• 기계저널
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• 제33권7호
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• pp.661-670
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• 1993

스트레인 게이지를 이용한 응력측정 방법 및 응력 측정시의 오차 발생의 원인에 대해서 설명하 였고 현재 많이 사용되고있는 스트레인 게이지식 로드셀의 원리 및 구조에 대해서도 설명하였다. 스트레인 게이지를 이용하여 변형도를 측정할 경우 1% 이내의 정확도를 유지하는 것이 가능하나 측정된 변형도로부터 응력을 계산할 경우 재료상수들의 부정확성으로 인하여 5% 정도의 오차가 발생할 수 있다. 스트레인 게이지를 이용한 응력 측정값은 부착위치에서의 값이므로 구조물의 최대 응력을 측정하고자 할 경우 구조물의 응력 상태를 제대로 파악하지 못하면 큰 오차가 발 생할 수 잇다. 따라서 정확한 측정을 위해서는 정확한 게이지 작업 기술과 함께 하중에 대한 대상물의 거동을 파악하는 기술 습득이 요구된다. 스트레인 게이지식 로드셀을 직접 설계 및 제작하기 위해서는 용량, 정밀도, 설치 공간, 사용조건 등을 고려하여 감지부의 형상, 감지부의 재질, 스트레인 게이지의 종류, 부착 방법, 보상회로 구성방법, 보호 케이스의 부착 여부 등을 결정하여야 하고 제작이 완료된 후 힘 표준기 등으로 교정검사를 실시하여 사용하여야만 정확한 측정을 기대할 수 있다.

• Composites Research
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• 제18권4호
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• pp.21-26
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• 2005

탄소나노튜브 및 탄소나노섬유/에폭시 복합재료의 비파괴 손상감지능 및 응력전달 메카니즘이 전기-미세기계적 실험법을 통하여 조사되었다. 전기-미세기계적 실험법은 균일한 반복하중 하에서 전기저항을 측정함으로써 탄소나노복합재료의 감지반응을 평가하는 것이다. 큰 탄소섬유 부피 분율이 있는 복합재료가 에폭시 자체나 작은 부피 분율에 비하여 매우 큰 인장강도 특성을 보여주었다. 탄소나노섬유 복합재료는 제한된 온도범위 내에서 습도 감지능을 보여주었다. 형상비가 작은 탄소나노섬유 복합재료는 많이 첨가된 부피량에 기인하여 보다 큰 겉보기 탄성계수를 보여 주었다. 열처리된 전기 방사된 PVDF 나노섬유는 증대된 결정화에 기인하여 미처리의 경우보다 큰 기계적 특성을 보여 주었으며, 그 반면에 응력 감지능은 열처리의 경우에 감소를 보여 주었다. 전기 방사된 나노섬유는 또한 응력전달 뿐만 아니라 습도 및 온도에 대한 감지능도 나타내었다. 탄소나노튜브. 탄소나노섬유 및 전기 방사된 PVDF 나노섬유는 나노복합재료의 다기능에 응용할 수 있을 것이다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제28권4호
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• pp.63-67
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• 2021

이번 논문에선 육안으로 확인하기 어려운 곳에 남아있는 불씨들을 효율적으로 감지하기 위해 CO₂와 온도 변화를 감지하는 기능을 탑재한 잔불 감지용 IoT 모듈을 개발하여 이를 보호하는 패키지를 유한요소해석을 사용하여 최적화하였다. 개발된 모듈은 불씨의 특성을 고려하여 저전력 원거리 통신이 가능한 LoRa 기술을 적용하여 제작하였다. 제작된 모듈을 보호하기 위한 패키지 디자인을 고안하여 낙하 시 발생하는 응력에 대해 비교 분석하였다. 그 결과, Model C에서 가장 작은 응력이 발생하였다. 또한 패키지의 모듈 장착부분에 응력 집중이 예측된 타 모델들과 달리 날개 부분에서 응력이 집중 현상이 예측되어 내부 모듈을 보호하기에 적합하다 판단해 이를 적용한 패키지를 제작하였다.

