• 한국건축시공학회지
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• 제18권1호
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• pp.17-24
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• 2018

비파괴 시험 중 선 매입 인발시험법은 아마도 현장의 콘크리트 압축강도를 평가하기 위해 널리 사용되는 기술이라고 할 수 있다. 인발시험은 콘크리트 타설 전에 특별히 계획된 형태의 철재 봉을 설치하여 콘크리트가 굳은 다음 그 봉을 인발하여 그때의 하중을 측정하여 콘크리트 강도를 평가하는 방법으로 미국과 캐나다에서는 콘크리트 구조물 공사중에 콘크리트 강도를 결정하는 신뢰할 만한 시험법으로 각각 ASTM C 900과 CSA A23.2에 규격화 되어 있다. 직경 12mm볼트에 홈이 파인 파단형 인발 볼트와 인발너트, 그리고 로드셀이 필요 없는 오일유압펌프로 구성된 간이인발시험법을 초고강도 콘크리트 강도를 추정하기 위하여 제안되었다. 인발시험과 간이인발시험의 이점을 검증하기 위하여, 80MPa 및 100MPa 급 두 가지 유형의 콘크리트로 제작된 4개의 시험벽체와 2개의 슬래브를 대상으로 로드셀을 장착한 간이인발시험을 사용하여 인발시험을 실시하였다. 인발하중과 콘크리트 압축강도, 파단형 인발볼트의 파단 여부를 재령 7일까지는 매일, 그리고 14일, 21일, 28일, 90일에 측정하였다. 인발하중과 콘크리트 압축강도의 상관곡선은 매우 높은 신뢰도를 보여주었으며, 따라서 인발시험이 현장에서 구조물의 초고강도 콘크리트 강도를 평가할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 파단형 인발볼트 직경과 콘크리트 강도와의 관계식으로 y=0.0184+5.4(x=콘크리트 압축강도(MPa), y=파단형 인발볼트 직경(mm))를 제안하였다. 본 연구에서 얻은 결과로 간이인발시험은 유용하며 저비용, 간편성 및 편의성에 대한 가능성이 검증되었다.

• 구강회복응용과학지
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• 제30권3호
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• pp.206-214
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• 2014

목적: 내부 원추형 연결형태 임플란트에서 지대주 나사의 좌면각도가 연결부의 기계적 안정성에 미치는 영향을 알아보기 위함이다. 연구 재료 및 방법: 원추형 연결구조 티타늄 임플란트와 시멘트 유지형 지대주, 텅스텐 카바이드 코팅된 티타늄 합금 지대주 나사를 사용하였다. 좌면각도가 $45^{\circ}$와 $90^{\circ}$를 갖는 지대주와 지대주 나사를 제작하여 30 Ncm 조임회전력으로 지대주를 체결한 후 하중을 가하고 체결 및 하중 부여에 따른 침하량을 측정하였다(n = 5). 유압식 피로시험기에 임플란트를 고정하고 스테인리스 스틸 금속관을 지대주에 합착하였다. 이 후 반복 하중을 가한 후 풀림토크 변화량을 측정하고, 압축굽힘강도와 피로강도를 측정하였다(n = 5). 결과: 지대주 침하량은 지대주나사 체결 시 가장 크게 나타났으며(P < 0.05), 나사체결과 하중부여에 따른 총 침하량은 $45^{\circ}$군보다 $90^{\circ}$군에서 더 크게 측정되었다(P < 0.05). 반복하중 부여 후 풀림 토크, 그리고 최대 압축굽힘강도와 피로강도는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다(P > 0.05). 결론: 본 실험조건하에서 지대주 나사머리의 원추형 설계가 지대주의 총 침하량을 약간 감소시키는 효과를 나타냈으나, 연결부의 전체적인 기계적 안정성에 미치는 영향은 크지 않을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.49-55
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• 2017

