대적으로 취약해지는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 Ti 또는 Nb과 같은 탄소 안정화 원소를 첨가하여 크롬 탄화물 생성을 억제한다. 이러한 안정화된 스테인리스강에 대한 해수환경하에서의 내식성에 관한 연구는 적은 실정이다. 본 연구에서는 안정화 원소(Ti 및 Nb)를 함량 변수로 첨가한 스테인리스강에 대해 해수환경하에서 전기화학적 특성을 평가하고자 하였다. 이를 위해 합금원소 첨가에 따른 미세조직의 변화를 관찰하였으며, 자연전위 측정과 동전위분극 실험을 통해 전기화학적 특성을 파악하였다. 미세조직 관찰 결과, 모든 시편에서 오스테나이트 기지상 이외에 합금원소 첨가에 따른 개재물이 관찰되었다. 이러한 개재물은 기지 조직과 상이한 전기화학적 특성을 가지는 것으로 판단되며, 안정화 원소의 종류 및 함량에 따라 뚜렷한 전기화학적 특성 차이를 나타냈다. 본 연구 결과 오스테나이트계 스테인리스강에 내식성 향상을 위해 첨가되는 Ti 또는 Nb은 첨가량에 따라 서로 다른 전기화학적 특성을 나타내므로, 이를 고려한 합금 설계가 중요할 것으로 사료된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.87-96
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• 2003

SC 합성기둥은 H형강 플랜지 사이에 후프를 용접하고, 플랜지 사이의 공간에 콘크리트가 채워진 새로운 합성기둥 시스템이다. 본 연구의 전단계로서 SC 합성기둥의 압축, 휨, 전단 실험을 통하여 SC 합성 기둥의 우수한 구조적인 거동을 확인하였다. 그러나 기둥은 특성상 축력과 휨을 동시에 받고 있기 때문에 SC 합성기둥에 축력과 휨이 작용할 경우에 대한 평가가 이루어져야 한다. 따라서 본 연구에서는 축력을 받고 있는 SC 합성기둥의 휨 내력을 내부 콘크리트의 충전 유무, 후프와 스터드 볼트의 사용 유무, 축력의 크기를 변수로 하여 실험을 수행하였다. 그 결과 SC 합성 기둥은순철골 기둥에 비하여 최대 내력은 약 33%~42% 정도. 연성 능력은 약 33%~63% 정도의 증가 효과를 보이고 있음을 알 수 있었다. 또한 국내 $\ulcorner$강구조 한계상태 설계기준$\lrcorner$으로 평가된 SC 합성기둥의 휨 내력은 Eurocode-4, 일본 기준식에 비해 상당히 안전측으로 제시되고 있고, 축력이커질수록 실험에 의한 최대 내력이 국내 기준식과 차이가 커져 추후 SC 합성기둥 내력산정은 Eurocode-4 식을 반영하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권6호
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• pp.411-422
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• 2017

본 연구에서는 콘크리트피복 원형충전강관 기둥을 적용한 합성구조 접합부의 거동특성과 내진성능을 평가하기 위하여, 기둥-플랜지 접합부에 대한 인장실험과 보-기둥 접합부에 대한 반복하중 실험을 수행하였다. 기둥-플랜지 인장실험은 피복콘크리트의 유무와 플랜지 폭, 인장철근 보강을 변수로 하여 5개의 실험체에 대하여 하중재하능력과 파괴모드를 분석하였다. 실험결과, 접합부에서의 플랜지 단부 폭을 200mm에서 350mm로 증가시킬 경우 연결부의 강도 및 강성이 각각 1.61배와 1.56배가 증가했고, 인장철근을 보강할 경우 추가적으로 강성과 강도가 각각 1.35배와 1.92배 증가했다. 접합부 반복하중 실험에서는 접합 상세를 변수로 3개의 외부접합부 실험체를 구성했다. 접합부 보강상세로는 인장철근 보강과 강관의 두께, 수직강판 보강을 고려하였다. 모든 접합부 실험체는 보에서 뚜렷한 휨항복이 발생하였으며 접합부의 손상은 제한적이었다. 특히, 강재보가 강관에 직접 용접되는 경우 보의 웨브를 통해서도 하중이 전달되기 때문에, 플랜지 인장실험 결과보다 보수적인 설계가 가능하며, 접합부 강관 두께를 증가시키거나 수직강판으로 보강한 경우에는 추가적으로 패널존의 전단내력이 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.330-335
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• 2017

