• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.619-625
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• 2019

저심도 터널에서는 온도차에 의한 부력을 이용한 자연배기시스템이 많이 사용되고 있지만 이는 연기배출을 인위적으로 조절할 수 없다. 그러므로 자연배기시스템에서는 수직환기구에서 연기 배출량이 설계된 연기 배출량보다 적어지는 Plug-holing 현상을 고려한 설계가 필수적이다. Plug-holing 현상은 터널과 수직환기구의 형상 위치, 화원의 위치와 발열량 등에 영향을 받는다. 본 연구에서는 터널과 자연 환기구의 단면적 비와 화원의 열방출률이 자연배기시스템에서 발생하는 Plug-holing 현상에 미치는 영향에 대하여 실험적으로 분석하였다. 1/20 크기로 축소시킨 실험모델에서 터널과 수직환기구의 종횡비는 고정시키고 터널과 수직환기구의 단면적 비를 달리하여 Plug-holing 현상에 미치는 영향을 확인하였다. 화원의 열방출율은 0.55 kW, 0.98 kW, 1.67 kW로 고정시켰다. 실험결과, 연기 경계층온도와 수직환기구 내의 온도와의 비교를 통한 Plug-holing 발생을 판단하였고, 터널과 수직환기구의 단면적 비가 증가함에 따라서 수직환기구 하부의 유동과 온도분포 특성이 변함을 확인하였다. 터널 화재 시 Plug-holing 현상은 터널과 수직환기구의 단면적 비에 영향을 받으며 단면적 비가 클수록 Plug-holing 발생 가능성이 증가하였다.

• 청정기술
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• 제27권2호
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• pp.182-189
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• 2021

입상 활성탄(GAC)에 의한 disperse yellow 3(DY 3) 염료의 흡착을 초기농도, 접촉 시간, 온도 및 pH를 흡착변수로 하는 실험을 통해 등온흡착과 동력학적, 열역학적 파라미터에 대해 조사하였다. pH 변화실험에서 활성탄에 대한 DY 3의 흡착은 산성영역인 pH 3에서 흡착률이 가장 높았다. 이는 양(+)으로 하전된 활성탄 표면과 DY 3의 음이온(OH^-) 사이의 정전기적 인력에 기인한 것으로 판단되었다. DY 3의 흡착평형자료로부터 Langmuir 등온흡착식에 가장 잘 맞았으며, 계산된 분리계수(R_L) 값으로부터 활성탄이 DY 3을 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 알았다. 또한, Temkin 식의 흡착열 관련 상수의 값이 20 J mol^-1을 넘지 않아 물리 흡착 공정임을 알 수 있었다. 동력학 실험은 농도별 실험과 온도별 실험 모두 유사 이차 속도식이 오차율 10.72% 이내였다. Weber와 Morris의 입자내 확산 모델의 플로트는 두 단계의 직선으로 나타났다. Stage 2(입자내 확산)의 기울기가 stage 1(경계층 확산)의 기울기보다 작게 나타나 입자 내 확산이 속도지배단계인 것을 확인하였다. 활성탄에 의한 DY 3 흡착의 자유에너지 변화는 298 ~ 318 K에서 모두 음의 값을 나타냈으며, 온도가 증가할수록 자발성이 더 높아졌다. 활성탄에 대한 DY 3의 흡착반응의 엔탈피 변화는 0.65 kJ mol^-1 로 흡열반응이었으며, 엔트로피 변화는 2.14 J mol^-1 K^-1로 양의 값(positive value)을 나타냈다.

