• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.593-609
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• 2021

본 연구에서는 입자기반 개별요소모델(grain-based distinct element model, GBDEM)을 이용하여 결정질 암석 내 포함된 균열의 열-역학적 거동을 평가할 수 있는 수치해석기법을 제시하고 열에 의한 균열의 미끄러짐 거동을 해석하였다. 이는 DECOVALEX-2023 프로젝트 Task G의 일환으로 수행된 벤치마크 모델링 연구로, Task G는 결정질 암반 내 균열의 열-수리-역학적 복합거동을 해석하기 위한 수치해석기법을 개발하는 데에 목표가 있다. 여기에서는 Voronoi diagram을 이용하여 다면체 개별입자의 집합체로서 해석모델을 생성하고, 입자 및 입자간 접촉에서 발생하는 열-역학적 거동을 개별요소프로그램인 3DEC을 통해 해석하였다. 암석 시험편의 탄성거동을 재현하기 위하여 등가연속체 개념을 적용하여 입자와 접촉의 미시물성을 산정하였으며, 균열에 상응하는 접촉에는 Coulomb slip model을 부여하여 인장강도와 전단강도를 갖는 불연속면을 모사하였다. 경계응력과 열응력에 의한 균열의 거동을 수치적으로 모델링하였으며, 경계조건에 따라 균열의 미끄러짐이 발생하는 열-역학적 메커니즘을 정량적으로 분석하였다. 해석 결과, 본 연구에서 제시한 해석모델이 암석 내 열팽창과 열응력의 증가, 균열 응력과 변위, 경계조건의 영향 등을 합리적으로 재현하고 있음을 확인하였다. 본 연구의 해석모델은 Task G에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 실내실험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다.

• 문화기술의 융합
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• 제9권1호
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• pp.539-544
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• 2023

연구 대상은 경상북도 ◯◯시 ◯◯동에 위치한 마애여래입상 암반으로서 안정성이 우려되는 중생대 백악기 화강섬록암 마애불상이다. 안정성 해석을 위해 마애불 암반의 3차원 face mapping과 절리의 지질공학적 특성, 3차원 스캐닝, 초음파속도, 편광현미경 분석, 전자현미경 분석 및 XRD 분석을 수행하였다. 더불어 손상상태 조사, 평사투영해석, 암반분류 및 한계평형해석으로 마애불 암반의 안전율을 산정하였다. 구간별로 손상 및 가능한 붕괴의 유형과 규모는 암석의 풍화도와 절리면의 배향과 특성에 따라 다르나 쐐기파괴와 전도파괴가 소규모로 예상된다. face-mapping 자료, RMR, 암석의 물성·역학시험, 평사투영해석 및 한계평형해석으로 종합·검토한 결과, 마애불 암반의 건기 시와 우기 시의 허용안전율 1.2에 미달하여 안정성이 우려된다. 손상유형은 박리, 균열, 입상분해 및 초목생장, 균열 방향별 점유율은 전면이 가장 우세한 것으로 나타난다. 마애불 암석은 화강섬록암이며, 표면 변색의 물질은 K, Fe, Mg로 판명되었고, 4조의 절리 중 J1은 인장절리이고 나머지는 전단절리이다. 초음파탐사로 추정한 일축압축강도는 514kgf/cm2로서 대부분 연암과 일부 풍화암에 해당한다. 암반분류 결과 5등급으로 추산되며, 마애여래입상 전면부 불안정성이 예상된다. 기존의 문화재 안전진단의 방법과 더불어 이들 기법은 석조문화재의 객관적인 해석 및 안정성 검토의 합리적인 도구가 될 것으로 예상한다.

