• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.121-121
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• 2016

치아는 인체중에서도 혹한 환경에서 부분으로 높은 하중과 타액과 같은 강 부식성 매체로 그 환경이 상상을 초월한다. 즉 반복적으로 가해지는 하중(응력)과 침식을 유발하는 타액과 음식물 등이다. 따라서 치아가 쉽게 파괴되거나 썩는 현상이 나타나게 된다. 이렇게 사용되다가 치아의 역할을 다하게 되면 인공치아를 사용하게 되는데 그 재료가 바로 타이타늄(Ti)이다. 생체매식재로 사용되는 Ti는 반응성이 높아 산소와 쉽게 결합하여 표면에 TiO, $TiO_2$, 및 $Ti_2O_3$와 같은 산화피막을 표면에 형성함으로써 뛰어난 부식저항성과 생체적합성을 가지며 생체에 독성이 없고 탄성계수가 골과 비슷하여 골과 임플란트 경계면에서 응력분산에 유리한 성질 등 물리적, 기계적 성질이 뛰어나 외과용 임플란트 재료로 가장 좋은 재료이다. 금속 임플란트의 생체적합도는 임플란트 재료 자체보다는 생체 내 산화막이 화학적으로 불안정할 때 부식이 발생하게 되고 그 결과 금속이온이 주위로 유리되어 조직반응을 일으키므로 금속의 표면을 덮고 있는 산화막에 의해 좌우된다. Ti는 생체불활성재료로서 매식재료로 사용할 경우 뼈와 잘 융합되는 골유착을 나타내나 골과 화학적결합은 하지 않고 골형성을 적극적으로 유도하지 못함으로 환자의 치유기간이 길어지게 된다. 이러한 이유로 골조직내 임플란트의 접합을 개선하기위한 연구가 이루어져 골과의 결합을 높이기 위해 골유착을 일으키는 Ti에 골성장을 유도하는 뼈성분인 하이드록시 아파타이트(HA)라는 물질을 플라즈마 코팅법을 사용하던가 아니면 Hanks' solution내에서 침적 후 HA도금을 하는 방법 등으로 처리하고 있다. 그러나 플라즈마 코팅법은 고온에서 처리를 행하고 Hanks' solution내에 침적할 경우 Ti표면에 밀착도가 저하되거나 합금의 상변화 등으로 인하여 표면처리 과정 중에서 내식성이 크게 감소될 수 있다. 이러한 여러 가지 코팅법을 통하여 골 유착을 증진시키기 위한 연구는 계속되고 있지만 임상적으로 사용 후 문제가 단시일에 발생되는 것도 아니고 수년이 지나야 나타나게 된다. 이러한 방법으로 코팅을 하게 되면 골과 잘 유착이 되어 자연차아와 같은 기능을 하게 된다. 따라서 이러한 문제를 최소화하는 방법이 나노구조를 표면에 형성시켜 골유착을 쉽게 함으로써 이를 개선할 수 있을 것으로 생각되어 본 강의에서는 임플란트의 문제와 사용되는 재료에 대하여 고찰하여 자연치아를 대체 할 수 있는지 알아보았다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권6호
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• pp.67-72
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• 2012

본 연구에서는 사질지반에서 말뚝전면기초와 전면기초와의 거동을 유한요소해석을 이용하여 비교하였다. 25개의 시추공의 표준관입시험의 결과를 이용하여 구한 토질정수를 유한요소해석에 사용하였다. 말뚝을 사용하지 않은 전면기초의 경우 $8m{\times}8m$ and $15m{\times}15m$의 크기의 정규화된 침하계수는 각각 1.02~1.15 and 0.64~0.81의 범위로 나타났다. 전면기초의 두께는 부등침하와 휨모멘트에 영향을 미치고 하중분담과 최대침하에는 큰 영향이 없었다. 말뚝의 간격은 최대침하와 부등침하, 휨모멘트에, 말뚝의 하중분담에 영향을 받고 반면에 부등침하와 휨모멘트는 말뚝의 길이에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

• 해양환경안전학회지
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• 제17권3호
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• pp.295-300
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• 2011

