• Composites Research
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• 제32권3호
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• pp.148-157
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• 2019

본 연구에서는 탄소섬유, 탄화규소섬유 그리고 하이브리드섬유를 강화재로 하여 TGCVI와 PIP 혼합 공정으로 $C_f/SiC$, $SiC_f/SiC$, $C_f-SiC_f/SiC$의 세라믹복합재를 제조하였다. 열충격싸이클시험, 3점 굴곡시험과 Oxy-Acetylene 토취 시험후에 그들의 기계적물성, 산화저항성과 내삭마성을 평가하였다. $C_f/SiC$복합재는 온도 증가에 따라서 기계적물성의 감소와 준 연성의 파단모드, 그리고 높은 삭마량을 보였다. $SiC_f/SiC$복합재는 $C_f/SiC$ 복합재에 비하여 강한 기계적물성, 낮은 삭마량을 그리고 취성의 파단모드를 나타냈다. 한편 하이브리드 복합재는 가장 우수한 기계적물성과 $SiC_f/SiC$보다는 연성의 파단모드 그리고 $C_f/SiC$ 보다 낮은 삭마량의 결과를 나타냈다. Oxy-Acetylene 토취 시험 중에 SiC매트릭스는 산화되어 $SiO_2$층을 형성하였으며, 특히 이 층은 $C_f-SiC_f/SiC$와 $SiC_f/SiC$ 복합재에서 섬유의 추가적인 삭마를 막는 역할을 하는 것으로 나타났다. 결론적으로 낮은 기공율을 갖는 하이브리드 복합재를 제조한다면, $C_f/SiC$의 산화로 인한 기계적물성의 감소와 $SiC_f/SiC$ 복합재의 취성 파단모드의 개선으로 고온 산화분위기에서 고온열구조재로의 적용이 높을 것으로 기대한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권1호통권53호
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• pp.195-204
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• 2009

강판부착공법은 철근콘크리트(RC) 보의 전단내력이 부족한 경우에 일반적으로 사용되는 보강공법 중의 하나이다. 그러나, 기존의 solid형 강판보강공법은 강성이 우수한 반면 취성적 부착파괴, 비효율적인 재료량 및 시공성 등의 문제가 알려져 있으며, 띠형 강판보강공법은 제한된 접착면적과 강판의 비일체적 거동 때문에 보강효과가 낮게 되는 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선할 수 있는 Slit형 강판을 사용하여 전단내력을 보강하는 방법을 제시하고 이 공법의 보강효과를 분석하고자 하였다. 전단경간 내에서 수직 Slit형 강판의 폭, 간격 및 두께를 주요 변수로 하는 13개의 시험체를 제작하였으며, 본 연구의 실험결과 및 기존 띠형 강판으로 전단보강된 RC 보의 실험결과를 비교 분석하고 Slit형 강판공법의 보강효과를 정량적으로 규명하였다. 실험결과, 기존의 개별적 띠형 전단보강방법에 비하여 일체화된 수직 Slit형 강판으로 보강한 경우에 더 높은 전단내력을 보였으며, 이는 강판과 RC 보의 일체성이 높아지고 강판의 부착면적이 증대되기 때문인 것으로 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제17권4호
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• pp.321-329
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• 2017

콘크리트는 반취성 재료로서 우수한 압축력을 갖는 소재이나 인장력은 취약한 단점이 있다. 이러한 콘크리트의 단점을 개선하기 위한 섬유 보강 콘크리의 사용은 효과적인 인성강화에 대한 효과적인 방안이 될 수 있으며, 휨인성에 취약한 구조체에는 강섬유 보강 콘크리트를 사용함으로 성능을 개선하고 있다. 그러나 강섬유의 부식과 시공성 저하의 문제로 인해 대체 소재의 요구되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 확산성이 우수한 매크로 포타섬유를 사용한 콘크리트의 굳지 않은 콘크리트의 특성과 물리적 특성 및 건조수축 특성을 평가함으로 강섬유의 대체 가능성을 평가하고자 하였다. 실험 결과, 매크로 포타섬유는 강섬유 보강 콘크리트와 비교하였을 때 유동성 향상 및 역학적 성능이 우수한 것으로 나타났다. 매크로 포타 섬유를 사용한 콘크리트의 균열 저항성 부분에서도 강섬유 보강 콘크리트에 비하여 구조적인 균열과 건조 수축 저항성을 개선하는데 효과적인 것을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.94-101
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• 2004

