• 한국지반공학회논문집
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• 제24권7호
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• pp.25-36
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• 2008

평면변형률 시험기는 실제 지반의 파괴 거동을 보다 근사하게 모사할 수 있다는 장점 때문에 평면변형률 조건을 구현하려는 목적 외에도 흙의 국부적인 변형을 포함하는 전체적인 파괴거동을 관찰하기 위한 목적으로 활용되고 있다. 그러나 대부분의 평면변형률 시험은 시험기 제작과 시험 수행의 어려움 때문에 바닥판이 고정된 단부 구속하에서 수행되는 경우가 일반적이다. 최대 주응력 면의 단부 구속은 주응력 면에 추가적인 전단응력을 유발시켜 의도된 전단 거동을 저해하므로, 시험 결과가 실제 현장에서 발생하는 전단 거동과 다를 수 있다. 본 연구에서는 바닥판 구속을 제어할 수 있는 평면변형률 시험기를 이용하여 단부 구속 여부에 따른 두 가지 시험을 주문진 표준사에 대하여 수행하였다. 시료의 국부적인 변형을 포함하는 전체적인 거동을 측정하기 위해 외부 LVDT와 함께 디지털 이미지 코릴레이션 기법(DIC)을 적용하였다. 평면변형률 시험기의 투명한 측면판을 통하여 서로 다른 시간에 촬영된 두 개의 디지털 이미지를 본 기법으로 해석하여 응력-변형률 거동과 하중 증가에 따라 나타나는 시료 내부 모든 위치에서의 국부적 변형 거동을 파악하였다. 이로써 단부 구속 여부에 따라 발생하는 평면변형률 조건하에서 사질토의 파괴면 형성과 발달과정 그리고 변형 메커니즘을 규명하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권2호
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• pp.65-70
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• 2023

나노임프린트 리소그래피(Nanoimprint lithography, NIL) 공정은 패턴 형성을 위한 공정 단순성, 우수한 패턴 형성, 공정의 확장성, 높은 생산성 및 저렴한 공정 비용이라는 이유들로 인해 많은 관심을 받고 있다. 그러나, 기존의 NIL 기술들을 통해 금속 소재 상 구현할 수 있는 패턴의 크기는 일반적으로 마이크로 수준으로 제한적이다. 본 연구에서는, 다양한 두께의 금속 기판 표면에 마이크로/나노 스케일 패턴을 직접적으로 형성하기 위한 극압 임프린트 리소그래피(extremepressure imprint lithography, EPIL) 방법을 소개하고자 한다. EPIL 공정은 자외선, 레이저, 임프린트 레지스트 또는 전기적 펄스 등의 외부 요인을 사용하지 않고 고분자, 금속, 세라믹과 같은 다양한 재료의 표면에 신뢰성 있는 나노 수준의 패터닝을 가능하게 한다. 레이저 미세가공 및 포토리소그래피로 제작된 마이크로/나노 몰드는 상온에서 높은 하중 혹은 압력을 가해 정밀한 소성변형 기반 Al 기판의 나노 패터닝에 활용된다. 20 ㎛ 부터 100 ㎛까지 다양한 두께를 갖는 Al 기판 상 마이크로/나노 스케일의 패턴 형성을 보여주고자 한다. 또한, 다목적 EPIL 기술을 통해 금속 재료 표면에서 그 형상을 제어하는 방법 역시 실험적으로 증명된다. 임프린트 리소그래피 기반 본 접근법은 복잡한 형상이 포함된 금속 재료의 표면을 요구하는 다양한 소자 응용을 위한 나노 제조 방법에 적용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.193-201
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• 2023