1970년대에 여러 연구자가 시제품 시험장비를 가지고 인발시험을 실시하였으며, 인발시험은 콘크리트 강도를 결정하는 신뢰할 만한 비파괴검사 방법(NDT)으로 입증되었다. 우리는 고강도 콘크리트 강도를 추정하기 위하여 직경 10 mm볼트에 홈이 파인 파단형 인발 볼트와 인발너트, 그리고 로드셀이 필요 없는 오일 유압펌프를 포함한 간이 인발시험법을 제안하였다. 저비용, 간편성 및 편의성을 갖는 간이인발시험의 이점을 검증하기 위하여, 30 MPa 및 50 MPa 급 두가지 유형의 콘크리트로 제작된 4개의 모의벽체를 대상으로 로드셀을 장착한 간이인발시험을 사용하여 인발시험을 실시하였다. 인발하중과 콘크리트 압축강도는 재령 7일까지는 매일, 그리고 14일, 21일, 28일에 측정되었다. 시험결과 인발하중과 콘크리트 압축강도는 매우 밀접한 상관관계를 보여주었으며 따라서 인발하중이 현장에서 구조물의 고강도 콘크리트 강도를 평가할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 파단형 인발볼트 직경과 콘크리트 강도와의 관계식으로 y=0.05x+3.79(x=콘크리트 압축강도, y=파단형 인발볼트 직경)이 도출되었으며 결정계수는 0.88로 나타났다.

• 한국건축시공학회지
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• 제11권3호
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• pp.229-237
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• 2011

인발법은 콘크리트 강도를 비파괴적으로 측정하는 방법으로 매우 신뢰할 만한 실험결과를 보여주고 구미에서는 규격화되고 표준화가 이루어져 있다. 하지만 시험방법이 복잡하고 시험기기가 고가이어서 국내에서는 사용이 전무한 실정이다. 이에 본 연구에서는 인발법이 현장에서 사용하기 쉽도록 시험방법을 간단히 하고 저렴하게 할 수 있도록 후매입 파단형 인발볼트를 이용한 인발시험법을 제안하였으며, 시험법에 필요한 후매입 파단형 인발볼트와 매입인발너트 고정방법, 인발시험기를 개발하였다. 특히 매입인발너트 고정방법으로는 임시고정용 볼트를 이용한 방법, 플라스틱 고정판을 이용한 방법, 고정막대를 이용한 고정방법을 제안하였다. 인발시험기는 유압실린더와 로드셀 등이 필요 없도록 기어를 이용하여 손잡이를 통한 회전력으로 인발시험이 가능하도록 고안하였다. 이 개발된 각각의 항목들은 직접 제작하고 현장에서 그 편리성과 정확성을 검토해 보았으며 검증실험도 실시하였다. 결과적으로 개발된 항목들은 추가적인 수정만 거치면 현장에서 유용하게 사용할 수 있으리라 판단된다.

• 지질공학
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• 제8권2호
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• pp.175-188
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• 1998

선형계곡을 따라 발달하는 동래 단층대의 단층비지를 조사 연구하였다. 이 단층대는 내적으로 대상구조를 가지며 다중 단층핵의 형태로 산출된다. 단층핵은 비지대와 파쇄대로 구분되며 단층대의 최외곽부인 손상대에 의해 둘러싸인다. 변형작용과 변질작용의 강도는 모암으로부터 손상대 $\rightarrow}$ 파쇄대$\rightarrow}$ 비지대를 향해 증가한다. 비지대를 형성한 변형작용은 초기엔 취성변형작용의 파쇄작용(catalasis)이 주도적이었고, 단층슬립의 최대의 국지화 지역인 파쇄물질의 고변형지역(비지대)에서는 연속적인 취성단열작용의 파쇄유동으로 나아갔을 것으로 생각된다. 단층비지대의 분쇄물질의 높은 공극 및 투수성은 지하로부터 열수유체의 유입을 가능케하여 활발한 열수 변질작용이 일어남에 따라 변형작용 기구는 취성파괴로부터 유체도움 유동으로 일대변화를 겪게 되었다. 열수 유체에 의한 일라이트, 스멕타이트 등의 점토광물 생성과 철광물 및 기타원소의 침전은 단층비지대에 높은 유압을 발생시켜 단열작용과 변질작용을 반복적으로 발생시킬수 있다. 일라이트의 다형은 대부분 1Md형으로 구성된다. 암석이 분쇄되고 나서 변질작용으로 점토광물이 생성될 때까지의 시간은 매우 짧은 것으로 알려져 있다. K-Ar 연령 측정자료에 의할때 열수변질을 수반한 동래단층의 주요 단층활동 시기는 51.4~57.5Ma와 40.3~43.6Ma의 두 시기로 구분될 수 있으나 시.공간적 단층활동 형태를 구명하기 위해서는 더 많은 자료가 필요하다. 그리고 비지대 점토광물의 생성온도환경으로 판단할 때 고기운동의 열수변질이 신기운동에 비해 보다 고온에서 일어난 것으로 추정된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.101-101
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• 2011

