• 한국지반공학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.47-57
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• 2006

전단파는 흙 입자의 강성과 밀도에 연관된다. 흡 입자의 전단 강성은 물의 존재 여부에 영향을 받지 않는다. 벤더 엘리먼트는 흙과 트랜스듀서 간의 뛰어난 결합 효과를 보여 토질 시험 장치에 적용하기에 편리한 전단파 트랜스듀서이다. 본 논문은 전단파의 기본 원리를 살펴본 뒤, 전자기 커플링 방지, 지향성(directivity), 공진주파수, 초동 추정, 근접장 효과 등을 포함하여 벤더 엘리먼트의 설계와 설치에 대하여 다루었다. 전해질 용액 속에서의 전기적 간섭(cross-talk)현상은 병렬 타입의 벤더 엘리먼트를 사용함으로써 최소화할 수 있다. 캔틸레버 보 형식의 벤더 엘리먼트는 전단파의 지향성은 원형에 가깝게 나타났다. 벤더 엘리먼트의 공진주파수는 벤더 엘리먼트 자체의 특성, 흡의강성 및 엥커 특성에 의존적인 것으로 나타났다. 벤더 엘리멘트 시험에서 가장 어려운 부분 중의 하나는 전단파의 도착시간에 영향을 주는 근접장 효과이다. 근접장 내에서 전단파의 도착시간 산정은 다중반사법(multiple reflection method)과 signal matching 기술을 적용하여 해결할 수 있다. 여러 가지 고려사항이 요구되는 벤더 엘리먼트는 전단파를 이용한 지반 동적 특성 파악에 매우 효과적인 방법이 될 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권10호
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• pp.17-25
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• 2005

벤더엘리먼트 시험은 시험시편의 전단파속도를 직접 측정함으로써 최대전단탄성계수를 평가하기 위한 시험법으로, 다양한 실내시험장비에 간단히 부착되어 다양한 시험조건에서 시편의 최대전단탄성계수를 평가할 수 있는 유용한 시험기법으로 현재 널리 이용되고 있는 추세다. 본 연구에서는 포화가 가능하도록 개조된 Stokoe식 공진주/비틂전단 시험장비에 벤더엘리먼트 시험장비를 부착하여 동일한 시험시편에 대하여 다양한 조건에서 벤더엘리먼트 시험, 공진주 시험, 비틂전단 시험의 세 가지 시험을 동시에 수행함으로써 각 시험법에 의하여 평가되는 최대전단탄성계수를 비교하였으며, 벤더엘리먼트 시험기법을 검증해보고자 하였다. 또한 포화조건에서 Biot의 이론을 적용하여 각 시험기법의 하중주파수를 고려함으로써 보다 타당한 비교를 수행할 수 있었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.705-710
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• 2010

Bender element is made of connecting two piezoelectric elements which have different polarities from each other, and is a kind of sensors which can be used either way as a source making elastic wave or a receiver. Elastic waves generated by stimulating the bender elements can be decomposed to P-wave and S-wave propagation. Numerical and expeimental studies are conducted, and results show that multiple measurements are recommended to determine wave arrivals from the received signals.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.41-47
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• 2007

최근 지진에 의한 액상화 피해를 입은 지역에서의 조사결과에 의하면 모래지반 뿐만 아니라 세립분을 함유한 흙 또는 비소성실트 지반에서도 액상화 피해사례가 보고되고 있으나, 지금까지 액상화는 느슨한 포화 모래지반에서 발생하는 것으로만 알려져 비소성실트의 액상화특성에 대하여 거의 알려져 있지 않다. 특히, 액상화강도는 전단탄성파속도와 밀접한 관계가 있어 현장에서는 PS검층 등을 이용하여 원위치에서 흙의 강성을 조사하며, 실내 실험에서는 정확한 흙의 강성을 조사하기 위하여 벤더엘레먼트를 이용한다. 본 연구에서는 단순전단시험기에 벤더엘레먼트를 장착하여 비소성실트의 강성을 조사하였으며 단순전단시험 결과와 비교하였다. 그 결과 벤더엘레먼트에 의한 비소성실트의 강성은 단순전단시험결과보다 약간 크게 나타나지만 그 차이는 적으며, 점토의 강성보다 작은 것을 알 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제32권1호
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• pp.30-34
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• 2019

A newly proposed T-shape piezoelectric actuator, composed of piezoelectric benders, was designed and studied. This actuator has four legs, and can walk in both forward and backward directions. The piezoelectric actuator has a simple structure and can be easily fabricated. It consists of a piezoelectric bender and a joint. The piezoelectric bender is composed of carbon and ceramic materials. Therefore, there is an advantage in that it can be fabricated on a very small scale. Elliptical displacements of the piezoelectric actuators were analyzed by finite element analysis. Elliptical motion at the tip occurred at two voltages having a 90-degree phase difference. Based on the finite element analysis results, prototype actuators with maximum displacements were fabricated, and the characteristics of their movements were characterized.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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• pp.119-126
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• 2008

