• 지질공학
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• 제31권2호
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• pp.199-209
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• 2021

본 논문은 SOC시설물 건설에 따른 지반 안정성을 평가한 논문으로, 기존 지반 및 숨골 조사결과에 따른 지반 물성치를 이용하여 SOC시설물 하부지반의 안정성을 평가한 것이다. 연구내용은 다음과 같다. 1) 기존 지반조사 자료를 기반으로 지반현황을 분석하여 숨골 및 지반 물성치를 산정하였다. 2) 수치해석을 통한 지반의 안정성 및 변형 범위를 파악하였다. 3) 지반안정성 해석단면(대형장비 주행로) 결정한 후 단면에 대한 모델링을 하여, 지반 안정성을 평가하였다. 본 연구는 SOC시설물 전체 부지를 크게 3개의 단면으로 나누어 해석하였으며, SOC시설물 하부지반의 각 단면별 지반, 하중조건 및 포장조건을 파악하여 컴퓨터 수치해석 모델링을 통해 응력, 침하량, 변형률을 산정하였다. 현 지반 조건에 따른 각 단면별 해석결과, 침하량은 0.11~0.18 m, 전응력은 92.75~445 kPa로 해석되었다. 이 결과들은 하부지반의 숨골을 고려하여 지반의 강도 정수를 감소시켰을 뿐 아니라, 하부지반의 보강이 없는 조건으로 해석한 결과이므로, 적절한 하부지반의 조건을 고려하여 약액주입 등의 간단한 지반 보강만으로 충분한 SOC시설물 지반 안정성을 확보할 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권4호
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• pp.30-39
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• 2022

원자력발전소 주요기기의 건전성 유지는 구조물의 안전성과 관련하여 매우 중요한 문제로 인식되고 있으며 배관시스템의 건전성은 원자력발전소의 안전과 관련된 매우 중요한 문제이다. 지진하중으로 인한 배관시스템의 실제 파괴모드는 피로균열에 의한 누수이며 구조적인 손상 메커니즘은 소성변형을 발생할 수 있는 큰 상대변위로 인한 저주기 피로이다. 이 연구에서는 원자력발전소의 배관시스템에서 3인치의 강재 직관과 강재 배관 Tee로 구성된 시험체에 대하여 다양한 크기의 일정한 진폭에 대하여 면내반복가력실험을 수행하였다. 지진하중으로 인한 배관시스템에서 발생하는 상대변위를 고려하기 위하여 하중진폭을 증가시켰으며, 강재 배관 Tee의 한계상태인 피로균열에 의한 누수가 발생할 때까지 수행하였다. 힘과 변위의 관계에 대하여 손상모델에 기반을 둔 손상지수를 이용하여 한계상태를 표현하였다. 그 결과 손상지수를 이용하여 강재 배관 Tee의 한계상태를 정량적으로 표현할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.646-659
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• 2022

연구목적: 본 연구에서는 기존 소방 시설에 사용되고 있는 흔들림방지버팀대에 비하여 설치 면적을 효율적으로 감소시키고, 안정성과 내진 성능이 우수한 4방향 흔들림방지버팀대를 개발하였다. 개발된 4방향 흔들림방지버팀대의 성능 및 신뢰성을 인장 및 압축 시험과 내진 시험을 통하여 검증하였다. 연구방법: KFI 인증 기준에 따라 정적시험으로서 수평 및 수직 배관에 4방향 흔들림방지버팀태을 설치하여 인장 및 압축 시험을 수행하였으며, 정격 하중에 최대 움직임을 측정하였다. 또한 동적시험으로서 물이 채워진 배관에 4방향 흔들림방지버팀태를 설치하고 가속도센서를 통하여 입력 가진파에 대한 시험응답스펙트럼을 측정하였다. 또한 내진 시험 후 배관 및 흔들림방지버팀대의 이탈, 파손 및 국부변형을 관찰하였다. 연구결과: 인장 및 압축 실험을 수행한 결과, 인장 및 압축 시에 배관의 최대 움직임은 규정 기준 대비 50%~70% 이하로서 4방향 흔들림방지버팀태의 성능이 매우 우수함을 알 수 있었다. 4방향 흔들림방지버팀태의 내진 시험결과, 시험응답스펙트럼이 요구응답스펙트럼을 포괄하고 있음을 알 수 있었다. 시험 종료 후에 배관 및 흔들림방지버팀대의 이탈이나 파손 및 국부변형 등은 발생하지 않았으며, 시설물의 구조적 안정성이 유지됨을 확인할 수 있었다. 결론: 본 연구에서는 정적 실험 및 동적 실험을 통하여, 개발된 4방향 흔들림방지버팀대가 KFI 인중 기준을 만족하고 있음을 알 수 있었고, 기존 흔들림방지버팀대에 비하여 효율성과 경제성 및 안정성과 내진 성능이 우수함을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.81-88
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• 2021

