• Composites Research
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• 제29권3호
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• pp.111-116
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• 2016

터보/컴프레셔(Turbo compressor)용 틸팅 패드 저널 베어링(Tilting pad journal bearing)은 고속, 고하중의 주축(Rotor)을 지지하는 역할을 하며, 화이트 메탈(White metal)이 대표적인 소재로 널리 사용되어왔다. 그러나 예기치 않은 윤활유 공급 중단 상황(Oil cut situation) 또는 베어링과 주축 사이에 유막(Oil film)이 제대로 형성되지 않을 경우, 기존의 화이트 메탈 베어링은 융착(Seizure) 현상에 의해 바로 정지하게 되고 주축에 심각한 손상을 유발한다. 이러한 융착 문제를 해결하기 위해 기존의 화이트 메탈에 비해 높은 비강성, 비강도 그리고 뛰어난 마찰 특성(Tribological characteristic)을 가지는 탄소섬유 강화 복합재료(Carbon fiber reinforced composite)가 틸팅 패드 저널 베어링에 사용될 수 있다. 본 연구에서는 고 내열성 탄소섬유/에폭시 복합재료 틸팅 패드 저널 베어링의 오일공급 중단 상황에서의 내구성에 대한 연구를 진행하였다. 이를 위해 상온 및 오일공급 중단상황의 고온에서 인장, 압축, 전단 등의 기초적인 복합재료 물성 실험을 진행하였고, 복합재료 틸팅 패드 저널 베어링에 있어 가장 중요한 물성인 층간 계면 강도를 측정하기 위해 Short Beam Shear 실험을 진행 하였다. 오일 공급 중단 상황에서 복합재료 틸팅 패드 저널 베어링의 파손(Failure) 가능성을 알아보기 위해 유한 요소 해석(Finite element analysis)을 진행함으로써 베어링 표면에 가해지는 최대 응력을 도출하였고, 해석 결과와 물성 시험으로부터 측정된 강도 값을 이용하여 Tsai-Wu Failure index를 계산하였다. 해석 결과를 검증하기 위해 산업용 테스트 벤치를 이용하여 탄소섬유/에폭시 복합재료로 제조된 틸팅 패드 저널 베어링의 오일 공급 중단 실험을 진행하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.623-641
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• 2020

터널식 전력구는 약 5 km 이내의 연장을 기계식 굴착장비인 밀폐형 쉴드TBM을 이용하여 건설된다. 공기지연 예방 및 적기가압을 위해서는 암반등급별 공사기간의 예측정확도를 향상시켜야하며, 투입된 장비의 성능을 고려한 최적운전이 필수적이다. 이에 본 연구에서는 3.6 m급 쉴드TBM에 적합한 순굴진율 모델을 개발하고자 실대형 굴진시험을 수행하였다. 대표적인 일축압축강도에 대해서 소요추력과 커터헤드 회전속도를 바탕으로 약 100회의 실험을 수행하였다. 이에 풍화암, 연암, 경암분류에 따라 일축압축강도와 장비의 소요추력 조건이 고려된 연직력과 압입깊이 및 일축압축강도와 토크와의 상관관계를 제시하였다. 개발된 순굴진율 모델을 바탕으로 구동부 성능분석과 최적운전 조건에 대해 제시하였다. 본 연구결과를 통해 터널식 전력구 공사기간 단축 및 조기사용에 대한 사용자 편익증대를 기대할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.283-290
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• 2020

