정밀 장비의 진동 허용치는 장비의 성능을 저하시키지 않는 외부 진동의 허용 범위를 의미하는 것으로 BBN 기준, NIST 기준 등이 있다. 반도체 및 디스플레이 산업 현장에서 주로 적용되는 BBN 기준을 평가하기 위해 측정시 측정자에 따라 상이한 결과가 발생하기도 한다. 이는 계측기의 설정 및 분석 방법 등 측정 방법의 차이에서 기인하는 것으로 관련된 측정 방법에 대한 가이드가 없기 때문인 것으로 보인다. 본 논문에서는 BBN 기준 평가를 위해 정밀 장비의 진동 허용치를 측정시 분석 방법, 평균화 방법 및 등급 판정 방법에 대한 가이드를 제안한다.
최근 들어 교통난 해소를 위한 도로확폭 공사나 파일항타 및 발파 등의 공사가 많이 진행되고 있으며, 이러한 경우 진동의 영향으로 콘크리트의 품질 저하에 영향을 미칠 것으로 예상된다. 이에 따라 본 연구에서는 진동과 굳지 않은 콘크리트에 미치는 영향을 평가하기 위하여 실험변수를 진동속도, 진동발생점등으로 나누어, 콘크리트의 압축강도, 부착강도를 측정하였다. 또한 응결시간을 측정하여 외부 진동용인이 응력에 미치는 영향을 평가하였다. 진동속도는 0.25cm/sec ~4.2cm/sec까지 변화시켰고, 진동가력시점은 타설 직후(0시간)부터 타설 후 2, 4, 6, 12 시간 후 에 진동을 가하였다. 본 연구의 실험 결과 진동속도 0.25cm/sec 에서는 압축 강도와 부착강도가 증가하는 반면에 진동속도 0.5cm/sec 이상에서는 압축강도는 5~12% 정도 감소하고 부착강도도 이와 유사하게 감소하는 것으로나타나고 있다. 응결시간은 0.25cm/sec의 작은 진동에서는 영향이 거의 없으나 0.5cm/sec 이상에서는 타설 직후의 진동시 응결시간이 다소 빨라지는 것으로 나타났다. 본 연구 결과, 양생초기 콘크리트의 진동 허용치는 약 0.3~0.4cm/sec 로 나타나고 있으며, 이것은 앞으로 실제 구조물의 시공시 진동규제치로서 하나의 유용한 자료가 될 수 있을 것으로 사료된다.
무연솔더 재료를 자동차 전장품에 적용하기 위해서는 고온환경에 대한 내구성 및 진동 인자에 대한 영향을 고려해야한다. 특히, ELV(End of Life Vehicles) 지침이 개정됨에 따라 고온용 무연솔더 재료에 대한 재평가가 반드시 필요한 시점이다. 이에 대해 본연구에서는 현재 상용화 된 Pb-free솔더의 재료들 중 총 4종의 Solder을 선정하여 자동차 환경에 부합하는 진동조건하에서 시험해보았다. 그리고 미세조직의 특성, 접합부 형성시의 기계적 강도 및 접합부의 신뢰성을 평가하여 보았다. 각각의 조성에 대한 CHIP type과 QFP type의 실장부품을 준비하였으며, 각각의 조성별로 솔더 페이스트로 Daisy Chain PCB에 접합하여 조성에 따른 비교 데이터를 구축할 수 있었다. 리플로우 공정후 초기의 미세조직 및 전당강도, 저항값을 측정하여 진동시험에 따른 데이터와 비교하였다. 주파수는 10Hz~1,000Hz였으며, 진동가속도는 $29.4m/s^2$, 20시간의 랜덤진동이 적용되는 동안 챔버내의 온도는 상온으로 유지되었다. 진동시험과 이에 따른 저항측정을 통하여 진동 주파수와 시간에 따른 실장 부품이 받는 진동 영향과 실시간 저항값을 측정하였으며, 이때의 미세조직 비교를 통해 진동특성을 평가하였다. 진동 주파수에 따른 저항값의 변화가 있었으며, 진동전후 전단강도에도 영향을 주었다. QFP type에서는 SAC105가 진동에 가장 취약하였으며, CHIP type에서는 SACX0307이 진동에 가장 취약하였다.
장경간화되고 경량화된 데크 바닥판 구조물은 부재가 유연하기 때문에 거주자의 움직임에 의하여 진동이 크게 발생할 수 있으며, 이러한 바닥판 진동은 건축물의 안전성뿐만 아니라 건축물의 사용성에도 많은 영향을 끼치므로 건축물의 품질 평가기준으로 사용되고 있다. 데크 바닥판 구조물의 올바른 사용성 평가를 위해서는 정확한 진동해석과 응답평가가 수반되어야한다. 본 논문에서는 데크 바닥판 구조물의 직교이방성을 고려한 여러 가지 모형화 방법을 적용하여 진동해석을 수행하였으며 모형화 방법에 따른 진동응답을 비교 분석하였다. 본 논문에서 제시한 데크 골 방향 강성에 대한 등가두께 모형화방법은 간단한 방법으로 데크 바닥판 구조물의 직교이방성을 간단한 방법으로 고려할 수 있으며, 정확한 진동응답을 얻을 수 있으므로 실무에서 실용적으로 활용할 수 있다.