최근 지진 빈도 증가로 구조물 건전도 모니터링 (SHM: Structural Health Monitoring, 이하 SHM) 시스템에 대한 관심이 증가하고 있다. Smart concrete는 전기-역학적 거동을 바탕으로 구조물 상태를 분석할 수 있는 기술이다. 하지만 콘크리트 구조물은 지진 시 정적 변형률 또는 하중 속도 보다 10배 이상 빠른 하중 속도가 작용하나 기존 연구 대부분은 정적 하중 속도에서의 감지 능력을 주로 조사하고 있다. 본 연구는 지진과 같이 높은 하중 속도에서 자가 응력감지 능력을 평가하기 위해 만능재료시험기 (UTM: Universal Testing Machine, 이하 UTM)를 사용하여 3가지 하중 재하 속도 (1, 4, 8 mm/min) 하에서 Smart Ultra High Performance Concrete (S-UHPC)의 전기-역학적 거동을 측정하였다. S-UHPC의 최대 압축 하중에서 Stress sensitive Coefficient (SC)는 1 mm/min 하중 속도 기준 -0.140%/MPa로 측정되었으나, 하중 속도가 각각 4, 8 mm/min으로 증가함에 따라 42.8 %, 72.7% 감소하였다. 전도성 재료의 변형 감소, 미세균열 증가로 인하여 S-UHPC의 감지능력이 하중속도 증가에 따라 감소하였지만, 그럼에도 불구하고 높은 하중 속도 하에서도 우수한 감지 성능을 보여 구조물 지진 하중 감지를 위한 SHM 시스템에 활용 가능함을 확인하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.69-78
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• 2022

지오튜브 공법은 해안지역 해안선 침식방지와 준설토 매립 호안사면의 뒤채움 필터석 대체용으로도 널리 활용되고 있다. 본 연구는 지오텍스타일에 의해 보강되어 제작된 공시체를 현장 상태를 고려하여 등방 구속압력 10kPa, 50kPa, 100kPa 이하로 최소화하여 연직응력 재하 시 변형 거동을 파악하였다. 시험결과 공시체의 연직 변형율 7%까지는 구속압(≤100kPa)에 관계없이 지오텍스타일 조직의 이완에 따른 인장력이 발휘되는 초기 Strain Hardening 영향으로 응력-변위 거동은 동일하였다. 변형율 7%이상부터는 구속압력이 작은 공시체는 재하 시 변형이 커서 보강 지오텍스타일의 인장 저항력을 증가시키므로 Strain Hardening에 의해 파괴 시 축차응력은 상대적으로 증가하였다. 파괴 후는 급격하게 Strain Softening에 의해 취성파괴형태를 나타내면서 저하되었다. 이는 일반적인 삼축압축시험에서 셀 압이 증가되면서 전단응력도 크게 증가되는 현상과 다르다. 지오텍스타일 등방구속시험에서는 지오텍스타일의 인장변위가 일차적으로 영향을 받기 때문에 탄성계수를 급격하게 증가시키는 탄성 거동을 나타내고 있다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.25-35
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• 2023