현재 국내에서 시행되고 있는 '4대강 살리기 사업'은 하천에서 발생하는 홍수 및 가뭄재해방지를 위한 다양한 공학적 노력을 시도하고 있다. 특히 안정적인 수위 및 유량확보와 홍수방지를 위한 보(weir)가 4대강 유역에 16개 설치되고 있다. 이러한 보 구간에는 고정보와 가동보가 복합적으로 설치되고 있으며 가동보는 그 형상과 운영방식에 따라 다양한 설계방안이 적용되었다. '4대강 살리기 사업' 중 낙동강 23공구의 강정보 공사 구간에는 원호형태의 측면 형상을 갖는 라이징 섹터게이트(Rising sector gate)가 적용되었다. 라이징 섹터게이트는 구조물의 높이가 낮고 수문의 개폐장치가 수문피어 구조물 내에 설치되어 경관이 우수하며, 구조가 간단하여 비체와 수류의 안정성이 뛰어나기 때문에 4개의 공사구간에 적용되었다. 따라서 본 연구에서는 강정보의 가동보 구간 2문 중 1문을 1/100 축척으로 제작하여 가변경사 개수로에 설치하고, 홍수 빈도별 상류 유량 조건과 하류단 수위조건으로 케이스를 정하여 실험을 수행하였다. 본 실험에서 사용한 개수로 장치는 너비 0.6 m, 높이 0.8 m, 그리고 길이 15.0 m(측정가능 구간, 헤드탱크와 테일게이트 부제외)의 개수로 실험장치이다. 측부는 모두 강화유리로 되어 육안관찰 및 계측 시 용이하게 제작되었으며, 순환식 유량 공급장치를 구축하여 수로의 하부에 설치된 유량탱크로부터 계속적으로 순환하도록 설계되었다. 또한 수로 하단으로부터 상단방향으로 약 33 m 지점에 전동 유압식 Jack screw 2기가 설치되어 경사도를 조절할 수 있도록 제작되었다. 유량조절용 판넬의 제어기판에는 디지털 경사계가 설치되어 있기 때문에 보다 정확한 경사도의 조절이 가능하다. 보 모형의 총연장은 53 cm이며 폭은 45 cm이다. 섹터게이트의 게이트부분은 직경 15 cm로 설계하였다. 문주부분을 포함한 모든 모형은 아크릴로 제작하며 레이저의 주사를 방해하지 않으며 투과율을 최대로 할 수 있도록 고강도의 아크릴을 가장 얇게 하여 중공형태를 채택하였다. 실험조건은 우선 보의 운영방안에 따라 게이트의 4가지 개방도를 설정하였고, 특히 평수위조건에서는 보의 상류부에 퇴적된 퇴적물의 세척을 위한 flushing 운영개방도 포함되어 있다. 홍수시에 대한 유량조건은 2년 빈도에 해당하는 유량을 수문의 비율과 상사법칙에 따라 설정하였으며 하류단 수위조건도 동일한 조건에 대한 값을 채택하여 적용하였다. 유동장의 해석을 위해서는 비접촉식 계측방법인 PIV(Particle Image Velocimetry) 시스템을 채택하여 2차원(x-z 방향) laser sheet를 생성하고 주입된 particle에서 반사된 변위(displacement) 정보를 상호상관(cross-correlation)기법으로 유동장을 계산하였다. 또한 수리모형과 동일한 지형격자를 구축하여 3차원 CFD 프로그램인 FLOW-3D로 계산하여 결과를 비교하였다. 특히 flushing 운영방안에 대한 게이트부의 개방도를 세가지(30, 45, $60^{\circ}$)로 구분하여 모의하였고, 적절한 개방도를 제안하고자 하였다. 실험결과는 우선 4가지 운영방안에 대한 가동보 주변에서의 유속장을 파악하였고, 최대유속의 발생위치의 변화를 확인할 수 있었다. 그리고 이에 따른 보의 바닥에서 최대유속이 발생할 경우, 하상보호공 위치와 거리 등에 대해서 분석하였다. 이를 통해 가동보 운영에 따른 다양한 유속구조를 파악할 수 있게 되며 구조적 안정성 확보를 위한 검증자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다. 향후, 가동보 운영방안 중 수세효과(flushing effect)에 대한 효과분석을 위해 게이트부 상류구간에 적절한 입경과 비중의 퇴적물질을 설치하는 연구와 상류부에서의 유입유사농도 및 시간변화에 따른 퇴적에 관한 연구를 수행할 계획이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.672-679
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• 2018