본 연구에서는 수상 태양광 발전설비를 위한 부유체 개발에 대하여 연구하였다. 부유체는 단위 모듈로 이루어진 금속재질의 프레임과 상부의 태양광 패널들을 수상에서 부력을 이용하여 지지하는 부품이다. 단위 모듈화된 프레임의 구조와 태양광 패널의 설치 환경을 고려하여 부유체에 작용하는 하중을 산출하였다. 부유체의 형상은 수압과 부력을 고려하여 바깥쪽으로 둥근 형태를 가지도록 하였으며, 유한요소해석을 수행하여 부유체의 세부 형상과 두께를 설계하였다. 설계된 부유체는 선형저밀도폴리에틸렌 플라스틱을 사용하여 회전성형법으로 제작하였다. 부유체의 압축강성을 측정한 결과, 제작된 부유체는 최대하중 322.7 kgf의 4배 이상에서도 붕괴를 일으키지 않고 강성을 유지하는 것으로 나타났다. 부유체의 장기 압축 시험을 수행하기 위하여 중력을 이용한 무게추 방식의 장기 하중 인가 장치를 제작하였다. 부유체에 무게추를 올린 후 7일 간 부유체의 압축량을 측정한 결과, 작은 하중에서도 지속적인 압축 변형이 발생하였다. 그러나 상시 하중 100 kgf 에 대하여 10년 압축량을 예측한 결과 약 4.64 mm 의 작은 변형이 예측되었다. 이와 같이 개발된 부유체는 수상 태양광 발전시스템에 사용이 가능한 것으로 나타났다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권6호
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• pp.493-498
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• 2016

본 연구에서는 영하 $163^{\circ}C$의 극저온 환경에서 저장되는 액화천연가스 운반선 방열시스템에 적용되는 폴리우레탄 폼 단열재의 기계적 강도를 향상시키기 위한 연구의 일환으로 폴리우레탄 폼 합성 시 산화그래핀을 첨가한 산화그래핀-폴리우레탄폼을 개발하였다. 우선 Hummers 방법을 이용하여 산화그래핀을 합성하였으며, 폴리올과 이소시아네이트의 중합반응 시 산화그래핀의 중량비를 다르게 첨가하여 산화그래핀-폴리우레탄 폼 벌크를 제작하였다. 미세구조 분석을 통해 산화그래핀의 양에 의존한 산화그래핀-폴리우레탄 폼의 셀 안정성에 대해 분석 하였으며, 이와 동시에 산화그래핀이 폴리우레탄 폼 셀에 미치는 영향에 대해 분석하고자 하였다. 또한, 기계적 강도를 계측하기 위해 극저온용 챔버를 탑재한 만능재료시험기의 온도를 제어하여 상온 및 영하 $163^{\circ}C$의 극저온 환경에서 압축시험을 수행하여 기계적 거동 및 파손 특성에 대해 규명하였다. 시험 결과 산화그래핀의 양이 증가 할수록 기계적 강도는 향상되지만, 일정량 이상이 되면 셀형성을 방해하여 셀 구조의 안정성이 저하되고 기계적 강도 또한 저하되는 현상을 관찰하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제10권5호
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• pp.113-119
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• 2010

설계강도 80 MPa인 고강도 콘크리트가 B/P에서 대량 생산, 공급되는 현장조건하에서도 시험실 조건과 동일한 재료물성을 발휘하는지 여부를 평가하기 위하여 내화시험과 시험시공을 수행하고, 그 결과를 평가하였다. 내화성능평가 결과, 복합섬유(PP섬유, NY섬유)를 0.075 %혼입한 80 MPa의 고강도 콘크리트가 내화성능과 폭렬방지 성능이 우수한 것으로 나타났다. 고강도 콘크리트 시험시공 결과, 압송 전에는 공기량, 유동성, 압축강도 등을 모두 만족하였으나, 압송 후에는 슬럼프 플로가 목표물성보다 다소 작게 평가되어 개선이 필요한 것으로 판단되었다. 고강도 콘크리트의 수화온도 역시 관련 기준을 만족하였다. 고강도 콘크리트의 단위시간당 타설량은 약 $44m^3$로 우수한 것으로 나타났으며, 충전성 또한 매우 우수한 것으로 평가되었다. 개발된 3성분계 고강도 콘크리트는 실리카 흄이 사용된 기존 고강도콘크리트와 비교하여 경제적이며 경화 전 후의 재료물성과 시공성이 우수하여 초고층 구조물의 건립 시 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.536-544
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• 2016

