• 터널과지하공간
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• 제30권6호
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• pp.559-572
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• 2020

본 연구에서는 현지 암반의 진삼축 응력 조건과 온도 변화를 고려한 공벽 안정성 실험을 수행하고, 심부 지하의 응력 조건과 압력 조건에서 암석의 열역학적 거동을 관찰하였다. 중국 황색 사암과 국내 황등 화강암 시료를 이용하여 진삼축압축실험을 진행하였다. 역학 실험은 각각 9가지 구속압 조건에서 수행되었고 열역학 실험은 화강암 시료를 이용하여 6가지 구속압 조건에서 시료를 60℃~100℃로 가열하여 수행하였다. 역학 실험 결과 공벽 파괴가 발생하는 최대 주응력은 중간 주응력에 비례하는 것을 확인하였다. 열역학 실험에서는 온도 증가에 따라 공벽의 응력장에 열응력이 추가되어 공벽 파괴가 추가적으로 발생하는 것을 확인하였다. 실내 실험 결과를 분석하기 위해 모기쿨롱 파괴 기준식을 사용하여 분석하였다. 원통형 시료에 대한 전통적인 삼축압축시험 결과와 진삼축 조건 하의 공벽 파괴 실험 결과가 모두 진삼축 파괴 기준식인 모기쿨롱 파괴 기준식에 잘 부합됨을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.947-954
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• 2014

일반적으로 Mohr-Coulomb 파괴 이론을 바탕으로 한 재료 파괴는 최대수직응력이나 최대전단응력 상태에서 파괴가 일어나는 것이 아니라 수직응력과 전단응력의 임계결합상태에서 파괴된다. 이에 본 연구에서는 배수성 아스팔트 혼합물 2종과 SMA 10mm혼합물 및 일반 밀입도 아스팔트 19mm를 이용한 $45^{\circ}C$와 $60^{\circ}C$에서 삼축압축시험을 실시하였다. Mohr-Coulomb의 파괴 이론을 바탕으로 삼축압축시험 결과를 정리한 결과 내부마찰각은 $38.9^{\circ}{\sim}46.9^{\circ}$로 다소 불규칙하게 측정되었으나 점착력의 경우 온도와 시편의 수침여부에 따라 다르게 나타났다. 또한, 아스팔트 혼합물의 간접인장강도시험과 삼축압축시험 상관관계를 알아보기 위해 삼축압축시험 결과로 평가된 점착력과 내부마찰각을 이용하여 계산된 이론적인 간접인장강도와 시험을 통해 직접 측정된 간접인장강도를 분석하였다. 두 간접인장강도 값은 비례하는 경향을 보였다.

• 전산구조공학
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• 제11권4호
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• pp.135-146
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• 1998

대형 시스템의 건전성 평가를 위한 동적 재하시험에 있어서 변위를 측정하는 것보다 가속도를 측정하는 것이 수월하나 대부분의 공학적 기준은 응력과 비례관계를 지니는 변화를 기준으로 하고 있다. 본 연구에서는 시스템의 재하시험시 측정된 가속도신호를 이용하여 변위응답을 산정하는데 그 목적을 두고 적분을 위한 신호처리시 발생되는 문제점을 정상상태 및 천이영역에 대하여 규명하였다. 기존의 연구에서 고려하지 못하였던 초기조건의 항을 도입함으로써 시간영역의 적분과 주파수영역의 적분결과가 일치함을 해석적으로 입증하였으며 이동하중을 받는 보의 동적거동에 대하여 제시된 타당성을 검증하였다.

• 농업과학연구
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• 제18권1호
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• pp.41-48
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• 1991

각(各) 조건별(條件別) 감자전분(澱粉) 호화액(湖化液)을 Brookfield 단원통(單圓筒) 회전점도계(回轉粘度計)로 실험(實驗)한 리올로지 특성(特性)을 살펴보면, 3-7%의 감자전분(澱粉) 호화액(湖化液)은 모두 강복응력(降伏應力)을 갖는 의가소성(擬可塑性) 유체(流體)로서 시간의존성(時間依存性) 구조붕괴(構造崩壞)를 나타내는 Thixotrophic 특성(特性)을 나타내었다. 여기서 점조도지수(粘租度指數)와 강복응력(降伏應力)은 농도(濃度)에 비례(比例)하였으나, 유동거동지수(流動擧動指數)는 각(各) 조건(條件)에서 일정(一定)한 관계(關係)를 보이지 않았다. 첨가제(添加製)인 인산염(燐酸鹽)을 첨가(添加)하였을 때 호화(湖化) 감자전분(澱粉)의 점조도지수(粘租度指數)와 강복응력(降伏應力)값은 크게 감소(減少)하였으나 유동거동지수(流動擧動指數)의 값은 약간 증가(增加) 하였다. 또한 4% 감자 전분(澱粉) 호화액(湖化液)에서 초기(初期) 및 평충상태(平衝狀態) 에서 활성화(活性化) 에너지를 측정(測定)한 값은 각각 1.52Kcal/g.mole과 1.27 Kcal/g.mole 이었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.71-82
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• 2015