본 논문에서는 인장 좌굴 현상을 소개하고 이를 이용한 음의 포아송 효과를 가지는 구조물에 대한 분석을 다룬다. 일반적으로 널리 알려진 좌굴은 압축하중 하에서의 안정성 문제임에 반하여, 인장 좌굴은 인장에 의해 국소적으로 압축력이 생겨 발생하는 좌굴이다. 고전적인 좌굴에 비하여 비교적 최근의 연구이기 때문에 상대적으로 잘 알려지지 않았다. 이에 인장 좌굴 현상을 에너지 관점에서 고찰하고, 해석을 위하여 비틀림 스프링을 가지는 비선형 트러스 유한요소의 정식화를 수행하였다. 비선형해석을 통해 후좌굴 거동을 분석하고 비틀림 스프링이 주요 인자임을 확인하였다. 이러한 후좌굴 거동은 음의 포아송 비를 가지는 구조물에 적용할 수 있으며, 기계적 스위치 등의 장치에 적용할 가능성을 보였다. 얻어진 결과들의 정확성 확인을 위하여 해석해와 상용 유한요소해석 결과들과 비교하여, 개발된 유한요소 모델이 기초 설계에 유용함을 보였다.

• 문화기술의 융합
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• 제9권3호
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• pp.633-640
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• 2023

본 연구는 운행선 경전철 직결식 궤도 부설구간에서 발생한 도상블록의 변위거동 특성을 분석하여 적정 보강 방안을 도출하고자 현장조사를 바탕으로 한 수치해석을 수행하였다. 본 연구의 대상선로는 교량상 급곡선 직결식 콘크리트 궤도로서 교량바닥판에 부설된 도상블록이 종방향 및 횡방향으로 이동하는 문제가 발생하여 이에 대한 메커니즘을 분석하였다. 본 연구에서는 3D Solid요소를 이용한 궤도구조 모델링을 바탕으로 운행하중 조건에서 발생가능한 직결식 궤도의 거동을 분석하고 다양한 보강방안에 대한 보강효과를 해석적으로 분석하였다. 도상블럭의 보강 전, 후 횡변위 분석결과, 극한 횡압 작용 시 보강 후 최대 횡변위는 보강 전 대비 약 3% 수준(약 0.1mm)으로 크게 감소하는 것으로 분석되었다. 또한 채움 모르타르, 교량 바닥판, 보강철근의 발생응력 검토결과, 모두 2.6 이상의 충분한 안전율을 확보하는 것으로 분석되어 보강방안에 대한 최적 조건을 도출하였다. 따라서 본 연구에서 검토한 앵커링 보강 수량 및 대칭형 앵커배치는 도상블록 횡방향 변위 발생 제어 및 교량, 도상블록의 구조적 건전성 확보에 효과적일것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권2호
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• pp.67-76
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• 2023

본 연구에서는 기존 내력증진형 내진보강공법의 취약점을 개선 및 보완할 수 있는 새로운 개념의 내진보강법인 내부접합형 합성내진보강공법 (Composite Seismic Strengthening Method, CSSM)을 제안하였다. CSSM 내진보강 시스템은 필요 내진보강량 산정이 간편한 강도증진형 내진보강법의 일종으로서, 전단파괴가 지배적인 우리나라 내진상세를 가지지 않는 기존 R/C 건물에 적용 시 내력증가가 효율적으로 가능한 내진 시스템 공법이다. 제안한 내부접합형 CSSM 공법의 내진안전성을 검토하기 위하여 내진상세를 가지지 않는 우리나라 R/C 건축물을 바탕으로 한 실물 2층 골조 실험체를 대상으로 유사동적실험을 실시하여, 지진에 대한 하중 및 변위 특성, 지진피해수준, 강도증진 효과, 변위제어능력을 중심으로 내진성능을 평가하였다. 유사동적 실험결과 개발공법인 CSSM 내진시스템은 효과적으로 전단내력을 증가시켰으며, 2400년 재현주기인 지진파에 대해서도 지진에 대한 변위를 효과적으로 억제시켰다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제31권2호
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• pp.36-44
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• 2024

