• 대한토목학회논문집
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• 제1권1호
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• pp.53-68
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• 1981

지속하중하(持續荷重下)의 점토지반(粘土地盤) 또는 사면(斜面)을 형성(形成)하고 있는 점토(粘土)는 시간의존변형(時間依存變形)을 일으키고 어떤 경우 파괴(破壞)에 이르기도 하는데 그 원인(原因)은 점토(粘土)의 Creep 거동(擧動) 때문이라는 보고(報告)가 대부분(大部分)이다. Creep 거동(擧動)은 많은 요소(要素)에 관련될 뿐 아니라 특(特)히 함수비(含水比) 및 응력수준(應力水準)에 큰 영향(影響)을 받기 때문에 매우 복잡(複雜)하며 따라서 그 거동(擧動)을 해석(解析) 하기도 어려운 일인데 Creep이 궁극적(窮極的)으로는 점토(粘土) 입자간(粒子間)의 미시적(微視的)인 거동(擧動)에서 비롯되기 때문이다. 응력(應力)-변형(變形)-시간(時間) 관계(關係)로서의 Creep 거동(擧動)을 수학적(數學的)으로 표현(表現)하기 위하여 여러 형태(形態)의 유변학적(流變學的) 모델이 제안(提案) 되었다. 유변학적(流變學的) 모델은 선형(線形) 스프링, 비선형(非線形) Dashpot 및 Slider를 조합(組合)한 것인데 점토(粘土)의 변형(變形)에 관한 탄성적(彈性的), 소성적(塑性的) 및 점성적(粘性的) 성분(成分)을 구분(區分) 하는데 매우 유용(有用)하다. 그러나 대부분(大部分)의 경우, 유변학적(流變學的)모델은 포화(飽和)된 점토(粘土)에 대(對)하여 주(主)로 2차압밀(次壓密) 거동(擧動)을 밝히기 위하여 제안(提案)된 것으로 비포화점토(非飽和粘土)에 대(對)한 보고(報告)는 매우 드문 것 같다. 한편, Creep 거동(擧動)은 시간의존변형(時間依存變形)이므로 흐트러진 점토(粘土)를 다져서 시험(試驗)하는 경우, 시간경과(時間經過)에 따라 Thixotropy 문제(問題)가 제기(提起)될 것이고 배수조건(排水條件)과 관련하여서는 공시체(供試體)의 높이가 문제(問題)될 수 있다. 그뿐 아니라 많은 연구결과(硏究結果)에 의(依)하면 응력증가초기(應力增加初期)에는 시간지체(時間遲滯)가 없는 초기탄성변형(初期彈性變形)이 발생(發生)된다고 하므로 유변학적(流變學的) 모델에는 이를 나타내는 요소(要素)가 반드시 필요(必要)하게 될 것이다. 본(本) 연구(硏究)는 이러한 면(面)에 초점(焦點)을 두고 함수비(含水比)와 응력수준(應力水準)을 여러 가지로 변화(變化)시켰을 때의 Creep 거동(擧動)을 유변학적(流變學的) 모델로 해석(解析)함에 있어 소성(塑性)이 비교적(比較的) 큰 3종(種)의 점토(粘土)를 사용(使用)하여 초기탄성변형(初期彈性變形) 거동(擧動)을 밝히고 Thixotropy 효과(効果) 및 공시체(供試體)의 높이가 Creep 거동(擧動)에 끼치는 영향(影響)을 구명(究明)하며 아울러 유변학적(流變學的) 모델의 어떤 요소(要素)에 관련 되는가를 알아내기 위하여 다져서 성형(成形)한 공시체(供試體)로서 일축배수형식(一軸排水形式)의 Creep 거동(擧動)을 시행(施行)하였다. 실험결과(實驗結果) 및 검토(檢討)에 의(依)하면 응력재하(應力載荷) 및 증가초기(增加初期)에는 시간지체(時間遲滯)가 없는 탄성적(彈性的) 초기변형(初期變形)이 발생(發生)하고 따라서 유변학적(流變學的) 모델에는 이를 나타내기 위한 상부(上部)스프링을 설치(設置)해야 하며 Thixotropy 효과(効果)를 고려(考慮)한 경우, Creep변형(變形)은 완만(緩慢)하게 되나 함수비(含水比) 및 응력수준(應力水準)에 따른 상태거동(狀態擧動)은 같으므로 그 차이(差異)는 모델 상수(常數)의 크기에만 관련됨을 알아내었고 따라서 동일(同一)한 유변학적(流變學的) 모델로 그 거동(擧動)을 나타낼 수 있다는 사실(事實)을 밝혀 냈다. 또 공시체(供試體) 높이를 작게 한 경우에는 함수비(含水比)가 비교적(比較的) 작아서 점(粘)-소(塑)-탄성(彈性) 및 점(粘)-탄성(彈性)일 때만 높이가 클 때와 같은 상태거동(狀態擧動)을 나타내어 동일(同一)한 유변학적(流變學的) 모델로 나타낼 수 있고 함수비(含水比)가 큰 점일소성(粘一塑性) 및 점성류(粘性流)일 때는 그 상태거동(狀態擧動)이 배수문제(排水問題)와 관련하여 달라지게 되고 따라서 유변학적(流變學的) 모델도 달라지게 된다는 사실(事實)을 발견(發見) 하였다.

