• 대한토목학회논문집
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• 제26권4D호
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• pp.601-608
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• 2006

포장을 설계하고 설계 수명을 산정하거나 현재 공용중인 포장의 유지 관리를 위한 상태 평가를 수행해야하는 경우 포장의 거동 분석은 중요한 입력 변수로 작용하게 된다. 포장의 거동을 예측하기 위해서는 정확한 타이어의 접지면적과 타이어의 압력이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 실제 측정된 타이어의 형상을 측정하여 PCA에서 제안한 타이어의 형상과 비교하고, 측정된 타이어의 접지면적과 타이어의 종류에 대한 타이어 압력분포를 사용하여 3차원 유한요소해석을 통하여 포장의 거동을 예측하고 예측된 포장의 거동과 실제 포장의 거동을 비교 분석하였다. 해석 결과 표층의 경우 타이어의 형상과 비선형 압력분포의 영향을 크게 받으며, 이러한 타이어의 특성을 고려함으로써 현장 거동을 보다 잘 설명할 수 있는 것으로 나타났다. 하지만 중간층의 경우 타이어의 영향이 크지 않은 것으로 나타났으며, 실제 현장 거동과 비교했을 때 타이어 하부에서는 큰 차이를 보여주어 실제 포장의 거동을 보다 정확하게 예측하기 위해서는 이 부분을 보다 명확하게 설명을 할 수 있어야 할 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.98-106
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• 2011

강박스거더의 바닥틀은 바닥강판, 종방향 리브 및 횡방향 리브로 구성된다. 강바닥판 교량은 용접 접합부의 개소가 많고 중차량 접지하중과 반복응력의 증가에 의해 피로손상의 발생 가능성이 매우 높다. 일반적으로 강바닥판의 피로균열은 중차량 트럭하중의 반복적인 재하하중으로 인한 국부응력에 의하여 발생한다. 또한 중차량 통행량의 증가 및 통행차량의 대형화는 피로균열 발생 가능성을 촉진한다. 따라서 교량에 영향을 미치는 실제 통행 차량하중의 하중재하 패턴을 고려한 하중 접지면적에 따른 교량의 거동을 정확히 평가하는 것은 매우 중요하다. 본 연구는 강바닥판 교량에서 통행 차량의 접지면적과 하중재하 효과를 고려하여 설계하중에 의한 접지면적과 실제 통행 차량의 접지면적을 유한요소해석을 통하여 비교 평가하였다. 유한요소해석은 강바닥판 교량의 4가지 하중 재하패턴에 대하여 수행하였다, 또한 해석은 다이아프램의 설치 유무에 따른 통행트럭의 접지면적 영향을 비교 평가하였다. 유한요소해석 결과, 실제 싱글타이어의 하중재하면적이 설계하중의 접지면적보다 보다 큰 국부응력을 보였고, 바닥강판은 전륜하중인 싱글타이어 재하에 의해 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 다이아프램의 설치 유무는 탄성영역에서 다이아프램 설치가 강바닥판 가로리브와 세로리브 교차부의 피로저항에 대한 구조성능 개선에는 효과가 없는 것으로 나타났다.

• 한국도로학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.47-55
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• 2008

본 논문에서는 3차원 유한요소법과 층탄성프로그램인 BISAR를 통해 얇은 아스팔트 콘크리트 표층의 피로균열 수명에 영향을 줄 수 있는 아스팔트 표층에서의 예측 인장변형률 결과를 광폭타이어와 바이어스 프라이 타이어를 이용하여 비교하였다. 본 논문에서는 11R22.5와 $10{\times}20$ bias ply 타이어의 접지압력 분포도를 분석하였으며, 서로 다른 해석방법을 이용하여 아스팔트 표층 하단부와 상단부에서의 예측인장변형률을 비교하였다. 분석결과, 두 타이어의 접지압 분포는 유사했지만 11R22.5광폭타이어가 $10{\times}20$ bias ply타이어와 비교해 상당히 큰 연직방향 접지압력을 보였다. 타이어 중앙에서 아스팔트 콘크리트 표층 하단부에서의 예측 인장변형률은 타이어 접지면적을 측정하여 충탄성프로그램인 BISAR에 적용한 BM해석법이 컸으며, 타이어 가장자리로부터 3.5cm 떨어진 곳에서의 상층부 예측 인장변형률은 3차원 접지압을 이용한 3차원유한요소법에 의한 해석이 가장 큰 값을 보였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권1D호
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• pp.45-51
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• 2010