최근 시민편의를 위한 도심지 사회기반시설의 확충으로 인하여 민원최소화와 시공안정성을 고려한 쉴드터널 시공이 증가하고 있다. 대부분의 쉴드터널은 지하수가 유입되지 않는 비배수조건으로 가정하여 설계되지만 현장에서는 배수시설을 설치하여 지하수를 배출하는 배수터널처럼 운영되므로 설계 시 배수조건이 고려될 필요가 있다. 또한 우리나라 전역에 넓게 분포하고 가장 많이 이용되는 화강풍화토 지반에 대한 고려도 필요하다. 본 논문은 배수 및 응력조건을 조절할 수 있고 지하수면 아래 화강풍화토 지반에 위치한 터널을 모사할 수 있는 실험장비를 이용하여 실험하였으며, 전응력, 간극수압 및 배수내관의 유입유량을 측정하였다. 실험결과 배수조건 시 간극수압 감소로 인하여 전응력이 비배수조건보다 작게 나타났고, 유입유량은 재하응력에 비례하였다. 결과적으로 쉴드터널 설계 시 배수조건이 고려된다면 라이닝 작용 응력이 감소되기 때문에 경제성 높은 설계가 가능할 것으로 예상된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.329-329
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• 2010

적층 액츄에이터는 우수한 압전특성 및 그 재료가 가진 고유한 특성 때문에 최근 이동통신 단말기용 햅틱 소자 및 PC 와 그 주변기기로 수요가 폭발적으로 증대되고 있으며, 향후에도 CATV 네트워크와 무선통신기기를 비롯한 디지털 통신분야로 응용분야가 확대되리라 예상된다. 적층 액츄에이터에서 발생되는 에너지는 세라믹 그린시트 두께와 전극 면적에 비례하여 변위 및 응력이 증가하게 되므로 고적층형에 대한 필요성이 증대되고 있다. 이러한 고적층 액츄에이터의 경우 소성과정에 서 warpage 및 de-lamination 같은 결함이 발생하기 쉬우므로 그린시트의 균일성 및 전극과의 matching성 확보가 중요한 요소이다. 본 연구에서는 슬러리의 분산성과 시트 내 유기물 함량 최적화 실험을 진행하여 적층 액츄에이터용 그린시트를 최적화 한 후 공정 적용성 및 저온소성 전극인 Ag-Pd 전극과의 매칭성을 확보하고자 하였다. 이러한 후막공정 기술 개선을 통해 적층 액츄에이터를 제조하여 압전 특성을 측정하였다.

• 유변학
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• 제10권4호
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• pp.195-201
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• 1998

반도성 고분자인 폴리아닐린과 폴리파라페닐렌을 이용한 전기유변유체의 유변학적 및 전기적 특성을 고찰하였다. 이들 반도성 고분자 현탁액은 분산입자와 현탁매질의 전기전도도 차이로 인하여 직류 전기장 하에서 큰 점도 증가를 보였다. 전기유변효과로 기인한 동적 항복응력은 낮은 전기장 하에서는 전기장 제곱에의 의존성을 보였으나 높은 전기장 하에서는 전기장의 1승에 비례하는 거동을 나타내었다. 항복 응력은 분산입자의 전기전도도가 증가함에 따라 최대값을 보이다가 다시 감소하는 현상을 나타내었다. 직류 전기장 하에서의 이러한 항복 응력 거동은 전도도 효과에 의한 맥스웰-와그너 계면편극화로 설명되는 현탁액의 유전 특성과 관련됨을 발견하였다. 계면 편극화 효과가 전기유변현상에 미치는 영향에 대한 더 깊은 이해와 분산액의 침강 안정성 개선을 위하여, 전기유변 효과의 조절이 가능할 뿐 아니라 현탁액의 콜로이드 안정성을 향상시킬 수 있는 여러 가지의 계면 활성제의 영향을 피력하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.697-698
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• 2013