• 유변학
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• 제9권1호
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• pp.40-46
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• 1997

폴리이소부틸렌(PIB)/폴리부텐(PB) 고분자 용액에 분산된 입자의 영향을 살펴보기위 해 제조된 kaolinite/PIB/PB 용액에 대한 Weissenberg 효과와 유변학적 물성을 조사하였다. Kaolinite 분산 PIB/PB 고분자 용액도 2차 유체로 간주될수 있음이 발견되었으며 느린 변형 속도에서 2차유체로 간주되는 입자 분산 고분자 용액에 대한 막대상승 실험에서 얻는 고분 자 용액의 탄성 발현에 의한 상승높이에 비례하는 막대오름상수 $\beta$값으로부터 유변학적 특 서치들을 구할수 있었다. 이러한 막대오름상수 $\beta$값은 PIB/PB 및 kaolinite/PIB/PB계에서 용매 점도, 입자 농도와 PIB의 농도가 높을수록 증가하는 반면 온도에는 반비례함을 보이는 데 고분자 용융체에서와는 달리 입자 분산고분자 용액의 경우 입자의 농도가 증가함에 따라 탄성도 증가하는 특징적 거동을 관찰하였다. 한편 Physica MC-120과 RMS 800 Rheometer 를 사용하여 PIB 고분자 용액의 유변학적 물성들을 측정하였으며 2차 유체 구성방정식에 근거하여 얻어지는 유변학적 특성치들과 비교하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.49-61
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• 2011

본 연구는 토석류의 유통성과 관련하여 세립토의 흐름특성, 유변학적 모델들의 적용가능성 및 액성상태 의존성 유변학적 특성들을 비교 분석하였다. 입자크기에 따른 유변학적 특성을 살펴보고자 점토질이 풍부한 지중해 해저점토와 실트질이 풍부한 캐나다 동부 뉴펀들랜드 와부시 호수에서 채취한 광미에 대한 물성특성을 분석하였다. 점토질이 풍부한 세립토의 경우 전형적인 전단담화(shear thinning) 거동을 보이는 반면, 실트질 광미의 경우는 전단담화와 Bingham 유체 거동을 함께 보인다. 후자의 경우, 전단변형률속도를 높임에 따라 Bingham 유체처럼 거동하였다. 이러한 현상학적 차이는 입자크기에 따른 유동특성곡선의 차이에서 기인한 것이다. 항복응력과 소성점도의 결정은 전단변형에 의한 유동 입자들의 구조적 변화와 응력상태와 관련되기 때문이다. 세립토(< 0.075mm)를 다량 함유한 토석류의 유동성을 역해석하고자 할 때, 퇴적형상(흐름 양상, 퇴적층의 모양, 두께 및 길이 등)은 항복응력과 소성점도에 의해 결정된다. 항복응력과 소성점도는 액성지수의 함수로 나타낼 수 있으므로, 토석류의 발생가능지역에서 액성상태에 따른 토석류의 유동성을 평가할 지표로 활용할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.1227-1240
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• 2014

