• Steel and Composite Structures
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• 제49권4호
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• pp.381-392
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• 2023

This study experimentally investigates the flexural behavior of steel-UHPC composite slabs composed of an innovative negative Poisson's ratio (NPR) steel plate and Ultra High Performance Concrete (UHPC) slab connected via demountable high-strength bolt shear connectors. Eight demountable composite slab specimens were fabricated and tested under traditional four-point bending method. The effects of loading histories (positive and negative bending moment), types of steel plate (NPR steel plate and Q355 steel plate) and spacings of high-strength bolts (150 mm, 200 mm and 250 mm) on the flexural behavior of demountable composite slab, including failure mode, load-deflection curve, interface relative slip, crack width and sectional strain distribution, were evaluated. The results revealed that under positive bending moment, the failure mode of composite slabs employing NPR steel plate was distinct from that with Q355 steel plate, which exhibited that part of high-strength bolts was cut off, part of pre-embedded padded extension nuts was pulled out, and UHPC collapsed due to instantaneous instability and etc. Besides, under the same spacing of high-strength bolts, NPR steel plate availably delayed and restrained the relative slip between steel plate and UHPC plate, thus significantly enhanced the cooperative deformation capacity, flexural stiffness and load capacity for composite slabs further. While under negative bending moment, NPR steel plate effectively improved the flexural capacity and deformation characteristics of composite slabs, but it has no obvious effect on the initial flexural stiffness of composite slabs. Meanwhile, the excellent crack-width control ability for UHPC endowed composite members with better durability. Furthermore, according to the sectional strain distribution analysis, due to the negative Poisson's ratio effect and high yield strength of NPR steel plate, the tensile strain between NPR steel plate and UHPC layer held strain compatibility during the whole loading process, and the magnitude of upward movement for sectional plastic neutral axis could be ignored with the increase of positive bending moment.

• Steel and Composite Structures
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• 제50권5호
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• pp.515-529
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• 2024

Cold-formed steel (CFS) is a popular choice for construction due to its low cost, durability, sustainability, resistance to high environmental and seismic pressures, and ease of installation. The beam-column connections in residential and medium-rise structures are formed using self-drilling screws that connect two CFS channel sections and a gusset plate. In order to increase the moment capacity of these CFS screwed beam-column connections, stiffeners are often placed on the web area of each single channel. However, there is limited literature on studying the effects of stiffeners on the moment capacity of CFS screwed beam-column connections. Hence, this paper proposes a new test approach for determining the moment capacity of CFS screwed beam-column couplings. This study describes an experimental test programme consisting of eight novel experimental tests. The effect of stiffeners, beam thickness, and gusset plate thickness on the structural behaviour of CFS screwed beam-column connections is investigated. Besides, nonlinear elasto-plastic finite element (FE) models were developed and validated against experimental test data. It found that there was reasonable agreement in terms of moment capacity and failure mode prediction. From the experimental and numerical investigation, it found that the increase in gusset plate or beam thickness and the use of stiffeners have no significant effect on the structural behaviour, moment capacity, or rotational capacity of joints exhibiting the same collapse behaviour; however, the capacity or energy absorption capacities have increased in joints whose failure behaviour varies with increasing thickness or using stiffeners. Besides, the thickness change has little impact on the initial stiffness.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.829-839
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• 2003

최근 원전 구조물을 비롯한 해양에 인접한 콘크리트 구조물의 경우 외부의 염소이온 확산에 의한 철근 부식과 관련한 문제가 콘크리트의 내구성과 관련된 중요한 요인으로 인식되고 있으며, 이와 관련된 다양한 연구들이 국 내외 적으로 수행되고 있다. 그러나, 탄산화를 비롯한 복합열화 환경에서의 염소이온 확산에 대한 연구결과는 아직까지 미흡한 실정으로 본 연구에서는 이와 관련하여 탄산화 작용이 콘크리트 중의 염소이온 확산에 미치는 영향에 대한 실험적인 연구를 수행하였다. 본 연구에서 수행한 5% 염화나트륨 용액 침지 및 10% $CO_2$ 촉진탄산화 반복실험 결과 콘크리트의 탄산화는 콘크리트 내부로의 염소이온 확산 정도를 증가시키는 것으로 나타났으며, 이것은 탄산화 영역에서 고정된 염소이온의 유리에 따른 염소이온 농도 구배의 증가 때문인 것으로 판단된다. 한편, 플라이애쉬를 혼입한 콘크리트의 경우 표면부에서 일정한 깊이까지는 촉진탄산화의 영향에 의한 높은 염소이온 침투량을 나타내지만 경계를 넘어선 영역에서는 플라이애쉬를 혼입하지 않은 경우와 거의 유사한 정도의 염소이온 침투량을 보였다. 본 연구를 통해 탄산화 작용이 콘크리트 내부로의 염소이온 침투에 미치는 영향과 관련한 기초적인 실험자료를 축적하였으며 향후 추가적인 연구를 통해 콘크리트 구조물의 내구수명을 산출하는데 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 전자공학회논문지
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• 제52권7호
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• pp.143-152
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• 2015