차종별 교통량 자료는 도로의 운영, 제어, 유지관리 계획 수립 및 과적차량 단속에도 매우 중요한 자료이다. 본 논문에서는 축검지 센서를 차량 진행방향에 대해서 경사지게 설치하고 이를 통해서 얻어지는 자료를 활용하여 차종분류 알고리즘을 개발하였다. 새로운 개발한 차종분류 알고리즘에서는 2축 차량에서 후륜 차량바퀴의 복륜 여부를 새로운 분류변수로 설정하였다. 분석대상이 차량은 1,878대로 CCTV를 활용하여 기록했으며 인력식 조사를 통하여 복륜여부와 차종을 구분하였다. 계측된 차량바퀴 접지면의 대각선 길이 성분의 크기를 입력 자료로 활용한 판별분석을 통하여 후륜바퀴가 복륜인지 단륜인지를 구분하였다. 복륜 여부만을 이용하여 차종분류를 했을 때, 차종분류의 정확도는 1종에 속하는 차량의 경우는 96.92%, 3종에 속하는 차량에서는 82.91% 그리고 4종에 속하는 차량에서는 79.13%에 이르는 것으로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권3A호
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• pp.357-366
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• 2008

본 연구는 교량 신축이음에 대해서 윤하중 재하실험을 통해 윤하중 재하 특성을 분석하고 이를 토대로 신축이음에서의 윤하중 재하기준을 마련하는 기초데이터를 확보하고자 실시하였다. 이를 위해 국내에서 많이 사용되고 있는 레일신축이음과 핑거신축이음에 대하여 시험체를 제작하고 실제 타이어 바퀴를 사용한 정적 윤하중 재하실험을 실시하였다. 윤하중에 접촉된 레일과 핑거에서 윤하중 분배율을 파악하였는데, 레일신축이음에서 중앙 레일이 지지하는 분담율은 윤하중 크기가 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타났고 핑거신축이음에서는 접촉 면적 증가에 따라 거의 증가하지 않고 일정하게 됨을 알 수 있었다. 윤하중 재하 특성이 기존 설계기준과 많은 차이를 나타내고 있으므로 신축이음 설계를 위한 윤하중 접지압력 분포에 대한 합리적인 기준 마련이 필요하다고 판단되었다.

• Elastomers and Composites
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• 제52권2호
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• pp.114-130
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• 2017