최근 초고층 구조물이 증가함에 따라 구조내력 확보를 위해 80~100 MPa 수준의 초고강도 콘크리트 사용이 증가하고 있는데, 이들 구성 재료 중 사용량이 가장 많은 골재는 종류나 특성에 따라 초고강도 콘크리트의 성능 및 경제성에 미치는 영향이 크므로 이에 대한 고찰이 요구된다. 이에 본 연구에서는 100 MPa 급 초고강도 콘크리트의 공학적 특성에 미치는 잔골재 영향을 고찰하고자, 석회암잔골재(LFA), 전기로 산화 슬래그 잔골재(EFA), 세척사(SFA) 및 화강암 부순 잔골재(GFA)의 4종과 이들을 상호 혼합한 4종의 혼합골재를 선정하여 초고강도 콘크리트의 공학적 특성을 고찰하고자 한다. W/B 20%에서 보통포틀랜드시멘트:플라이애시:실리카흄의 비율을 7:2:1로 조합한 콘크리트를 제조하였다. 연구결과에 따르면 LFA 사용 배합이 양호한 잔골재의 입형 및 입도 등 입자특성에 기인하여 동일 고성능 감수제 사용량에서 가장 높은 슬럼프 플로 및 높은 충전성을 확보하며, 혼합골재 사용 배합에 비해 전반적인 유동성이 우수함을 확인할 수 있었다. 또한, 압축강도 및 자기 수축 저감 성능은 EFA 및 LFA 사용 배합이 여타 골재 종류 및 혼합조합에 비해 골재 자체의 양호한 탄성계수 및 강도 그리고 EFA의 free-CaO에 기인하여 보다 양호한 성능을 갖고 있음을 확인하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제11권1호
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• pp.191-200
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• 1999

집중하중을 받는 단순지지 철근콘크리트 깊은 보를 대상으로 콘크리트의 압축강도, 전단스팬비, 웨브 수직 및 수평 보강철근비를 변수로 하여 깊은 보의 구조거동과 전단강도를 실험적으로 조사하였으며, 각 변수의 영향을 고찰하고 규준식 및 제안식 등과 비교, 검토하였다. 42개의 시험체를 실험한 결과, 모든 시험체는 전단스팬 내에서 콘크리트의 과도한 균열 및 압괴에 의해 파괴되었고, 시험체의 초기강성은 압축강도에 관계없이 전단 스팬비가 작을수록 크게 나타났으며, 경사균열 발생 이후 보의 강성이 점진적으로 감소되었다. 전단스팬비가 증가함에 따라 경사균열 및 최대하중은 일정하게 감소하며, 콘크리트 압축강도가 증가할수록 최대하중은 증가하나 경사균열 하중은 거의 변화가 없었고, 전단스팬비의 증가에 따라 콘크리트의 압축강도가 전단강도에 미치는 영향 또한 일정하게 감소하는 것으로 보인다. 웨브의 전단보강근 효과는 전단스팬비의 영향을 받으며, 전단스팬비가 작아지면 수평보강근의 효과가, 전단스팬비가 커지면 수직보강근의 효과가 상대적으로 커짐을 알 수 있었다. 실험결과와 비교하여, 이론식은 de Paiva의 제안식이, 규준식은 CIRIA guide가 실험결과에 가장 부합하는 것으로 나타났으며, 국내 규준식은 실험값에 비해 상당히 낮은 강도로 계산되고 있어 안전 측에 있는 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.565-572
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• 2009

이 연구에서는 전기화학적 기법을 사용하여 혼합콘크리트의 일종인 palm oil fuel ash(POFA) 콘크리트의 부식저항성을 평가하였다. POFA는 야자수로부터 야자유를 정제하고 난후 야자수 재로 추출되어진 산업 재생 폐기물을 일컫는다. POFA 콘크리트의 기본 물성 특성분석을 위해서 초기재령에서의 POFA 콘크리트의 압축강도, 슬럼프, 중량감소율, 블리딩 및 팽창비 특성 분석실험을 수행하였다. 한편, 내구성 특성분석을 위해서 염소이온침투시험 및 중성화 침투시험도 수행하였다. 마지막으로 전기화학적 균열치유기법을 사용하여, 가압전압 특성분석, 갈바닉 전류특성분석 및 선형분극저항 평가 등의 부식저항성 평가를 실시하였다. 실험 결과로부터, 장기재령의 강도, 블리딩, 슬럼프 특성, 팽창비, 염소이온 확산성, 탄산화 저항성 및 부식저항성의 향상 효과가 활성화 되어진 POFA 콘크리트의 포졸란 반응에 기인하여 이루어지고 있음을 확인하였다. 따라서 POFA 콘크리트는 그린-재생 자원으로서 시멘트계 대체 결합재로서의 이용가능성이 있음을 확인할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.617-624
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• 2010

