• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.688-695
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• 2017

CFRP는 금속에 비해 가벼우면서 강도 및 강성과 내열성 등 기계적 특성이 매우 뛰어나 다양한 분야에서 사용되어지고 있으며 최근 우주항공 분야에 까지 사용되어지고 있지만 외부 충격하중으로 인하여 내부에 발생되는 손상에 대해서는 매우 취약한 단점을 보이고 있다. 본 연구는 외부 충격을 받은 CFRP 적층판의 내부 충격손상에 대해 반복적인 사용에 따른 파괴에 이르기까지의 강도를 고찰함으로써 우주항공 분야에 사용되는 항공기 외판의 설계를 위한 설계 데이터를 확보하기 위한 실험적 연구이다. 실험 빙법으로는 적층구성을 달라하여 제작된 의사등방형 CFRP 시험편과 직교이방성 CFRP 시험편에 대해 직경 5mm의 강구를 충돌시킴으로써 발생하는 충격손상을 관찰한 후 3점 굽힘피로실힘을 통하여 내부 층간분리 및 충격손상의 진전을 관찰하였다. 시험편 내부의 파괴가 발생하기 까지 굽힘피로실험에 따른 굽힘피로강도를 고찰한 결과 강구에 의해 충격을 받은 면이 인장을 받는 경우와 충격을 받는 경우 모두 의사등방성 적층구성의 강도가 높게 나타남을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.609-616
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• 2010

FRP-콘크리트 합성 바닥판은 압축에 강한 콘크리트를 상부에 위치시키고 인장에 강한 FRP를 하부에 위치시켜, FRP와 콘크리트가 갖는 장점을 극대화시킴으로서 내구성, 안전성 등을 두루 향상시킨 새로운 개념의 구조이다. 그러나 서로 다른 재질의 두 재료를 합성시키기 위한 방안으로서 연구 초기에 적용된 규사코팅 공법 외에 수직부착력을 향상시킬 수 있는 기계적 합성 방안을 고안하였다. 이렇게 고안한 합성 방안이 적용된 실제 사이즈의 바닥판 실험체를 제작하여 정적 및 피로반복실험을 수행하였다. 정적실험 결과 이 연구에서 제안한 합성 방안이 적용된 바닥판이 처짐 및 균열 등에 대해서 설계기준을 충분히 만족시켜 매우 우수한 성능을 나타내고 있었으며, 피로실험 결과 파괴하중의 50%로 200만회 가력한 후에도 처짐 및 균열 등에 대해 설계기준을 만족하고 있어 충분한 피로내구성을 확보하고 있는 것으로 나타났다. 이에 이 연구에서 제시한 규사코팅과 기계적 합성 방안을 동시에 적용한 합성 방안은 FRP-콘크리트 합성 바닥판에 대해 충분한 적용성을 갖고 있으며, FRP-콘크리트 합성 바닥판 설계시 제시한 설계조건들이 적절하게 이용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권11호
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• pp.5947-5955
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• 2013

본 연구에서는 급속시공이 가능한 모듈러 도로포장 시스템에서 포장체 모듈 사이의 조인트에서 발생하는 축방향 변형량을 평가하고, 시멘트 페이스트, 에폭시, 폴리우레탄을 매트릭스로 하는 2성상 복합재료에 대하여 조인트 연결재료로서의 적용가능성을 검토하였다. 포장체 모듈 하부에 받침이 있는 경우와 노반에 직접 접촉하는 경우에 대해 FEM해석을 실시하여 발생 변형량을 평가하였다. 변형 유발 요인으로 자중 및 활하중, 온도변화 및 건조수축을 고려하였으며, 그 중 온도변화에 의한 영향이 가장 큰 것으로 나타났다. 2성상 복합체의 변형성능 예측은 수정 전단지연 모델을 이용하여 수행하였다. 모래 혼입 부피비율에 따른 복합체의 탄성계수와 최대 인장변형률 변화를 검토한 결과, 15~20 mm의 조인트 폭에 대해, 폴리우레탄을 사용할 경우 모래를 20~30 % 비율로 치환함으로써 소요 변형성능을 확보하면서 동시 경제적인 조인트 연결재료로 활용할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국도로학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.47-56
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• 2004