본 연구에서는 인장측 단면이 손상된 철근 콘크리트 보를 변형 에폭시계 모르타르를 사용하여 보수한 후의 휭 거동 특성의 변화 및 파괴형태, 내력 보강 효과 등에 대해 실험적 연구를 수행함으로써 보수 방법에 대한 기초 자료를 확보하고자 하였다. 이를 위해 실험의 주 변수로 손상깊이 2종류, 보수길이 3종류에 대하여 각각 실험변수에 적합한 시험체를 제작하였으며, 기본 시험체를 포함하여 총 7개의 시험체를 제작?실험하였다. 실험 방법은 4점 가력 방법으로 파괴시까지 가력하였으며, 실험결과로 극한하중, 하중-처짐 관계 및 파괴모드에서의 변수의 영향에 따른 시험체의 휨거동에 대해 분석하였다. 또한, 실험연구의 결과를 바탕으로 비선형 해석을 통하여 보수재료의 인장 강도에 따른 보수 후 부재의 구조 거동에 대한 연구를 수행하였다. 연구 결과, 보수 길이와 깊이가 증가하면 보수재료의 인장강도가 부재의 구조 거동에 미치는 영향이 크므로 보수설계 단계에서 보수 면적을 결정할 때 이를 고려해야 하는 것으로 나타났다. 또한, 해석결과로부터 부재의 취성적인 파괴를 방지하기 위해서는 보수재료의 인장강도가 콘크리트의 4배 이하인 재료를 사용하는 것이 적절한 것으로 판명되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.859-866
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• 2010

콘크리트의 취성적인 인장 거동을 보완하기 위해 섬유를 혼입한 섬유보강 콘크리트에 대한 연구가 진행되어 왔으며, 그 중 인장균열 이후 변형 경화 거동(strain hardening behavior)을 보이는 고인성 섬유보강 콘크리트(HPFRCC)에 대하여 활발히 연구되고 있다. 하지만, 철근이 없는 HPFRCC의 인장 및 휨거동에 대해 주로 연구가 계속되어온 반면 철근이 배근된 HPFRCC 부재의 인장 거동에 대한 자료는 미흡한 실정이다. 따라서 이 연구에서는 HPFRCC의 인장거동에 대한 철근의 효과를 분석하기 위해 철근이 배근된 HPFRCC 부재를 제작하여 인장 강성(tension stiffening)에 대한 실험을 수행하였고, 인장 강성 실험 결과에서 HPFRCC의 인장 응력-변형률 관계를 도출하였다. HPFRCC는 균열발생 이후에서 항복에 이르기까지 인장 성능을 균일하게 유지하는 것으로 나타났다. 철근이 배근된 HPFRCC의 인장 강도는 철근이 없는 부재에서 측정된 인장강도에 비해 낮아지는 것으로 나타났으며, 이는 HPFRCC의 높은 건조수축량과 철근의 구속효과에 의한 것으로 사료된다. 이 연구에서 확인된 인장강성 실험 결과 및 분석 자료는 HPFRCC를 철근과 함께 적용할 경우 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.594-605
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• 2003