여러 종류의 고무 제품을 가정과 산업 현장에서 오래전부터 사용하여 왔기 때문에 고무 제품의 기능을 당연시하나, 고무만의 독특한 점탄성 기능에 근거한 충격 흡수 기능과 수축과 변형 능력을 다른 재료에서 찾기 어려워 고무 제품의 활용 분야가 점차 더 넓어지고 있다. 고무 제품의 사용 여건이 다양해지고 기능을 제고해야 할 필요성이 높아지면서 고무 물성을 보강하는 충전제가 고무 제품의 기계적 물성 제고뿐 아니라 고무 제품의 특수 기능을 보장하고, 생산성을 높이며, 수명을 늘리는 첨가제로서 더욱 중요해졌다. 충전제에 의한 고무의 물성 보강은 고무와 충전제의 종류, 첨가량과 가황반응 등 제조 방법과 조건에 따라 크게 달라져서 보강 효과를 간단하게 설명하기 어렵다. 지금까지 제안된 보강 기구와 보강 효과를 종합한다. 1) 고무 사슬과 충전제 사이에 친화력이나 수소결합에 의한 이음, 고무 사슬과 충전제 알갱이 사이의 화학결합, 또는 충전제 알갱이 표면이나 알갱이 사이에 고정된 이음끈 등에 의해 고무 사슬이 충전제 표면에 고정(immobilized)되고, 2) 고정된 고무 사슬이나 이음 구조, 또는 화학결합을 중심으로 고무 사슬들이 서로 얽히면서 고무 사슬의 움직임이나 변형이 제한되어 보강 효과가 나타난다. 3) 충전제 첨가량이 많으면 충전제 알갱이끼리 또는 충전제 알갱이-고무 사슬이 이어지면서 만드는 이음 구조도 고무 사슬의 움직임과 변형을 억제하여 보강 효과를 증진시킨다. 4) 충전제와 고무 사슬의 접근과 주변 고무 사슬의 얽힘으로 생성된 충전제-고무 결합체가 고무 물성을 보강하고 에너지 분산을 촉진하며 변화에 대한 저항을 증폭시켜 보강 효과를 증진한다. 5) 충전제 알갱이가 나노 크기로 아주 작아서 고무 사슬과 접촉할 수 있는 면적이 넓어져 고무-충전제 결합체가 많이 생성되고, 고무 사슬이 얽힐 수 있는 이음끈이 많으면 충전제 표면에서 고무 사슬의 농도가 높아져 보강 효과가 커진다. 종래에는 고무의 물성 보강은 인장성질과 내마모성의 증진에 초점이 맞추어져 있었지만, 사용 목적과 사회적 요구에 따라 보강 대상이 달라지고 있다. 승용차용 타이어에서 트레드 고무의 접지력과 구름저항을 동시 개선하기 위한 보강용 충전제로 실리카를 사용한다. 충전제가 단순 기능 보강에서 특수 기능의 보강으로 사용 목적이 다양해지면서, 충전제는 이제 고무 제품의 단순한 첨가제 수준을 넘어서 고무 제품의 용도를 넓히고 기능을 높이는 필수적인 물질로 발전하고 있다. 카본블랙과 실리카 등 전통적인 충전제 외에 탄소나노튜브나 그래핀 등의 새로운 충전제의 활용, 표면처리와 화학적 가공으로 판상 점토의 보강 기능 제고, 고무 내에서 충전제의 상태와 이들의 보강 기능에 대한 연구가 더욱 활발해지리라 전망한다.

• 한국도로학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.97-109
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• 2009

높은 포장온도는 아스팔트포장 소성변형의 주요인이나 소성변형을 줄이기 위한 방안으로서 포장온도를 줄이는 측면에서는 아직 많은 연구가 이루어지지 않은 실정이다. 본 연구에서는 소성변형결함을 줄이기 위한 하나의 대안으로, 온도저감 효과가 있는 것으로 알려져 있는 보수성 포장을 배수성 포장의 하부층에 설치한 포장의 공용특성을 연구하였다. 본 연구의 목적은 보수형 배수성 포장의 온도저감효과를 정량화하고, 포장가속시험(Accelerated Pavement Testing)을 이용하여 온도 저감에 따른 소성변형 감소효과를 확인하고, 정량화하는데 있다. 또한 추가적으로 보수성 포장의 상대강도계수를 분석하고, 일반 포장과 비교하여 설계법 적용시 포장두께를 줄일 수 있는지 여부를 알아보고자 하였다. 본 연구를 위해 보수형 배수성포장 2개 단면 및 일반 배수성 포장 1개 단면 등 총 3개 시험구간이 시공되었다. 히팅 및 살수를 일정주기로 실시하였으며 하중조건은 윤하중 8.2ton, 타이어 공기압 $7.03kgf/cm^2$ 타이어 접지면적 $610cm^2$이었다. 이 연구에서 포장체 온도저감효과는 중간층의 경우 $6.6{\sim}7.9^{\circ}C$(평균$7.4^{\circ}C$), 표층의 경우 $7.9{\sim}9.8^{\circ}C$(평균 $8.8^{\circ}C$)였으며, 이를 통해 포장표면의 소성변형 발생을 26% 감소시킬 수 있었다. 또한 탄성계수로부터 추정된 보수성 포장의 상대강도계수는 0.173으로 일반 밀입도 포장의 1.2배 정도였으며, 일반배수성 포장 구간에서는 표층, 중간층, 기층 모두 소성변형이 발생한데 반해 보수형 배수성 포장 구간에서는 표층에서 대부분의 소성변형이 발생된 것으로 나타났다.