SHCC(strain hardening cement composite)의 구성요소 중 섬유는 상당히 중요하며 가교작용에 의해 시멘트 복합체의 파괴양상을 조절 할 수 있고, 섬유의 인장강도, 탄성계수, 형상비와 같은 섬유의 특성은 SHCC 구조물에서의 파괴 거동에 큰 영향을 미치게 된다. 콘크리트의 경우 수축에 따른 균열과 인장강도가 작게 나타나는 대표적인 단점을 가지고 있다. 또한 구조물에서 수축에 따른 균열은 피할 수 없게 되는 간과해서는 안되는 요소로, 팽창재를 사용함에 따라 초기수축균열을 줄여줄 수 있다. 따라서 이 논문에서는 팽창재를 사용한 SHCC의 변형 및 거동에 따른 성능을 평가하기 위하여 수축, 압축, 휨 및 인장 실험을 계획하였으며, 물바인더비 30%, 팽창재 대체량은 8~14%, 섬유의 혼입량은 1.5%를 사용하여 실험체를 계획 하였다. 또한 팽창재와 섬유 사용에 따른 영향을 평가하기 위하여 팽창재를 0, 10% 치환한 Mor 실험체를 계획 하였다. 팽창재를 사용함에 따라 발생한 SHCC의 팽창은 섬유에 의해 억제 되었으며, 팽창재를 사용함에 따라 전반적으로 성능이 향상되었으며, 팽창재를 10% 혼입한 실험체의 경우 가장 적절한 팽창량을 나타내는 것으로 판단된다.

• 대한치과보철학회지
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• 제42권5호
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• pp.535-543
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• 2004

Purpose: The purpose of this study is to compare the effect of two fiber post systems and one metal cast post system on the fracture strength and fracture pattern of crowned, endodontically treated teeth with 2 mm-height of the reamining tooth structure. Materials and methods: A total of 36 recently extracted sound human mandibular premolars were selected Each tooth structure of the crown portion except 2mm-height of the one above the cementoenamel junction was removed. After being endodontically treated, they were randomly distributed into 3 groups: group 1, restored with quarts fiber post(D.T. Light-Post), group 2, with glass fiber post(FRC Postec), and group 3, metal cast post and core. All teeth were fully covered with nonprecious metal crowns. Each specimen was embedded in an acrylic resin block and then secured in a universal load-testing machine. A compressive load was applied at a 130 degree angle to the long axis of the tooth until fractured, at a crosshead speed 20mm/min. The highest fracture loads were measured and recorded as the fracture strength of each specimen. Fracture areas were measured on the mid-buccal and mid-lingual point from the crown margins. One-way analysis of variance and Turkey test were used to determine the statistic significance of the different fracture loads and areas among the groups (p<0.05). Results: The mean fracture loads were $1391{\pm}$425N(group 1), $1458{\pm}476N$(group 2) and $1301{\pm}319N$(group 3). The fracture loads among the three groups had no statistically signifiant difference (p>.05). The mean fracture area of the fiber post was closer to the crown margin than that of the metal cast post and core(p<.05). The metal cast post showed unrestorable and catastrophic fracture patterns. Conclusion: Within the limitations of this study, fracture loads with any statistically significant difference were not recorded for endodontically treated teeth restored with two fiber posts and the metal cast post. But teeth restored with the fiber posts typically showed the fracture pattern close to the crown margin, which was almost restorable.