• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.70-70
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• 2016

하천시설물 설계, 시공 및 관리에 있어서 바닥전단응력은 매우 중요하다. 예를 들어, 호안 등 시설물의 허용 소류력을 계산하거나, 하천의 유사량을 예측하는 데 있어서 바닥전단응력이 기준으로 쓰인다. 정상 등류의 경우, 수로 내 수체에 작용하는 중력과 수로 바닥 및 측면에 작용하는 마찰력의 평형을 고려함으로써 바닥전단응력을 산정할 수 있다. 본 연구에서는 식생을 제외한 아크릴수로에서의 전단판의 움직임을 이용한 바닥전단응력 측정장치를 설계, 교정 및 검증을 실시하였다. 이 전단판은 수체와 바닥면에서 발생하는 마찰력에 의해 변위가 발생하고 이 변위를 바닥전단 응력으로 산정하였다. 직접 측정한 바닥전단응력은 기존에 연구된 두 가지 방법과 비교하여 검증하였다. 비교 검증을 위한 실험은 폭 0.3 m, 길이 10 m인 고속수로에서 Froude수 1이상, Reynolds수 20000이상의 사류이면서 난류인 상태로 실험을 진행하였으며 유속은 PIV을 이용하여 측정하였다. 비교 검증을 위한 첫 번째방법은 Reach-avrage공식을 기초로 manning의 평균 유속 공식을 이용한 바닥전단응력을 산정하는 방법으로 일반적으로 간단한 경험식을 이용하여 바닥 전단응력을 산정하는 방법이다, 두 번째는 Reynolds stress를 산정하는 방법으로 PIV를 통해 흐름방향의 연직프로파일의 유속을 측정 한 후 레이놀즈 분해법에 의해 산정된 난류 강도를 측정하여 Reynolds stress를 산정한 후 Shear stress를 산정하는 방법을 사용하였다. 마지막으로 본 연구에서 가로 0.14 m, 세로 0.14 m의 전단판으로 구성된 바닥전단응력 측정장치를 개발하여 실험을 진행하면서 앞에서 언급한 두가지 방법을 측정하는 동시에 장치를 이용하여 바닥전단응력을 직접측정하여 총 3가지 바닥전단응력을 비교하였다.

• 유변학
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• 제5권2호
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• pp.99-108
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• 1993

시멘트 페이스트의 비선형적 점탄성 거동을 연구하기 위해 동적인 전단 유동 시험 이 수행되었다. 전단응력과 전단변형 또는 전단변형율간의 관계를 보여주는 히스테리시스 곡선을 얻기 위하여 전단응력이 연속적으로 측정되었다. 이는 기존의 주파수 혹은 변형의 증가에 의한 실험(frequency or strain sweep experiment)과는 달리 저자에 의해 수정된 점 성계(HAAKE Model RV20/RC20/CV20N)의 조정프로그램을 이용하여 수행되었다. 동적 전 단유동시험에서 얻어진 히스테리시스곡선은 시멘트 페이스트가 전단변형을 받는 동안 선형 탄성, 입자간 연결고리의 파괴 및 점성유체 거동을 보여준다. 측정된 항복전단응력은 전단변 형율의 증가에 따라 파우어함수(Power low equation)에 의해 증가함을 보여준다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.445-445
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• 2016

급변하는 개수로 흐름에서 발생하는 바닥전단응력의 분포는 하천구조물 설계에 있어 매우 중요한 요소이다. 하천 구조물 중 호안에 대한 하천설계기준 '설계편 제 24장 호안'에는 호안 설계에 대한 일반적인 사항이 제시 되어 있으나, 구체적인 소류력 또는 유속에 대한 기준, 각 호안공법들의 안정성을 평가하기 위한 시험법 등에 대한 구체적인 기준이 부족한 상황이다. 소류력 측정방법에는 간접측정법과 직접측정법이 있다. 간접측정법에는 Reach-Average공식, Reynolds Stress, TKE공식 (Turbulent Kinetic Energy)이 있고 직접측정법에는 Shear Meter, Preston Tube 등이 있다. 본 연구에서는 바닥전단응력을 직접 측정할 수 있는 1차원 소류력 측정장치를 개발하고, 최대유속 5m/s 가변형 고속수로 실험을 통하여 Reach-Average 공식, Reynolds Stress, TKE 공식으로 산정한 바닥전단응력 값과 1차원 소류력 측정장치 값을 비교 분석하였다. 실험케이스는 총 3개로, 22.42???, 30.00???, 41.00??? 유량을 사류이면서 난류인 상태로 실험을 수행하였다. 분석 결과, 본 연구에서 개발한 1차원 소류력 측정장치의 측정값은 TKE공식과 약 2.3% 차이가 났으며, Reach-Average공식과 약 8.1%, Reynolds Stress는 약 22.1% 차이가 났다. 즉, 본 연구에서 개발한 1차원 소류력 측정장치는 유속 범위(1m/s ~1.6m/s )에서 TKE공식을 이용한 바닥전단 응력과 가장 근사하게 나타나는 것으로 분석되었다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제4권4호
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• pp.207-215
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• 2017

