• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제10권4호
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• pp.299-314
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• 2023

Long-gauge carbon fiber line (CFL) sensors have received considerable attention in the past decade. However, there is still a need for an in-depth investigation of their measuring accuracy. This study investigates the accuracy of carbon fiber line sensors to monitor and differentiate the flexural behavior of two beams, one reinforced with steel bars alone and the other reinforced with steel and basalt fiber-reinforced polymer bars. A distributed set of long-gauge carbon fiber line, Fiber Bragg Grating (FBG), and traditional strain gauge sensors was mounted on the tensile concrete surface of the studied beams to compare the results and assess the accuracies of the proposed sensors. The test beams were loaded monotonically under four-point bending loading until failure. Results indicated the importance of using long-gauge sensors in providing useful, accurate, and reliable information regarding global structural behavior, while point sensors are affected by local damage and strain concentrations. Furthermore, long-gauge carbon fiber line sensors demonstrated good agreement with the corresponding Fiber Bragg Grating sensors with acceptable accuracy, thereby exhibiting potential for application in monitoring the health of large-scale structures.

• Steel and Composite Structures
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• 제52권4호
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• pp.475-485
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• 2024

The mechanical behavior of the steel tube encased high-strength concrete (STHC) composite walls under constant axial load and cyclically increasing lateral load was studied. Conclusions are drawn based on experimental observations, grey evolutionary algorithm and finite element (FE) simulations. The use of steel tube wall panels improved the load capacity and ductility of the specimens. STHC composite walls withstand more load cycles and show more stable hysteresis performance than conventional high strength concrete (HSC) walls. After the maximum load, the bearing capacity of the STHC composite wall was gradually reduced, and the wall did not collapse under the influence of the steel pipe. For analysis of the bending capacity of STHC composite walls based on artificial intelligence tools, an analysis model is proposed that takes into account the limiting effect of steel pipes. The results of this model agree well with the test results, indicating that the model can be used to predict the bearing capacity of STHC composite walls. Based on a reasonable material constitutive model and the limiting effect of steel pipes, a finite element model of the STHC composite wall was created. The finite elements agree well with the experimental results in terms of hysteresis curve, load-deformation curve and peak load.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.61-69
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• 2011

강 구조물의 보강공법으로는 강판 보강공법이 대표적인 방법으로 통용되고 있으나, 일부 구조물에서는 고정 설비 및 기타 간섭물로 인하여 보강 시공이 번거롭고, 보강부재 접합시 원부재의 단면 손실이 수반되는 단점이 있다. 최근, 강재의 원가 상승으로 강판 보강공사의 시공비가 증가되고 있는 실정이다. 반면, 복합소재를 이용한 보강공사의 경우는 재료의 자중이 가벼워서 보강재 취급이 수월하고 내화학성능이 우수하기 때문에 유지비용이 절감되기 때문에 콘크리트 구조물에서는 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 복합소재를 이용한 강 구조물의 보강의 기술적 가능성을 검증하기 위해 강재와 복합소재와의 부착성능 및 보 부재를 통해 휨 보강 성능을 평가하였다. 그 결과, 항복 이전까지는 강재와 아라미드섬유 쉬트가 일체 거동에 따른 보강효과를 예상할 수가 있었다. 또한, 보강 겹수가 증가함에 따라 무보강 실험체 대비 내력이 증가했지만, 예상 보강효과(1 겹에서 12.5 %, 2겹에서 25 %)에 비해 절반 정도의 수준의 개선효과를 보였다. 그 이유는 모든 보강 실험체가 계면파괴로 파단되었고, 이후 아라미드섬유 쉬트가 실험체 내력 개선에 영향을 미치지 못했기 때문이다. 따라서, 최근 복합소재의 재료적 개선 및 접착제의 부착성능 향상으로 인하여 강 구조물의 보강공사에 적용할 수 있는 가능성을 찾을 수 있었으나, 보강성능을 향상시키기 위한 부착성능 향상을 위한 방법에 대한 연구가 필요하다고 판단된다.

• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.212-218
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• 2015

본 연구에서는 AFP 장비를 이용하여 대형 복합재 스파 구조를 제작하고, 스파 구조에서 가장 취약한 부분인 코너부(Corner radius)에 대한 굽힘강도 시험과 해석을 수행하였다. 국내에서 AFP를 이용한 제품 제작기술이 보편화되지 않은 초기단계임을 고려하여, 복합재 스파 제작을 위한 맨드릴 설계 및 해석에서 구조 검증시험에 이르기까지의 전 과정을 요약, 정리하였다. 맨드릴 설계에서는 자중과 장비 하중에 의한 처짐, 응력, 열변형, 고유진동수 등을 고려하였다. 대상 시제품은 대형 C-스파이고 AFP로 제작한 후 오토클레이브에서 성형하였다. 제품의 성능 확인을 위해 스파 코너부에서 시편을 채취하여 4점 굽힘시험과 비선형 강도해석을 수행하여 제작된 구조물이 이론적 구조강도에 근접하는 강도를 보이는지 점검하였다. 연구결과, 제안된 공정을 사용하여 제작한 대형 C-스파의 코너부는 최초층 파손이론을 사용한 이론적 강도대비 20% 이내의 차이를 보이는 것을 확인하였고, 향후 양산용 대형 복합재 구조물 제작에 적용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