Ground stiffness(shear wave velocity) is one of the key parameters in geotechnical earthquake engineering. An In-situ seismic technique has its own advantages and disadvantages over the others in stiffness measurements. By combining the crosshole and seismic cone techniques and utilizing favourable features of bender elements, a new hybrid probe has been developed in order to enhance data quality and easiness of testing. The basic structure of the probe, called "MudFork", is a fork composed of two blades, on each of which source and receiver bender elements were mounted respectively. To evaluate the disturbance caused by the penetration of the probe, shear wave velocity measurements were carried out in the Kaolinite slurry in the laboratory. Finally, the probe was penetrated in coastal mud near Incheon, Korea, using SPT(standard penetration test)rods pushed with a routine boring machine and shear wave velocity measurements were carried out. The results were verified with data from laboratory and cone testing. The performance of the probe turns out to be excellent in terms of data quality and testing convenience.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2C호
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• pp.125-131
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• 2008

지반의 강성도 또는 전단파 속도는 지반의 내진 설계 및 해석에서 중요한 인자 중의 하나이다. 현장 강성도를 측정하기 위한 탄성파 기법은 서로 다른 그만의 장단점을 갖고 있다. 이 연구에서는 데이터의 질과 시험의 수월성을 증진시키기 위해 벤더 엘리먼트의 특성과, 탄성파 기법 중 크로스홀과 탄성파 콘의 장점을 조합하여 새로운 프로브를 개발하였다. 머드포오크(MudFork)로 명명한 이 프로브이 기본 구조는 두 개의 블레이드(blade)로 이루어진 포오크 형태이다. 두 블레이드에 발진자와 감지기 엘리먼트가 각각 장착되었다. 실내 카올리나이트 토조에서 이 프로브가 지반에 관입될 때 야기되는 교란도를 규명하였다. 이 프로브를 인천의 한 연약지반에 일반 시추기를 이용하여 SPT(standard penetration test) 롯드로 관입하고 깊이별 전단파를 계측하였다. 이 계측된 전단파를 실내 시험과 콘 관입시험의 데이터로 검증한 결과 이 프로브는 데이터의 질과 시험의 수월성면에서 탁월한 현장 전단파 계측 장비로 평가된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.215-223
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• 2005

압전 소자는 전기적 에너지를 기계적 에너지로, 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 물질이다. 피에조 세라믹판을 이용하여 탄성 매질을 겹쳐서 만든 벤더 엘리멘트는 전압을 가하면 변위가 발생하는 특성을 이용하여 액츄에이터로 사용할 수 있고, 반대로 변위가 생기면 전압이 발생하는 압전 현상을 이용하여 변위를 계측하는 트랜스듀서로 활용하여 탄성파 시험의 발진자와 수진기로 실내 시험에서 사용되고 있다. 벤더 엘리멘트를 이용한 탄성파 시험으로 토목재료로 많이 쓰이는 콘크리트의 강성을 측정하였고, 자유단 공진주 시험을 통하여 그 결과를 평가 하였다. 카올리나이트를 이용하여 연약지반을 모사하여 카올리나이트 슬러리의 압밀에 따른 강성 변화를 탄성파 시험을 이용하여 측정할 수 있다. 벤더 엘리멘트는 연약지반에서 전단파 계측에 탁월한 성능을 가지고 있으며, 장래에 연약지반 현장 계측에 사용될 가능성이 큰 것으로 입증되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권8호
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• pp.59-68
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• 2007

사질토의 직교 이방 탄성계수를 실험적 방법과 개별 요소법을 이용하여 측정하고 결과를 정량적으로 비교-분석하였다. 실내 시험에서는 미소 응력 제어 반복재하시험과 벤더 엘리먼트의 측정 결과를 조합하여 탄성 특성을 구하였으며, 개별 요소법에서는 실내 시험 방법과 상응하는 반복재하시험을 모사하였다. 축 방향 및 전단방향에 관련된 탄성 특성의 비교 결과는 제한된 조건에서도 개별 요소법이 복잡한 실내 시험 과정을 모사할 수 있음을 보여주었다. 방사 방향 재하시험 결과에서 나타난 두 방법 간 차이의 비교 분석 결과는 개별 요소법이 실내 시험으로 구한 개별 측정치의 정량적 타당성을 확인하는데 충분히 활용될 수 있음을 보여준다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.402-413
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• 2006

Strength evaluation of soft soils is a formidable task because of difficulties in sampling, specimen preparation and setting in triaxial cells. In undrained triaxial testing, sampling disturbance, verticality of specimen and bedding effect give a great influence on shear strength measurements. In the other hand, shear wave measurements of specimens are less influenced by these factors. In this research, the bender elements were attached top cap and base pedestal of triaxial cell and shear wave velocities were measured. To initiate a methodology to evaluate shear strength indirectly by measuring shear wave velocity, a relationship between shear strength and shear wave velocity was developed with kaolinite specimens consolidated in the laboratory. Undrained shear strength turns out to increase linearly with shear wave velocity. Stress-strain curves can also be predicted with a hyperbolic model and shear wave measurements.