하도의 흐름 저항, 측벽 보정, 유사량, 하도 침식과 퇴적, 하도 설계 등의 수리학적 문제는 하상전단응력의 분포와 밀접한 관계가 있으나 하상전단응력 분포를 측정하는 것은 쉽지 않다. 본 연구에서는 간편하게 하상전단응력을 측정할 수 있는 프레스톤튜브를 이용하여 복단면의 하도의 하상전단응력 분포를 측정하고 수심비에 따른 전단응력분포 특성을 고찰하였다. 이를 위해 프레스톤튜브를 제작하여 검정실험을 통해 검정식을 개발하였다. 실험은 5가지 수심비 조건에 대해서 수행하여 전단응력분포를 측정하였다. 복단면 하도의 전단응력분포 특성은 기존 실험연구와 대체로 일치하였으며, 레이놀즈수 증가로 발생하는 전단응력의 변동성, 주수로 전단응력의 변곡점 형성, 홍수터 접합부 부근 전단응력 분포 특성 등에서 차이점을 확인하였다. 본 연구를 통해 프레스톤튜브를 이용한 하상전단응력측정 적용성을 확인하였으며 레이놀즈수와 수심비에 따른 복단면 하도의 전단응력분포 특성을 제시하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제10권2호
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• pp.87-94
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• 2006

모델 표면의 임의 영역에서 나타나는 이차원 전단응력의 분포를 측정하는 실험적 연구가 수행되었다. 오일막 위에 형성된 간섭영상을 이용한 이 측정법은 시험부 표면에 있는 오일막의 국소 기울기의 분포로부터 오일 윤활이론을 적용하여 전단응력의 분포를 얻어낼 수 있다. 평판 위에 수직으로 설치된 원형 실린더 전방의 박리영역에 이 측정법을 적용되어 전단응력의 이차원 분포가 측정되었다. 실험에서 관찰된 전단응력 분포는 유사한 유동조건에서 얻어진 과거 실험 및 수치결과와 비교분석 되었으며, 연구에서 전단응력 분포가 다른 연구결과들과 서로 잘 일치하고 있음이 관찰되어 이 측정법의 응용성이 검증되었다.

• 유변학
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• 제9권3호
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• pp.124-131
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• 1997

스테인레스 강(SUS 316L) 분말과 왁스계 결합제를 혼합하여 제조한 분말사출재의 유변학적 특성을 낮은 전단율에서 측정하기 위해 동심원반식 점성측정기를 이용하여 실험을 실시하였다. 측정기 벽면에서 발생하는 벽면 슬립(Slip)을 확인하고 벽면 슬립을 보정하기 위하여 두가지의 원반 간격에서 측정된 실험 자료를 이용하여 벽면 슬립을 보정하는 방법을 채택하였다. 실험 중, 측정 전단율범위를 제한하는 Thixotropy 현상을 발견학고 이에대한 원인분석을 위한 실험을 진행한 결과 과도한 전단응력에 의해서 분말사출재로부터 분리되어 나온 슬립층이 내부로 빠르게 흡수되어 들어가지 못하고 잔류하면서 Thixotropy 현상을 발 생시키는 것으로 판단되었다. Thixotropy 현상이 발생하지 않는 범위를 조사한후, 제한된 범위내에서 분말사출재의 유변학적 특성을 측정하였다. 측정된 자료는 항복응력을 지니는 유체의 특성을 표현하는 Bingham 식의 변형식에 잘 근사 되었으며, 슬립속도를 실험결과로 부터 계산한 결과 전단응력에 따라 선형적인 관계를 가지고 있는 점과 항복응력의 존재를 정성적으로 보여주는 결과를 얻었다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제21권2호
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• pp.181-187
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• 2000

동맥의 일부분이 팽창하는 동맥류는 파열로 인한 높은 사망률을 야기한다. 동맥류의 발생 및 파열에는 혈관벽의 구조적 약화와 혈류에 의한 응력이 중요한 역할을 하며, 혈류에 의해 혈관벽에 가해지는 전단응력은 간접적으로 혈관벽 구조를 변화시키고, 직접적으로 혈관벽에 응력을 가하므로 동맥류 파열에 영향을 미치는 중요한 혈류역학적 인자이다. 동맥류가 자주 발생하는 복부대동맥류 모델을 제작하여 정상류와 맥동류 유동에서 광색성 염료를 이용한 유동가시화 방법으로 벽 전단변형률을 측정하였다. 벽전단변형률은 동맥류 내부에서 감소하여 음의 값을 가지며, 동맥류 최대확장부 후부에서 다시 증가하여 확장부가 끝나는 위치에서 동맥 벽에 비해 약 1.5배 정도의 큰 전단변형률 값을 가졌다. 동맥류 최대확장부 후부에서는 벽전단변형률의 방향의 바뀌며, 위치에 따른 전단변형률의 변화가 크게 나타났다. 맥동류 유동에서는 동맥류의 위치에 따라 시간에 따른 벽전단형률 파형이 측정되었다. 동맥류 내부에서는 전단변형률의 크기가 작고 그 방향이 시간에 따라 변화가 심하였으므로 혈관벽의 구조변화가 발생하기 쉬운 지역으로 지목된다. 동맥류 최대 확장부 후부는 위치 및 시간에 따른 전단변형률의 변화가 심하며, 혈관벽 응력이 최대값을 갖는 지역이므로 동맥류의 파열이 발생하기 쉬운 지역으로 예측된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제9권4호
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• pp.65-82
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• 1993

