기존의 유한요소모델개선기법들은 측정에 의한 모달 데이터와 해석적으로 계산된 시스템 행렬로 구성된 수학적인 목적함수를 사용하거나 업데이팅 변수에 관한 모달 특성의 미분함수를 사용하여야만 한다. 따라서 교량구조물과 같은 복잡한 구조물에의 적용이 어렵고 역해석에 있어 해의 안정성 문제가 발생할 수 있다. 또한 개선된 모델이 물리적인 의미를 지니지 못할 수도 있다. 본 논문에서는 유전자알고리즘과 Welder-Mead의 심플렉스기법을 사용한 하이브리드 최적화 유한요소모델개선기법을 제안하였다. 하이브리드 최적화 기법의 성능을 검증하기 위해 3개의 국부최소값과 1개의 전체최소값을 갖는 Goldstein-Price 함수를 사용하여 비선형문제에 대한 적용성을 검토하였다. 또한 최적화목적함수의 영향을 검토하기 위해 10개의 자유도를 갖는 스프링-질량 모델을 사용하여 변수연구를 수행하였다. 최종적으로 수치해석을 통해서 질량과 강성을 동시에 개선하기 위한 최적화 목적함수를 제시하고, 제안된 하이브리드 최적화 기법이 유한요소모델개선을 위해 매우 효과적인 방법임을 입증하였다.
가동 코일형으로 수진기의 고유정수를 free impedance와 step force법에 의해 결정할 수 있다. 전자의 방법으로는 수진기의 고유주파수($f_o$)와 감쇠정수($h_o$)와 motinal impedance로 부터 관성질량(m) 등을, 후자의 방법으로는 감도(G)를 결정하는 것이 바람직하다. 특히 후자의 방법에 의한 측정에서 측정 시스템을 자체의 고유한 장적기에 의한 잠음발생 문제를 보정해야 한다. 이들의 수진기 고유정수로부터 주파수 특성분석, 즉 위상특성과 진폭특성을 분석한 결과, 고유주파수를 경계로하여 수진기가 가속도계와 변위계로 작용함을 알 수 있다.
본 연구에서는 진동대 실험을 통해 얻은 동적 데이터를 이용하여 TDL의 동적 비선형 특성에 대한 연구를 수행하였다. 현재까지 TDL의 설계는 액체의 비선형 거동이 나타남에도 불구하고 TMD 근사이론이나 선형파동이론과 같은 선형 거동을 가정으로 설계되어 지는 한계를 가지고 있다. 또한 조화하중과 같은 특정진동수에 지배되는 하중형태에 대한 TDL의 동적 비선형 특성이 규명되었지만 백색잡음과 같은 특정진동수 성분에 지배되지 않은 하중형태에 대한 TDL의 동적 비선형 특성은 아직까지 검증된 바가 없다. 본 논문은 백색잡음을 이용하여 가진 하중 크기에 따른 TDL의 동적 비선형 특성을 검토하여 설계 시 필요한 동조액체감쇠기의 감쇠비, 고유진동수비 및 유효질량비를 평가할 수 있는 산정식을 제안하였다.
본 연구에서는 일방향 생분해성 유리섬유(BGF)와 친환경 생분해성 수지인 폴리락트산(PLA)을 이용하여 골절치료용 복합재료 고정판을 제작하고 체액 노출에 따른 고정판의 성능 변화를 확인하고자 $50.0^{\circ}C$ 온도조건으로 설정된 인산완충식염수(PBS)에 제작된 생분해성 고정판을 0~3주 동안 노출시켜 질량 변화를 측정하고 4점 굽힘 실험을 수행하였다. 굽힘 강성, 수분 흡수율, 그리고 질량 감소율과 같은 기계적 특성 변화를 파악하였으며 실험 결과로부터 노출 기간이 증가함에 따라 고정판을 구성하고 있는 생분해성 재료들의 손실로 인해 기계적 물성이 서서히 저하되는 경향을 보이는 것을 확인하였다.
이산화티탄 표면에 흡착되는 금 입자의 분포 또는 그 반대 경우의 분포에 영향을 끼칠 수도 있는 정전기적 상호작용과 금 입자를 코팅한 Glutathione 층의 표면물성을 규명하였다. 이를 위하여, 원자힘현미경(AFM)으로 Glutathione 층표면과 이산화티탄표면 사이의 표면힘을 염 농도와 pH 값에 따라 측정하였다. 측정된 힘은 Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek(DLVO) 이론으로 해석되어 표면의 정전기적인 특성들이 정량적으로 산출되었다. 이 특성들이 염 농도와 pH에 대하여 나타내는 의존성을 질량보존의 법칙으로 기술하였다. pH 8과 11에서 실험으로 산출된 표면 특성의 염 농도 의존성은 이론적으로 예측했던 결과와 일치하는 것으로 관찰되었다. pH 8과 11에서 Glutathione 층의 표면이 이산화티탄 표면보다 높은 정전기적 특성을 갖는 것이 발견되었는데, 이는 Glutathione 층의 이온화-기능-그룹에 기인한 것으로 생각된다.