핀칭은 철근콘크리트 부재의 주기거동 특성을 나타내는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 휨지배를 받는 철근콘크리트 부재에 대하여 핀칭거동의 특성과 에너지 소산능력을 연구하기 위하여 수치해석 연구를 실시하였다. 기존의 실험연구와 수치해석 결과를 분석한 결과, 전단거동과 무관한 휨핀칭이 압축력을 받는 부재에서 일어난다는 사실이 밝혀졌다. 그러나 일정한 철근 배근형태와 철근양을 갖는 부재들은 압축력의 영향에 의하여 주기거동의 형상이 변하더라도 재하된 압축력의 크기와 관계없이 일정한 에너지소산능력을 갖는다. 이는 콘크리트는 압축력이 증가함에 따라서 그 영향력이 증대되지만 취성재료로서 에너지 소산능력에 큰 영향을 미치지 않으며, 주로 철근에 의하여 에너지 소산이 일어난다는 사실을 가리킨다. 따라서 실제 재하되는 압축력의 크기에 관계없이 단순 휨을 받는 단면에 대한 해석을 통하여 휨지배 부재의 에너지 소산능력을 계산할 수 있다. 이러한 연구결과에 근거하여 에너지 소산능력과 감쇠보정계수를 평가할 수 있는 실용적인 방법과 설계식을 개발하였으며, 기존의 실험결과와의 비교를 통해 검증하였다. 이 제안된 방법은 일반적인 설계변수를 이용하여 에너지소산능력을 정확히 평가할 수 있으므로, 설계실무에서 편리하게 사용할 수 있다.

• Design & Manufacturing
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• 제14권1호
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• pp.49-55
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• 2020

In this study, the fatigue behavior and fatigue life characteristics of PA2200 specimens fabricated by SLS 3D printer were studied. Fatigue tests were performed according to the standard specification (ASTM E468) and fatigue life curves were obtained. In order to perform the fatigue test, mechanical properties were measured according to the test speed of the simple tensile test, and the self-heating temperature of the specimen according to the test speed was measured using an infrared temperature measuring camera in consideration of heat generation due to plastic deformation. There was no significant difference within the set test speed range and the average self-heating temperature was measured at 38.5 ℃. The mechanical strength at the measured temperature showed a relatively small difference from the mechanical strength at room temperature. Fatigue test conditions were established through the preceding experiments, and the loading conditions below the tensile strength at room temperature 23 ℃ were set as the cyclic load. The maximum number of replicates was less than 100,000 cycles, and the fracture behavior of the specimens with the repeated loads showed the characteristics of Racheting. It was confirmed that SLS 3D printing PA2200 material could be applied to the Basquin's S-N diagram for the fatigue life curve of metal materials. SEM images of the fracture surface was obtained to analyze the relationship between the characteristics of the fracture surface and the number of repetitions until failure. Brittle fracture, crazing fracture, grain melting, and porous fracture surface were observed. It was shown that the larger the area of crazing damage, the longer the number of repetitions until fracture.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.139-150
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• 2010

기둥은 하중 상태에 따라서 축하중과 횡하중 등에 영향을 받는 주부재로서 많이 사용되어지고 있다. 일반적으로 철근 콘크리트(Reinforced Concrete Column, R.C. Column)이 가장 많이 설계 및 시공되고 있으며, 그 밖에도 콘크리트 충전 강관(.Concrete Filled Tube, CFT) 기둥과 같은 복합재료의 기둥이 최근 현장에 많이 적용되어 건설이 진행되고 있는 실정이다. 철근 콘크리트 기둥의 자중의 감소와 사용 재료의 절감을 위하여, 기존의 기둥에 중공부를 두는 중공 R.C 기둥이 사용되고 있다. 중공 RC의 경우 동일 단면적을 갖는 일반 R.C기둥에 비하여 큰 단면이차모멘트를 갖게 되므로 더 효율적인 단면 활용이 가능하다. 그러나 위와 같은 장점이 있는 것과는 반대로, 중공 R.C 기둥은 내측면의 취성파괴로 인하여 낮은 연성 거동을 할 가능성이 높다. 이러한 내측면의 취성 파괴는 기둥 외측면의 경우 횡철근에 의해 구속되어 있으나, 내측면의 콘크리트에는 구속력이 작용하지 않는다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 중공면에 구속력을 작용시켜, 콘크리트를 3축 구속 상태로 만들어 주어야 한다. 이를 해결하기 위해서 중공 R.C. 기둥 중공부에 강관을 삽입함으로서 중공 기둥 내의 콘크리트를 3축 구속 상태로 만들어주는 내부 구속 중공 R.C 기둥(Internally Concfined Hollow Reinforced Concrete, ICH R.C)이 기존연구자에 의해서 제시되어졌다.(Kang & Han, 2005) 본 연구에서는 ICH RC 기둥의 열전달 해석 및 비선형 재료모델 프로그램을 이용하여 내화 성능을 분석하였으며, 중공비, 피복콘크리트의 두께, 내부강관의 두께를 변수로 선정하여 매개변수를 수행함으로서 내부 구속 중공 RC 기둥의 내화 성능을 증가 시켜주는 인자를 찾아내고 분석하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권9호
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• pp.1093-1098
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• 2013

