• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.110-110
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• 2017

마이크로 플루이딕 디바이스는 화학, 생물학 실험 및 생체 의학 진단을 위한 플랫폼으로 지난 20년간 그 사용 및 연구가 증가되어 왔다. 마이크로 플루이딕 디바이스를 제작하는 데 있어 가장 일반적으로 사용되는 재료는 실리콘이지만 비용이 많이 들고 불투명하므로 광학 검출이 필요한 곳에 적용이 제한된다. 이러한 측면에서 열가소성 플라스틱은 상업화의 중요한 요소인 대량 생산에 있어 큰 잠재력을 가지고 있으며 저렴하고, 가공이 쉽고, 유연하고, 광학적으로 투명하고, 화학적으로 불활성이며, 생체적합성을 가진다. 본 연구에서는 열가소성 플라스틱의 일종인 PMMA Poly(methylmethacrylate)를 효율적으로 접합하기 위해 비교적 낮은 온도와 낮은 압력에서 에탄올을 활용한 접착방식을 개발하였다. 먼저, PMMA 기판의 전체 표면을 $80^{\circ}C$에서 20 분 동안 에탄올로 처리한 후, $60^{\circ}C$에서 20 분간 열 압착하는 방식으로 영구적인 결합이 이루어졌다. 결합 강도 및 채널의 sealing 정도를 확인하기 위해, 인장 강도, 누수 및 파열 테스트를 수행하였다. 결합강도는 약 12.4 MPa로 타 연구와 비교할 때 매우 높았으며 마이크로 채널의 전체 내부 체적보다 거의 450 배 높은 강한 액체 흐름을 견딜 정도로 견고한 결합이 유지되었다. 열가소성 플라스틱의 본딩에 사용되는 유기 용매는 광학 특성을 희생시키지 않으면서 결합 속도를 높일 수 있지만, 결합 공정 중에 용매로 인해 마이크로 채널이 막히는 현상이 발생될 수 있다. 따라서, 견고한 본딩을 유지하면서 채널 막힘을 방지하기 위해 마이크로 채널을 소수성으로 선택적으로 처리하여 내벽의 표면 특성을 튜닝해 주는 기법을 추가로 적용하였다. 본 연구에서 사용한 방법은 아민-PDMS (polydimethylsiloxane) 링커를 적용하여 기판 표면의 극성을 변경시켜 주었다. 아민-PDMS 링커는 PC (polycarbonate), PET (polyethylene terephthalate), PVC (polyvinyl chloride) 및 PI (polyimide)와 같은 다양한 열가소성 플라스틱의 표면 소수성을 현저히 증가시키며 화학적, 열적 안정성이 뛰어나다. 아민-PDMS 링커는 PMMA의 카보닐 그룹과 반응할 수 있는 아민 사이드 그룹을 포함하는 PDMS 백본으로 구성되며 처리된 대상표면을 소수성으로 만든다. 아민-PDMS 링커 처리 이후 채널은 소수성으로 변화되었으며 이는 접촉각(contact angle)의 증가로 확인되었다. 코팅된 채널을 에탄올로 30분간 80도에서 처리하여도 소수성은 그대로 유지되어 마이크로 채널의 선택적인 소수성 코팅이 성공적으로 수행되었다.

• Composites Research
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• 제22권4호
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• pp.13-19
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• 2009

접착제에 의한 접합기술은 다양한 목적과 환경에서 널리 사용되는 방법이다. 그 중 우레탄 접착제는 저온에서의 우수한 접착 특성으로 인하여 액화천연가스 운반선과 같은 극저온 환경의 접착에 사용되고 있다. 유사한 우레탄 접착제라도 각기 다른 기재와의 접착특성을 갖게 된다. 특히 기재에 사용된 수지의 종류와 섬유와의 상응성에 따른 접착력의 변화는 산업현장에서의 접착제 선정에 매우 중요한 인자로 작용된다. 본 연구에서는 서로 다른 제조사의 우레탄 접착제를 사용하여 동일한 리섬유강화복합재료에 접착하였을 때 실험 온도에 따른 다른 경향의 박리강도를 얻었다. 그 원인을 주사전자현미경을 사용하여 검토하였으며, 실혐 결과 극저온에서 접착제와 복합재료 수지간의 접착력은 거의 유사하였으나 접착제와 가재에 노출된 유리섬유간의 접착력이 달라짐에 따른 원인으로 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.367-374
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• 2010

