• 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.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권8호
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• pp.835-841
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• 2012

철도차량의 제동 디스크에 사용될 수 있는 주물재료 4 종에 대해 인장강도, 압축강도, 경도, 비열, 비중, 열전도도 등 여러 특성값을 측정하였다. Ni, Cr, Mo 의 조성비에 따라 인장강도, 압축강도, 경도 등을 조절할 수 있었다. 이들 재료에 대해 열피로 시험을 수행할 수 있는 장치를 사용하여 원통형 시편에 대해 열크랙의 발생과 길이를 측정하여 재료의 내열성을 평가하였다. 그리고 열피로 시험과정을 유한요소법으로 해석하고 Manson-Coffin 식과 주변형률을 이용하여 열피로수명을 평가하여 시험결과와 비교, 검토하였다. 해석에 의한 예측수명은 관찰영역의 균열의 총 길이가 $40{\mu}m{\sim}1mm$ 사이에 있을 때의 수명에 해당함을 알 수 있다.

• 한국도로학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.47-55
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• 2008

본 논문에서는 3차원 유한요소법과 층탄성프로그램인 BISAR를 통해 얇은 아스팔트 콘크리트 표층의 피로균열 수명에 영향을 줄 수 있는 아스팔트 표층에서의 예측 인장변형률 결과를 광폭타이어와 바이어스 프라이 타이어를 이용하여 비교하였다. 본 논문에서는 11R22.5와 $10{\times}20$ bias ply 타이어의 접지압력 분포도를 분석하였으며, 서로 다른 해석방법을 이용하여 아스팔트 표층 하단부와 상단부에서의 예측인장변형률을 비교하였다. 분석결과, 두 타이어의 접지압 분포는 유사했지만 11R22.5광폭타이어가 $10{\times}20$ bias ply타이어와 비교해 상당히 큰 연직방향 접지압력을 보였다. 타이어 중앙에서 아스팔트 콘크리트 표층 하단부에서의 예측 인장변형률은 타이어 접지면적을 측정하여 충탄성프로그램인 BISAR에 적용한 BM해석법이 컸으며, 타이어 가장자리로부터 3.5cm 떨어진 곳에서의 상층부 예측 인장변형률은 3차원 접지압을 이용한 3차원유한요소법에 의한 해석이 가장 큰 값을 보였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.86-86
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• 2011

토목 기술의 발달로 장대교량이 증가함에 따라 교면 포장도 더 심각한 진동 및 충격, 기상조건에 노출되게 된다. 교면 포장은 차량의 주행의 편리성뿐 아니라 교량 구조물을 보호해야 하는 역할도 함께 수행하기 때문에 일반 토공부의 포장과 다른 성능을 필요로 한다. 교면 포장의 특수함을 감안하여 교면 포장의 품질을 평가하고, 설계와 적용시 반영 한다면 교량의 내구 연한 및 시공, 유지관리 비용을 절감 할 수 있을 것이다. 본 논문에서는 교면 포장에 요구되는 성능을 조사하고, 교면 포장 특히, 장대 교량 적용시 교면 포장의 성능 평가를 위한 평가 방법을 고찰하였다. 교면 포장의 가장 큰 구조적 특징은 교량의 진동과 휨에 의해 포장이 받게 되는 휨응력이다. 특히 교량의 장경간화에 따라 더 큰 진동과 변형을 경험하게 되는 교면 포장은 그에 따른 충분한 휨 추종성과 피로 저항성을 확보하여야 한다. 기존 토공부 포장에서는 실험이 간단한 원통형 공시체를 이용한 간접인장강도 모드의 실험으로 피로 성능을 평가하였으나, 교면 포장은 실제 거동 특성과 유사한 빔 피로 시험 모드가 보다 신뢰성이 높을 것으로 판단된다. 빔 피로시험 모드로는 3점, 4점, 5점 휨 피로 시험 모드가 있으며, 각각의 모드는 지지점의 개수, 재하점의 개수에 따라 다른 거동 특성을 평가 할 수 있다. 최근 개발된 5점 휨 시험의 경우 교량에서 발생하는 부(-)모멘트를 모사할 수 있어 보다 현실적인 검증이 가능할 것으로 예상된다. 이 외에도 실제 크기 모형을 이용하여 윤하중을 가하는 Full-scale 모델의 경우 비용과 시간이 많이 소요되는 단점이 있으나 가장 신뢰성이 높은 방법이라고 할 수 있다. 교면 포장은 교량구조부로 수분이 침투되는 것을 막아주는 역할을 하여야 하며, 특히 해상 교량의 경우의 염분과 겨울철 사용되는 제빙화학제는 콘크리트의 열화와 강구조물의 부식을 발생시키므로 교면 포장의 방수 성능 검토는 매우 중요한 역할을 한다. 일반 토공부 포장과 달리 교면 포장은 하부층이 대기에 노출되어 있기 때문에 겨울철에 더 낮은 온도로 포장체의 온도가 내려가게 되고, 온도가 떨어진 포장층은 스티프니스가 증감함에 따라 저온 균열의 발생확율이 높아지며, 휨추종성도 나빠질 가능성이 높다. 따라서 저온에서의 균열 저항성 및 스티프니스를 평가하는 것은 교면 포장 재료의 중요한 인자 중 하나이다. 포장과 포장 하부층의 접착은 포장층의 일체화된 거동을 할 수 있게 하기 때문에 내구성 향상에 중요하다. 특히 교량과 같이 진동과 변형이 많은 경우에 있어 포장 접착층의 성능은 포장과 교량 구조물의 파손에 더 큰 영향을 미치게 된다. 접착성능은 실내에서의 직접인장모드와 전단접착강도 시험 모드의 실험이 있으며, 현장에서 측정하는 Pull-off 실험 등이 있다. 최근에 교통량과 중차량의 증가와 더불어 교량이 장경간화 되어 가면서 평가방법과 기준을 과거보다 엄격하게 할 필요성이 있다. 하지만 현실은 교면포장에 대한 시방규정이 모호하기 때문에 본 논문에서 제시한 국내외의 다양한 평가방법을 통해 적절한 교면포장의 성능을 평가하고 교면포장의 거동특성에 대한 이해를 함으로써 보다 발전된 교량기술을 확보할 수 있을 것이다.