• 폴리머
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• 제28권4호
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• pp.285-290
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• 2004

전기적-미세역학 시험법을 이용하여 탄소 나노튜브와 탄소 나노섬유로 강화된 에폭시 복합재료의 비파괴 손상 감지능에 대해 고찰하였다. 카본블랙은 탄소 나노튜브 및 탄소 나노섬유와 비교하기 위해 사용하였다. 두 기지 복합재료 시험에서 탄소 섬유의 파단은 전기저항 변화 측정과 함께 음향방출을 이용하여 동시에 감지하였고 탄소나노복합재료 내부에 함침된 탄소 섬유에 대한 응력 감지는 반복 하중 하에서 전기적-pullout 시험법을 이용하여 수행하였다. 같은 부피 함량에서 섬유파단, 기지재료 변형 및 응력에 대한 감지능은 탄소 나노튜브/에폭시 복합재료에서 가장 높았으며, 카본블랙의 경우가 가장 낮았다. 전기적물성 및 손상 감지능은 탄소나노복합재료의 형상학적인 관찰 결과와 상호 비교하였다. 본 연구에서 탄소 나노재료의 균일한 분산은 손상 감지능을 높이기 위한 가장 중요한 요인으로 고려되며, 탄소 나노복합재료에 대한 손상감지는 전기저항측정과 음향 방출을 이용하여 비파괴적으로 평가할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권4호
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• pp.62-69
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• 2023

본 연구에서는 제강 슬래그 (fine steel slag aggregates, FSSAs) 혼입량에 따른 스마트 보수재료 (smart repair materials, SRMs)의 전기역학적 거동을 조사하였다. SRMs는 보수 품질을 스스로 진단하고 보수 부위의 손상을 자체적으로 감지할 수 있다. FSSAs는 SRMs에 모래 중량 대비 0% (FSSA00), 25% (FSSA25), 그리고 50% (FSSA50) 치환되어 혼입되었다. SRMs의 전기저항률은 일반적으로 압축 응력이 증가함에 따라 감소하였다: 재령 7시간 기준 FSSA25의 전기저항률은 압축 응력이 0에서 22.57 MPa로 증가함에 따라 78.16에서 63.68 kΩ-cm으로 감소하였다. FSSAs의 모래 중량 대비 치환율이 0%에서 25%로 증가함에 따라 재령 7시간 기준 응력 민감도 (stress sensitivity coefficient, SSC)는 매트릭스 내 부분적인 전도성 경로 수의 증가로 인해 0.471에서 0.828 %/MPa로 증가하였다. 하지만, 치환율이 50%까지 증가함에 따라 부분적인 전도성 경로들의 일부가 연속적인 전도성 경로로 변화하여 SSC는 0.828에서 0.649 %/MPa로 감소하였다. SRMs는 보수 부위의 전기저항률만을 측정하는 것으로 보수 품질을 진단하고 보수 부위의 추가 손상을 스스로 감지할 수 있을 뿐만 아니라 구조물의 역학적 성능을 빠르게 회복시킬 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.57-65
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• 2022

본 연구에서는 smart ultra-high performance fiber reinforced concretes (S-UHPFRCs)의 자기감지 능력을 검증하기 위해 인장과 압축 영역에서 휨 하중에 따른 S-UHPFRCs의 전기역학적 거동을 조사하였다. 휨 하중 하에서 S-UHPFRCs의 전기저항률은 초기균열 이후 다수의 미세균열을 보이는 변형-경화 거동으로 인해 계속해서 변화된다. 압축 영역에서 S-UHPFRCs의 전기저항률은 등가 휨 응력이 증가함에 따라 976.57에서 514.05 kΩ-cm로 (47.00%) 감소하였으며, 인장 영역에서는 979.61에서 682.28 kΩ-cm로 (30.40%) 감소하였다. S-UHPFRCs의 응력 민감도 계수는 압축 영역과 인장 영역이 각각 1.709와 1.098 %/MPa이다. S-UHPFRCs의 처짐 감지 능력은 압축 영역 (30.06 %/mm)이 인장 영역 (19.72 %/mm)보다 높았다. 초기 처짐 감지 능력은 측정 영역과 관계없이 처짐 감지 능력의 약 50%로 초기 처짐에 대한 우수한 감지 능력을 가지는 것으로 확인되었다. 휨 하중 하에서 S-UHPFRCs의 자기감지 능력은 압축 영역에서 더 높았으나 S-UHPFRCs는 건설 현장에 적용할 자기 감지 재료로 충분하다.