• Composites Research
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• 제20권5호
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• pp.64-69
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• 2007

복합재료의 모재지배 물성은 온도나 습도와 같은 환경에 의해서 크게 저하되기 때문에 고온 다습한 환경에서 운용되는 UAV의 일체형 복합재 연료탱크를 설계함에 있어 이러한 유해환경 요소들을 반드시 고려하여야 한다. 본 연구에서는 스마트무인기에 사용될 일방향 복합재료 USN 175B와 직조 복합재료인 WSN3K에 대해서 $90^{\circ}C$에서 담수 침수 실험을 수행하여 모재의 수분 흡수량이 포화될 때까지 노화시킨 후 $74^{\circ}C$의 고온환경에서 인장 및 평면 전단 시험을 수행하였다. 실험 결과 모재 지배적 물성에서 극심한 물성 저하현상이 나타남을 확인하였다. 구조물이 받는 하중의 다양성을 고려하기 위해서 반최적화 기법을 도입하였다. 하중 컨벡스 모델과 안정성 경계를 비교하여 최악의 하중 상황을 판별하였다. 안정성 경계는 일체형 복합재 연료탱크에 저하된 물성을 적용하여 유한요소 해석을 수행하여 얻었다. 이를 통해 최악의 하중상황은 수직상승모드일 때 임을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제34권3호
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• pp.447-457
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• 2024

연구 대상은 신생대 제3기 현무암 지층과 단층 및 파쇄대가 다수 발달하고 있는 절취 암반 비탈면으로서 법면의 주향이 다양하게 변하는 원추형 형상을 나타낸다. 비탈면 내 불연속면은 단층과 단층대 및 파쇄대, 전단절리 및 인장절리가 발달하며, 구간별로 파괴의 유형과 규모는 비탈면 및 불연속면의 배향에 따라 다양하며, 평면파괴와 쐐기파괴가 우세하다. 비탈면 현황도 자료 및 비탈면 암반분류(slope mass rating, SMR), 암석의 물성 및 역학시험, 평사투영법, 지질횡단면도 분석 및 한계평형해석 등을 검토한 결과, 3개의 대표 단면 모두 허용 안전율 미달로 대책공법이 요구되었다. 안전성, 경제성, 시공성 등을 고려한 비탈면 안정성을 위해서는 사면구배완화공법과 함께 녹생토 표면처리 공법 및 낙석방지책 설치를 대책공법의 최적 방안으로 제시하며 적용 후의 비탈면 안전율은 모두 허용안전율 이상이었다. 비탈면 현황도 및 비탈면에 대해 수직인 여러 대표 구간의 지질횡단면도 작성, 대표단면으로 지질횡단면을 이용하여 한계평형 해석 및 대책공법에 대한 제시는 비탈면 3차원 해석과 안정성 검토에 관해 주요한 방법이 될 것으로 생각된다. 원추형 비탈면과 같이 주향이 다양하게 변화하는 경우는 다수의 지질횡단면도 작성이 필요하며, 한계평형해석을 위한 대표 단면은 구간별로 지질횡단면도를 기본도면으로 설정해야 한다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.21-30
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• 2011

콘크리트 포장의 다웰바는 교통하중을 줄눈 넘어 인접한 슬래브로 전달하는 하중전달장치이다. 현재 국내에서 사용되는 다웰바는 원형봉강으로 교통하중과 환경하중으로 인해 반복적으로 발생하는 전단응력과 휨응력에 대해 높은 내구성을 갖고 있다. 그러나, 강재 다웰바는 장기간 공용시 줄눈틈, 포장 하부 등으로 침투한 수분으로 인해 부식이 발생한다. 특히, 겨울철에 사용되는 제설용 염수와 접촉할 경우 부식은 급격히 진행된다. 다웰바에 부식이 발생하면 부피가 증가하여 줄눈의 거동을 방해하며 유효단면적의 감소로 하중전달효과가 떨어질 수 있다. 이와 함께 지속적인 원자재 가격의 상승으로 강재 다웰바의 가격 경쟁력이 크게 낮아지고 있다. 이러한 강재 다웰바의 문제점은 새로운 재료를 사용한 대체 다웰바의 개발로 이어지고 있다. 본 연구에서는 높은 인장강도, 높은 내부식성을 갖춘 FRP(fiber reinforced plastic)를 튜브 형태로 제작하고 그 속을 고강도 무수축 모르타르로 충진한 FRP 튜브 다웰바에 대한 역학적 두께 설계를 실시하였다. 역학적 두께 설계의 기준으로 다웰바와 콘크리트 면 사이에 발생하는 지압응력을 사용하였다. 지압응력의 산정을 위하여 다웰바에 전달되는 교통하중을 이론식과 유한요소해석을 통해 산출하고 실내시험을 통해 FRP 튜브 다웰바의 물성을 측정하였다. 그 결과, 직경 32mm, 40mm FRP 튜브 다웰바 모두 지압응력 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 국내 콘크리트 포장은 콘크리트 슬래브 하부에 강성이 큰 린 콘크리트층을 사용하기 때문에 다웰바에 전달되는 교통하중이 적고 이로 인해 지압응력도 낮아져 상대적으로 적은 직경의 FRP 튜브 다웰바의 사용이 가능한 것으로 판단된다.