신 구 콘크리트의 부착강도 시험시 두 재료의 계면에서 파괴가 유도되어 순수한 부착강도를 측정할 수 있도록 계면에 원형의 비부착면을 삽입하여 직접인발시험에 의해 부착강도를 측정하는 실험방법을 제시하였다. 먼저, 새로 제안한 실험방법에 의해 계면에서 응력이 집중되는 정도를 파악하기 위해 유한요소해석을 수행하여 두 재료의 탄성계수비 및 비부착면의 면적 (균열률)에 따른 계면에서의 파괴에너지를 산정하였으며, 부재의 크기 및 하중에 대한 보정을 감안하여 무차원함수로 환산하였다. 그리고 본 연구에서 제시된 부착강도 시험방법의 신뢰성을 입증하기 위해, 3가지 크기의 원형 비부착면(균열률 0.2, 0.4. 0.6)이 삽입된 신 구 콘크리트 복합시편(유황 폴리머 콘크리트+보통 콘크리트)을 사용하여 부착강도를 측정하였고 앞서 전개된 무차원함수로부터 계면 파괴에너지를 역산하였다. 시험결과, 모든 시편이 계면에서 파괴가 유도되었다. 또한 실험 데이터 및 해석결과를 분석하여 균열률이 0.4$\sim$0.6인 경우에 부착강도의 오차가 가장 적게 발생될 수 있음을 파악하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.199-207
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• 2018

이형철근과 FRP 보강근의 복합 이중근을 갖는 FRC 보의 휨성능을 평가하기 위하여 실험이 수행되었다. 인장근의 종류(CFRP 보강근, GFRP 보강근, 철근)과 PVA 섬유 혼입률(0.5%, 0%)을 주요변수로 한 7개의 실험체를 제작하였다. 유한요소해석을 통하여 FRC 보의 균열 및 휨거동을 예측하기 위한 해석적 방법이 제안되고 분석되었다. 복합 이중근을 가지는 실험체들에서 철근으로 이중근을 가지는 실험체가 철근과 FRP 보강근을 이단으로 배치한 실험체들에 비하여 26~34% 균열하중이 큰 것으로 나타났다. 최대 휨강도에서는 복합 이중근을 가지는 실험체들 중 CFRP 보강근을 최외측으로 한 실험체가 가장 큰 내력을 나타내었다. 해석과 실험을 통한 휨강도를 비교한 결과, 강도비는 평균 1.2, 표준편차 0.085, 최대 오차율은 22% 등으로 나타났다. 이러한 결과에서 본 연구의 유한요소해석방법이 복합 이중근을 가지는 보의 실제 거동을 효과적으로 표현할 수 있음을 알 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.55-63
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• 2018

최근에 오스테나이트와 페라이트의 조직을 갖는 듀플렉스계 스테인리스강이 개발되었고 오스테나이트계 스테인리스강에 비해 고강도, 응력부식균열에 대한 고내식성과 재료비절감으로 다양한 산업분야에서 사용량이 증가되고 있다. 그러나, 현재 스테인리스강은 한국 건축구조기준에 구조용재료로 지정되어 있지 않고 구조설계기준도 마련되어 있지 않는 실정이다. 이 연구에서는 2행 1열 듀플렉스계 스테인리스강(STS329FLD) 볼트접합부에 대한 구조적 성능을 조사하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 주요변수는 전단접합형태(일면전단과 이면전단)과 하중방향 연단거리이다. 종국파단형태는 전형적인 블록전단파단, 인장파단과 면외변형이 관찰되었다. 일면전단 접합부에서 면외변형발생으로 최대 20%까지 내력저하가 발생되었다. 실험최대내력은 현행설계기준 AISC/AISI/KBC, EC3와 AIJ 및 기존연구자에 의한 제안된 식에 의한 예측내력과 비교하였다. 면외변형이 발생하지 않은 접합부에 대해서 실제 전단파단단면을 고려한 Clement & The의 식에 의한 예측내력이 실험내력에 가장 근접했고 면외변형을 동반한 접합부에 대해서는 면외변형을 고려해 제안한 Kim & Lim식에 의해서 과대평가하는 것으로 나타났다.

• 대한치과보존학회:학술대회논문집
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• 대한치과보존학회 2008년도 Spring Scientific Meeting(the 129th) of Korean Academy if Conservative Dentistry
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• pp.184-197
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• 2008

본 연구는 3차원 유한요소분석법적 연구를 통해 쐐기형 비우식성 치경부병소의 복합레진수복에서 다른 탄성계수를 가진 복합레진의 혼합수복이 5급 수복물의 응력분포에 미치는 영향에 대해 알아보고자 하였다. 발거된 상악 제2소구치를 Micro-CT로 스캔한 후 3D-DOCTOR로 3차원 유한요소 모형을 제작하였다. 제작된 소구치 모형에 쐐기형 와동과 변형시킨 와동을 형성하고 각 와동을 탄성 계수가 서로 다른 혼합형 복합레진 또는 흐름성 복합레진으로 수복하였다. 수복 전, 후 협측교두와 설측교두에 500N의 하중을 가한 후 응력분포를 ANSYS 프로그램을 이용하여 주 응력 분석법으로 평가한 결과 치아 및 수복물에 위해한 인장응력을 고려할 때 탄성계수가 높은 재료로 와동저선각을 수복하고 교합측변연과 치경부측 변연은 탄성계수가 낮은 재료로 수복하는 혼합수복법이 쐐기형 비치경부병소의 수복에 있어 가장 유리하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권12호
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• pp.27-34
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• 2016