본 논문은 최적설계 시스템을 이용한 형상설계 방법론에 대해 설명하고 있으며, 일반적으로 3차원 해석은 설계를 위해 반드시 필요하다. 퍼지지식처리 수법과 계산기하학적 기법에 바탕을 둔 자동화된 유한요소 메쉬 생성 기법은 상용화된 유한요소해석코드와 솔리드모델러와 함께 시스템에 결합되어 있다. 또한, 다층형 신경망의 도움과 함께 개발된 시스템은 다차원 설계변수 공간에 존재하는 여러 만족하는 설계해인 디자인윈도우를 얻을 수 있게 해준다. 개발된 최적화 설계 시스템 사용된 부품을 평가하는데 성공적으로 적용하였다. 사이드 하우징 브라켓을 현장에서 사용되어지는 굴삭기의 힘과 유압브레이커의 작용하는 응력을 응력 게이지로 사이드 하우징 브라켓의 크랙 발생부위에 부착하여 최대응력이 얼마나 걸리는지를 측정하였다. 적용하는 대상을 현장에서와 동일한 조건하에서 최대응력이 허용응력보다 같거나 적게 하고, 기존형상 유지, 재질은 SM490, 중량 최소화 안전계수는 3으로 하여, 최대응력 값에 대한 해석을 수행하였다. 구조가 비교적 간단한 36톤용 사이드 하우징 브라켓을 최적화하였지만, 다른 클래스의(톤수 별) 사이드 하우징 브라켓 적용 시 품질향상에 크게 기여하리라 생각된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권6호
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• pp.599-614
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• 2014

TBM으로 시공되는 터널은 기계에 의해 전단면 굴착(full face tunnelling)이 이루어지므로, 굴착면에 접근하는 것이 매우 제한적이다. 이러한 한계를 극복하고 TBM 터널에서 굴착면 전방의 지반상태를 정확히 예측할 수 있는 기술은 매우 드물다. 본 연구는 TBM에서 전기비저항을 사용하여 굴착면 전방의 이상지반을 예측할 수 있는 TBM 비저항 예측(TRP)시스템을 개발하고, TBM 현장에서의 적용성과 예측 정확성을 검증하기 위해 EPB 쉴드 TBM으로 시공 중인 지하철 터널에서 현장 실험을 수행하였다. TBM 비저항 예측 시스템은 전극을 사용하여 지반의 전기비저항을 측정하고, 이를 바탕으로 역해석을 수행하여, 이상지반의 위치와 두께 및 전기적 특성을 예측한다. 전극이 부착된 강관을 유압으로 굴착면에 압입하여, 전극이 지반과 완전히 접촉하도록 장치를 제작하였다. 또한, 전극이 챔버 내부를 관통하여 나아가도록 하는 동시에 토사유출을 방지하도록 설계하여 현장에서의 전방예측을 가능하게 하였다. 1차 실험 결과, 굴착면 근접 지반과 굴착면 전방 지반의 전기비저항 및 유전율이 동일하게 나타나 이상지반이 존재하지 않음을 예측하였다. 2차 실험 결과, 굴착면 전방 약 1 m 지점부터 상대적으로 낮은 유전율 비를 가지는 이상지반 구간이 약 5 m 길이로 존재함을 예측하였다. 이는 각각 지표에서 물리탐사 또는 시추를 통해 조사된 지반상태 및 TBM 굴착 중 예측 구간에서 반출되었던 버력을 관찰한 기록과 잘 일치하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제42권3호
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• pp.237-244
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• 2018