전이슬래브 시스템은 상부 전단벽 구조로부터 하부 기둥으로 하중을 전달하는 구조시스템이다. 이 시스템은 상당한 두께의 슬래브를 필요로 하므로 비경제적이며, 이 단점은 슬래브내에 중공부를 두어 해결할 수 있다. 그리고 이 시스템은 플랫플레이트 구조로써 기둥-슬래브 접합부 부근의 뚫림전단파괴을 일으키는 취성파괴의 위험이 존재한다. 따라서 중공부를 갖는 전이슬래브 시스템의 뚫림전단 성능은 매우 중요하다. 그러나 현행 기준에서는 중공부를 갖는 슬래브의 뚫림전단성능에 대한 명확한 강도산정 규정이 제시되어 있지 않다. 이 연구에서는 중공 시스템의 뚫림전단강도를 알아보기 위하여 실험적 연구를 수행하였으며, 현행기준 및 기존연구를 토대로 실험체의 전단강도를 예측하였다. 그 결과, 중공시스템의 뚫림전단강도는 기둥면으로부터 위험단면 d/2의 위치와 중공부 중심에서의 위험단면으로 계산된 값 중 작은 값으로 결정되었다. 여기서 강도 계산을 위하여 위험단면의 유효단면적을 사용하여 계산하였다.

• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.275-281
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• 2020

본 논문에서는 항공기 팬 블레이드에 적용되는 복합재와 금속 간의 접합 구조물에 대한 온도, 습도에 따른 접착제의 물성 변화에 관해 연구하였다. 항공기 운용 시 노출되는 환경 조건을 고려하여 상온 건조(Room Temperature Dry, RTD), 고온 흡습(Evaluated Temperature Wet, ETW), 저온 건조(Cold Temperature Dry, CTD) 세가지 환경에서 강도 시험을 수행하였다. 접착전단강도 시험은 ASTM D3528을 기준으로 수행하였고, 파손 영역에 대한 마이크로 구조 특성을 SEM이미지를 통해 분석하였다. 연구 결과에 따르면 RTD 환경에서의 전단강도 대비하여 ETW 환경에서 72.8% 저하되었으며, CTD 환경에서는 56.5% 증가되었다. 이는 고온 및 수분 흡습이 접착제의 기계적 특성에 큰 영향을 미치는 것을 확인했고, 저온 환경에서는 모재와 접착제 모두 취성의 증가로 인해 접착 전단 강도가 향상된 것으로 분석되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.23-30
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• 2015

대형 구조물의 건설과 지하공간의 활용을 위한 대규모 굴착 공사에 축방향 압축력에 대한 저항성능이 뛰어난 버팀보가 요구된다. 팔각형강관은 2축대칭 폐단면구조로 단위 길이 당 중량이 같은 경우 사각형강관에 비하여 단면2차모멘트가 크고 판의 폭-두께비는 작아 휨좌굴 및 국부좌굴에 대한 압축강도가 더 크다. 또한, 원형강관에 비하여 실제 시공단계에서 버팀보의 설치, 해체, 운반 및 적재 시 유리한 장점이 있다. 이 연구에서는 길이 9.6m의 팔각형강관 2개를 현장에서 볼트로 맞대기 이음하고, 양 끝에 주철로 제작한 지점연결요소를 볼트로 접합시킨 길이 20m의 팔각강관 버팀보에 대해 설계기준, 중심축의 초기폄심에 따른 유한요소해석 결과, 그리고 버팀보 재하 시험에서 얻은 결과를 서로 비교하고, 버팀보의 성능을 평가하였다. 시험 결과, 모든 버팀보 시험체의 축방향 압축강도는 도로교설계기준(2012)에 따른 값과 거의 동일하거나 그 이상인 것으로 나타났다. 초기편심은 측정한 변형률 값을 이용하여 추정할 수 있으며, 모든 버팀보 시험체의 경우 L/450 이하인 것으로 나타났다. 초기편심이 증가하면 버팀보의 압축강도는 감소하며, 횡방향하중으로 상재하중이 재하된 버팀보는 자중만 작용하는 경우에 비하여 초기편심의 증가로 인한 영향이 작은 것으로 나타났다. 이 연구 결과, 제작 및 설치에 의해 발생하는 오차와 자중에 의한 처짐을 고려한 초기편심을 L/350 이하로 관리하면 도로교설계기준(2012)의 압축강도를 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권1호
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• pp.99-107
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• 2001