Considering the non-linear behavior of structure and soil when evaluating a nuclear power plant's seismic safety under a beyond-design basis earthquake is essential. In order to obtain the nonlinear response of a nuclear power plant structure, a time-domain SSI analysis method that considers the nonlinearity of soil and structure and the nonlinear Soil-Structure Interaction (SSI) effect is necessary. The Boundary Reaction Method (BRM) is a time-domain SSI analysis method. The BRM can be applied effectively with a Perfectly Matched Layer (PML), which is an effective energy absorbing boundary condition. The BRM has a characteristic that the magnitude of the response in far-field soil increases as the boundary interface of the effective seismic load moves outward. In addition, the PML has poor absorption performance of low-frequency waves. For this reason, the accuracy of the low-frequency response may be degraded when analyzing the combination of the BRM and the PML. In this study, the accuracy of the analysis response was improved by adjusting the PML input parameters to improve this problem. The accuracy of the response was evaluated by using the analysis response using KIESSI-3D, a frequency domain SSI analysis program, as a reference solution. As a result of the analysis applying the optimal PML parameter, the average error rate of the acceleration response spectrum for 9 degrees of freedom of the structure was 3.40%, which was highly similar to the reference result. In addition, time-domain nonlinear SSI analysis was performed with the soil's nonlinearity to show this study's applicability. As a result of nonlinear SSI analysis, plastic deformation was concentrated in the soil around the foundation. The analysis results found that the analysis method combining BRM and PML can be effectively applied to the seismic response analysis of nuclear power plant structures.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권2호
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• pp.65-70
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• 2023

나노임프린트 리소그래피(Nanoimprint lithography, NIL) 공정은 패턴 형성을 위한 공정 단순성, 우수한 패턴 형성, 공정의 확장성, 높은 생산성 및 저렴한 공정 비용이라는 이유들로 인해 많은 관심을 받고 있다. 그러나, 기존의 NIL 기술들을 통해 금속 소재 상 구현할 수 있는 패턴의 크기는 일반적으로 마이크로 수준으로 제한적이다. 본 연구에서는, 다양한 두께의 금속 기판 표면에 마이크로/나노 스케일 패턴을 직접적으로 형성하기 위한 극압 임프린트 리소그래피(extremepressure imprint lithography, EPIL) 방법을 소개하고자 한다. EPIL 공정은 자외선, 레이저, 임프린트 레지스트 또는 전기적 펄스 등의 외부 요인을 사용하지 않고 고분자, 금속, 세라믹과 같은 다양한 재료의 표면에 신뢰성 있는 나노 수준의 패터닝을 가능하게 한다. 레이저 미세가공 및 포토리소그래피로 제작된 마이크로/나노 몰드는 상온에서 높은 하중 혹은 압력을 가해 정밀한 소성변형 기반 Al 기판의 나노 패터닝에 활용된다. 20 ㎛ 부터 100 ㎛까지 다양한 두께를 갖는 Al 기판 상 마이크로/나노 스케일의 패턴 형성을 보여주고자 한다. 또한, 다목적 EPIL 기술을 통해 금속 재료 표면에서 그 형상을 제어하는 방법 역시 실험적으로 증명된다. 임프린트 리소그래피 기반 본 접근법은 복잡한 형상이 포함된 금속 재료의 표면을 요구하는 다양한 소자 응용을 위한 나노 제조 방법에 적용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권1호
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• pp.71-77
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• 2023