구리 전해 도금 기술은 반도체 패키징 및 반도체, 이차 전지 등 다양한 마이크로 전자 산업 분야에서 구리 박막 또는 배선의 제조를 위해 사용되고 있으며, 각 응용처에서 요구하는 특성을 획득하기 위해 이들 구리 박막 또는 배선의 미세조직을 제어하고자 광범위한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 기계적 물성이 우수한 이차 전지용 구리 박막을 제조하기 위해, 이차 전지 제조 공정 중 기계적 또는 열적 하중에 의한 박막의 소성 변형 시 박막을 구성하는 결정립들의 결정학적 이방성의 영향성을 조사하였다. 이를 위해, 상이한 집합조직이 발달한 2 종류의 10 ㎛ 두께 전해 도금 구리 박막에 대해 전자 후방 산란 (electron backscattering diffraction or EBSD) 기술을 이용하여 표면 또는 단면의 결정 방위 지도를 측정하였고, 이들을 초기 입력 정보로 한 결정소성 유한요소해석을 통해 1축 인장 변형에 따른 박막 내부의 국부적 변형 거동을 분석하였다. 이를 통해, 인장 변형률의 증가에 따른 박막 내 소성 변형 불균질성과 집합조직의 변화를 추적하였고, 불균질한 소성 변형을 일으키는 결정립의 결정 방위를 확인하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.55-62
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• 2006

연속철근콘크리트포장에서 횡방향 균열은 초기의 온도와 습도변화로 인해 발생하며 횡 방향 균열의 폭과 간격은 하중전달효율 및 펀치아웃과 같은 포장공용성에 직접 관련된다. 또한, 연속철근콘크리트포장에서 균열폭은 콘크리트의 건조수축 뿐만아니라 소위 특성 온도변화 시점으로 정의되는 "제로-스트레스 온도"에 의존한다. 연속철근콘크리트포장의 양호한 장기공용성을 위해서 횡방향 균열은 매우 작은 폭으로 유지될 필요가 있으며 초기재령 에서 온도제어는 이를 위한 필수요소라 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 페이브프로를 사용하여 콘크리트 온도를 예측하였으며 현장실험을 통한 실측온도와 비교하고 균열조사를 수행하였다. 본 연구로부터 도출된 결과는 첫째, 실측온도는 $0.2\sim4.5^{\circ}C$의 범위에서 예측온도보다 큰 것으로 나타났으며 정확한 콘크리트 온도예측을 위해서는 수화특성치로 고려되는 활성화 에너지와 단열온도상수가 입력변수에서 정확히 고려되어야 할 것으로 판단되었다. 둘째. 콘크리트 타설 후 24시간 이내의 온도는 오후에 비하여 오전에 타설된 콘크리트에서 더 크게 나타났으며 최대온도는 정오에 타설된 온도에서 발생되었다. 마지막으로 재령 12일에 조사된 균열발생률은 오전에 타설된 구간에서 25% 증가되고 그 만큼 균열간격은 감소하는 것으로 나타났다. 이 결과로부터 최대 콘크리트 온도는 균열발생에 크게 영향을 미치며 콘크리트 온도제어는 연속철근콘크리트포장의 양호한 공용성을 위해 필요할 것으로 판단되었다.

• 한국의류산업학회지
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• 제24권6호
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• pp.667-685
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• 2022