이방향 중공슬래브 시스템의 구조특성 및 성능평가 연구의 일부로 실제 건축물에 적용된 이방향 중공슬래브의 연직진동을 측정 및 분석하였다. 캡슐형 경량체를 사용한 이방향 중공슬래브가 적용된 두 건축물에서 바닥 용도상 일상적인 진동발생원이라고 가정할 수 있는 75 kg 성인의 보행, 달리기, 제자리 점프에 대해 슬래브의 연직진동을 측정하였다. 두 대상 건축물은 각각 연구소와 교육시설 용도로 설계 및 건축되었다. 측정된 수직 가속도 데이터로 일본건축학회 환경기준에 (AIJES-2004) 근거하여 진동수 범위 3~30 Hz에 대해 1/3 옥타브 밴드 분석을 실시하였다. 이 분석을 바탕으로 AIJEES-2004에 제시한 기준에 따라 바닥의 연직진동에 대한 거주 성능을 평가한 결과, 측정한 세 건축물에 적용된 이방향 중공슬래브 모두 보행과 달리기에 대해서는 피진동자의 10% 미만이 인지, 제자리 점프에 대해서는 50~70% 미만이 인지할 수 있는 것으로 나타나, 이방향 중공슬래브가 바닥의 연직 진동에 대해 거주 성능이 양호함을 보여주었다.
최근 철도소음으로 인해 발생하는 궤도 주변 구조물의 민원 방지와 궤도 주변 산업단지의 초정밀 장비들의 정상적인 운영을 위해 철도 진동을 정량적으로 평가할 수 있는 기술개발이 필요하다. 기존의 해석적인 방법은 매우 복잡한 동적 응답 모델이 요구되며, 요구 모델의 부정확성으로 인한 결과의 신뢰성을 확보하기 어려운 문제가 있다. 따라서, 본 논문에서는 철도 진동에 영향을 주는 요소들을 분류한 국내 철도진동 실측 데이터베이스를 기반으로 Linear Regression, Gradient Descent 기법을 이용해 철도 운행으로부터 발생되는 진동값을 추론하는 철도진동 평가 알고리즘 및 시스템을 제안한다. 제안된 알고리즘으로 얻은 추론결과는 기존의 해석적 방법에 비해 높은 효율성과 정확성을 보인다.
본 논문에서는 고유진동수 조절이 가능한 새로운 형태의 액체댐퍼를 개발하였다. 동조댐퍼는 구조물의 설계단계에서 응답평가를 통해 필요성이 요구된다. 건물은 설계단계에서 고유진동수와 시공 후 고유진동수가 상이하다. 액체댐퍼의 형태는 설계단계에서 건물의 고유진동수를 동조시킬 수 있도록 설계되기 때문에 고유진동수가 고정이 될 수 있다. 본 연구에서는 제안한 댐퍼의 전체적인 형태는 기존의 Liquid Column Vibration Absorber(LCVA)와 같다. 기존의 LCVA는 시공 후 건물의 고유진동수에 동조시키기 위해 물높이를 조절하나 층고 때문에 제한이 있다. 우리가 제안한 새로운 형태의 액체댐퍼는 물높이 조절 뿐 아니라 수직관의 면적을 조절하여 고유진동수를 조절 할 수 있도록 개발하였다. LCVA의 수직관을 일정한 면적의 독립된 셀로 나누었으며 이 셀을 각각 밀폐시킬 수 있도록 하였다. 밀폐된 셀 안으로는 공기압력에 의해 물이 차지 않고 차 있는 물도 움직이지 않게 된다. 밀폐된 셀의 개수를 조정하여 수직관의 면적이 조절하여 고유진동수를 변화시킬 수 있다. 제작된 액체댐퍼의 밀폐된 셀 개수를 조절하여 진동대 실험을 통해 댐퍼의 고유진동수를 파악하였다. 실험으로 나온 고유진동수와 이론적으로 산정한 고유진동수를 비교하여 댐퍼의 사용성을 평가하였다. 개발된 액체 댐퍼의 수직관의 면적 조절을 통해 고유진동수 조절이 용이하여 실제로 사용이 가능함을 확인할 수 있었다.
조사후 시험시설(Post Irradiated Examination Facility, PIEF)은 내진범주 1 급 구조물로서 현재 각종 실험 및 연구가 진행중인 원자력 안전관련시설물 이다. 한편 이 건물로부터 30m - 120m 정도 떨어져 있는 다목적연구로 (Korea Multipurpose Research Reactor, KMRR) 및 조사재시험시설 (Irradiation Material Examination Facility, IMEF)의 건조사업을 위하여 기 초암반의 굴착작업을 수행할 경우 발파작업에 따른 그 진동 및 폭풍압영향 이 염려되어, 그 안전성 평가를 위하여 시험발파를 수행해야 할 필요가 제기 되었다. 우선 운전중인 원자력안전 시설물에서의 발파에 따른 진동허용 기준 을 설정하고, 둘째로 거리에 따른 폭발량을 경험식에 따라 잠정 결정한 후, 세째로 시험발파에 의한 진동 측정을 수행하여 그 영향을 평가하고, 끝으로 이에 따라 거리별 제한 폭발량을 결정한후 실제 본발파에 적용하고자 한다. 이로써 운전중인 원자력 안전관련시설물인 PIEF의 안전 운전을 도모하고 KMRR및 IMEF 시설의 건조를 원만하게 이룰 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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