• 한국도로학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.1-10
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• 2005

본 연구에서는 일반 아스팔트 포장에 비해 설계수명을 2배 이상 증대시켜 보수주기를 증진하고 보수비용 및 사용자 비용을 절감할 수 있는 장수명 아스팔트 포장에 대한 포장가속시험 (APT)을 수행하였다 먼저 본 연구에서 개발된 장수명 포장용 고강성기층 혼합물에 대한 기초적인 물성시험을 수행하였다. 포장의 지지력을 비교하고 피로 및 소성변형에 대한 저항성을 평가하기 위하여 일반 및 고강성 기층으로 구성된 총 4개의 시험단면을 건설하였다. 또한 일반 및 고강성 단면은 각각 얇은 단면과 두꺼운 단면으로 구성되었다. 다양한 교통하중에 대한 아스팔트 기층하단의 인장변형률을 측정하였으며 시험결과 고강성 단면의 인장변형이 일반단면에 비해 적게 발생되는 것을 확인하였다. 기층 단면이 얇은 포장단면에 대한 APT 시험결과 윤하중이 180,000회 재하될 때까지 균열은 발생하지 않았다. 기층단면이 두꺼운 포장에 대해 윤하중 90,000회 재하시 일반단면은 5.3mm, 고강성 단면은 3m의 소성변형이 발생하였다. 본 연구에서 개발된 고강성 혼합물은 소성변형 및 피로균열에 대한 저항성이 우수하기 때문에 장수명 포장용 기층재로서 적합한 것으로 판단된다. 또한 다양한 구조해석 결과 일반 혼합물 대신 고강성 혼합물을 사용할 경우 포장의 하중지지력이 증가하기 때문에 아스팔트층의 단면두께를 최소 5cm 이상 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

• 비파괴검사학회지
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• 제32권2호
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• pp.149-154
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• 2012

용접구조물에는 외력이 부가되기 이전에 잔류응력이 걸려 있으므로 용접잔류응력 크기 및 분포 상태는 취성파괴, 피로강도, 응력부식균열, 좌굴, 시효변형과 같은 다양한 형태의 손상에 직접적으로 영향을 끼쳐 잔류응력을 정량적으로 해석하기 위한 지속적인 연구가 필요한 실정이다. 본 논문은 비파괴적인 기법 중 레이저를 이용한 전자처리스페클패턴 간섭법을 이용하여 평판 용접시험편의 외부하중에 따른 전체 거동에 잔류응력의 측정 기법을 제시하고자 한다. 용접시험편에 인장 하중을 가하였을 때, 이를 전자처리패턴스페클 기법을 이용하여 측정하였다. 측정된 결과로부터 용접시험편의 모재부와 용접부의 변형률을 측정하고, 이를 이용하여 탄성계수를 측정하였다. 본 논문은 전자처리스페클패턴 간섭법으로 용접시험편의 용접부와 모재부의 변형률의 차이를 이용하여 잔류응력 값을 산출하는 식을 제시하였고, 이를 수치적으로 계산하여 잔류응력 값을 산출하였으며 측정 결과, 모재부에 비해 용접부의 탄성계수가 약 3.7배 높은 약 8.46 MPa로 측정되었다.

• Composites Research
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• 제17권2호
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• pp.28-33
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• 2004

광섬유 브래그 격자센서를 이용하여 인장하중을 받는 직교적출 복합해로 법에서 발생하는 파손신호를 계측하였다. 민감도와 주파수 대역성능을 향상시키기 위하여 수동 마흐_젠더 간섭계 방식의 복조기를 제안하였다. 제안한 FBG 센서시스템은 위상변조기와 같은 능동소자가 없기 때문에 구성이 간단하고 쉽게 구현할 수 있으며 충격이나 파손 신호와 같이 작은 진폭의 고주파 진동 측정이 가능하다. FBG 센서로 측정한 복합재료의 파손신호는 복합재료 시편의 90도 층에서 모재 균열이 진전하면서 발생하는 급격한 변형률 변이에 해당하는 초기 오프？ 값과 최대 수백 킬로헤르쯔에 이르는 주파수로 진동하고 었었다.