주응력회전시 모래의 응력-변형률 거동을 조사하기 위하여 Santa Monies해변의 모래에 대 한 비틀림전단시험이 여러가지 응력경로에 대해 실시되었다. 모래에 대한 비틀림전단시험에서는 점토에서와 달리 Torque의 작용방향을 시계방향과 반시계방향 모두에 대해 작용하였으며, 공시체의 측방변형량 측정도 내부압축실의 체적변형량으로부터 평균 변형량을 측정함으로 점토시 사용하였던 Clip gage를 제거하여 시험을 보다 편리하게 할 수 있었으며 어느 일부분에서 측정했던 측방변형을 대표값으로 사용하였던 단점을 보완하였다. 그리고 공시체의 제작은 모래를 공중낙하법에 의해 실시하여 밀도를 균등하게 만들었으며 공시체의 체적변형량은 COI 가스를 이용하여 체적변형량 측정을 보다 정확하게 할 수 있었다. 시험결과로부터 비틀림전단시험에 의한 모래의 응력 -변형률 거동이 조사되었으며 또한 주응력축 회전효과가 검토되었다. 그리고 연직응력이나 전단응력중 하나가 고정인 상태에서 다른 하중을 작용하였을시 선행하중에 의한 결합효과(coupling effect)에 의해 선행하중에 대한 전단변형률과 연직변형률이 계속 관찰되었다. 한편 축변형률에 대한 주응력비 o1/o3의 관계에서 파괴가 발생하는 축변형률의 위치는 축차주응력비 b(=(o2-o3)/(o1-o3))가 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제17권3호
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• pp.186-196
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• 2007

본 연구에서는 거칠기와 수직응력이 절리면의 전단거동에 미치는 영향을 검토하기 위하여 30개의 자연암반 절리 시료를 대상으로 실험을 실시하였다. 3차원 레이저 거칠기 측정장치를 이용하여 절리면의 거칠기 정보를 측정하였으며, 시료들의 거칠기에 따라 10개씩 세 가지 그룹으로 분류하였다. 다음으로 수직응력을 다섯 단계로 변화시켜가며 전단실험을 실시함으로써 최대전단강도, 잔류전단강도, 전단강성, 팽창특성 등을 조사하였다. 절리면의 거칠기가 증가함에 따라 최대전단강도는 증가하였으며, 거칠기가 최대전단강도에 미치는 영향은 수직응력이 작은 경우에 더욱 크게 나타났다. 또한 절리면의 거칠기가 증가할수록 잔류전단강도도 점차 증가하였다. 전단강성은 거칠기 및 수직응력이 커짐에 따라 증가하는 것으로 나타났으나, 팽창각은 수직응력이 증가할수록 감소하였고, 동일한 수직응력하에서는 절리면의 거칠기가 커질수록 증가하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권9호
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• pp.17-27
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• 2015

벤더엘리먼트가 장착된 삼축압축시험장비를 이용하여 모래에 대한 일련의 압밀배수시험을 수행하였다. 상대밀도 및 유효구속응력 조건을 달리하여 각각의 조건별 응력-변형률 관계를 측정하였으며, 압밀이 종료된 시점에서의 전단파 속도를 측정함으로써 전단파 속도와 간극비, 유효응력, 그리고 전단강도와의 상관관계를 분석하였다. 분석 결과, 미소변형률에서의 전단파 속도로부터 계산된 최대전단탄성계수와 파괴 시의 축응력과 압밀 시의 구속응력의 합으로 정의되는 유효수직응력간에는 고유한 상관관계가 존재하는 것으로 나타났다. 도출된 전단탄성계수와 유효수직응력간의 상관관계는 유효구속응력을 정규화시킴으로써 정확도를 향상시켰다. 본 연구를 통해 제시된 상관관계를 통해 전단강도 및 내부 마찰각을 예측하였을 시, 실제 실내 시험을 통해 산출된 내부 마찰각을 정확하게 예측할 수 있는 것으로 나타났다. 이는 미소변형률에서의 전단파 속도를 기반으로 신뢰성 높은 파괴 시 전단강도, 나아가 내부 마찰각까지 예측이 가능하다는 것을 의미하며 기존 SPT-N value와 경험식을 통해 내부 마찰각을 예측하여 설계에 적용하는 방식의 불확실성을 개선해 줄 수 있는 매우 유용한 방법이라고 판단된다.