• 대한치과보철학회지
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• 제47권2호
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• pp.191-198
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• 2009

연구목적: 본 연구는 높은 심미성을 나타내지만 낮은 파절 강도로 인하여 구치부에서의 사용이 제한되고 있는 전부도재 고정성 국소의치의 파절강도를 증가시키기 위한 방법으로, 취성 재료인 도재에 인장강도가 높은 금속선을 삽입하고 물리적, 기계적 성질을 알아보고자 하였다. 연구 재료 및 방법: lithium disilicate(ingot No.200 : IPS Empress 2, Ivoclar Vivadent, Lichtenstein)와 0.41 mm 직경의 Ni-Cr 금속선(Alfa Aesar, Johnson Matthey Company, USA)을 사용하여, 금속선의 수와 배열을 달리한 4개의 실험군 시편을 제작하였다. 모든 시편은 폭 4 mm, 두께 2 mm, 길이 15 mm의 직육면체로 제작하였다. 실험군 1, 2, 3은 각각 한 가닥, 두 가닥, 세 가닥의 금속선을 도재 시편의 장축을 따라 배열하였으며, 실험군 4는 세 가닥의 금속선을 도재 시편의 장축에, 다섯 가닥의 금속선을 도재 시편의 횡축에 배열하였다. 대조군에는 금속선을 삽입하지 않았으며, 대조군 및 각각의 실험군의 시편은 각 군당 12개로 하였다. 결과: 만능 시험기(Z020, Zwick, Germany)를 이용하여 파절시점까지 하중을 가한 후, 굴곡계수, 굴곡강도, 파절시점까지의 변형률, 파괴인성을 측정하였다. 파절된 시편의 도재와 금속선의 계면을 횡절단 및 연마하여 주사전자현미경(JSM-6360, JEOL, Japan)으로 100배상에서 관찰하였다. 결과는 다음과 같다. 1. 도재에 금속선을 삽입한 결과, 금속선을 삽입하지 않은 대조군에 비해 통계적 유의성 있는 굴곡계수 및 굴곡강도의 변화는 관찰할 수 없었으나, 변형률의 유의성 있는 증가(P<.001)를 관찰할 수 있었다. 2. 금속선을 삽입한 시편의 파절 양상은 하중점 부위에서 도재만 파절되는 양상을 나타내었다. 3. 금속선을 삽입한 도재의 파절된 시편을 횡절단 및 종절단하여 100 배상에서 주사전자현미경으로 촬영한 결과, 하중 시 도재의 파절 원인이 될 수 있는 도재 내부의 기포는 관찰되지 않았으며, 도재와 금속선 사이의 gap도 관찰되지 않았다. 결론: 금속선 삽입의 결과, 취성 재료인 도재의 통계적으로 유의성 있는 변형률의 증가를 관찰할 수 있었다. 그러나 구치부에서 금속선 강화 도재의 사용을 위해서는 굴곡계수 및 굴곡강도의 향상이 필요하다. 이를 위해서는 추가적 연구가 필요하다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.143-149
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• 2019

U-형 복합보는 공작물 주차장으로 사용하기 위한 목적으로 개발되었다. 복합보를 공작물로 적용할 때, 가장 우선적으로 고려하여야 할 사항은 낮은 층고와 장경간이다. 또한, 철근 콘크리트 및 강구조가 혼합된 구조이기 때문에 일체성을 확보하고, 소요강도 이상의 구조성능을 확보하여야 한다. 본 연구는 철근 콘크리트 슬래브와 U-형 강판으로 이루어진 복합보의 구조성능을 파악하기 위한 것이다. 복합보의 구조성능을 파악하기 위해 주차장용으로 사용되는 일반적인 U-형 복합보를 기준실험체로 설정하고, 기준실험체 대비 하중방향, U-형 복합보의 춤 및 폭을 변화시킨 실험체를 제작하여 실험을 실시하였다. 실험체 지점간 거리는 4.5m 이며, 하중은 순수 휨구간이 1.5m가 되도록 중앙부 2점가력 하였다. 이론값 산정을 위해 U-형 중앙부의 철근, 강재, 콘크리트 등에 변형게이지를 부착하였으며, 하중점 및 측면에 변위계를 설치하였다. 실험결과, 주차장용으로 계획된 기준실험체의 초기 항복강도는 U-형 강재 밑면에서 처음 발생되었다. 항복강도 이후에는 U-형 강재의 항복구간이 점점 확대되면서 최대강도에 도달되었으며, 최대강도 이후에는 RC 슬래브 콘크리트가 압괴되면서 최종파괴 되었다. 춤을 증가시킨 실험체의 구조성능은 기준실험체와 비교하여 강도 및 연성이 매우 향상된 것을 알 수 있다. 또한, 하중방향에 따른 저항 성능은 부가력으로 가력했을 때 휨성능은 저하되나 연성거동은 증가하므로 휨성능 및 연성을 고려한 설계가 이루어져야 할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권1호
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• pp.90-97
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• 2024