최근에 유연한 성질을 갖는 전자기기들의 수요가 증가하면서, 그에 따라서 유연 전자기기를 뒷받침 해줄 수 있는 에너지 저장체의 유연한 성질도 중요성이 점점 부각되고 있으며 많은 연구가 진행되고 있다. 유연한 에너지 저장체의 많은 연구들이 유연한 금속 박막이나 특수 공정처리가 필요한 고분자를 이용하고 있으나, 대부분의 유연 에너지 소자들은 에너지 저장체의 성능에 비해 고온과 산 약품과 같은 환경이 필요하며, 비용과 시간이 많이 소모되고 있다. 그에 반해 섬유는 앞에서와 같이 특수 공정 처리가 따로 필요하지 않으며 상온에서도 손 쉽게 이용 가능하며, 신축성이 뛰어난 장점이 있기 때문에 효율적, 비용적으로 유연한 에너지 저장체에 유리한 소재이다. 몸에 해로운 산과 같은 약품처리의 필요도 없으며, 용매를 흡수하는 능력이 뛰어나기 때문에 용매를 이용한 도포 방법을 사용하면 다양한 물질을 폭넓게 적용 가능하다. 그리고 적용 분야에 맞춰서 섬유의 종류를 조절하면 다양한 성질을 갖는 천 기반의 에너지 저장체가 형성되며, 면 섬유가 수소 결합과 높은 반데르 발스 결합에 의해 탄소나노튜브와 결합하여 높은 에너지 밀도를 갖는 에너지 저장체를 형성하는 것을 분석한 논문들도 보고되고 있다. 면 섬유의 특수한 성질을 이용하여 에너지 저장체를 제작하고 이를 확인하기 위해서 일반 합성 섬유인 polyester와 면 섬유를 비교 제작하였으며, 용매의 형태로 손쉽게 도포 가능한 물질은 탄소 계열의 활물질들이며, 탄소 나노 튜브나 그래핀 등이 분산된 용액을 이용해 천에 도포 가능하다. 탄소 계열의 활물질들은 대표적인 슈퍼캐패시터 물질이며, 천에 도포를 함으로써 천 기반의 슈퍼캐패시터를 제작하였다. 일반 합성 섬유 polyester와 CNT를 결합한 형태의 전극은 최대 에너지 축전 용량(Maximum specific capacitance)이 53.6 F/g으로 나타났으며, 면 섬유와 CNT를 결합한 형태의 전극은 최대 에너지 축전 용량이 122.1 F/g으로 나타났다. 따라서 면 섬유에서 높은 에너지 저장 능력을 보이는 것을 실험적으로 확인하였으며, 에너지 저장 능력이 뛰어난 면 섬유를 다음 전극 디자인에서도 일률적으로 적용하였다. 슈도캐패시터의 대표적 물질인 금속 산화물인 망간 산화물(MnO2)을 3전극 도금 시스템을 이용하여 에너지 축전 용량과 에너지 밀도를 올리는 전극을 제작하였다. 특히 망간 산화물의 형태는 표면적을 극대화하기 위해서 평균 지름은 200~300 nm 정도 되는 나노 입자의 형태로 제작하였다. 그 결과, 확연하게 에너지 축전 용량이 향상되었으며, 최대 에너지 축전 용량은 282.0 F/g, 에너지전력 밀도는 14.2 Wh/kg으로 나타나서 금속 산화물의 형태가 주는 효과를 확인할 수 있었다. 하지만 나노 입자의 형태로 제작된 금속 산화물은 문제점이 발생하였다. 금속 산화물의 전기 전도성이 매우 낮기 때문에, 전기 전도성에 비례해서 전력 밀도의 값이 표현되는데, 전기 전도성이 급격히 감소하기 때문에 전력 밀도도 급격한 감소가 나타난다. 다음과 같이 전기 전도성 물질을 첨가하는 방법은 추가의 공정이 필요한 단점이 있지만 오직 기계적인 인장응력만을 가해서 에너지 밀도와 전력 밀도를 증가시키는 전극을 제작하였다. 인장응력을 섬유 기반의 전극에 가했을 시에 가닥들간의 접촉 증가와 CNT가 정렬되면서 특정 변형률(strain) 이전에서는 전기 전도성이 최대 50% 이상 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 선행 연구에서 보고되었다. 이를 이용해서 전기 전도성과 직결되는 전력 밀도의 양도 증가시키고 에너지 밀도의 증가 여부까지 확인한 결과 인장을 가하기 전 면 섬유의 전력 밀도와 에너지 밀도는 6.4 kW/kg and 6.1 Wh/kg으로 나타났으나 30% 변형 인장 후에는11.4 kW/kg과 7.1 Wh/kg으로 나타났다. 그리고 망간 산화물을 첨가한 전극 역시 4.9 kW/kg과 14.2 Wh/kg으로 나타났었으나 인장 이후 전력 밀도는 14.2 kW/kg, 에너지 밀도는 17.6 Wh/kg으로 확연하게 증가한 것을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.543-552
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• 1994