선박은 상자형태 구조로 구성되어 있으며 선박의 선 수미, 선저만곡부, 갑판 등에 주로 사용하고 있다. 이런 구조는 박판구조이며 1차 지지부재로 사용된다. 평판구조와 비교하였을 때 상이한 거동을 보이며 일반적으로 압축하중을 받을 경우 곡률변화에 따라 다른 좌굴 및 최종 강도 경향을 나타냈다. 따라서 본 논문에서는 압축하중을 받고 있는 보강곡판인 1/2+1+1/2 bay 모델에 대하여 비선형유한요소해석을 수행하였으며 매개변수 영향은 곡률변화뿐만 아니라 세장비, 웨브높이/두께 등을 고려하여 해석모델에 대한 붕괴모드에 대해 검토하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권11호
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• pp.47-54
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• 2010

최근 쓰레기 매립장에 보강 및 보호 목적으로 토목섬유가 널리 사용되고 있다. 최근 연구결과, 토목섬유-흙 접촉면에서는 진행성 파괴가 발생할 수 있는데 이는 토목섬유-흙 접촉면에서 함수비, 연직응력, 화학적 요소의 영향 등 고유물성에 기인한다. 본 연구에서는 침출수 내의 산성 및 염기성과 같은 성분의 영향이 진동하중 상태에서 토목섬유-흙 접촉면의 전단강도 감소에 미치는 영향을 실내 시험을 통하여 분석하였다. 다기능 접촉면 시험기를 새로 구축하고 서로 다른 pH 조건에서 수침시킨 토목섬유와 흙시료를 이용하여 진동 직접전단시험을 수행하여 접촉면 전단두께와 화학적 요소에 의한 접촉면의 전단강도 감소를 확인하였다. 또한 접촉면 전단강도 감소를 정량적으로 표현하기 위하여 교란상태개념에 기초하여 동하중 하의 화학적 인자들에 의한 토목섬유-흙 접촉면의 정규화 교란도 함수를 파악하고 전단강도 감소 특성을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권6호
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• pp.738-745
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• 2014

본 논문에서는 탄소성 영역 내 패치 로딩 크기에 따른 알루미늄 합금 사각형 판의 초기 처짐 영향을 수치해석방법으로 이용한 탄성 및 탄소성 대변형 시리즈 해석을 수행하였다. 주변 지지조건은 단순지지로 가정하고 초기 처짐 크기(w/t), 종횡비(a/b), 세장비(b/t)를 고려하여 알루미늄 합금 A6082-T6 사각형 판의 임계 탄성 좌굴하중과 좌굴 후 거동을 검토하였다. 탄성 및 탄소성 대변형 시리즈 해석은 상용프로그램을 사용하였다. 초기 처짐 크기가 작을 경우 하중증가와 함께 면내 강성이 처음부터 감소하며 크기가 커질수록 훨씬 두드러지게 발생한다. 종횡비가 커질수록 초기항복강도는 점차 감소하며 판 두께가 두꺼울수록 패치 로딩 크기(l/b) 0.5 이후 초기 항복강도 감소비율은 얇은 두께보다 더 크게 발생한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.5-15
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• 2011

본 연구에서는 조립질 말뚝으로 개량된 점토지반의 응력변화 및 응력분담비의 변화를 파악하기 위하여 말뚝의 종류(GCP, SCP)와 하중재하조건, 치환율을 변화시키면서 원심모형실험을 수행하였다. 강성재하실험 결과, 동일 치환율에서 점토지반에서의 연직응력은 유사한 반면, 말뚝상부에서의 연직응력은 GCP로 보강한 경우가 SCP보다 크게 나타났다. 또한, GCP 및 SCP의 치환율이 증가할수록 평균 응력분담비가 거의 비례적으로 증가하였고, GCP로 개량된 경우 평균 응력분담비가 SCP로 개량된 지반에 비해 크게 평가되었다. 또한 연성재하 실험결과 쇄석다짐말뚝 및 모래다짐말뚝의 치환율이 40%인 경우가 가장 큰 응력분담비를 나타내었으며, GCP로 개량된 경우의 평균 응력분담비가 SCP를 설치한 경우보다 약간 크게 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권11호
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• pp.65-70
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• 2011