• Composites Research
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• 제30권2호
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• pp.138-144
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• 2017

탄소나노튜브(CNT)를 이용하여 신율이 뛰어난 p-DCPD를 지로 사용하여 손상감지용 고분자 필름 센서를 연구하였다. CNT를 수지에 혼합시킬 경우 중합을 방해하여 1차 개환만 진행되었다. CNT 농도에 따른 정적접 촉각을 측정하여 계면의 젖음성을 측정하였다. 높은 신율을 가지는 p-DCPD에 CNT를 혼합시킴으로써 전도성을 확보하였고, CNT 농도에 따른 인장강도 및 전기저항 분산도 평가를 실시하였을 경우 0.5 wt% CNT/p-DCPD 조건이 최적의 조건임을 확인하였다. CNT/p-DCPD 센서의 내구성을 평가하기 위해 동적 피로 실험을 실시하여 인장응력에 따른 전기저항 변화를 평가하였다. 초기 3회 사이클 동안은 전기저항 변화도와 응력간의 결과가 유사한 경향을 나타내었다. CNT/p-DCPD 센서의 활용을 위해 에폭시 기지 표면에 센서를 붙이고 기지 재료의 파괴거동을 확인하였다. 기지 파괴가 발생되기 전에 CNT/p-DCPD 센서의 전기저항 점핑 신호를 관찰할 수 있었다. 이는 기지재료에 발생된 균열에 의해 CNT/p-DCPD 센서와 기지간의 접착 파괴로 발생된 신호이며, 이러한 신호를 이용하여 기지재료의 균열 및 파괴를 예측해 볼 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.9-14
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• 2017

본 연구는 일반철근과 FRPH Bar를 주철근으로 한 철근 콘크리트 보부재를 대상으로 정적실험 및 반복하중 재하실험을 수행하여 에너지 소산성능 및 반복하중 저항성능을 분석하였다. 실험을 위하여 24MPa의 설계강도를 가진 콘크리트 보부재($200{\times}200{\times}2175mm$)를 제작하였으며, 4점 휨 시험을 수행하여 초기균열하중, 항복하중, 파괴하중을 측정하였다. 정적하중 재하실험을 통해 각 시험체에 대한 항복하중과 파괴강도를 측정하였는데, 항복하중은 RC보에서는 48.9kN, FRPH 보에서는 36kN으로 평가되었으며, 파괴하중은 두 시험체 모두 50kN의 강도를 보였다. 정적하중-처짐 결과에서는 FRPH 보는 RC보에 비하여 인장경화특성을 나타내는데, 이는 FRPH bar의 인장경화 특성에 기인한다. 반복하중하에서 FRPH bar를 가진 보에서는 일반 RC보와는 다르게 작은 폭의 균열이 넓게 발생하였으며, 우수한 처짐 복원력을 나타내었다. 정적 동적 에너지 비율을 이용한 에너지 소산능력에서는 RC보에서는 0.62, FRPH 보에서는 0.83으로 평가되었으며, 이를 통해 FRPH를 가진 보부재에서 효과적으로 반복하중에 대하여 저항함을 알 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.119-126
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• 2005

본 연구의 목적은 풍하중 또는 지진하중 작용시 면외거동을 하는 구조물의 안전성을 확보하기 위하여 비보강 콘크리트 조적조 벽체의 휨인장강도를 평가 분석하는 것이다. 비보강 콘크리트 조적조 벽체의 휨인장강도는 실물 크기의 시험체에 대한 총 327개의 결과를 이용하였으며, 각각의 경우에 대한 휨인장강도의 통계값을 얻었다. 휨인장강도는 콘크리트 조적조 형태, 모르터 형태 및 등급, 인장응력 방향에 따라 13개 그룹으로 분류하였으며, 각각에 대한 평균휨인장강도와 변동계수를 구하였다. 휨인장강도를 구하기 위하여 벽체에 적용된 하중은 균일분포하중 및 집중하중 형태이며, 벽체가 균열될 때의 최대하중을 측정하여 휨응력공식으로 극한휨인장강도가 계산되었다. 평균휨인장강도는 콘크리트 조적조의 형태, 모르터의 형태 및 등급 등에 따라 1,564 kPa~363 kPa 범위로 분포한다. 이에 비하여 국내의 콘크리트블록 조적조 구조기준에서 허용휨인장응력은 모르터 등급 및 인장응력방향에 따라 294 kPa~74 kPa로 낮은 값을 고시하고 있다. 본 연구에서 평가 분석한 휨인장강도값은 국내 구조기준에서 고시한 값 보다 약 5배 정도 큰 값이므로 국내의 기준값은 상향 조정되어야할 것이다. 본 연 구에서 도출한 휨인장강도값을 토대로 국내에서 비보강 콘크리트 조적조 구조물에 적용할 수 있는 허용기준치를 모르터 등급 및 인장응력방향에 따라 추후 세부적으로 설정할 수 있을 것이다.