• 터널과지하공간
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• 제25권2호
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• pp.144-154
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• 2015

암석시료에 응력이 가해질 경우 역학적 에너지가 대상 물체에 누적되고, 대상 암석에 한계응력 이상이 가해질 경우 시료의 파괴가 발생한다. 이 때 시료 내부에 저장되어 있던 역학적 에너지는 물리적 변형뿐만 아니라 빛, 열, 소리 등 다양한 형태의 에너지로 발산된다. 본 연구에서는 $-10^{\circ}C$ 저온 환경에서 섬록암, 현무암, 응회암을 대상으로 일축압축강도 시험과 점하중강도 시험을 수행하고, 이때 발생하는 온도 변화를 열적외선카메라를 이용해 측정하고 정량적으로 분석하였다. 파괴 직전 파괴면에 응력이 집중되어 온도가 상승하였고, 파괴 순간 축적된 에너지가 열에너지의 형태로 방출되며 파괴면의 온도가 급격히 상승하는 것이 감지되었다. 강도가 높고 신선한 섬록암과 현무암 시료의 온도 상승폭이 상대적으로 강도가 낮고 풍화된 암석인 응회암 시료의 온도 상승폭에 비해 더 크게 나타났다. 본 연구결과는 저온지역에 위치한 암반사면, 터널, 광산 내부의 응력 집중지점을 감지해 향후 발생 가능한 재해를 예방하는데 적용될 수 있으며, 지진예측을 위한 위성영상 분석에도 적용될 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제40권2호
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• pp.115-123
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• 2024

응력은 비가시 물리량이므로, 지반 내부에서 이를 측정하기 위해서는 토압계가 필요하다. 기존의 스트레인 게이지 기반 토압계는 큰 강성을 가지며, 이는 지반 내부 응력을 교란시켜 토압 측정의 정확성에 영향을 준다. 박막형 압전센서는 얇고 유연하므로, 이를 활용할 경우 지반 내부 응력의 교란을 최소화하여 지중응력을 측정할 수 있다. 본 연구에서는 박막형 압전 센서를 활용하여 지반 내부의 응력을 측정하기 위한 시스템을 구축하였다. 박막형 압전 센서를 교정하기 위한 챔버를 제작하여 사질토 지반 내부에 매설된 박막형 압전 센서의 측정 변동성과 센서의 감지 영역에 부착된 퍽으로 인한 측정 토압의 재현성 향상을 반복실험을 통해 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.81-88
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• 2021

최근 지진 빈도 증가로 구조물 건전도 모니터링 (SHM: Structural Health Monitoring, 이하 SHM) 시스템에 대한 관심이 증가하고 있다. Smart concrete는 전기-역학적 거동을 바탕으로 구조물 상태를 분석할 수 있는 기술이다. 하지만 콘크리트 구조물은 지진 시 정적 변형률 또는 하중 속도 보다 10배 이상 빠른 하중 속도가 작용하나 기존 연구 대부분은 정적 하중 속도에서의 감지 능력을 주로 조사하고 있다. 본 연구는 지진과 같이 높은 하중 속도에서 자가 응력감지 능력을 평가하기 위해 만능재료시험기 (UTM: Universal Testing Machine, 이하 UTM)를 사용하여 3가지 하중 재하 속도 (1, 4, 8 mm/min) 하에서 Smart Ultra High Performance Concrete (S-UHPC)의 전기-역학적 거동을 측정하였다. S-UHPC의 최대 압축 하중에서 Stress sensitive Coefficient (SC)는 1 mm/min 하중 속도 기준 -0.140%/MPa로 측정되었으나, 하중 속도가 각각 4, 8 mm/min으로 증가함에 따라 42.8 %, 72.7% 감소하였다. 전도성 재료의 변형 감소, 미세균열 증가로 인하여 S-UHPC의 감지능력이 하중속도 증가에 따라 감소하였지만, 그럼에도 불구하고 높은 하중 속도 하에서도 우수한 감지 성능을 보여 구조물 지진 하중 감지를 위한 SHM 시스템에 활용 가능함을 확인하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제31권1호
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• pp.1-6
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• 2024

거미는 진동감각기관을 통하여 미세한 진동까지도 감지해낸다. 뛰어난 진동 감지 능력을 활용해 먹이나 포식자가 발생시키는 진동을 감지하여 공격을 계획하거나 위협을 파악하며 생존에 활용한다. 본 논문은 거미의 진동감각기관을 모사하여 개발된 초민감 진동압력센서에 대해 기술한다. 거미가 진동을 감지하는데 사용하는 감각기관에 위치한 작은 틈에 착안하여 센서에 균열을 생성하였고, 균열의 깊이를 제어하여 외부로부터 오는 압력이나 진동을 매우 민감하게 감지할 수 있는 센서를 개발하였다. 이 센서는 10 N의 인장응력을 적용하여 2%의 변형률에서 게이지 계수가 16000에 도달한다. 이는 높은 신호대잡음비를 가져 정확하게 원하는 진동을 인식할 수 있는 소자로서 외력(압력, 진동)과 생체 신호측정 등 다양한 평가를 통해 센서의 높은 민감도를 증명하였다. 이를 통하여 생체모사 기술을 활용한 새로운 센서의 개발 및 다양한 산업 분야로의 응용 가능성을 제시한다.