본 연구는 공중낙하법으로 만든 공기건조 상태의 일본의 표준사인 풍포사(豊浦砂)(Toyoura sand)와 영국의 표준사인 Silver Leighton Buzzard sand 공시체를 배수상태에서 평면 변형율 압축시험을 실시하여, 구속압이 모래의 변형 강도특성에 미치는 영향을 조사하였다. 축방향 변위와 수평방향의 변위는 변형율수준(strain level) $10^{-6}$에서 파괴상태까지를 연속적으로 구할 수 있는 장치를 사용하여 정도 높게 측정함으로써 미소변형에서 파괴상태까지의 응력 변형율 특성을 상세히 연구하였다. 그 결과, 극저구속압에서는 구속압이 작아져도 내부마찰각 ${\sigma}^{\prime}{_{max}}=arcsin\{({\sigma}{_1}^{\prime}-{\sigma}{_3}^{\prime})/({\sigma}{_1}^{\prime}+{\sigma}{_3}^{\prime})\}_{max}$가 급격히 크게 되지는 않아, Bolton의 경험식을 사용할 시는 어느 정도 구속압이 클 때만 적용 가능하다는 것을 알았다. 또, 모래의 강성률은 근사적으로 구속압의 m승에 비례하는데(G or $E{\propto}{\sigma}{_3}^{{\prime}m}$), 이때 m은 변형율수준 $10^{-4}$이하에서는 약 0.4 정도이고 변형율=$10^{-1}$에서는 $m{\fallingdotseq}0.9$ 정도이었다. 이러한 경향은 모래의 종류, 혹은 시험종류에 따라 거의 변화하지 않음을 알았다. 이것은 구속압이 작을수록 강성률의 변형율수준 의존성, 응력수준 의존성이 크게 되는 것과 대응한다. 끝으로, Rowe의 응력-다이러턴시 관계는 미소 변형율수준($10^{-4}$ 이하)에서 파괴까지 거의 직선적으로 성립하고, 구속압의 영향을 거의 받지 않는다는 것을 알았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.796-800
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• 2009

토목구조물 및 사면의 붕괴는 집중호우가 내리는 경우 많이 발생하고 있으며, 특히 사면에서는 붕괴까지의 변형이 급속히 진행되어 이를 사전에 예방하기는 매우 어려운 현실이다. 침투 및 배수과정에서의 사면 붕괴는 강우침투로 인한 지반의 물리적 특성변화가 직접적으로 사면의 안전계수 변화에 영향을 주는 것으로 판단되며, 이때 발생하는 물리적 특성변화로는 침투시 사면 내 지반의 단위 중량은 증가하여 전단응력의 증가 및 전단강도 감소현상이 발생하며, 이와 반대로 사면 내 배수로 인하여 전단응력의 감소 및 전단강도의 증가현상이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 강우침투로 발생하는 지반의 포화도 변화를 지반 내 투수계수의 함수로 설명하여 강우로 인한 지반의 침투 및 배수과정을 규명하고자 한다. 일반적으로 지반 내 지하수의 침투과정은 라플라스 공식을 적용한다. 그러나 라플라스 공식은 정상 상태(Steady State)일 경우에만 사용할 수 있고, 강우 등으로 인한 지하수의 수두 변화가 발생한 비정상 상태(Unsteady State)의 경우에는 부적합하므로 사면과 옹벽 등의 토질구조물에서는 안전성 변화를 계산할 수 없다. 이를 위해 사면 내 지반의 침투 및 배수과정을 투수계수의 함수로 나타내어, 강우의 침투과정을 Fourier Series, 변수분리법 및 섭동함수를 사용하여 식으로 유도함으로서 강우에 의한 지반의 침투 및 배수과정에 따른 사면 내 지하수의 분포를 예측한다. 침투과정 해석을 위하여 지표에서 포화대까지의 깊이 10m의 모델사면 및 지표부터 포화대까지의 포화도는 직선으로 비례한다는 가정을 적용한다. 먼저 푸리에 급수를 이용, 시간에 따른 온도를 열전달에 관하여 편미분하여 발생하는 열확산계수를 투수계수로 변환함에 따라 지하수의 시간과 수직방향거리에 대한 지반의 포화도를 산정한다. 변수분리법은 산정된 포화도에 지반의 초기조건과 경계조건를 고려하기 위해 적용하며, 변수분리법에 의해 산정된 지하수 분포를 섭동함수법으로 과도 및 정상상태로 분류한다. 본 연구의 수행으로 인해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, Fourier Series와 변수분리법, 섭동함수를 이용하여 강우에 의한 지반의 포화도 변화를 수식적으로 나타낼 수 있으며 둘째, 지반에서의 강우침투과정을 식으로 표현함으로서, 깊이별 시간에 따른 포화도의 영역이 상부로부터 하부로 전이되는 과정을 알 수 있다. 셋째, 푸리에 급수를 이용한 지반의 침투계산으로 강우로 인한 지반의 포화영역 및 불포화영역을 명확히 구분할 수 있으며, 각 깊이별 포화도를 계산하여 각 구간에서 불포화구간의 전단강도에 대한 보다 정확한 계산이 가능하리라 판단된다.