• 한국결정성장학회지
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• 제31권1호
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• pp.32-36
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• 2021

본 연구는 레이저 침탄된 TiZrN 코팅층의 탄소확산거동 측면과 이에 따른 기계적 특성 변화를 연구·고찰하였다. TiZrN 코팅에 탄소페이스트를 도포한 후, 레이저를 조사하여 침탄시켰다. 침탄 이후에 (111)상에 해당하는 XRD 피크가 저각으로 이동하여, 도핑된 탄소에 의한 격자팽창을 보여주었다. 아울러, 투입된 탄소의 입계 확산에 의한 결정립의 크기가 감소하였다. 침입된 탄소의 결합상태를 확인하기 위한 XPS 분석결과, 레이저의 열에너지를 통해 탄소가 TiZrN내 질소 원자와 치환되어 탄화물(TiC 또는 ZrC)을 보였다. 아울러, sp2와 sp3 혼성화 결합이 혼재하는 상태를 보여 비정질 탄소가 형성된 것을 확인할 수 있었다. 침탄 전후 TiZrN 코팅층의 단면 TEM 이미지와 inverse FFT 분석결과, 격자 중간에 물결형상이 관찰되어 결정립계 내 비정질 상의 형성을 보여주었다. 침탄 후 경도는 34.57 G Pa에서 38.24 G Pa로 증가하였으며, 마찰계수는 83 % 감소하였다. 특히, 외부 하중에 저항하는 지표로 활용되는 H/E는 0.11에서 0.15으로 증가하였고 wear rate는 65 % 개선되는 것을 확인할 수 있었다.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.47-54
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• 2021

입상 활성탄(GAC)에 대한 Acid Fuchsin (AF)의 흡착을 염료의 초기농도, 접촉 시간, 온도 및 pH 를 흡착변수로 실험하여 등온흡착과 동력학적, 열역학적 파라미터에 대해 조사하였다. pH 변화실험에서 활성탄에 대한 AF의 흡착은 pH 3과 11에서 모두 흡착이 증가하는 욕조형을 나타냈다. AF의 흡착평형자료는 Freundlich 등온식에 잘 맞았으며, 계산된 분리계수(1/n) 값으로부터 활성탄이 AF를 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 알았다. 흡착공정은 유사 이차 반응속도식이 오차율 7.88% 이내로 잘 맞았다. Weber와 Morris 모델의 Polt에 따르면 두 단계의 직선으로 구분되었다. stage 2 (입자내 확산)의 기울기가 stage 1 (경계층 확산)의 기울기 보다 작아서 입자내 확산속도가 느렸다. 따라서 입자 내 확산이 속도지배단계인 것을 확인하였다. AF의 활성화 에너지(13.00 kJ mol-1)는 물리흡착공정(5 ~ 40 kJ mol-1)에 해당하였다. 활성탄에 의한 AF 흡착의 자유에너지 변화는 298 ~ 318 K에서 모두 음의 수치를 나타냈으며, 온도가 증가할수록 자발성이 더 높아졌다. AF 흡착은 흡열반응(ΔH = 22.65 kJ mol-1)으로 나타났다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.168-178
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• 2021

방파제 형식에 따른 반사율 변화가 해저지형에 미치는 영향을 살펴보기 위한 수치 모의를 수행하였다. 수치 모형은 OpenFoam 기반 tool box인 OlaFlow와 물리기반 지형모형[SeoulFoam]으로 구성하였으며, 이 과정에서 침·퇴적으로 인해 변형을 겪는 해저지형과 내습하는 파랑 간의 상호작용은 Dynamic Mesh를 활용하여 기술하였다. 다양한 반사 특성을 보이는 사석 경사제, 직립제, 곡면 슬릿 케이슨 방파제는 서로 다른 정상파를 결과하였으며, 이는 해저지형에 상당한 영향을 미치는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 저면 유속이 상대적으로 큰 정상파 마디[node]에서 연행된 모래가 경계층 drift에 의해 배[antinode]로 이송된다는 Nielsen(1993)의 연구 결과와도 일치한다. 이렇게 재배치되는 모래로 정상파의 배[antinode]에는 sand wave의 마루, 마디[antinode] 인근에는 sand wave의 곡이 형성되었으며, sand wave 진폭은 반사계수가 우월한 곡면 슬릿 케이슨에서 가장 크게 관측되었다. 이러한 현상은 반사계수가 큰 경우 마디에서의 저면 유속 증가로 상대적으로 많은 모래가 연행되어 발생하는 것으로 판단된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권12호
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• pp.899-907
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• 2022