이 연구에서는 3D 프린팅용 HDCC를 활용하여 패류 껍질의 적층형 결합구조를 모사한 1방향 슬래브의 휨 성능을 평가하였다. 휨 성능 평가를 위하여 일반 콘크리트(RC) 및 HDCC로 일체 제작된 슬래브(HDCC)와 HDCC로 제작된 슬래브 내부에 PE-mesh를 삽입하여 층상형 구조를 모방한 슬래브(HDCC-M)를 제작하여 4점 재하 휨 실험을 수행하였다. 실험결과 HDCC-M 슬래브 실험체의 내력은 RC 및 HDCC 슬래브 실험체 대비 각각 1.7배 및 1.2배 높은 결과를 나타내었다. 또한, 항복 변위와 최대처짐량의 비율로 변위 연성비를 평가한 결과, HDCC 슬래브 실험체가 가장 우수한 값을 나타내었다. 이는 삽입된 PE-mesh로 인해 층을 분리하여 연성을 증가시키는 동시 mesh 체눈을 관통하는 각주형 HDCC가 로 내력손실을 방지하였기 때문이라고 판단된다.

• 한국재료학회지
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• 제20권11호
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• pp.617-622
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• 2010

We have studied methods to save Si source during the fabrication process of crystalline Si solar cells. One way is to use a thin silicon wafer substrate. As the thickness of the wafers is reduced, mechanical fractures of the substrate increase with the mechanical handling of the thin wafers. It is expected that the mechanical fractures lead to a dropping of yield in the solar cell process. In this study, the mechanical properties of 220-micrometer-solar grade Cz p-type monocrystalline Si wafers were investigated by varying saw-damage etching conditions in order to improve the flexural strength of ultra-thin monocrystalline Si solar cells. Potassium hydroxide (KOH) solution and tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH) solution were used as etching solutions. Etching processes were operated with a varying of the ratio of KOH and TMAH solutions in different temperature conditions. After saw-damage etching, wafers were cleaned with a modified RCA cleaning method for ten minutes. Each sample was divided into 42 pieces using an automatic dicing saw machine. The surface morphologies were investigated by scanning electron microscopy and 3D optical microscopy. The thickness distribution was measured by micrometer. The strength distribution was measured with a 4-point-bending tester. As a result, TMAH solution at $90^{\circ}C$ showed the best performance for flexural strength.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.227-233
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• 2022

3D 프린팅은 다수의 레이어(layer)를 적층하여 물체를 제작하는 기법으로, 복잡한 형상을 가지는 물체를 비교적 쉽게 제작할 수 있다. 이를 건설 산업에 접목한 3D 콘크리트 프린팅(3D concrete printing)은 콘크리트 타설 시 거푸집을 사용하지 않으며, 비교적 적은 작업량과 인력이 요구되므로 경제적인 시공이 가능하나, 출력된 3D 프린팅 콘크리트는 일반 콘크리트 대비 다소 낮은 강도가 예상된다. 따라서, 본 연구에서는 3D 프린팅 콘크리트 시편의 물성을 분석하였다. 3D 프린팅 콘크리트 시편 출력을 위해 Ultimaker Cura 소프트웨어로 형상 및 출력 경로를 설계하고, 이를 바탕으로 3D 프린터를 제어하는 G-code를 생성하였다. 연구에서 사용된 3D 프린터의 출력 성능과 콘크리트의 적층성, 유동성 등을 고려하여 최적의 배합비를 선정하였고, 시편 출력에 활용하였다. 시편 출력 시 동일한 치수를 가지는 몰드 시편을 함께 제작하여 비교·분석에 사용하였다. 각 시편의 물성은 휨강도 시험과 압축강도 시험을 통해 각각의 강도를 측정하였고, 비교·분석하여 3D 프린팅 콘크리트 시편의 물성을 확인하였다.