• 한국산림과학회지
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• 제16권1호
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• pp.33-62
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• 1972

리기다소나무는 미국(美國)으로부터 우리나라에 도입(導入)하여 온지 60여년(餘年)의 세월이 흐르는 동안 오늘날에는 중요(重要)한 조림수종(造林樹種)으로 발전(發展)하였고 이미 국내(國內)에서는 상당량(相當量)의 목재생산(木材生産)이 이루지고 있기 때문에 합리적(合理的)인 목재이용(木材利用)을 위(爲)해서는 그 기본적(基本的)인 성질연구(性質硏究)가 필연적(必然的)으로 요청(要請)되고 있다. 따라서 본연구(本硏究)에서는 리기다소나무의 목재해부학적(木材解剖學的), 물리학적(物理學的), 기계학적성질(機械學的性質)을 구명(究明)키로 한 것이다. 본연구(本硏究)에서 사용(使用)한 공시목(供試木)은 서울대학교(大學校) 농과대학(農科大學) 부속수원연습림내(附屬水原演習林內)에 위치(位置)하고 있는 46~52년생(年生)의 리기다소나무임분(林分)에서 정상적(正常的)으로 생장(生長)한 15개림목(個林木)을 선정(選定)하였는데 5개림목(個林木)은 해부학적(解剖學的) 연구(硏究)를 위(爲)해서 1967년(年) 2월(月)에 대채(代採)하였다. 이들 시험목(試驗木)은 간(幹), 지(枝), 근(根), 초두목(梢頭木)의 성질연구(性質硏究)를 위(爲)해서 수목(樹木)의 모든 재부분(材部分)을 채취(採取)하였다. 이 연구(硏究)의 해부학적성질(解剖學的性質)에 있어서는 연륜(年輪), 수지구(樹脂溝), 방사조직(放射組織), 가도관(假導管), 방사가도관(放射假導管), 방사유세포(放射柔細胞) 및 막공등(膜孔等)의 육안적(肉眼的) 현미경적특징(顯微鏡的特徵)이 재부분(材部分)(간(幹), 지(枝), 근(根), 초두목(梢頭木))별(別)로 관찰(觀察)하고 측정(測定)하였다. 물리적(物理的) 그리고 기계적성질(機械的性質)에 있어서는 생재함수율(生材含水率), 목재비중(木材比重), 수축율(收縮率), 섬유평행방향(纖維平行方向)의 압축강도(壓縮强度), 섬유평행(纖維平行) 및 직각방향(直角方向)의 인장강도(引張强度), 경단(徑斷) 및 촉단방향(觸斷方向)의 전단강도(剪斷强度), 곡강도(曲强度), 할렬강도(割裂强度) 및 경도(硬度)에 관해서 연구(硏究)하였는데 본연구(本硏究)에서 얻은 결론(結論)은 다음과 같다. 1. 목재(木材)의 육안적성질(肉眼的性質)에 있어서 재부분간(材部分間)에 비교(比較)할수 있는 특성(特性)은 연륜(年輪)의 판명도(判明度), 연륜폭(年輪幅), 춘추재간(春秋材間)의 이행(移行), 재색등(材色等)이 가장 중요(重要)한 것이었다. 또 현미경적성질(顯微鏡的性質)에 있어서는 목재구성요소(木材構成要素)의 크기가 재부분간(材部分間)을 비교(比較)할수 있는 특징(特徵)이 되는데 가도관(假導管)의 장(長), 폭(幅), 막후(膜厚), 수지구(樹脂溝), 방사조직등(放射組織等)이 중요(重要)한 것이었다. 2. 