• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.24-31
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• 2021

기존 H형강을 활용한 방음터널의 경우 높은 중량으로 하부구조에 많은 부담을 주기 때문에 경량화된 구조와 안정성을 모두 갖춘 신형식 거더 개발이 필요하다. 본 논문에서는 H 형강 플랜지를 상/하현재로 대체하고, 복부판에 공동단면을 적용하여 새로운 방음 터널 거더 설계를 제안한다. 최적의 형상을 개발하기 위해 비지지 비율과 공극 단면 형상에 따른 구조물의 거동을 분석하였다. 비지지구간 비율이 감소할수록, 비지지구간 개수가 증가할수록 거더에 작용하는 축력이 증가하고 모멘트는 감소하였다. 또한, 복부판 공동 단면의 타원 장축의 길이가 길수록 응력집중계수가 감소하는 결과를 확인하였다. 방음터널 거더의 비지지구간 비율이 0.4, 비지지구간 개수가 16이고 복부판의 형상이 E180 단면일 때의 조합이 가장 유리하지만, 방음판에 대한 시공성을 고려하여 실제 방음터널의 최적 설계로 최대 비지지구간 개수를 13, 비지지구간 비율을 0.7로 채택하였다. 최적 매개변수를 적용한 아치형 거더 분석 결과, 복부판 공동단면의 장축의 길이가 길수록 구조적 효율과 경제성이 증가하지만, 단면부의 공동 단면의 장축 길이가 일정 구간 이상으로 커지면 최대처짐에 불리함을 확인하였다. 3개의 아치형 거더를 연결한 신형식 방음터널의 좌굴 안전성을 평가하여 좌굴에 있어 설계 하중에 비해 약 3.7배 이상 구조적 안전성을 확보하고 있는 것을 확인하였다. 경량화와 안전성을 동시에 만족하는 최적 설계를 제시하였다.

• 지질공학
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• 제33권1호
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• pp.189-200
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• 2023

도시화와 산업화에 따라 도심지에 개발이 늘어나면서 지반침하로 인한 피해가 지속적으로 발생되고 있으며, 도심지에서의 건물붕괴는 대규모 인명 및 재산 피해로 이어질 위험이 크다. 굴착지반에 균등하지 않은 하중이 작용하고, 대상지반의 사전지식이 없는 경우의 지반거동에 대해서는 연구가 거의 이루어지지 않았다. 이에 따라 지반 조사 정보가 없는 흙막이 공사의 굴착 과정에서 발생되는 배면 지반의 침하거동을 분석하는 방법이 기존에는 없었고, 본 연구에서는 시계열 데이터를 가공하여 상대적 침하거동과 상호관련성을 분석하여 흙막이 벽체 배면 지반의 침하거동을 분석하고자 하였다. 본 논문에서는 평균침하량차지수와 평균상대침하량차를 정의 및 계산하였으며, 이를 좌표계에 도시하여 시간경과에 따라 측점간의 상대적 침하거동을 분석하였다. 또한 관측점들의 군집을 분류할 수 있는 기준이 필요하여 k-평균군집분석과 Dunn Index를 이용하여 분류하였다. 분석결과 계측지점의 침하량이 일정한 값으로 수렴하면서 모든 군집들이 안정영역으로 이동한 것을 확인할 수 있었으며, 군집은 세분화되었다. 이러한 분석결과를 바탕으로 연구대상의 각 측점 간 상관관계를 분석하여 연구대상 지반의 독자거동영역과 동일거동영역을 구분할 수 있었다. 이처럼 측점들 간의 상대적 침하거동을 분석을 통해 거동영역을 구분할 수 있다면, 주변지역의 융기, 지반파괴영역 예측, 터파기 공사 시 활동파괴의 방지 등 침하관리와 안정관리에 도움을 줄 수 있다고 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.11-25
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• 2023