초경량 비행장치인 드론의 최대 허용 비행 고도는 지상 150m로 이는 난류의 영향을 받아 바람의 변동성이 강한 대기경계층 내에 존재한다. 또한 대기경계층 내에서의 바람 변동성은 지리적 위치에 따라 다른 특성을 가지므로 드론 관련 안전사고 방지를 위해서는 비행 지역에서의 각 고도의 바람 특성에 대한 명확한 이해가 필요하다. 본 연구에서는 인천국제공항 인근에 위치한 항공기상관측장비 테스트베드에서 윈드라이다(WindMast 350M)를 사용하여 2022년 7월과 9월에 바람의 연직 구조 관측을 수행하였고, 이러한 관측된 바람 자료를 활용하여 드론의 안전비행을 위한 정보를 생산하는 분석 방안을 제시하였다. 우선 윈드라이다를 통해 수집된 바람 자료에 푸리에 변환 분석 방법을 사용하여 수평 풍속의 시간 규모 특징을 각 고도별로 살펴보았다. 또한 강수와 무강수 사례의 바람장의 스펙트럼으로부터 드론 비행에 중요한 바람의 시간 규모인 1시간 이하 규모의 수평 풍속의 분산을 분리하여 전체 규모에 대한 1시간 이하 규모의 기여도를 각 고도별로 확인하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제40권4호
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• pp.15-26
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• 2022

최근 건축물의 노령화에 따른 건물 전체 기능저하와 화재 및 지반침하와 같은 재난에 따른 건축물의 안정성 저하로 구조물 해체 수요가 급격히 증가하는 추세이다. 특히, 구조물 구성부위의 변형이나 손상의 정도가 심각한 구조물은 부재 내 집중하중이 발생하여 구조물 전체의 안정성이 저하되어 빠른 시일 내에 안전하게 구조물 해체가 가능한 시공기술에 대한 수요가 증가하고 있다. 또한, 노후 구조물에 대한 비인가 증축이나 불법 개조와 같은 구조적 변경으로 시공 당시 건물의 설계도면과 상이한 경우가 빈번하다고 보고되어오고 있다. 본 연구에서는 해체 대상 구조물의 시공 당시 도면과 현 시점 구조와의 차이점을 보완하기 위하여, 실내외 구조 표면에 대한 실측값을 활용하여 3차원 모델을 역설계하는 기법을 제안하였다. 실제 해체 시공 예정인 건축물을 대상으로 구조물 외곽에 대하여 드론 촬영을 실시하고 구조물 내부는 LiDAR 스캐닝을 수행하여 건물외곽과 실내에 대한 점군데이터를 획득한다. 각각 점군데이터는 Smartmapper를 활용하여 정밀하게 정합되며 2차원 도면제작과 3차원 구조해석용 모델 작성에 사용된다. 제안된 역설계 기법을 검증하기 위하여 드론화상자료, LiDAR 스캐너자료, 정합자료로부터 생성된 3차원 모델과 실측된 부재간의 거리를 비교하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권11호
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• pp.121-131
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• 2008