• Elastomers and Composites
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• 제46권1호
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• pp.45-53
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• 2011

실란커플링제인 bis-(3-triethoxysilpropyl)tetrasulfide (TESPT)가 실리카 충전 오일씰용 NBR 복합소재의 물성에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 복합소재의 가교거동과 가교밀도는 ODR (oscillating disk rheometer)과 톨루엔 팽윤비 시험을 통하여 측정하였으며, 기계적 물성은 가황물을 공기 내열 노화 및 ASTM No.3 oil에 내유 노화시켜 시험 전 후 값을 UTM (universal testing machine)과 Shore A 경도계를 사용하여 측정하였다. 오일씰의 성능과 수명에 큰 영향을 미치는 복합소재의 탄성회복은 가황물에 굽힘 변형을 주어 노화시킨 후 시편이 회복되는 길이를 측정하여 회복 각(angle of recovery)을 계산하였으며, 저온에서의 탄성회복거동은 TR (temperature retraction) 시험을 통하여 측정하였다. 또한, Taber식 마모시험기를 사용하여 가황물의 내마모성을 측정하고 SEM(scanning electron microscope)을 사용하여 마모면의 형상을 관찰하였다. 시험결과 실리카가 충전된 복합물에 TESPT가 첨가되면 복합물의 흐름성이 향상되고 실리카와 NBR 간의 상호작용 및 가황물의 가교밀도가 향상되어 가황물의 경도, 100% 모듈러스, 탄성회복성, 내마모성, 내열노화성 및 ASTM No.3 오일에 대한 내유성이 향상됨을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.427-434
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• 2005

본 연구에서는 실리케이트계 급결제, 알루미네이트계 급결제, 시멘트 광물계 급결제를 사용하여 모르타르의 응결시간과 압축 강도를 실내시험하고, 현장에서 제작된 공시체로 숏크리트의 압축강도, 휨 강도, 휨 인성 및 리바운드율 시험을 시행하여, 급결제가 숏크리트에 미치는 응결, 강도, 시공성을 비교 검토하고, 특히 시멘트광물계 급결제의 성능을 평가하였다 급결제 종류별로 비교한 압축강도의 값은 각 재령별로 숏크리트의 강도 기준에는 적합하였으나 재령 28일의 강도비 $75\%$ 이상의 규정에는 시멘트광물계만이 $87\%$로 규격에 적합하였다. 휨강도시험 결과는 강섬유 숏크리트에 대한 기준에 시멘트광물계는 모든 적합하였으나 알루미네이트계는 재령 28일에서만 기준치에 적합하였으며, 실리케이트계는 모든 기준에 미흡하였으며, 휨 인성 실험결과 한국도로공사 기준에 시멘트광물계와 알루미네이트계는 규정값에 적합하였으나, 실리케이트계는 이기준에 미흡하였다 리바운드율 시험결과는 대체로 $11{\~}19\%$사이였으며, 시멘트광물계 급결제를 사용한 쪽이 알루미네이트계와 실리케이트계 급결제를 사용한 것보다 $2{\~}3\%$ 정도 작게 나타났다. 시멘트광물계 급결제는 초기의 높은 강도와 함께 종래의 급결제가 가지는 장기강도 저감을 극복하고 고강도화 됨으로써 고성능 숏크리트의 품질확보 가능성을 확인할 수 있었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제49권5호
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• pp.1044-1062
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• 2017

The construction project of the Kijang research reactor (KJRR), which is the second research reactor in Korea, has been launched. The KJRR was designed to use, for the first time, U-Mo fuel. Plate-type U-7 wt.% Mo/Al-5 wt.% Si, referred to as U-7Mo/Ale5Si, dispersion fuel with a uranium loading of $8.0gU/cm^3$, was selected to achieve higher fuel efficiency and performance than are possible when using $U_3Si_2/Al$ dispersion fuel. To qualify the U-Mo fuel in terms of plate geometry, the first miniplates [HANARO Miniplate (HAMP-1)], containing U-7Mo/Al-5Si dispersion fuel ($8gU/cm^3$), were fabricated at the Korea Atomic Energy Research Institute and recently irradiated at HANARO. The PIE (Post-irradiation Examination) results of the HAMP-1 irradiation test were analyzed in depth in order to verify the safe in-pile performance of the U-7Mo/Al-5Si dispersion fuel under the KJRR irradiation conditions. Nondestructive analyses included visual inspection, gamma spectrometric mapping, and two-dimensional measurements of the plate thickness and oxide thickness. Destructive PIE work was also carried out, focusing on characterization of the microstructural behavior using optical microscopy and scanning electron microscopy. Electron probe microanalysis was also used to measure the elemental concentrations in the interaction layer formed between the U-Mo kernels and the matrix. A blistering threshold test and a bending test were performed on the irradiated HAMP-1 miniplates that were saved from the destructive tests. Swelling evaluation of the U-Mo fuel was also conducted using two methods: plate thickness measurement and meat thickness measurement.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.71-78
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• 2012