본 연구에서는 시멘트혼합처리토를 활용한 경사 자립식 흙막이공법에 대한 설계법과 해석법에 대하여 연구하였다. 경사 자립식 흙막이 벽체의 경우 경사에 따른 주동토압계수의 감소와 자중효과로 주동측압이 감소하고 수동토압계수의 증가와 자중모멘트의 증가로 인해 전체적인 안정성이 증가하였다. 흙막이 벽체는 경사에 따라 굴착측으로의 전도파괴에서 활동파괴로의 형태 변화가 발생되었고, 최적의 경사는 10°인 것으로 평가되었다. 수치해석에서의 전체 안정성은 강도감소법과 비교하여 한계평형해석이 보수적인 결과를 도출하므로 설계 시 본 방법으로 검토해야 하는 것으로 나타났다. 매개변수 연구 결과, 지지력파괴와 압축파괴에 대한 안정성은 상재하중이 작은 경우(약 20kPa 이하) 경사 10°이상에서는 크게 증가하지 않았다. 배면 지반의 점착력이 있는 경우 수치해석과 유사한 결과는 점착력을 고려한 경우로 나타났다. 활동, 전도, 전단, 인장에 대한 안정성은 벽체의 두께에 비례하여 증가하지만, 일정 경사각(약 10°) 이상에서는 벽체의 두께와 상관없이 지지력과 압축응력의 안정성에 큰 변화가 없는 것으로 평가되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권8호
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• pp.125-135
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• 2008

모래 입자와 연약한 고무 입자로 이루어진 강-연성 혼합재의 응력-변형 및 전단파 특성을 평가하기 위해 고무와 모래의 부피비(sf)와 입자 크기비(sr)를 달리하는 시료를 조성하였다. 벤더 엘리먼트가 설치된 압밀셀을 이용하여 응력-변형시험 및 $K_o$ 상태에서의 미소변형 전단파 시험을 실시하였다. 일정한 입자 크기비를 가지는 강-연성 혼합재는 강성의 입자에서 연성의 입자로 거동이 전이되는 응력-변형 및 미소변형 전단파 특성을 보였다. 또한, $G_{max}=\;{\Lambda}({\sigma}'_{o}/kPa)^{\zeta}$ 관계에서 모래의 부피비(sf)가 $0.4{\sim}0.6$인 구간에서 $\Lambda$계수가 급격히 증가하며 $\zeta$ 지수는 최대값을 보이는 것으로 관찰되었다. 전이 혼합재는 구속응력의 변화에 매우 민감한 거동을 보이며 연성인 고무입자는 재하 하중에 의해 쉽게 변형되므로 최소 간극율을 가지는 강-연성 혼합재의 부피비는 재하된 응력의 크기에 좌우된다. 실내시험을 이용한 본 연구에서는 입자 크기 비와 모래 부피비가 강성 입자와 연성 입자의 혼합재료 거동을 결정하는 것으로 요인으로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권7호
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• pp.61-73
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• 2008

다수의 말뚝을 캡(확대기초)으로 연결하여 하중을 지지하는 다주식 기초에 대하여 캡의 연결부를 강결합 조건과 힌지결합 조건으로 구분하여 말뚝 반력 해석의 합리성을 분석하였으며, 널리 사용 중인 탄성변위법과 라멘식 프레임 해석에 기반한 비선형 해석기법을 비교하여 검토하였다. 특히 실제 해상 장대교량의 조건을 대상으로 상부구조와 기초를 연계한 전체 구조계 해석 결과를 분석하여 말뚝머리 구속 조건에 대한 기초 부재 단면력 산정의 적정성을 파악하였다. 이를 위해 캡과 연결된 각 말뚝에서 발생하는 휨모멘트, 전단력, 압축력 등 반력을 산정하고 PM상관도 분석과 지지력 산정을 통해 말뚝 부재의 안정성을 검토하였다. 일반적인 규모의 교량, 또는 강성이 크지 않은 말뚝을 적용한 기초에서는 말뚝-캡 결합 조건에 따른 말뚝 단면 설계의 차이가 현저하지 않으나, 말뚝이 지면 위로 일정 길이 이상 돌출되는 다주식 기초의 해상교량에서는 말뚝머리를 힌지로 고려할 경우 지중부에서 매우 큰 휨모멘트와 전단력이 유발되며, 말뚝머리의 수평변위량이 극단적으로 증가하였다. 해상 장대교량에 대해서는 비현실적 가정조건에 기반한 탄성변위법 보다는 말뚝머리를 캡에 강결합하고 말뚝이 탄성판에 지지된 보로 간주하는 라멘(rahmen) 모델링을 통해 상부구조와 연계한 전체 구조계 해석을 수행하는 것이 바람직하다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권11호
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• pp.55-64
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• 2006