최근 자동차 산업에서 전기 모터 연료 전지에 대한 수요가 급증했으며, 연료 전지 케이스로 사용되는 사각형 알루미늄 캔에 대한 수요 또한 증가하고 있다. 직사각형 배터리 케이스의 바닥에 있는 에어 벤트는 비정상적으로 높은 압력이 발생할 때 미리 압력을 방출하여 큰 폭발을 방지하는 역할을 한다. 직사각형 컵 배터리 케이스는 6 단계의 다단계 딥 드로잉으로 외형을 만들고 직사각형 배터리 케이스와 용접하여 벤트 부품을 제작해왔다. 그러나 본 연구에서는 직사각형 케이스의 바닥면에 공기 벤트 형상을 직접 추가 하는 연구를 수행하였다. 단조의 초기 형상으로는 사각 컵 다단식 딥 드로잉 성형 해석에서 추출한 두께와 형상을 이용한 유한 요소 해석 기법을 사용 하였다. 그 결과, 예측 정밀도가 향상되고, 배부름 및 파단 등의 결함을 미리 예측할 수 있었다. 초기 분석 결과를 토대로 두 가지 단조 형상이 후보로 제시되었고 성형 해석을 통해 최적의 단조 형상을 결정 하였다. 이러한 결과를 바탕으로 금형을 제작하고 실제 결과와 분석 결과를 비교하여 본 연구의 타당성을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.333-340
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• 2004

최근 장대화 되어가는 강교량의 건설 기술발전에 따라, 자중이 가벼운 강바닥판 형식의 교량 사용이 증가되고 있다. 그러나 강바닥판 교량은 피로에 매우 취약한 구조형식이며, 특히 종리브와 횡리브가 교차되는 상세부에서의 피로균열은 강바닥판 교량이 가지고 있는 가장 큰 문제점 중 하나이다. 이러한 피로균열의 발생원인은 횡리브의 면외거동에 의한 2차 응력으로부터 유발된다. 본 연구에서는 강바닥판 교량의 피로균열을 억제하고, 종리브-횡리브 교차연결부의 상세개선을 위해 3차원 실물모형체의 피로실험과 범용구조해석 프로그램인 LUSAS를 이용한 세부변수 해석을 병행하여 최적의 상세를 제시하기 위한 연구를 수행하였다. 연구 결과, 국내 표준단면 형상에 곡선형 벌크헤드 플레이트를 부착한 상세가 가장 유리한 것으로 나타났으며, 세부 변수해석에 의한 개선 단면 적용시 발생되는 응력값이 최대의 경우 약 50%이상까지 감소하는 것으로 나타났다. 응력의 감소와 함께 횡리브의 간격 증대(G=400)에 따른 4%의 강재량과 34%의 용접길이 감소로 제작원가 절감 및 피로에 유리한 강바닥판교의 제작이 가능하게 되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권2호
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• pp.243-250
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• 2015