수중에서 로봇으로 사석 고르기 작업을 실시할 경우 로봇 주위의 지형 정보를 실시간으로 제공해야 원격조종이 가능하다. 현 위치로부터 주변지형의 높낮이를 보여줘야 운전자가 작업 계획을 수립하고, 전복과 같은 사고도 예방할 수 있다. 지금까지 지형인식은 멀티 빔 소나에 의해 이뤄졌는데 이는 작업 전후의 품질을 평가하는 용도만 사용되었지 원격조종에서 필요한 실시간 정보로는 사용될 수 없었다. 본 연구는 수중 사석 고르기 작업을 위한 실시간 지형인식 방법을 개발한다. 버킷이 지면을 누를 때 전달되는 힘을 측정해 접촉여부를 판단하고, 실린더의 길이를 읽어 접촉위치를 계산한다. 버킷의 위치제어를 위해 가변 뱅뱅제어 알고리즘을 적용하고 숙련된 굴삭기 운전자의 작업패턴을 프로그램화해 지형인식, 긁기, 밀기, 전진 등의 작업을 자동으로 수행하도록 한다. 개발된 방법은 로봇 몸체로부터 버킷의 거리에 따라 3차원 격자 지형을 상대적으로 보여줌으로써 작업자가 쉽게 지형을 인식하고 지형에 따라 작업계획을 세우도록 한다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1993년도 춘계학술대회논문집; 한국과학연구소, 21 May 1993
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• pp.86-92
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• 1993

자동차의 현가장치에 대한 능동제어연구는 국내외적으로 활발히 진행되어 왔다. 수동식현가장치는 단순히 스프링과 감쇠기로 차체의 진동을 수동 제어 하므로 성능 향상에 한계가 존재하게 된다. 수동식 현가장치가 강성계수와 감쇠계수를 조절함으로써 차체로 들어오는 진동을 억제하는 반면, 능동식제 어는 보통 유압을 이용하여 효율적으로 차체에 들어오는 진동을 억제시키게 된다. 일반적으로 자동차가 능동현가장치 설계시 요구되는 사항은 탑승자의 승차감, 조종성, 현가장치의 공간확보 문제, 경제성(제어력), 실제적으로 자동 차에 적용할 수 있는 능동제어기법인가 하는 문제이다. 자동차 능동식 현가 장치는 보통 1/4 car (2자유도계), Full-car 모델 (7자유도계) 등으로 모델링 을 하여 능동제어기를 설계한다. 1/4 car 모델의 특징은 해석이 비교적 단순 하고 현가장치의 동적거동을 이해하는데 유용하고 실험을 하거나 실제 자동 차에 적용하기 쉬운 반면에 Full-car 모델에 비해 제어력의 효율이 떨어진다 는 단점이 있다. 그 이유는 1/4 car 모델은 차체의 동역학적 특성을 고려하 여 설계하지 않았기 때문에 4개의 독립현가차축에서는 오직 그 현가축방향 으로 발생하는 수직방향의 진동만을 제어하기 때문이다. 따라서 동역학적 역 성에 기인하는 운동을 제어하는 비효율적인 제어력이 공급된다는 단점을 갖 는다. 이에 비해 full-car 모델은 주행모드(수직, 롤링, 피칭운동)간의 연성을 고려하여 제어기를 설계할 수 있기 때문에 1/4 car 모델에 비해 제어력의 효 율이 높다는 장점이 있는 반면에 모델이 수학적으로 복잡하므로 제어력을 구하는데 계산량이 많고, 실제 자동차에 적용하기에 복잡하다는 단점을 갖고 있다. 따라서 본 논문에서는 쉽게 실험할 수 있고, 실용화할 수 있는 1/4 car 모델에 대하여 능동제어기를 설계하여 실제자동차에 능동제어기를 적용할 때 참고가 될 수 있도록 하였다. 자동차는 저주파영역의 밴드통과필터 역할 을 하므로 저주파에서의 성능, 특히 탑승자가 민감하게 느끼는 0.5Hz - 10Hz 부근의 주파수성능은 승차감, 조종성에 상당히 중요하다. 이에 본 논문 에서는 0.5Hz - 10Hz 부근의 승차감, 조종성의 향상에 초점을 두고 차체의 속도를 출력변수로 한 LQG/LTR 제어기를 설계하였다. LQG/LTR 설계기법 은 안정도-강인성이 좋은 체계적인 설계기법으로서 전 상태를 측정할 필요 가 없으므로 실제 적용시 효과적이다. 또한 자동차의 제원의 변화에 대한 고 유치의 민감도해석과 새로운 개념으로 안정도-강인성(Robustness)해석을 하 여 수동시스템과 능동시스템의 강인성을 비교하였다.