터널과 같은 지하 공동 굴착을 위한 발파로 주변에 손상이 발생하였을 경우, 암반의 역학적 및 수리적 불안정성을 유발하기 때문에 암반의 최종손상영역의 예측은 매우 중요하다 그러나 복잡한 발파거동으로 인해 손상영역을 적절히 예측하는 데에는 상당한 어려움이 따르고 있다. 이러한 어려움을 효과적으로 해결하기 위해 발파하중을 응력파와 가스압으로 분리한 많은 연구가 진행되었다. 응력파는 발파공 주위에 분쇄환(crushing annulus)과 파쇄균열대(fracture zone)를 형성시키며, 상당시간 지속되는 준정적인 가스는 파쇄균열대의 닫힌 균열내부에 침투하여 균열을 다시 진행시키는 역할을 하게 된다. 즉, 가스압은 최종적으로 암반에 손상을 가하는데 기여를 한다. 따라서 본 논문은 이러한 가스압에 의해 생성되는 균열의 최종 진행 길이를 예측함으로써 발파로 인한 최종 손상영역을 간단하게 예측할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. 이를 위해 균질한 무한 탄성평면에서 발파공 주위에 대칭으로 형성되는 방사균열을 모델로 사용하였다. 이 모델에서 균열이 진행할 수 있는 조건과 가스의 질량이 일정하다는 두 가지 조건을 사용하였다. 그 결과 응력확대계수는 균열이 진행할수록 감소하여 최종균열의 길이를 산정하였으며, 또한 발파공에 작용하는 압력도 감소하는 것을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제20권5호
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• pp.13-19
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• 2007

섬유강화 열가소성수지 복합재료는 열경화성수지 복합재료의 강도 수준에 근접할 뿐만 아니라 열경화성수지 복합재료의 취약점으로 지적되고 있는 생산성, 리사이클, 내충격성 등이 우수하다. 일방향 섬유강화 복합재료의 강도계산을 위한 연구와 섬유배향상태를 측정하여 정량적으로 나타낼 수 있도록 연구하여 발표하였으나, 섬유함유율에 따른 섬유배향상태와 복합재료의 기계적 성질을 예측을 할 수 있는 데이터베이스 구축은 되어있지 않으므로 이에 대한 체계적인 연구가 필요하다 본 연구에서는 섬유함유율에 따른 섬유배향상태를 변화시켜 섬유강화 열가소성수지 복합판재를 제작한 후, 섬유함유율 및 섬유배향상태가 복합판재의 인장강도에 어떠한 영향을 주는지에 대해서 고찰하였다. 섬유강화 열경화성수지 복합재료의 $0^{\circ}$ 방향에서 인장강도 비는 등방성에서 이방성으로 갈수록 섬유배향함수와 섬유함유율에 관계없이 일정하게 나타났으나, $90^{\circ}$ 방향에서 인장강도 비는 인장 하중이 강화섬유 길이방향의 수직방향으로 작용했을 때 섬유필라멘트 분리에 의해 감소하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권5호
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• pp.9-15
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• 2023

이 연구에서는 적층시험체 제작 방식에 따른 시멘트계 복합재료의 적층성능과 강도특성을 분석하였다. 레이어 높이에 따른 적층성능평가결과, 직선부과 곡선부에서 레이어 높이가 10 mm일 때 가장 높은 치수 안정성을 나타내었다. 몰드 타설 시험체와 Printing-Z 시험체의 재령 28일 압축강도는 동일한 압축강도 성능을 나타내었다. 반면, Printing-X 시험체의 재령 28일 압축강도는 71.72 MPa로 가장 낮았으며, 몰 드 제작 시험체와 Printing-Z시험체 대비 평균 8%가 낮은 압축강도를 나타내었다. 적층시험체의 쪼갬인장강도는 몰드 제작 시험체와 유사한 성능을 나타낼 수 있으나, 하중 가력방향에 대한 레이어의 방향과 시험체 내 레이어의 개수에 따라 10% 이상의 강도성능 저하현상이 나타날 수 있다. X-ray CT 분석을 통한 적층시험체의 계면 분석결과, 레이어의 계면을 따라 일정한 크기의 공극이 분포함을 확인하였다.