어선 제작시 어선의 고속화 및 어로작업 등에 의한 내구성을 향상시키기 위해 선각재질이 가볍고, 강도, 화재 및 해수의 부식 등에 뛰어난 재료의 사용이 요구되어지고 있다. 이러한 어선으로서는 크게 FRP어선과 Al어선으로 대별할 수 있다. 그러나 FRP어선은 가볍고 강도는 우수하나 인화성이 높아서 열에 매우 약하고 선박 제작 과정에 있어 인체에 해로운 유해성분이 발생할 뿐만 아니라, 폐선의 경우 산업폐기물로써 환경 오염에 큰 영향을 미치고 있다. 그런 반면에, Al어선은 FRP어선의 단점을 보완할 수 있는 재료로써, 고강도 및 경량화의 효과를 낼 수 있고, FRP어선보다 인화성이 낮아서 열에 강하고, 내구성이 높아 해수의 부식방지에 뛰어나므로 Al 어선의 개발이 시급한 실정이다. 그러나, 알루미늄 합금은 용접성이 좋지 않고 용접변형 및 균열이 발생하고, 건조 비용이 비싸다는 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 Al 합금 접합시의 문제점 해결방안으로 용접이음부의 새로운 형상을 개발하고 개발한 신형상에 대한 역학적 거동을 규명하고자 하였다. 이를 위해, 먼저 평판 이론을 이용하여 구조부재를 단순화하여 평판, 보강판, 신형상에 대하여 해석함으로써 강도를 비교 검토하고, 이러한 결과를 토대로 자체 개발된 용접열전도 및 용접열응력 수치해석 프로그램을 사용하여 평판과 신형상의 온도분포, 용접잔류응력, 인장, 압축시의 강도를 수치시뮬레이션을 통하여 비교, 검토하였다. 또한, 인장 시험편을 제작하여 실험을 통하여 강도를 비교함으로써 신형상에 대한 적용 가능성 및 역학적 우수성을 입증하고자 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.126-136
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• 2018

강판 콘크리트 합성보는 2개의 이질 재료를 결합하기 위해 강판, 콘크리트 및 전단 연결재로 구성된다. 일반적으로 강판은 기존의 합성보에 용접하여 조립된다. 본 연구에서는 전단 강도를 줄이고 작업성을 향상시키기 위해 SPC Beam이라 불리는 새로운 강판 콘크리트 합성 보(Beam)를 개발했다. SPC 보는 전단 연결재 없이 절곡된 강판과 콘크리트로 구성된다. 절곡된 강판은 용접 대신 고강도 볼트로 조립된다. 현장 건설의 작업성을 향상시키기 위해 슬래브와 접합부에 모자 모양의 Cap이 부착되어 있다. 변위 제어 모드에서 2점 가력의 단조 하중 시험을 수행했다. 정모멘트와 부모멘트에 대한 시편의 굽힘강도는 소성 응력 분포법에 의해 계산되었다. 수행한 시험 결과에 따르면 새로운 SPC 보의 휨 강도는 완전 합성보의 강도의 80% 이다. Cap의 간격을 조절하여 합성율의 증가가 가능했다. 본 연구에서는 정 부모멘트 역에서의 대표 형상을 대상으로 하였기 때문에, 단면 형상과 Cap을 변수로 추가적인 실험과 해석을 통해 SPC Beam의 성능 검증이 수행될 것이다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.57-64
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• 2006

현행 약진지역의 내진설계기준은 주로 강진지역에서의 연구결과에 근거하고 있다. 하지만, 약진지역의 경우 지진하중보다는 중력하중이나 풍하중에 의해 구조설계가 지배되므로 구조물의 초과강도가 강진지역의 경우보다 증가하게 된다. 따라서 약진지역에 적합한 내진설계기준을 마련하기 위해서는 강진지역에 적용되는 반응수정계수를 약진지역에 그대로 적용할 수 있는지에 대한 검증이 필요하다. 본 연구에서는 건축구조물에 대한 소성해석을 통해 그 연성도와 초과강도를 산정하고 이에 근거하여 현행 반응수정계수의 적절성 여부를 검토하였다. 강진, 중진, 약진지역 등에서의 초과강도와 연성요구도를 비교하기 위하여 UBC-97에 근거하여 설계된 예제구조물을 선정하여 해석을 수행하였다. 해석결과에 의하면 약진지역의 초과강도가 강진지역보다 크기 때문에 동일한 반응수정계수에 대한 약진지역의 연성요구도는 강진지역에서보다 적게 된다. 따라서 동일한 반응수정계수를 이용하여 설계된 약진지역 구조물의 경우 접합부에서의 소성회전각 요구량을 강진지역의 경우에 비하여 상대적으로 저감시킬 수 있을 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.515-525
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• 2007