오늘날 대부분의 화재조사의 기본 원칙은 숫자를 찾는 데 목적이 있고, 화재의 중요한 양상을 묘사할 수 있는 물리학적으로 정확한 경험식과 하나의 모델로 바꾸는 데 가치를 두고 있다. 화재는 일반적으로 화재 초기에 발생하는 열이 상호작용 과정에 의해 성장하며, 이 간단한 과정이 화재 성장률을 결정하며, 그 예측을 어렵게 한다. 그러므로 화재성장에서 대부분의 모델은 경험으로부터 정해지게 되는데, 그 모델은 매우 제한적이다. 콘칼로리미터는 특별히 노출된 부분에서 중요한 재료 특성의 변화 수치를 얻을 수 있으며, 측정기준은 발화, 질량손실률, 열 발생률, 연기 발생률, 가스 분석 등이며, 이 모든 측정은 테스트의 시작에서 끝날 때까지 실행되며, 이는 발화 전, 발화 후를 모두 포함한다. 국내외 콘칼로리미터의 연구를 비교, 분석하여 화재안전 데이터베이스 구축에 활용되는 콘 칼로리미터의 중요성 평가를 본 연구의 목적으로 한다.
국내에서 사용되고 있는 가압주입 처리용 구리 붕소 아졸화합물계의 목재 방부제 Copper Azole (CuAz)의 목재내 주입량별 부후 특성을 조사하였다. 여러 가지 주입량으로 CuAz-2 방부제를 가압주입한 시편을 이용하여 갈색부후균인 부후개떡버섯에 의한 방부효력시험을 실시한 후 질량감소율을 측정하였다. 또한, CuAz-2 처리 시편을 부후개떡 버섯으로 부후시킨 후 광학현미경과 전자현미경으로 부후 특성을 관찰하였다. 그 결과, 부후개떡버섯에 의한 무처리재는 40% 이상의 질량감소율을 보여주었고 실내 부후에 의한 CuAz-2 약제의 방부효력을 나타내는 값은 $1.79{\sim}3.32kg/m^3$이었다. CuAz-2의 주입량에 따라 횡단면, 방사단면, 접선단면에서의 목재조직은 무처리 시편과 비교하여 부후 정도가 다르게 나타났다. 횡단면에서는 조재와 만재부분에서 수직수지구, 방사조직의 부후가 많이 관찰되었고, 방사단면에서는 방사가도관, 방사유세포, 벽공 부분이 부후되어 파괴되었고, 접선단면에서는 방사조직, 수평수지구가 심하게 부후되었다. 따라서 본 연구에서 주입량에 따른 부후 현상이 크게 차이가 난 점 등을 고려하여, 현재의 CuAz-2 주입량에 대한 적정성 검토가 국내 환경에 대해서 이루어져야 할 것으로 생각된다.
MDF목재에 처리제 즉, 방화락카, 수용성방염코트, 수용성우드커버 등을 MDF표면에 처리하여 연소시 열분해특성과 대기 유해가스 발생 특성을 대용량열분석기를 활용하여 실험한 결과 순수 MDF목재에 방화락카를 질량비로 0.11/11.55g을 처리한 후 열분해 및 연소가스 발생 특성을 살펴본 결과 방화락카를 처리한 경우 순수 MDF보다 연소시작시간이 다소 길어지고 연소온도가 약$340^{\circ}C$에서 $450^{\circ}C$로 올라가는 현상을 알 수 있었다. 그리고 수성방염코트를 처리한 MDF목재(PA2)의 열분해 및 연소가스발생 특성은 시료의 질량 비 0.13/11g에서 연소시작 시간과 온도가 약 26분 $260^{\circ}C$에서 약54분 $612^{\circ}C$로 변화를 보였다. 또한 상업적으로 판매되고 있는 수용성우드커버를 MDF에 0.13/11.55g을 처리하여 연소하였을 경우 급격한 중량변화는 $300^{\circ}C$에서 $370^{\circ}C$로 높아지는 경향을 보였고 약$500^{\circ}C$에서 2차 변화가 나타났다.
본 연구에서는 모르타르와 직접 혼합 가능한 결정성장형 무기재료 활용 고상 캡슐을 제조하였으며, 결정성장형 무기재료 조성비에 따라 3수준의 고상 캡슐을 제조하였다. 제조된 고상 캡슐은 시멘트 질량에 3% 혼합하여 모르타르의 품질 및 균열 치유 특성을 평가하였다. 고상 캡슐을 혼합한 모르타르의 테이블 플로우 및 공기량 평가결과 고상 캡슐의 혼합에 관계없이 테이블 플로우 및 공기량에 미치는 영향은 없는 것으로 나타났다. 고상 캡슐을 혼합한 모르타르의 water flow test 및 crack closing test에 따른 균열 치유특성 평가결과 초기 투수량이 감소하는 결과가 나타났으며, 시간 경과에 따라 반응생성물 발생하여 균열이 치유되는 것을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 결정성장형 자기치유 고상캡슐의 코어조성비에 따라 3수준의 고상캡슐을 제조하였으며, 결정성장형 자기치유 고상캡슐을 혼합하여 시멘트 모르타르를 제조하였다. 제조된 고상캡슐은 시멘트 질량의 3%와 혼합하여 시멘트 모르타르의 균열 유도 재령에 따른 치유 특성을 평가하였다. 결정성장형 자기치유 고상캡슐을 혼합한 시멘트 모르타르의 균열 유도 재령에 따른 균열치유 특성을 평가한 결과, 7일 재령 동안 반응하지 않은 수화물질이 남아있기 때문에 고상캡슐과 혼합된 시멘트 모르타르의 자기치유 성능은 28일 재령 대비 7일 재령이 증가한 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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