• 환경생물
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• 제40권4호
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• pp.413-422
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• 2022

돌맛조개(Barnea manilensis)는 조간대 하부의 석회암이나 이암 등 무른 암석을 천공하는 이매패류로, 입구는 좁고 안쪽은 넓은 구멍을 만들어 일생을 암석 안에서 서식한다. 본 연구에서는 실체현미경과 FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope)을 이용하여 돌맛조개의 형태와 패각의 미세구조를 관찰하였으며, EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) 분석을 통하여 부위별 원소함량을 측정하였다. 또한 3D모델링 및 구조동역학해석을 이용하여 돌맛조개의 천공 행동에 대한 시뮬레이션을 진행하였다. 미세구조 관찰 결과 패각은 상하 비대칭형이고 천공에 직접적으로 관여하는 앞쪽의 패각에는 두드러지게 융기되어 있는 쟁기 모양의 돌기가 일정한 방향성을 가지고 분포되어 있으며, 패각의 두께는 앞쪽이 뒤쪽보다 두꺼운 것으로 나타났다. EDS 결과 패각의 대부분을 차지하는 CaCO₃ 이외에도 Al, Si, Mn, Fe, Mg 등의 금속 원소가 앞쪽 패각 돌기 외곽에만 첨가된 것으로 보아 이는 패각의 강도를 높여 천공에 유리하게 작용될 것이라 추측된다. 시뮬레이션 결과 패각의 앞쪽과 패각 돌기 중 앞부분에 두드러지게 융기된 돌기가 모든 각도에서 하중을 받는 것을 확인할 수 있었다. 이는 실제로 암석을 천공하며 하중을 받는 부위는 앞쪽 패각 돌기임을 시사한다. 돌맛조개의 비정형 패각을 이용한 천공 기작은 추후 효율적인 천공 메커니즘을 고안하기 위한 기초 데이터로 활용될 것이라 기대된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제11권5호
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• pp.297-302
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• 2017

최근 실내공기 중의 라돈기체의 농도를 저감하기 위하여 친환경 숯을 이용한 공기정화 필터 및 건축자재를 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 종래의 입상 활성탄 필터에 비해 취급이 용이하고, 효율적으로 라돈을 흡착 및 제거할 수 있는 새로운 판재형 활성탄을 설계 및 제작하여 라돈 저감 성능을 평가하였다. 판재형 활성탄은 분말 활성탄과 폴리우레탄 폼을 일정한 비율로 혼합하고 믹싱 및 압착 공정을 통해 성형제품으로 제작하였으며, 다이아몬드 절삭을 통해 2 mm, 4 mm, 6 mm 두께로 각각 제작하였다. 제작된 활성탄 필터에 대한 물리적 특성을 분석하기 위해 비표면적과 휨 강도를 측정을 하였다. 또한, 실내 라돈기체의 저감성능을 평가하기 위해 3개의 아크릴 챔버를 이용하였으며, 일정한 공기유량에 대해 필터 통과 전과 후의 라돈 농도를 연속 측정하여 저감율을 평가하였다. 측정결과, 제작된 판재형 활성탄의 비표면적은 약 $1,008m^2/g$으로 종래의 활성탄과 유사한 값을 보였으며, 휨 파괴 하중은 435 N으로 석고보드보다 3배 이상 높은 강도를 가지는 것을 알 수 있었다. 끝으로, 실내 라돈기체의 저감은 활성탄의 두께가 증가함에 따라 저감효율이 증가하였으며, 6 mm 두께의 활성탄 필터에서 90 % 이상의 우수한 라돈제거율을 보였다. 이러한 결과로부터 본 연구에서 제작된 판재형 활성탄은 밀폐된 실내에서 라돈 기체의 농도를 감소시키기 위한 친환경 건축 재료 및 공기 정화 필터로 활용이 가능할 것으로 기대된다.