• 터널과지하공간
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• 제7권2호
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• pp.143-149
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• 1997

암석의 파괴인성계수(fracture toughness)는 균열의 성장에 대한 암석의 저항을 나타낸다. 실험실에서 측정한 파괴인성계수는 일반적인 암석의 불균질성이나 이방성 외에도 시험편의 형상이나 하중조건에 의하여 크게 영향을 받는다. 따라서, 제한된 수의 시험편을 사용하여 측정된 파괴인성계수는 자료의 분산이 심하므로 실제 적용에 있어서 문제가 된다. 균열감응도란 파괴인성계수의 측정에 사용되는 시험편의 형상에 따라 결정되는 지수로서, 시험편의 파괴가 균열의 성장에 의한 것인지, 혹은 인장강도에 의한 것인지를 판별하는 기준이 된다. 이러한 균열감응도를 파악하여 암석의 파괴인성계수 측정에 유효한 시험편의 크기나 초기균열 길이의 범위를 설정할 수 있다. 이는 또한 실험실에서 측정된 차괴인성계수의 유효성 여부를 판별하는 기준으로 사용될 수 있다. 본 논문에서는 암석의 파괴인성계수의 측정에 흔히 사용되는 몇 가지 형태의 시험편들에 대하여 균열감응도를 계산하고 이에 따른 초기균열 길이의 범위를 제시하고자 한다.

• 터널과지하공간
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• 제9권4호
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• pp.315-327
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• 1999

최근들어 발파, 수압파쇄, 암반사면 등의 암반공학적 문제에 있어서 암석파괴역학이 널리 적용되고 있다. 그러나 암석 고유의 특성으로서 파괴역학에서 가장 중요한 변수인 암석의 파괴인성 측정에 관한 방법은 아직 확립되지 못한 실정이다. 본 연구에서는 기존 파괴인성 측정법과 비교하여 많은 장점을 가지고 있는 CCNBD, SCB, CNSCB 및 BDT등과 같은 디스크 형태의 시험편을 사용하여 Mode I 파괴인성을 측정하였다. 또한 CCNBD 시험편에 STCA법을 적용하여 혼합모드 및 Mode II 파괴인성을 측정하였다. 각시험에서 시험편의 두께, 지름 및 노치길이 등과 같은 치수효과가 파괴인성에 끼치는 영향을 조사하였다. 혼합모드 시험결과로부터 여러 회귀곡선을 적용하여 파괴포락선을 구하였고 시험결과를 혼합모드에서의 세 가지 파괴기준식과 비교하였다. 각 파괴인성 시험 시에 균열전파가 시작되는 하중수준을 정확히 파악하고 균열의 변형거동을 조사하기 위해 미소파괴음 측정을 병행하였다.

• 한국재료학회지
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• 제8권6호
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• pp.565-570
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• 1998

SiCp/6061AI 복합재료의 파괴인성을 평가하기 위하여 정적파괴인성에 대해서는 복수시험편법을, 동적파괴인성시험에 대해서는 stop block법을 실시하였다. 주균열은 예비균열의 선단에서 시험편두께방향 전역에 걸쳐서 일시에 발생하는 것이 아니고, 균열발생의 초기단계에서 국부적으로 형성된 균열이 시험편두께방향으로의 균열의 확장을 완료한 후 주균열로 이행해 간다. 정적 및 동적시험에서 컴플라이언스변화율법에 의해 검출된 균열발생점은 균열확장의 완료점과 거의 일치하고 있기 때문에 본 재료의 파괴인성 결정에 유효하다. 본 재료에서 동적파괴인성치는 정적파괴인성치보다 크게 나타났다. 이것은 동적충격시 입자파괴에 의한 에너지의 흡수.분산효과와 균열진전경로의 큰 편향에 기인한다고 생각된다.