• 대한치과교정학회지
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• 제36권3호
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• pp.188-197
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• 2006

교정 치료 시 사용되는 섬유 강화 컴포지트(FRC, fiber reinforced composite)는 구강 내에서 저작압 등의 지속적인 응력과 수분 흡수 등의 이유로 파절이 일어나는 경우가 있다. 이 때 모든 FRC를 제거하지 않고 수리(repair)하는 경우에 적절한 강도를 얻기 위해 첨가해야 할 FRC의 양 및 그 파절 양상을 알아보고자 하였다. 두 개의 FRC strips를 1, 2, 3, 그리고 4mm 만큼 겹쳐(E1, E2, E3, E4군) 시편을 만드는 방법으로 수리를 재현한 후 light emitting diode 광중합기로 중합하고, 3점 굽힘 실험을 시행하여 겹침 길이와 접합 강도간의 관계에 대해 조사하였다. 최대 하중치는 E4군에서 2.67N으로 최대였고, 대조군(2.39N), E3군(2.35N), E2군(2.10N), 그리고 E1군(1.75N)의 순이었다. 강성 역시 최대 하중치와 같이 E4군(2.32 N/mm)에서 최대치를 기록하였으나, E3군(2.06N/mm)의 강성이 대조군(1.88N/mm)보다 더 큰 값을 보였다. 겹침 길이가 길수록 완전히 두 조각으로 파절되기 보다 가운데 또는 critical section 에서 굽힘 양상을 보였다. 반면 겹침 길이가 짧은 경우 두 조각으로 부러지는 파절 양상을 보였다. 이상의 실험에서 길이 10 mm인 연결자 형태의 FRC의 수리 시 적절한 강도를 얻기 위해서는 최소 3 mm의 strips를 겹쳐야 하고, 이 때 주로 나타나는 실패 양상인 굽힘을 최소화하기 위해 연결 부위에 바로 인접하여 두께가 급격하게 변하는 critical section의 보강이 필요할 것으로 사료된다.

• 대한소아치과학회지
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• 제28권1호
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• pp.54-66
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• 2001

기존의 불소방출 복합레진보다 많은 양의 불소를 방출시키기 위해 총 복합레진 중 불소의 함량이 각각 8, 16, 24wt%가 되도록 $SrF_2$계 충진재를 첨가하여 3종의 수복용 불소방출 복합레진 시험군(VF8, VF16, VF24)을 제조하고 이에 대한 물리적 성질과 세포독성 및 불소방출량을 기존의 복합레진 제품인 Heliomolar(HE), Veridonfil(VE), Z100(ZH), Aelitefil(AE) 등의 대조군과 비교 시험하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 시험군의 3점 굽힘강도는 ZH에 비해서는 낮았으나, 다른 대조군인 AE, VE와 비슷하였고, HE보다는 우수하였으며, 시험군 간의 유의차는 없었다(p<0.05). 2. 시험군의 표면경도는 ZH보다 낮았고, AE, VE와 유사하였으며, 불소 방출 대조군인 HE보다는 높았다(p<0.05). 시험군 중에서는 VF16, VF24가 VF8에 비해 표면경도가 높았다(p<0.05). 3. 시험군의 마모도는 대조군인 HE, ZH보다 낮았으며, 시험군 중에서는 VF16, VF24가 VF8에 비해 낮은 마모도를 나타내었다(p<0.05). 4. 시험군의 물흡수도는 대조군인 HE, VE, AE와 유사하였으며 ZH보다는 낮았다(p<0.05). 시험군의 용해도는 대조군인 HE와 유의차가 없었으며, VE, ZH, AE보다 높은 용해도를 나타내었다(p<0.05). 5. 시험군은 대조군인 HE보다 $9\sim23$배 많은 양의 불소를 방출하였으며, 시험군의 불소방출량은 $SrF_2$계 충진재의 함유량과 비례하였다. 6. 시험군과 대조군은 모두 약한 정도의 세포독성을 나타내었다. 이상의 실험결과에서 $SrF_2$계 충진재를 첨가한 불소방출 복합레진 시험군의 물리적 성질과 세포독성은 기존의 복합레진과 유사한 것으로 나타났으며, 불소방출량은 기존의 불소방출 복합레진보다 현저히 높아 이차우식증에 대한 항우식효과도 높을 것으로 사료되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.13-20
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• 2009