본 연구는 주거용 고층 건물에서 폭넓게 사용되고 있는 플랫플레이트 구조에서 장방형 기둥-슬래브 접합부를 대상으로 실시한 4개의 실험 결과를 분석한 것이다. 이 연구의 목적은 지진하중과 같이 반복적으로 작용하는 횡하중에 대하여 기둥 단면의 형상비 (${\beta}_c=c_1/c_2$=횡하중과 나란한 방향의 기둥 단면의 크기/횡하중과 직교 방향의 기둥 단면의 크기)에 따른 접합부의 이력 거동을 비교 평가한 것이다. 기둥 단면의 형상비는 $0.5{\sim}3\;(c_1/c_2=1/2,\;1/1,\;2/1,\;3/1)$으로 선정되었고, 기둥 또는 슬래브 위험단면의 둘레 길이 $(b_o)$가 일정하지 않을 경우 공칭 수직 전단력 $(V_c)$의 크기기 변화하여 중력 전단력비의 차이가 발생하기 때문에 기둥 양변의 크기를 동시에 변화시켜서 $b_o$가 일정해 지도록 기둥 단면의 크기를 결정하였다. 그리고 슬래브 휨 철근비와 중력 전단력비 $(V_g/V_c)$ 등 접합부의 이력 거동에 영향을 줄 수 있는 다른 영향 인자들은 일정한 조건으로 계획하여 기둥 형상비의 영향을 고찰할 수 있도록 하였다. 일정 수직하중과 반복횡하중이 작용하는 슬래브_기둥 접합부의 실험을 통해서 뚫림전단파괴 양상과 균열 패턴, 철근 및 콘크리트의 변형률, 접합부의 강도와 강성, 그리고 변형 능력 등을 기둥 형상비 변수에 따라 분석하였다. 또한, ACI 318-05 설계기준의 편심 전단응력 모델에 의한 전단응력을 실험 결과와 비교하여 평가하였고, 실험 결과에 기초하여 휨과 전단에 의한 접합부 불균형모멘트 전달비율에 대한 검토를 하였다.

• 박물관보존과학
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• 제13권
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• pp.1-11
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• 2012

국립중앙박물관에서는 수장고에 보관 중이던 미등록 유물들을 연차적으로 등록하는 사업을 진행하던 가운데 복원 작업이 시작된 금강사지 출토 대형 토기편을 설명하고 전반적인 보존처리과정을 소개하고자한다. 대형 토기는 총 600여점을 40여개의 유물상자에 파손된 상태로 별도 보관하고 있었으며 형태나 크기, 사용 용도, 그리고 몇 개의 토기인지를 전혀 파악할 수 없는 상태였다. 수 많은 토기 조각과 토기 무게로 인해 우선 재질별, 토기 두께와 표면 색감, 그리고 유약 광택도 등 가시적 특징만으로 크게 6개의 토기 편으로 가분류하였으나, 가접합 해 본 결과, 실제로는 한 개의 토기 편임을 알 수 있었다. 이번 복원 과정에서는 매우 크고 무거운 기형의 토기를 접합할 때도 일반적으로 사용되는 순간접착제가 과연 안전한지를 알아보고자 먼저, 예비 실험을 통해 저점도~고점도별 접착속도와 접착강도, 그리고 용해속도를 조사하여 안전성을 확인하였다. 접합 후 결손된 부분의 형태에 따라 다양한 종류의 에폭시 수지를 사용하여 복원하였으며 저부가 편평하지 않고 동그란 형태여서 제대로 서있지 않아 유물을 안정하게 보관하면서도 전시에 바로 사용하도록 전시받침대까지 제작하였다.