순환골재는 건설폐기물을 재활용함으로써 자원절약 및 대체자원의 개발과 환경보호의 측면에서 국가 사회적으로 많은 이점을 가지고 있다. 하지만 낮은 밀도와 높은 흡수율을 가지는 저품질 순환골재는 구조용 콘크리트 골재로 사용되지 못하고 주로 저부가가치로 사용되고 있다. 따라서, 이를 위하여 폐콘크리트 파 분쇄 후 발생되는 순환골재의 재료적 특성을 규명하기 위하여 물리적인 주요성질인 시멘트함유량, 절대건조밀도, 흡수율, 등을 검토하고, 2차 제품 생산을 위한 배합설계(안)을 도출하여 이를 적용한 배합으로 생산된 시제품의 휨 강도, 흡수율, 동결 융해 후 휨 강도, 압축강도, 기건비중 등에 대한 성능평가를 실시하여 품질기준 GR규격과 비교 검토 하였다. 실헌결과 순환골재 대체율 50~90%로 증가함에 따라 GR F 4007의 성능기준 보다 우수한 품질로 나타났으며, 순환골재를 사용한 콘크리트 2차 제품의 제조 및 활용할 수 있는 소정의 물리적 특성을 확보함에 따라 각종 건설공사에서 다양하게 사용이 가능 할 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.587-597
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• 2007

강케이블 변위제어장치는 미국 캘리포니아주에서 프레임 구조 교량의 낙교를 방지하는데 효과적인 것으로 지난 몇 차례의 지진에서 밝혀졌다. 이러한 효과를 바탕으로, 미국 중부의 다경간 단순지지 교량에 강케이블을 적용할려는 시도가 행해지고 있다. 또한, 형상기억합금의 인장거동을 이용한 변위제어장치가 동일한 적용을 위해서 연구되고 있다. 프레임 구조교량에서는 변위제어장치가 교각에 힘을 전달하지만, 다경간 단순지지 교량에서는 교대에 힘을 전달하게 된다. 따라서 이러한 교량에서는 교대의 거동을 동시에 점검해야한다. 본 연구에서는 다경간 단순지지 교량에 대한 세 가지의 변위제어장치의 성능을 비교하였다. 강케이블, 인장거동 형상기억합금 봉 및 휨거동 형상기억합금 봉을 이용한 변위제어장치의 중진 및 강진에 대한 변위제어성능 및 교대에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해서 형상기억합금 봉의 휨 실험 및 해석모델을 제시하였다. 또한, 비선형 시간이력해석을 수행하여 원래의 교량과 보강된 교량의 거동을 비교하여 변위제어장치의 성능 및 영향을 파악하였다. 인장거동의 형상기억합금 봉은 내부힌지에서 열림의 상대변위를 제어하는데 가장 우수한 성능을 보여주었으나, 교대의 능동변위를 증가시켜 손상을 발생시켰다. 따라서 강진에 대해서는 변위제어장치를 설치하는 경우 교대의 능동거동에 대한 보강이 요구된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.314-320
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• 2022

건축자재에서 사용되는 보강 섬유의 기능은 휨하중에 대한 저항력 유지, 건조 수축에 의한 균열 방지 기능 등을 목적으로 하고 있다. 고밀도 섬유 시멘트 복합체는 주로 선형의 판재에 사용되는 것으로 휨 저항력을 높이기 위하여 사용한다. 따라서, 인장성, 시멘트 수화물과의 결합력, 내알칼리성 등이 요구된다. 최근 불연성능 기준이 강화되어 고온 가열 시 불꽃 발생을 최소화해야 하는 기능이 추가되었다. 따라서 유기 섬유의 사용이 제한되고 있다. 본 연구에서는 보강 섬유로 사용하는 폴리프로필렌 섬유를 내열성이 우수한 마 섬유로 대체하여 사용하는 연구를 수행하였다. 마 섬유는 내열성이 우수하고 시멘트와의 친화력이 좋으며 알칼리 저항력 또한 우수하다. 기존의 배합에서 사용하는 폴리프로필렌 섬유의 부피 총량을 기준으로 마 섬유를 대체하여 사용하여 불연성능을 비교 평가하였으며, 휨강도 등 기본 물리적 특성 시험을 진행하였다. 길이 7 mm의 마 섬유를 질량비 2 %, 3 %를 사용하여 불연 및 물리적 특성 시험을 수행한 결과 불꽃의 잔존 시간은 전혀 없는 것으로 나타났으며, 휨강도는 기존 폴리프로필렌 섬유의 95 % 수준까지 확보가 가능한 것으로 확인되었다.