확장단부판(extended end-plate) 접합부는 보-기둥 모멘트 접합부의 한 형태로 접합부를 구성하는 단부판(end-plate)의 두께 및 길이, 고장력볼트의 개수 및 직경, 고장력볼트의 게이지 거리, 용접부의 치수 및 길이 등에 따라서 상이한 거동특성과 에너지소산능력을 발현한다. 이러한 확장단부판(extended end-plate)는 미국 및 유럽 등지에서는 다양한 기하학적 형상으로 기둥-보 접합부에 적용되고 있다. 그러나 현재 우리나라에서는 강구조 보-기둥 접합부에 적극적으로 적용되고 있지 못한 상황이다. 이렇게 적용성이 높지 않은 이유로는 기하학적 형상변화에 따른 설계강도식 제안, 에너지소산능력 평가 및 시공지침의 제공이 적절하게 이루어지지 못하고 있기 때문이다. 따라서 이 연구에서는 단부판(end-plate) 두께가 상대적으로 얇은 기하학적 형상을 갖는 비보강 확장단부판(unstiffened extended end-plate) 접합부의 에너지소산능력을 평가하여 에너지소산능력 예측모델을 제안하기 위한 기초자료를 제공하기 위하여 진행하였다. 이를 위하여 비보강 확장단부판(unstiffened extended end-plate) 접합부에 대한 3차원 비선형 유한요소해석을 단부판(end-plate)의 두께를 변수로 하여 수행하였다.

• 항공우주기술
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• 제12권1호
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• pp.40-45
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• 2013

적외선 영상을 획득하는 인공위성의 적외선 검출기는 임무 궤도에서 정확한 성능을 보장받기 위해 발사 전 지상에서 흑체를 이용한 검보정 환경시험을 거쳐야 한다. 적외선 탑 재체의 검보정 기준이 되는 대구경흑체는 궤도환경 지상시험을 위해 진공환경에 적합한 재질로 구성되어야 하며, $-40^{\circ}C$에서 $+40^{\circ}C$까지의 온도 범위에서 중심 80 %의 영역에 대해 $2^{\circ}C$ 이하의 표면 온도 균일도와 0.95 이상의 방사율을 가져야 한다. 열유동해석 결과로 도출된 대구경흑체는 $1m{\times}1m{\times}8mm$의 크기의 구리판에 방사율을 높이기 위한 알루미늄 하니콤 코아를 부착하고, 블랙페인트를 도포하여 제작되었으며, 온도 조절을 위해 뒷면에는 질소가스 흐름을 위한 구리튜브가 용접되었다. 한국항공우주연구원의 광학열 진공챔버에서 수행된 대구경흑체 검증시험에서 20개의 저항온도센서와 적외선카메라를 이용하여 표면 온도 분포를 측정하여 ${\pm}40^{\circ}C$의 온도 범위에서 약 $1^{\circ}C$의 온도 균일도를 가짐을 확인하였다. 표면방사율은 대기압, $40^{\circ}C$에서 0.975로 측정되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.1-8
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• 2019

일반 건축구조물에 적용된 엘리베이터 피트는 기초판의 연속성을 확보하기 위하여 단차부 벽체 및 피트 바닥 두께를 주변기초와 동일한 단면으로 구조설계 및 시공을 하였으나, 이러한 시공은 기초 단차로 인한 터파기 과다 및 콘크리트 등 재료의 물량이 증가하고, 특히 파일기초의 경우 파일두부정리 범위 과다 및 연약지반 노출 시 지반변위가 발생하게 된다. 또한, 단차로 인하여 기초부위의 골조공사를 2회 분할 시공함에 따른 공기지연과 지하수가 많은 지역에서의 골조공사의 어려움으로 인하여 시공성과 품질저하 및 누수 등 많은 문제점이 발생하고 있다. 강재엘리베이터 피트는 기존 철근콘크리트에서 발생하였던 문제점을 개선하여 터파기의 최소화와 골조공사의 단순화 및 경제성을 목적으로 개발되었다. 지하층의 집수정 및 엘리베이터 피트와 같은 지하구체는 통상 오픈 컷 터파기를 통한 재래식 RC공법을 적용하는 것이 보편적이나 최근 지하집수정 및 엘리베이터 피트에 소요되는 별도의 공정을 단축시키고 철근과 콘크리트의 물량을 최소화하여 공사비를 절감하기 위한 강재 집수정 및 강재엘리베이터 피트의 사용이 지속적으로 증가하고 있다. 강재엘리베이터 피트는 지하구체로서 용접부 및 구조체 방식의 성능이 중요하다. 데크만 있는 실험체보다 스터드 볼트 없이 강판과 콘크리트만 있는 실험체가 약 3배 이상의 하중을 지지할 수 있으므로 스터드 볼트가 없더라도 데크(강판)의 골이 형성되어 있어 휨작용 시 강판과 콘크리트의 구속효과가 있어 어느 정도까지의 합성효과는 기대할 수 있는 것을 확인하였다. 다만, 갑작스런 파단이 발생할 수 있으므로, 강판과 콘크리트의 합성효과를 위해 스터드 볼트 배치가 필요함을 확인하였다. 스터드 볼트의 유무에 따라 약 15% 이상의 휨강도 증가를 기대할 수 있을 것이라 예상된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권5호
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• pp.488-496
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• 2023