• 산업기술연구
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• 제16권
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• pp.267-275
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• 1996

금속과 같은 균질한 재료의 균열파괴의 특성을 설명하기 위하여 도입된 파괴역학의 이론들은 1960년대 이후 콘크리트나 암석 등에 대하여 적용되기 시작하였다. 파괴인성계수(fracture toughness)는 균열의 성장에 대한 재료의 저항을 나타낸다. 그러나, 암석의 파괴역학적 특성은 암석이 갖는 불균질성이나 비등방성에 의하여 영향을 받는다. 즉, 암석의 파괴역학적 특성의 측정은 시험편의 크기나 초기균열의 길이, 시험편의 형상 등에 의하여 측정자료의 분산이 심하며 따라서 다른 기본 물성들의 경우에서와 마찬가지로 일정한 시험기준의 도입이 요구되었다. 1988년에 국제암반공학회(ISRM)에서 제시한 표준시험방법은 시험편의 제작이나 시험방법에 있어서 복잡한 과정을 요구하고 있다. 본 논문에서는 표준시험방법에서 사용되는 시험편의 형태에 비하여 비교적 간단한 시험방법들에 의하여 얻어진 파괴적인성계수들을 서로 비교하여 제시하고 시험편의 크기와 기타 시험조건에 따른 파괴인성계수 측정치의 변화를 나타내고 있다. 또한, 암석에 포함되어있는 자연균열들의 특성과 파괴역학실험 중 유발되는 인공균열들의 형태를 비교하여 실험실에서 얻은 파괴역학적 계수들의 현장적용에 대한 문제점들을 지적하고 있다.

• 한국가스학회지
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• 제15권4호
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• pp.21-26
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• 2011

Type-3 용기 라이너는 두께가 5 mm일뿐 아니라 곡률을 가지고 있기 때문에 파괴인성시험을 위한 표준형 시편의 제작에 어려움이 있다. 따라서 용기 라이너의 파괴인성을 평가하기 위해서는 소형시편 시험기법이 도입되어야 한다. 본 연구에서는 용기 라이너의 파괴인성을 평가하기 위해 소형펀치(small punch, SP)시험법을 도입하였다. SP시험으로부터 측정된 하중-변위 곡선 결과에서 라이너 재료는 연성이 소진하여 막신장 영역에서 파손되었다. 라이너 재료는 제작공정 특성에 기인하여 소성변형량이 방향에 따라 다름에도 불구하고 등방성 파괴양상을 보였다. SP시험 데이터를 사용하여 파괴인성을 평가한 결과 $J_{Ic}=13.0kJ/m^2$ 이었다. 이 값은 동종재료의 파괴인성 값과 유사하다. 따라서 SP시험 데이터를 사용하여 평가한 파괴인성은 타당하며, 완성된 용기 라이너는 유효한 파괴인성 값을 유지하는 것으로 확인 되었다.

• 터널과지하공간
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• 제10권2호
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• pp.227-236
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• 2000

국제 암반역학회에서는 암석의 파괴인성 시험법으로 CB 및 SR 2가지 시험법을 제안하였다. 본 연구에서는 춘천 화강암을 대상으로 CB와 SR 시편을 제작하고 Level I시험 및 J-적분에 의한 파괴인성 평가를 실시하였으며, 아울러 AE법을 이용하여 J-적분으로 해석하고 그 결과를 서로 비교하였다. 또한 각각의 초기균열 방향에 따라 파괴인성 결과를 비교하여 이방성의 영향을 검토하였으며, CB 및 SR 시편이 파괴될 때 나타나는 AE 신호의 특성도 고찰하였다.

• 한국재료학회지
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• 제7권11호
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• pp.974-980
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• 1997

SiC$_{p}$/AI 합금 복합재료에 있어서 동적 및 정적파괴인성시험을 실시하고 파괴거동에 미치는 부하조건의 영향을 검토하였다. 동적파괴인성시험은 CAI시스템을 이용하여 1.5m/sec의 부하속도로 실시하였고, 정적파괴인성시험은 만능시험기를 이용하여 0.3 mm/min의 부하속도로 실시하였다. 또한 파괴과정을 명확히 해석하기 위하여 동적부하조건에 대해서는 stop block법을, 정적부하조건에 대해서는 복수시험편법을 이용하였다. 균열의 발생 및 성장은 부하조건에 의해 크게 영향을 받으며, 변위량에 대한 균열의 발생은 정적부하조건에서 더 빨리 일어나고, 균열의 성장은 동적부하조건에서 더 급격하다. 또한 부하조건은 파괴의 형태에도 크게 영향을 미치며, 동적부하조건하에서는 정적부하조건하에 비하여 균열이 입자부분(입자의 파단 또는 박리)을통과해 가는 경향이 크고 비교적 많은 편향을 반복해서 진행해 가지 때문에 파괴인성치도 크다.다.