지속적인 산업 발전에 따라 천연자원 고갈, 폐기물 발생 뿐만 아니라 다양한 기상이변 현상 발생이 빈번해지고 있다. 기후위기 극복과 자원절약을 위해 산업부산물을 재활용하기 위한 노력이 계속되고 있다. 슬래그는 철강산업에서 발생하는 대표적인 부산물로 밀도가 크고 강성이 높은 특징에 따라 아스팔트 콘크리트용 재료로 활용시 강도 증진, 변형 감소를 가져와 소성변형 저항성과 수분 저항성을 향상시키는 특징이 있다. 반면 팽창 특성을 갖고 있어 성토재, 매립재 등 비교적 저부가가치용 재료로 활용되고 있다. 슬래그 재료의 적용처 확대를 위해 슬래그 아스팔트 콘크리트 포장의 균열 저항성 평가 실험을 수행하였다. 간접인장강도 시험결과 슬래그 골재를 사용한 아스팔트 혼합물은 동일 입도의 일반 혼합물 대비 1.13배 이상 높은 값을 보이고 터프니스 또한 1.17대 높아 균열저항성이 향상되는 것으로 나타났다. 또한, 4점 빔 피로 실험과 슬래그 아스팔트 혼합물의 파괴횟수가 20,409회로 일반 혼합물 대비 2배 이상 증가하였으며 Overlay Test 결과 인장하중 잔류율이 4배 이상 높은 값을보여 반복적인 피로에 대한 균열 저항성도 향상되는 것을 알 수 있었다. 이에 따라 슬래그 골재의 사용은 아스팔트 콘크리트 포장의 성능 향상에 다양한 이점이 될 수 있을 것으로 평가된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6C호
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• pp.267-275
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• 2009

강관합성말뚝은 외부 강관의 합성 구속효과에 의해 말뚝강도가 커지고, 연성파괴 거동이 발생한다. 본 연구에서는 해상 지반에 근입된 말뚝에 대하여 말뚝재료의 항복거동 및 지반의 탄소성 거동을 함께 고려할 수 있는 3차원 수치해석을 수행하여 하중-변위 거동 및 강관합성말뚝의 보강효과를 분석하였다. 이를 위하여 강관, 콘크리트, 강관합성말뚝에 대하여 각각 말뚝직경과 재하방향에 따른 변수연구를 수행하였다. 그 결과, 수직방향 극한지지력의 경우 강관합성말뚝은 강관말뚝과 비교하여 평균 1.90배, 콘크리트 말뚝에 대하여는 평균적으로 동일한 지지력을 보여주었다. 허용변위 기준에서의 수평방향 지지력의 경우 강관합성말뚝은 강관말뚝에 비하여 평균 1.46배, 콘크리트 말뚝에 비하여 평균 1.25배 큰 것으로 나타났다. 그리고, 허용변위 기준에서의 강관합성말뚝의 말뚝두부 변위는 평균적으로 강관말뚝의 약 78%, 콘크리트 말뚝의 약 53%로 나타나 강관합성말뚝의 변위억제 효과가 큰 것으로 나타났다. 본 해석조건에서 강관합성말뚝의 수직방향 극한지지력 증가효과는 작았지만 수평방향 재하시의 강관합성말뚝의 변위억제 효과에 의해 현장타설말뚝의 경제적인 설계가 가능할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6C호
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• pp.259-266
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• 2009

강관합성말뚝의 강관은 내부 콘크리트의 변형을 억제하여 말뚝강도를 증가시키고 연성파괴를 유도하는 보강효과를 발휘한다. 본 연구에서는 강관, 콘크리트, 강관합성 시험체에 대하여 수행된 압축재하 실험의 하중-변위 곡선을 모사할 수 있는 해석모델 및 입력물성값을 분석하였다. 그 결과, 강관은 von-Mises 모델, 그리고 콘크리트는 소성변형률에 따라 점착력과 팽창각을 감소시키는 변형률 연화모델을 적용하여 실험결과를 모사하였다. 또한, 콘크리트 내부의 철근은 항복 모멘트 적용 및 철근의 단면적을 감소시켜 모사하였다. 본 연구에서 적용된 해석기법은 실험결과와 비교하여 강관합성말뚝의 항복거동 및 보강효과를 잘 모사할 수 있는 것으로 나타났다. 실물크기 말뚝에 대한 변수연구를 수행한 결과, 강관 합성말뚝의 재료강도는 강관의 보강효과에 의해 축방향에 대해 약 10%, 횡방향에 대해 약 20~45% 증가하는 것으로 나타났다.