방탄소재로서 사파이어 재료가 대두되고 있지만 고속 충돌관련 동적거동 및 파괴특성에 관한 연구는 부족한 실정이다. 탄자와 취성세라믹재료간의 상호작용을 연구하기 위해서는 고화질의 초고속 연속영상이 필수적이다. 본 연구에서는 고속충돌 및 관통 현상을 순차적으로 촬영할 수 있는 장치를 개발하였다. 이 장치는 속도측정장치, 마이크로프로세서를 사용한 카메라 구동장치 그리고 다수의 CCD카메라로 이루어져있다. 선형배열센서를 사용한 속도측정장치는 직경 1-2 mm 탄자의 마하 3 속도를 측정할 수 있다. 발사된 탄자가 속도측정장치를 통과하면 속도와 시간이 측정되고 탄자가 비행하는 동안 카메라 구동장치가 정확한 충돌시간을 계산하여 다수의 카메라에 순차적으로 트리거 신호를 보내서 충돌 전후의 형상을 순차적으로 촬영한다. 정확한 충돌시간 예측을 못하면 고해상도의 사진촬영이 거의 불가능하다. 본 연구에서 개발된 정밀 촬영장치를 사용하여 고해상도의 영상을 확보할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.45-52
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• 2015

섬유복합체 (Fiber Reinforced Polymer, FRP)는 비강도가 높고, 비부식성 재료라는 특징을 가지고 있어서 건설 분야에서 철근을 대체할 수 있는 보강근 재료로 인식되고 있다. 몇몇 유리섬유 복합체 (Glass FRP, GFRP) 보강근이 상용화되어 있지만 GFRP는 철근에 비해 가격이 비싸고 상대적으로 낮은 탄성계수와 취성 파괴 특성 때문에 다소 경쟁력이 떨어진다. GFRP 보강근의 재료가격을 낮출 수 없다면 사용된 재료의 성능을 최대로 하여 보강근의 성능을 높이는 것이 상대적인 가격을 낮추는 방법이 될 수 있다. 일반적으로 FRP 보강근의 직경이 커질수록 인장강도는 감소하는 것으로 알려져 있다. 이의 원인 중 하나는 보강근이 인장을 받을 때 외력이 중앙에 위치한 섬유에 충분히 전달되지 못하여 외측에 위한 섬유들만이 인장에 저항하기 때문이다. 따라서 본연의 역할을 수행하지 못하는 섬유는 제거함으로써 보강근의 단가를 낮추면서 보강근이 소정의 성능을 발휘하도록 한다면 가격대비 성능이 최적화된 FRP 보강근을 제작할 수 있다. 본 연구에서는 직경 19 mm의 GFRP 보강근에 대해 단면 내에 중공이 존재하는 경우 중공비율에 따른 인장특성의 변화를 실험적으로 관찰하였다. 중공이 없는 GFRP 보강근 세 개, 네 가지 중공비율에 대해 각각 여섯 개의 GFRP 보강근 시편을 준비하여 인장실험을 실시하였으며 결과 분석을 통하여 인장특성 변화를 도출하였으며 이를 바탕으로 최적의 중공비율을 제안하였다.