• 터널과지하공간
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• 제26권5호
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• pp.396-408
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• 2016

암석파괴역학은 토목공학과 암반공학의 다양한 분야에서 널리 적용되는 학문이다. 그러나 대부분의 암반 공학 문제에서 mode II 거동이 우세함에도 불구하고 관련 연구는 mode I 거동에 대한 것이 대부분이다. 현재 mode I의 경우 4개, mode II 파괴인성의 경우 단 한 개의 ISRM 표준시험법이 있다. 본 연구에서 제안하는 새로운 시험법은 문헌조사를 통해서 필요조건으로 구속압 가능 여부, 노치성형의 용이성, 기존 시험장비의 활용, 단순한 시험절차를 정하고 이에 부합하도록 개발하였으며 SCC(Short Core in Compression)로 이름을 정하였다. Mode II 파괴인성 계산에 필요한 응력확대계수 계산식을 3차원 수치해석을 통해 선하중과 분포하중 조건에 대해서 구하였고 노치성형을 위한 지그도 제작하였다. 개발된 시험법을 MTS 시스템을 사용하여 화강암에 적용하였으며 가압속도는 0.002 mm/s로 하였다. 시험 결과 $2.33MPa{\sqrt{m}}$의 mode II 파괴인성을 얻었다. 동일한 화강암 블록에서 확보한 시험편에 대하여 간접인장시험으로 구한 mode I 파괴인성은 $1.12MPa{\sqrt{m}}$였다. 따라서 $K_{IIC}/K_{IC}=2.08$로 mode II 파괴인성이 mode I보다 크게 나타났다. 또한 비교적 매끄러운 파괴면과 암분의 생성을 통하여 SCC 시험법이 mode II 거동을 잘 표현함을 확인하였다. 따라서 제안된 SCC 시험법은 암석의 mode II 파괴인성을 결정하는 데 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권2호
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• pp.57-62
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• 2013

고체추진제 내부의 균열은 연소면적을 증가시키기 때문에 과연소를 발생시키며 로켓의 기능을 상실하거나 파손되는 문제로 이어질 수 있다. 따라서 고체추진제의 설계에서 균열진전에 대한 저항력인 파괴인성의 평가가 요구된다. 하지만 고체추진제의 특성상 복잡하고 심한 비선형 거동을 나타내기 때문에 파괴인성을 측정하는 데에는 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 고체추진제를 선형점탄성 재료로 가정하여 파괴인성을 평가하였다. CCT(Center-cracked Tension) 시험편을 이용한 파괴인성시험을 수행하였으며 점탄성재료에서 나타나는 응력완화현상을 이용한 가상탄성변위를 계산하여 ASTM E399 규격을 통해 파괴인성을 평가하였다. 또한 파괴인성에 대한 시험온도, 시험 속도의 영향에 대한 결과를 고찰하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.547-557
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• 2013

전단응력에 의한 전단강도 및 모드 II 파괴인성은 이산화탄소 지중저장에서의 덮개암 및 주입층의 안정성 평가에 활용되는 중요한 인자들이다. 본 연구에서는 짧은 보 압축시험을 이용하여 코코니노 사암의 전단강도 및 모드 II 파괴인성을 측정하였다. 측정된 평균 전단강도는 23.53 MPa이며, 모드 II 파괴인성은 1.58 MPa${\surd}$m이다. 응력확대계수(stress intensity factor)는 변위외삽법(displacement extrapolation method)을 이용한 유한요소법으로 결정하였다. 또한 이축응력(biaxial stress)과 수분포화(water saturation)가 모드 II 파괴인성에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 이축응력이 증가할수록 파괴인성도 증가하였고, 완전포화된 시험편의 파괴인성은 건조상태의 파괴인성보다 대략 11.4% 감소하였다.