휴 폐광산지역은 복합지질재해지역으로 집중호우에 의해 토사재해와 산성광산배수를 발생시킨다. 본 연구는 폐석적치장 전반에 걸쳐 토사재해가 관측된 임기광산에 대해 지반공학적 유변학적 시험을 수행하고 얻어진 시험결과를 토대로 1-D 토석류 수치해석을 수행함으로써 토석류의 확산성을 조사하였다. 모래와 자갈로 구성된 광산폐석 시료의 유변학적 특성을 조사하기 위해 베인관입형 레오미터(Vane-penetrated rheometer)를 사용하였으며, 전단응력 제어를 통한 전단응력(${\tau}$)-전단속도(${\dot{\gamma}}$)와 점도(${\eta}$)-전단속도(${\dot{\gamma}}$) 간의 상관관계를 얻었다. 또한 광산폐석 시료에 대해 잘 알려진 유변학적 모델들(Bingham, Herschel-Bulkley, Power-law, bilinear 및 Papanastasiou 모델)을 적용함으로써 수치해석에 필요한 유변학적 매개변수(항복응력과 소성점도)를 결정하였다. 실험결과에 따르면, 체적농도에 무관하게 전형적인 전단담화(shear thinning) 거동이 관측되었으며, 함수비가 증가할수록 Bingham 유체처럼 거동하는 것으로 나타났다. 또한 사용된 모든 유변학적 모델들은 파괴 후 거동에 적합한 모델들로 밝혀졌다. 토석류 흐름특성을 조사하기 위해 실험결과를 토대로 토석류 크기(5 m, 10 m 및 15 m)와 항복응력(100 Pa, 200 Pa, 300 Pa 및 500 Pa)을 선정하여 1-D BING을 통해 수치해석을 수행하였다. 그 결과, 토석류 이동거리와 이동속도는 항복응력의 크기에 반비례한 것으로 나타났으며, 토석류 항복응력이 500 Pa 이하인 경우 대부분의 토사는 계곡부까지 흘러갈 수 있는 것으로 나타났다. 따라서 집중호우 기간에 산악지역에 방치된 광산폐석은 토사재해에 취약하고 2차적으로 인근 수계로 유입되어 환경적 문제를 야기시킬 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권2호
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• pp.108-114
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• 2018

본 연구에서는 유입후퇴율 거동에 대한 정성적인 예측을 위하여 나노 및 마이크로 알루미늄 입자가 10 wt.% 첨가된 파라핀/알루미늄 연료에 대해 열적특성 및 유변학적 특성에 관한 분석을 수행하였다. 측정결과, 알루미늄 입자 혼합연료에 대하여 열적특성 대비 유변학적 특성에 입자첨가 여부 및 입자크기의 영향이 존재함을 확인하였다. 또한, 열적특성에 나타난 변화에 비해 유변학적 특성에 나타난 변화가 유입후퇴율에 큰 영향을 미치고 민감함을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권10호
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• pp.81-92
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• 2011

팽윤성 점토의 전단강도 및 유변학적 특성은 점토입자의 크기, 양이온 교환능력, 점토광물학적 조성과 형상 등에 영향을 받는다. 본 연구는 고운 분말가루의 와이오밍(Wyoming) 벤토나이트에 대해 염화나트륨 0g/L 와 30g/L 농도로 24시간 수화시킨 후 염분농도에 따른 물성-강도특성 및 유변학적 특성변화를 살펴봄으로써, 유변학적 특성, 유변화적 모델들의 적용성 및 흙 입자의 구조변화에 따른 항복응력-점도와의 상관관계를 설명하고자 한다. 실험결과에 따르면, 팽윤성 점토는 전단담화(shear thinning)와 항복응력과 소성점도로 표현가능한 Bingham 유체 거동을 보이는 것으로 조사되었다. 염분농도가 낮고 함수비가 높아질수록 벤토나이트는 완전소성거동에 가깝게 나타나며, 전단변형률속도에 따른 변화의 폭이 미미한 것으로 조사되었다. 반면, 염분농도가 높아질수록 전형적인 전단담화거동을 보이며, 전단변형률속도를 증가시킬수록 염분농도에 따른 벤토나이트의 전단강도의 차이는 커진다. S=0g/L에 대해 Carreau, Herschel-Bulkley 및 멱수법칙 모델이, S=30g/L에 대해서는 이중선형, Herschel-Bulkley 및 멱수법칙 모델 등이 흐름특성을 가장 잘 표현한다. 이것은 염분농도에 따른 흙 입자간 구조적 배열과 형상이 입자간 발생하는 인력인 능-능(EE), 능-면(EF), 및 면-면(FF) 구조를 변화시키고 역학적 특성에 영향을 미치기 때문이다.