모래지반의 액상화 발생 가능성 및 측방유동 평가 방법에 대한 연구는 많이 알려져 있다. 최근에는 비소성 실트의 액상화 발생 가능성에 대해서도 연구하고 있다. 그러나 비소성실트의 동적하중이 작용하는 동안과 그 이후의 거동에 대해서는 세계적으로도 다소 알려져 있을 뿐이다. 특히 비소성실트의 측방유동에 대한 평가방법에 대해서는 거의 알려져 있지 않다. 이에 본 연구에서는 비소성실트지반에서의 액상화 발생 가능성 및 측방유동량의 평가 방법을 제안하는 것을 목적으로 하였다. 연구방법은 정적 및 동적 시험을 수행할 수 있는 직접단순전단시험기를 이용하여 동적하중을 받은 비소성실트의 액상화 가능성을 평가하였으며, 그 후 정적 시험을 수행하여 잔류강도를 측정하였다. 이 시험결과 비소성실트는 유효응력이 완전이 소멸되는 것은 곤란하지만 액상화에 거의 가깝게 발생하는 것을 확인하였다. 특히, 전단응력의 증가에 따른 강도저하는 매우 현저한 것을 확인하였다. 이 시험결과를 이용하여 액상화 발생 가능성 및 측방유동량을 추정할 수 있는 방법을 제안하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.111-122
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• 2018

현재 우리나라를 포함한 다수의 국가에서 지상 교통수송 체계가 포화상태에 이르렀다. 이를 해결하기 위해 교통체계의 3차원 화로 교통체증을 완화하고 door-to-door 이동성을 달성하고자 도로주행형 개인용 항공기 (PAV; personal air vehicle)에 관한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 도로주행형 PAV의 사이징에서 지상 활주거리, 상승률, 최대 순항속도, 최대 상승고도, 실속 속도 등의 구속조건하에서 주요 설계 변수인 추력대중량비, 익면하중, 동력대중량비를 구하기 위한 구속조건 해석을 수행하였다. 또한 사이징 과정에서 국내 환경과 일반항공기급 인증기준인 FAR PART 23을 고려한 임무형상에 대하여 추력대중량비, 익면하중, 동력대중량비, 그리고 제동마력의 그래프를 통해서 설계점을 결정하는 연구도 수행하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권2호
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• pp.45-53
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• 2011

쏘일네일 공법은 일반적으로 한계평형해석법을 토대로 검토한 사면안정해석결과를 이용하여 설계기준안전율 이상을 만족하면 안정한 것으로 판단하여 설계하고 있다. 그러나 쏘일네일의 길이가 짧은 경우 설계기준안전율을 만족하고도 발생변위가 과다하여 사용상에 문제가 발생하는 경우가 있다. 본 연구는 대형파괴재하시험결과에 의한 재하하중-안전율 및 재하하중-발생변위비와의 관계를 분석하여 쏘일네일 보강벽체의 안전율-발생변위비와의 상관관계를 분석하였으며, 분석결과 쏘일네일 보강벽체의 사용한계상태에 해당하는 발생 변위비 0.3% 이내를 만족하기 위해서는 한계평형해석에 의한 안전율이 최소 1.35 이상을 확보하여야 할 것으로 평가되었다. 또한 한계평형해석결과 최소 안전율 1.35 이상을 만족하여도 지반의 전단강도가 작거나 벽체높이가 높을 경우 사용한계상태에 해당하는 발생 변위비 0.3% 이내를 만족하지 못하는 경우가 있어 수치해석을 통한 발생변위 검토가 필요할 것으로 판단된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권1호
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• pp.193-200
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• 2021

본 연구에서는 국부 비선형 정적 해석을 효율적으로 수행하기 위하여 강성응축(Static condensation)을 활용한 해석기법을 제시하였다. 강성응축기법은 자유도 기반의 유한요소 모델 축소기법이며, 해석 모델을 관심 대상(Target) 부분과 응축되어 생략될(Omitted) 부분으로 구분한다. 본 연구에서는, 관심 대상 부분에는 비선형 영역, 생략될 부분에는 선형 영역으로 지정하였고, 선형 영역에 대응되는 강성 행렬 및 하중 벡터를 비선형 영역, 즉 관심 대상 부분으로 모두 응축하였다. 모델 응축 후에는 비선형 영역에 대한 강성 행렬 및 하중 벡터만으로 이루어진 축소 모델을 구성하였으며, 이 축소 모델만을 뉴턴-랩슨 반복(Newton-Raphson iteration)을 통해 갱신하여 효율적으로 비선형 해석을 수행하였다. 끝으로, 제안된 기법을 다양한 수치 예제에 적용하여 해석기법의 효율성과 신뢰성을 제시하였다.