많은 급경사 보강성토 또는 보강토벽 구조물의 장점은 토지 이용의 효율성이나 현장에서 사용하는 공법 비용들의 경제성 때문에 점점 높아지고 있다. 보강토체의 인장력을 이용한 기존 보강토옹벽 공법들은 자연사면의 경사보다 훨씬 급경사에 설계할 수 있도록 발전해 왔다. 지반개량재를 사용하여 급경사의 전면벽체를 보강한 방법은 최근에 상당히 효율적인 토지 사용을 위해 많이 공사되고 있다. 본 연구는 지오그리드를 매설한 뒷채움 흙과 지반개량재로 보강한 전면벽체로 구성한 복합보강토 옹벽을 소개한다. 급경사를 이루고 있는 전면벽체의 안정성을 위해 현장시공 계측과 수치해석으로 비교 검증과 분석하였다. 또한 현장계측은 14개월 동안의 변위측정으로 안정성에 대한 관측으로 수치해석과 비교하였다. 현장시험 시공에서 일반적인 수직하중에 의한 수평거동은 최대 15mm(대략 0.2%)가 발생하였지만 안전범위인 0.5% 이내를 보여주고 있다. 이러한 결과들을 토대로 최대수평변위의 안정성의 신뢰도와 지반개량재 벽면공의 타당성에 대한 가능성을 검증하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.83-92
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• 2017

본 논문은 보강토옹벽의 곡선부 거동을 수치해석으로 분석한 내용을 다루고 있다. 보강토옹벽은 토목섬유의 발전과 함께 발달해왔다. 기존의 콘크리트 옹벽과 달리 성토 높이에 제약을 받지 않고 안정성을 확보할 수 있다는 장점이 있으며, 현재 산업 및 주거단지를 형성하는데 많이 사용되고 있다. 이러한 보강토옹벽의 설계는 현재 다른 형식의 옹벽 설계와 동일하게 내 외적 안정성 검토 및 보강재의 인장력에 대한 검토를 활용하여 이루어지고 있으며, 주로 2차원 수치해석을 바탕으로 이루어지고 있다. 그러나 기존의 연구결과에 따르면, 보강토옹벽의 취약부는 곡선부로 보고되고 있으며, 이는 실내모형시험 및 피해사례에 대한 연구에서 언급된 바 있다. 보강토옹벽의 곡선부 거동을 파악하기 위한 2차원 수치해석은 그 한계점을 분명히 드러내고 있으며, 실내모형시험 및 현장시험 또한 그 거동과 파괴메커니즘을 이해하기에는 그 한계를 갖고 있다. 따라서 본 연구에서는 보강토옹벽의 곡선부의 거동을 이해하기 위해 3차원 수치해석을 수행하였으며, 수치해석에서의 직선부와 곡선부의 결과를 비교 분석하였다. 뿐만 아니라, 상재하중의 고려 여부 및 성토체의 다짐도를 달리하여 각각의 조건에서의 거동특성을 비교 분석하였다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제2권3호
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• pp.1-11
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• 2011

본 연구에서는 하위 요소로(sub-element) 구성된 3차원 대칭 단위 요소들로 조합된 트러스 격자 구조물의 연속적인 물성치를 제안하였다. 개별적인 트러스 격자 물성치는 균질화 작업을 통하여 유효한 응력과 변형률 관계로 이루어진 연속적인 물성치 모델로 나타낼 수 있다. 미시적인 규모(micro scale) 스트럿의 인장이나 압축 응답에 의한 축강성은 전체 격자재료의 대부분의 강도를 차지하고, 이러한 스트럿의 부피 분율(fraction)은 효과적인 강도뿐만 아니라 복제 가능한 단위 요소로 이루어진 격자판의 상대밀도에 큰 영향을 주었다. 그러므로 균질한 강성부재로 구성된 연속적인 구성모델은 미시적인 규모로 간주되는 스트럿의 강도, 내부응력 상태 및 부피 분율과 관련된 역학적인 특성들을 포함하고 있다는 것을 확인할 수 있었다. 미시적인 규모의 응력에서 소성흐름은 균질한 구성식에서 파생된 거시적인 규모에서의 (macro-scale)응력 표면에 있는 연속적인 응력함수의 영역을 확장한다. 따라서 본 연구를 통하여 3차원 대칭 단위요소 구조물의 기본 기하학을 조사하고 압력에 의존적인 마크로 규모에서의 (macro-scale) 응력함수를 예측하는 연속적인 소성모델을 공식화하였다.