슬러리월 연직차수벽 시공시, 지반을 트렌치 형태로 굴착하고, 굴착시공 중 굴착면 붕괴에 대한 안정성을 유지하기 위하여 벤토나이트와 물을 혼합한 슬러리를 트렌치에 채운다. 이렇게 채워진 벤토나이트 슬러리로 인하여 필터케이크(filter cake)이라 불리는 얇고 투수성이 낮은 층이 트렌치벽 표면에 형성되며, 슬러리가 제거 된 이후에도 굴착면에 잔존하여 연직차수벽에서의 순간변위시험(slug test) 해석 결과에 중요한 영향을 미친다. 본 연구에서는 기존에 개발된 수치해석 프로그램 Slug-3D를 수정하여 순간변위시험 해석시 필터케이크의 영향을 고려하는 방법을 제시하고 이를 통하여 정확한 연직차수벽의 투수계수를 산출하도록 하였다. 필터케이크의 영향을 고려하기 위하여 Slug-3D에서는 차수벽과 토양층의 경계면에 불투수조건(no-flux)을 경계조건으로 설정하여 해석을 수행하였다 또한 투수계수 산정에서 기존의 타입커브법(type curve method)을 이용하기 위하여 개선된 type curve를 도출하였고, 선형 커브피팅법(line-fitting method)를 필터케이크가 존재하는 연직차수벽에 적용할 수 있도록 수정 보완하였다. 본 논문에서 제안된 필터케이크를 고려한 해석방법은 EMCON(1995)에 의해 수행된 현장시험 결과의 재해석을 통하여 타당성을 검토하였다. 또한, 본 연구에서 얻어진 결과를 Choi and Daniel(2006)에 의해 수행된 필터케이크가 존재하지 않는 경우의 순간변위시험 해석결과와 비교를 통해 필터케이크 고려가 반드시 필요함을 보여준다.

• 한국결정성장학회지
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• 제33권3호
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• pp.110-115
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• 2023

브로민화 수은(I)(Hg₂Br₂) 물리적 증착법 공정에서 구성요소 B의 분압, P_B를 40 Torr에서 200 Torr로 증가시켰을 때 1개의 셀(unicell)이 결정성장영역에서 기체상 공간의 중심으로 이동함을 보여주고 있다. P_B = 40 Torr에서는 경계층 흐름이 지배적이고, P_B = 200 Torr에서는 코어영역흐름(core region)을 보이고 있다. 고려되는 물리적 증착법 공정에서 P_B = 40 Torr와 P_B = 200 Torr에서 1개(single)의 셀(cell) 형태로 3차원의 유동의 흐름과 x, y 직교 중심축에 대하여 비대칭 유동흐름을 나타내고 있다. 소스와 결정 영역 사이의 임계 온도차는 약 30 K입니다. Hg₂Br₂의 총 몰 플럭스는 임계값에 도달할 때까지 온도차에 따라 증가한다. 임계 총 몰 플럭스에서 총 몰 플럭스는 갑자기 감소한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권4D호
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• pp.491-497
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• 2009

본 연구는 포장가속시험을 이용하여 다양한 온도와 하중재하방법에 따라 아스팔트 포장에 발생하는 소성변형의 특성을 분석하고, 주요 시험결과를 유한요소해석으로 예측하는 방법을 제시하고 있다. 가속시험용 포장단면은 한국도로공사 시험도로 대표 단면 중에 하나를 선정하여 동일하게 시공하고 3가지 온도조건(30, 40, $50^{\circ}C$)에서 반복이동하중에 의한 소성변형을 비교 분석하였다. 차량의 원더링 효과를 모사하기 위하여 가속시험기를 횡방향으로 좌우 35cm 범위 내에서 5cm 간격으로 이동하면서 시험을 수행하였다. 아울러 3가지 원더링 조건에 의한 소성변형의 차이도 수치해석을 통해서 검토하였다. 유한요소해석을 위하여 ABAQUS를 사용하였으며 가속시험 포장 단면을 plain strain 요소로 모델링하였다. 포장 층의 탄성계수는 FWD 시험에 의한 역산결과로 추정하였으며, 소성변형에 영향을 미치는 아스팔트 혼합물의 시간 의존성은 크리프 모델(creep model)로 고려하였다. 그리고 본 연구에서는 유한요소해석에 미치는 모델의 경계조건과 노상의 모델 포함 여부에 따른 영향을 두 가지 모델(전체모델과 부분모델)로 구분하여 검토하였다. 해석결과 두 가지 모델이 예측한 소성변형은 그 크기와 영향 범위에서 확연한 차이를 보였으며 계측결과와 비교하여 보면 노상이 모델에 포함하여야 할 것으로 판단되었다.