재부분간(材部分間)에 비교(比較)된 현미경적특성(顯微鏡的特性)은 간재(幹材)와 초두목간(梢頭木間)에 비슷한 결과(結果)를 나타내었으나 근재(根材)는 촉단면상(觸斷面上)에서 다른 재부(材部)와 비교(比較)하여 일층(一層) 큰 방사조직(放射組織)이 관찰측정되었는데 단열방사조직최대(單列放射組織最大)의 것은 높이 27세포고(細胞高)($550{\mu}$)에 폭(幅)은 $35{\mu}$이었다. 그리고 방추상방사조직(紡錘狀放射組織)은 1~수개(數個)의 수평수지구(水平樹脂溝)를 내포(內包)하는 연합방사조직(連合放射組織)을 형성(形成)한다. 한편 지재(枝材)에 있어서 조직(組織)의 특징(特徵)은 간재(幹材)와 같았으나 구성요소(構成要素)의 측정치(測定値)가 다른 재부(材部)에 비(比)하여 일층(一層) 작었다. 3. 재부분간(材部分間)에 측정(測定)된 가도관(假導管)의 크기는 간재(幹材)에서 길이가 가장 길었고 지재(枝材)에서 가장 짧았다. 재부분가도관장간유의차(材部分假導管長間有意差)를 검정(檢定)한바 간재(幹材)와 근재간(根材間)에만 차이(差異)가 없었고 기타재부분간(基他材部分間)에는 모두 차이(差異)가 있었다. 가도관폭(假導管幅)은 근재부분(根材部分)이 가장 넓었고 지재부분(枝材部分)이 가장 좁았으나 재부분간(材部分間)에는 차이(差異)가 없었다. 막후(膜厚)는 근재(根材)가 가장 두꺼웠고 지재(枝材)가 가장 좁았는데 재부분간(材部分間)에는 근재(根材)와 초두목간(梢頭木間), 근재(根材)와 지재간(枝材間) 또 간재(幹材)와 지재간(枝材間)에는 차이(差異)가 있었으나 기타재부분간(基他材部分間)에는 차이(差異)가 없었다. 4. 입목(立木)의 생재함수율(生材含水率)은 초두목(梢頭木)이 가장 높았고 간재(幹材)의 심재부분(心材部分)이 가장 낮았다. 재부분별(材部分別) 함수량간유의차(含水量間有意差)를 검정(檢定)한바 초두목(梢頭木)과 기타재부분간(基他材部分間), 심재(心材)와 기타재부분간(基他材部分間)에 차이(差異)가 있었으나 근재(根材)와 지재간(枝材間) 그리고 근재(根材)와 변재간(邊材間)에는 차이(差異)가 없었다. 5. 목재(木材)의 비중(比重)은 간재(幹材)가 가장 높았고 다음은 근재(根材), 지재(枝材)의 순(順)이고 초두목(梢頭木)은 가장 낮았다. 재부분비중간유의차(材部分比重間有意差)를 검정(檢定)한바 간재(幹材)와 다른 재부분(材部分) 사이에는 뚜렷하게 차이(差異)가 있으며 근재(根材)와 지재(枝材)사이에는 차이(差異)가 없었고 초두목(梢頭木)은 제일작은 치(値)로서 유의차(有意差)가 인정(認定)된다. 6. 함수율(含水率) 14%때 재부분간(材部分間)의 섬유평행방향압축강도(纖維平行方向壓縮强度)를 비교(比較)하면 가장 높은 강도(强度)는 간재(幹材)에서 나타났고 다음은 지재(枝材), 근재(根材)의 순(順)이고 초두목(梢頭木)은 가장 낮은 강도(强度)를 나타내었다. 7. 함수율(含水率) 14%때 재부분간(材部分間)의 곡강도(曲强度)를 비교(比較)하면 지재(枝材)에서 뚜렷하게 높은 강도(强度)를 나타내었으며 다음은 간재(幹材), 지재(枝材), 근재(根材)의 순(順)이고 초두목(梢頭木)은 가장 낮은 강도(强度)를 나타내었다. 특(特)히 지재(枝材)는 간재(幹材)보다 낮은 비중(比重)을 갖이고 있었는데도 불구(不拘)하고 높은 곡강도(曲强度)를 나타내었다.