• 한국식품과학회지
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• 제51권4호
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• pp.330-335
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• 2019

Moth bean (MB), navy bean (NB), soybean (SB)에서 분리된 arabinogalactans (AGs)의 성분과 유변학적 성질을 조사하였다. AGs의 주성분은 갈락토즈(galactose)와 아라비노즈(arabinose)로 총합이 약 59-89%를 나타내었고 갈락토즈와 아라비노즈의 비율(G/A)은 MB는 0.21, NB는 0.38, SB는 1.09로 계산되었다. 유변학적 거동을 살펴보기 위하여 1-5% (w/v) AG 용액들의 전단속도(shear rate) $0.1-100s^{-1}$에 따르는 전단응력(shear stress)을 측정하였을 때 MB의 경우 항복점(yield stress)이 없었으나, 5% NB 용액에서는 2.10 Pa, 2.5% SB용액에서는 1.98 Pa의 항복점이 각각 측정되었다. 순환 전단 측정 결과 5% MB 용액의 경우는 점성도는 전단 속도가 증가할 때에 비해 감소할 때 더 큰 값을 나타내어 rheopexy인 유변학적 성질이 나타났다. 반면 5% NB와 SB 용액의 유변학적 성질은 전단속도가 증가할 때의 점성도가 감소할 때의 점성도보다 더 큰 값을 가지는 thixotrophy로 나타났다. 저장탄성률(G'), 손실탄성률(G")을 측정한 결과 MB 분산액은 탄성율이, NB 분산액은 점성율이 높게 나타났고 SB 분산액은 비교적 낮은 농도에서는 탄성율이 비교적 높은 농도에서는 점성율이 크게 나타났다. 사전전단(pre-shearing)을 $500s^{-1}$에서 600초 동안 가공 후에 실시한 진동 테스트로 AGs의 구조 회복을 살펴본 결과 MB 5% 용액은 G', G" 모두 감소하였고 특히 탄성 부분이 많이 감소하였다. NB 5% 용액의 G'는 감소하였으나 MB에 비하여 그 폭은 작았고 G"는 거의 변화가 없었다. SB 2.5% 용액의 G', G" 모두 증가하는 현상을 나타내었다. AGs 용액의 전단 응력과 진동수에 따라 나타나는 점성 및 탄성의 변화 현상을 이용하여 식품 및 약품 제조에 첨가제 및 가소제로서 물질의 특성을 결정하는데 도움을 줄 수 있다. MB, NB, SB 물질의 유변학적 거동과 화학적 구조 관계를 밝히기 위하여 알디톨 아세테이트 결합 분석과 NMR분석(de Oliveira 등, 2013; Wang 등, 2015)을 통한 분자구조연구를 추가적으로 진행하고자 한다.

• 폴리머
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• 제36권2호
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• pp.190-195
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• 2012

소프트 콘텍트 렌즈의 재질 별 계면학적 특성 및 유변학적 변화를 조사하여 렌즈 재료의 성분 설계에 기본 정보를 제시하고자 하였다. 눈물 단백질인 albumin과 IgG의 흡착량을 측정한 결과 하이드로젤의 표면 에너지가 증가함에 따라 점차 단백질 흡착량이 감소하는 것을 볼 수 있었다. Polydimethylsiloxane-polyvinylpyrrolidone(PDMS-PVP) 하이드로젤은 albumin과 IgG 흡착량이 가장 높았으며 poly(2-hydroxyethyl methacrylate)-polyvinylpyroolidone(HEMA-PVP)의 경우 albumin의 흡착량은 매우 미미한 것으로 나타났다. 일정한 수직항력 하에서의 하이드로젤의 토크는 실리콘 재질인 PDMS-PVP의 경우 HEMA계열보다 약 5배 이상 크게 측정된 것을 볼 수 있었다. 흥미로운 것은 단백질 흡착량이 적은 HEMA계열 하이드로젤의 경우 실리콘 계열 하이드로젤보다 인공 눈물 내 거동 시 마찰계수가 오히려 더 큰 것을 알 수 있었다. 인공눈물 내의 하이드로젤의 거동은 단백질 흡착으로 인한 윤활 효과 외에도 하이드로 젤 고유의 구조와 회전하는 계면의 성질에 큰 영향을 받는 것을 알 수 있었다.