본 원고는 소프트 로봇용 4D 프린팅 소재와 어그제틱 구조체에 대한 연구 동향을 정리한 것이다. 먼저 4D 프린팅 소재의 형상 변화 거동을 형상 변화와 형상기억 소재, 이중, 삼중, 다중 형상기억 효과, 접힘과 굽힘, 표면지형별로 구분하여 알아보았다. 형상 변화와 형상기억 소재 등 열이나 수분의 자극에 가역적/비가역적 혹은 규칙적/불규칙적 형상 변형이 가능할 수 있다. 다음으로, 차원별 형상이동 유형에 따른 특성과 물성에 대해 알아본 바, 1차원에서 다차원으로의 형상이동을 1D-1D 팽창/수축, 1D-2D 접힘/굽힘, 1D-3D 접힘 (1D-to-3D folding)으로 구분할 수 있다. 2차원에서 형상이동은 2D-2D 굽힙, 2D3D 굽힘/접힘/꼬임/표면말림/표면지형변화/굽힘과 꼬임, 3차원에서 다차원으로의 형상이동은 3D-3D 굽힙과 3D-3D 선형/비선형 거동으로 구분할 수 있다. 마지막으로 4D 프린팅 메타구조체 중 힌지 구조체를 적용한 KinetiX는 단일단위 터셀레이션과 다중단위 터셀레이션으로 모델링할 수 있고, 평면 및 공간 변환이 용이하고, 컨포머블 헬멧에 적용할 수 있다. 키리가미 구조체를 기본으로 한 공압형 어그제틱 구조체는 역설계 기반 구조체로써 굽힘각도를 제어하는 알고리즘으로 설계할 수 있다. 설계 후 3D 프린팅하여 TPU 멤브레인으로 프로토 타입을 제조하였고, 압력을 낮추면서 원하는 3차원 형상으로 완성될 수 있음을 확인하였다. 온도나 습도 등의 외부자극요소에 따라 형상이나 물성을 변화할 수 있는 재료를 사용하여 변형가능한 3차원 구조체로 성형한 4D 프린팅 소재를 이용하여 상지, 하지, 손, 발 등 소프트 로봇의 외골격(exoskeleton) 소재에 적용할 수 있을 것이다. 즉 자세제어, 상황인식, 동작신호 생성 등 다양한 환경에 대응하여 착용자의 움직임에 고하중, 고기동성, 운동지속성을 지원하는 기능을 갖는 소프트 로봇용 4D 프린팅 소재는 헬스케어 웨어러블 의류 제품화 개발로의 용도 전개가 가능할 것이다. 특히 4D 프린팅 소프트 소재 및 공정개발 분야는 일상 생할 보조용이나 재활치료용 의류를 개발하기 위한 3D 프린팅 소재 및 공정의 원천 기술에 해당하므로 이와 관련한 연구의 기초 자료로서 활용되기를 기대한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.43-71
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• 1999

본 연구는 하수처리장 슬러지를 사용하여 매립지의 복토재 및 차수재의 건설재료로 개발하기 위하여 수행한 실험의 분석결과이다. 하수슬러지에 그의 지반공학적 물성증진을 위하여 화강토와 화력발전소의 부산물인 플라이애쉬를 주첨가물로 사용하고 부첨가물로 시멘트 및 벤토나이트를 소정의 혼합비율로 섞어서 각각 전단강도 증진과 투수계수 감소효과를 도모하였다. 주재료인 하수슬러지와 첨가재의 혼합비율을 변화시킨 혼합물에 대하여 다양한 실내실험을 수행하여 복토재 및 차수재의 설계기준의 적합성 여부를 조사하였다. 각 주재료, 첨가재, 혼합물의 비중, 입도분석, 액\ulcorner소성한계 실험을 실시하여 기본물성을 구하고 그들이 투수성, 다짐성, 압축성, 전단강도에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 혼합물에 대하여 실내다짐시험을 실시하여 최대건조단위중량과 최적함수비를 구하고 현장 다짐효율성을 평가하였다. 다짐혼합시료에 대하여 변수두 투수시험을 실시하여 투수계수를 구하는 한편 변수두 투수시험을 하중제어식 압밀시험중에 병행 실시하여 그들의 압밀정수 및 투수계수를 측정하였다. 슬러지의 장기적 안정성과 관련하여 크리프실험을 변수두 투수시험과 함께 실시하였다. 한편, 한달간을 부패시킨 다짐시료에 대하여 투수시험을 실시하여 슬러지내 유기물질 부패에 의한 투수계수에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 슬러지에 화강토, 플라이애쉬, 벤토나이트를 일정비율로 섞은 혼합물에 대하여 직접전단시험을 실시하여 전단강도정수를 구하였다. 시멘트와 혼합한 슬러지에 대하여 일축압축 강도시험을 실시하여 혼합비와 재령기간에 따른 압축강도 변화를 분석하였다. 한편, 다짐혼합시료에 대하여 CBR시험을 수행하여 그들의 주행성에 대한 평가를 실시하였다. 이와 같은 다양한 실험결과를 종합분석하여 매립지의 차수재 및 복토재로서 사용조건 만족여부를 검토하였다.