선박 및 교량 구조물은 일종의 길이가 긴 박스형 구조로서 수직 굽힘 모멘트에 대한 저항력이 설계의 주요 인자이다. 특히 선박 거더는 반복적으로 불규칙적인 파랑하중에 장시간 노출되어 있기 때문에 구조부재의 연속 붕괴 거동을 정확하게 예측하는 것이 무엇보다도 중요하다. 본 논문에서는 순수 휨모멘트를 받는 박스거더의 하중 변화에 따른 좌굴을 포함한 소성 붕괴 거동을 수치해석적 방법을 이용하여 분석하였다. 분석대상은 Gordo 실험에서 사용한 세 가지 박스거더로 선정하였다. 구조강도 실험 결과와 비선형 유한요소해석에 의한 결과를 비교하여 차이가 발생하는 원인에 대해서 고찰하였다. 본 논문에서는 카본스틸 재료의 제작 시 필연적으로 사용하는 용접열에 의한 초기 처짐의 영향을 반영하기 위하여 전체와 국부적인 처짐 형상의 조합을 제안하였고, 이 결과는 실험 결과와 거동 및 최종강도 추정율이 7% 이내에서 잘 일치하고 있었다. 논문에서 검토한 절차 및 초기 처짐 구성에 대한 내용은 향후 유사 구조물의 최종강도를 분석하는데 좋은 지침으로 사용할 수 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권4호
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• pp.372-379
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• 2023

국제유가가 배럴당 85달러에서 하반기에는 최대 100달러까지 오를 것으로 예상하여 세계 시장에서 해양플랜트 발주가 늘어날 가능성이 크다. 해양플랜트의 주요 특징 중 한 가지는 탑사이드에 대형 헬리데크가 위치하며 경량화 및 내부식성을 위하여 알루미늄 합금을 구조의 기본 재료로 사용하고 있다. 선주사는 긴급 상황 발생 시 신속한 인명 대피를 위하여 헬리콥터 크기를 대형화하는 추세이고, 헬리콥터를 데크에 안정적으로 고박할 수 있는 장치의 안전사용하중도 증가가 필요하다. 알루미늄 재질의 특성상 용접에 의한 구조 강도 저하가 크기 때문에, 고정 장치는 데크에 매립하여 볼트로 고정하는 방식으로 설계가 필요하다. 본 연구에서는 대형 헬리데크(직경=28m)에 사용이 가능한 헬리콥터 고정 장치를 개발하기 위하여 알루미늄 합금 6082-T6를 적용한 모델을 개발하였다. 개발된 고정 장치는 실제 고박에 사용하는 하중 조건을 만족하도록 비선형구조 강도 계산을 통하여 검증하였다. 45도 경사각을 갖는 하중 조건은 국부적인 소성 붕괴로 인하여 90도 조건에 비해 낮은 최종강도를 나타냈다. 최종 모델에 대한 비선형 구조 붕괴 거동은 강도 실험과 경향이 유사하게 나타났다. 본 연구에서 도출한 주요 내용은 유사 알루미늄 기자재의 구조 강도 검토 시 참고 문헌이 될 것으로 판단된다.