• 유변학
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• 제8권3_4호
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• pp.215-225
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• 1996

평판형의 열가소성 수지를 유리전이온도 이상으로 가열한 다음 압력을 가함으로써 원하는 형상의 제품을 성형하는 열성형공정은 대상 수지가 큰 변형을 일으킬 뿐만 아니라 비선형적 거동을 보이게 된다. 따라서 수지의 변형거동 예측과 최적성형조건의 설정에 많은 어려움과 시행착오를 거치게 되는 바, 열성형 공정의 최적화를 위한 연구의 일환으로 원형 평판위 수지를 대상으로 수지의 부풀림 거동과 이에 따른 두께 분포를 예측할수 있는유한요 소법의 수치모사 알고리듬을 개발하고자 하였다. Piola-Kirchhoff 응력 텐서와 Green 변형 텐서 및 lagrangian 변형 텐서를 사용하여 평판상의 응력-변형에 대한 비선형의 에너지 수 지식을 수립하고 Newton-Raphson 반복수렴법을 이용하여 근사적으로 해석하였으며 수지의 유변학적 구성방정식으로는 neo-Hookean 모델, Mooney-Rivlin 모델 및 Ogden 모델등의 초탄성 모델을 사용하여 그결과를 비교하였다. 수치모사에는 두께가 매우 얇기 때문에 두께 방향의 응력변화를 무시할수 있는 membrane 가정을 도입한 2차원적 해석과 두께 방향의 응력 변화를 고려하는 3차원적 해석을 모두 수행하고 그 차이를 비교하였으며 3차원적 해석 의 경우에는 penalty법을 이용하여 비 압축성을 만족하였다. 일차적으로 내압을 받는 두꺼 운 원통계에 대한 수치모사 해석을 수행하고 완전해와 비교함으로써 개발된 수치모사 알고 리듬의 열성형 공정에의 적용 타당성을 검증하였으며 이를 이용하여 원형 평판의 자유부풀 림거동을 예측한 결과 Treloar 등의 실험결과와 잘 부합함을 확인하였다. 또 간단한 형상의 금형이 있는 경우와 반지름 방향으로의 온도변화에 따른 수지의 변형거동을 해석함으로써 실제 열성형 공정에서 요구되고 있는 성형품의 두께 분포를 균일하게 하기 위한 방안을 제 시하였다.

• 유변학
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• 제7권3호
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• pp.203-210
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• 1995

전기장 하에서 폴리아닐린/미네랄 오일 현탁액의 유변학적 특성에 관한 실험적인 연 구를 큐엣 셀 형태의 레오미터를 사용하여수행하였다. 폴리아닐린 현탁액은 전기장을 가해 줄 때 점도가 크게 상승하는 현상을 보였고 부피분율과 전기장의 3/2승에 비례하는 동적 항 복응력을 나타내었다. 작은 변형 진폭의 동적 상태 실험을 통하여 저장계수와 손실계수를 변형진폭, 변형의 구동 주파수 및 전기장의 함수로 나타내었다. 저장계수는 전기장을 증가시 킬 때 증가하나 손실계수(5wt%)는 약한 전기장 의존성을 보였다. 낮은 응력을 가해줄때의 크립과 회복곡선은 초기의 순간적인 변형 증가와 지연되는 변형 그리고 회복 불가능한 영구 적 변형으로 구성되어진다. 탄성 한계 항복응력은 전기장의 세기가 증가함에 따라 증가하였 다. 매우 작은 변형에서는 응력과 변형사이의 선형적 관계를 보여 고체와 유사한 거동을 나 타내었다.