본 연구에서는 섬유혼입률이 초고강도 강섬유보강 콘크리트의 인장연화거동 특성에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 노치 낸 보에 대한 3점 재하 휨실험을 통해 초고강도 강섬유보강 콘크리트의 휨인장 거동을 구하고, Uchida 등이 제안한 역해석법을 사용하여 휨 실험 결과로부터 인장연화곡선을 도출하였다. 노치 낸 보의 휨 실험 결과에서 초기강성은 섬유혼입률에 관계없이 일정한 값을 나타내고, 강섬유의 혼입률이 증가할수록 초고강도 강섬유보강 콘크리트의 휨인장강도는 증가하며 연화거동은 일정 균열폭에서 점근적으로 수렴하는 경향을 나타내었다. 역해석을 통해 구한 인장연화곡선으로부터 섬유혼입률과 임계균열폭, $\omega_0$의 함수로 인장연화모델을 제안하였으며, 인장연화모델은 균열이 진행됨에 따라 일정한 인장응력 값을 가지는 소성구간과 지수함수로 주어지는 연화구간으로 나누어 제시하였다. 본 연구에서 제시한 인장연화모델을 적용하여 점성균열모델을 이용한 유한요소해석을 수행한 결과, 해석 결과와 실험 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 치위생과학회지
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• 제10권6호
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• pp.445-450
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• 2010

본 연구에서는 열중합 의치상 레진에 유리 섬유, 아라미드 섬유, 폴리에틸렌 섬유를 2.6%, 5.3% 부피비로 첨가하여 섬유의 종류에 따른 강화효과를 평가하고, 각 섬유를 두 가지로 조합한 hybrid FRC를 제작하여 동일 함량의 단독 섬유 FRC보다 굴곡성질이 더 우수한지 평가하고자 하였다. 단독 섬유 FRC에서는 5.3% 부피비의 GL, PE 섬유군의 굴곡강도가 높게 나타났다. 두 가지 섬유 조합FRC의 굴곡강도는 단독 섬유 FRC보다 증가하는 양상을 보였으나, 5.3% GL, PE 섬유군과 유의한 차이가 없었다. 단독 섬유 FRC의 굴곡계수는 5.3% 부피비의 GL 섬유군이 가장 높게 나타났다. 두 가지 섬유 조합FRC의 굴곡계수는 단독 섬유 FRC의 5.3% GL 섬유군보다 높게 나타나 유의한 차이를 보였다. 열중합 의치상 레진의 강화를 위해 섬유를 단독으로 이용할 경우 5.3% 부피비로 첨가한 유리 섬유가 굴곡강도와 굴곡계수 면에서 효과적으로 적용될 수 있을 것으로 본다. 두 가지 섬유 조합FRC의 경우 굴곡강도 면에서는 강화효과가 크지 않았지만, 굴곡계수 면에서 볼 때 유리섬유를 하방에 아라미드 섬유를 그 상방에 위치 시킨 조합을 의치상의 강화에 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 본다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.25-37
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• 1993

본 논문은 강섬유보강 콘크리트의 인성을 평가하기 위하여 비선형 파괴역학 파라메터의 하나인 J적분이 최대하중점 파괴기준이 적용될 때 휨시험으로부터 하중-처짐곡선으로부터 간편하게 사용될 수 있음을 설명하고, 강섬유로 보강된 고강도콘크리트를 대상으로 노치를 가진 휨시험편을 제작하여 3점 재하실험을 실시하고, 그것으로부터 $J_{IC}$와 선형파괴역학 파라메터인 $K_{IC}$와 $G_{IC}$를 얻고 각각을 비교 고찰하였다. 그 결과, 강섬유보강 콘크리트의 파괴인성을 평가하기 위해서는 $J_{IC}$가 $K_{IC}$나 $G_{IC}$보다 더 효과적임을 알 수 있었다. 또한 강섬유 혼입률 0.5% 이하에서는 고강도콘크리트의 인성의 증진효과가 거의 없었으나, 섬유혼입률 1.0% 이상에서는 $J_{IC}$가 뚜렸한 증가를 보이고 있어 콘크리트의 개선된 인성특성을 잘 나타내고 있었으며. $K_{IC}$나 $G_{IC}$는 그렇지 못하였다. 그러나, $J_{IC}$의 정량화에 이용하는 공시체의 크기는 $J_{IC}$의 계산에 필요한 최대강도점에서 포텐셜에너지의 변동이 적고 시험편의 취급도 간편한 공시체의 선택이 필요하며, $J_{IC}$ 의 실험적 평가에 의해서 얻어지는 결과는 최대하중점에서 얻어짐으로 인하여 최대하중점의 선정에 아주 크게 좌우되는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 강섬유 보강 콘크리트와 같은 비균질(非均質) 재료(材料)의 경우에는 균열의 진전과정(進展過程)이 불규칙적이므로 균열 발생점을 바르게 찾아내는 측정기술(測定技術)과 정도상(程度上)외 문제점을 포함하여, 파괴인성에 대한 좀 더 바람직한 평가방법 등이 이루어져야 할 것으로 판단된다.