품질경쟁력지수(QCI)는 전 세계에 유통 중인 제품의 품질을 객관적으로 측정할 수 있고, 정량적으로 비교할 수 있는 지표로 정의된다. 본 논문에서는 국내외 의류품 유통관리 시장에 보급되고 있는 UHF대역 RFID 라벨 태그(전세계 ISO 18000-3C지원)의 품질경쟁력지수 산출을 위한 평가모델을 제안한다. 품질경쟁력지수 평가모델은 KS표시품 품질우수성 지수(KS-QEI)모델을 기반으로 하고, 공정능력, 내환경성, 내구성, 설계마진 총 4가지의 평가항목으로 구성된다. 품질경쟁력지수는 가중산술 평균을 통해 평가항목 별 점수와 각 항목별 가중치를 각각 곱한 후 합산하는 방식으로 계산된다. 여기서 가중치는 국내외 산학연 전문가를 대상으로 AHP방식의 설문조사를 통해 결정되었다. 제안된 품질경쟁력지수는 글로벌 경쟁기업 제품과의 품질비교 결과 뿐만 아니라 이를 통해 우수한 품질의 국내 RFID 라벨 태그 정보를 제공할 수 있다. 또한 신제품을 개발하고자 하는 제조업체의 품질향상을 위해 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.56-64
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• 2021

구조체 열화, 손상 등에 의해 발생하는 누수는 동결융해에 의한 체적 변화를 유발하는 주요 원인 중 하나이며, 콘크리트 내부의 미세균열, 표면 스케일링 등을 유발한다. 이러한 손상은 염화물 등 외기 유해물질 침투 및 확산을 가속화시킨다. 시설물 성능평가 세부지침(2020)에서 피복 콘크리트 품질과 동해환경 지표가 새롭게 제시되었으며, 피복 콘크리트 품질은 반발경도시험으로, 동해환경은 동결융해 싸이클 수로 평가한다. 본 논문에서는 빠른 동특성 기반 초음파 비선형성을 통해 동결융해에 의한 초기 미세손상을 평가하고자 하였다. 서로 다른 물-시멘트비(40%, 60%)와 공기량(1.5%, 3.0%)을 가지는 콘크리트 시험체를 제작하고, 동결융해 싸이클 수를 증가시키며 압축강도, 반발경도, 상대동 탄성계수, 초음파 비선형성을 측정하였으며, SEM을 활용하여 미세균열 발생 및 진전을 분석하였다. 그 결과, 상대동탄성계수 및 반발경도로는 확인이 어려웠던 초기 미세손상을 공진주파수 비선형성 측정을 통해 탐지할 수 있었으며, 콘크리트의 동결융해 저항성능을 예측할 수 있다는 가능성을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권1A호
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• pp.53-59
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• 2010

최근 들어 적외선을 이용하여 콘크리트 구조물의 결함 또는 공동 등을 평가하려는 비파괴 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 이는 유지관리기법의 중요한 부분을 이루고 있다. 적외선 화상분석(Infrared Thermography)을 콘크리트 표면에 적용할 경우, 콘크리트의 표면온도는 표면을 구성하는 재질과 열적특성(비열, 열전도율, 열전달율)에 따라 그 응답이 다르게 나타나게 된다. 서로 다른 배합을 가지는 시멘트 모르타르에서는 공극률이 다르게 구성되고, 표면에서 공극률의 차이는 열에 노출된 뒤, 냉각되는 과정에서 열적 거동이 다르게 평가된다. 한편 이러한 공극률은 강도 및 염화물 확산계수와 같은 역학적/내구적 특성에 영향을 주기도 한다. 본 연구에서는 외부에서 열을 가하여 측정하는 능동방식(active type)을 이용하여, 표면의 온도변화를 분석하였다. 물-시멘트비 55%와 65%인 시멘트 모르타르 시편을 제작하였으며, 공극률, 압축강도, 염화물 확산계수 등의 물리적 특성값들이 평가되었다. 이후 동일한 실내조건(온도 $20{\sim}22^{\circ}C$, 습도 55-60%)에서 적외선 화상분석 기법을 적용하였다. 시간의 경과에 따라 공극을 많이 포함하는 시편의 경우, 표면 온도가 상대적으로 증가하였으며, 온도가 일정해지는 시점(임계시점)이 단축되고 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 특성은 콘크리트와 같이 공극과 골재를 가지고 있는 복합재료의 품질 평가에 적용할 수 있음을 시사한다. 한편 공극률과 실험상수를 고려하여, 공극률에 따라 변화하는 임계시간에 대한 계산식을 제안하였다. 본 논문에서는 시멘트 모르타르의 공극량의 변화에 따른 물리적 변화와 이에 따른 열특성 변화가 논의될 것이다.

• Steel and Composite Structures
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• 제50권6호
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• pp.705-720
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• 2024

Analyzing the collapse behavior of thin-walled steel structures holds significant importance in ensuring their safety and longevity. Geometric imperfections present on the surface of metal materials can diminish both the durability and mechanical integrity of steel shells. These imperfections, encompassing local geometric irregularities and deformations such as holes, cavities, notches, and cracks localized in specific regions of the shell surface, play a pivotal role in the assessment. They can induce stress concentration within the structure, thereby influencing its susceptibility to buckling. The intricate relationship between the buckling behavior of these structures and such imperfections is multifaceted, contingent upon a variety of factors. The buckling analysis of thin-walled steel shell structures, similar to other steel structures, commonly involves the determination of crucial material properties, including elastic modulus, shear modulus, tensile strength, and fracture toughness. An established method involves the emulation of distributed geometric imperfections, utilizing real test specimen data as a basis. This approach allows for the accurate representation and assessment of the diversity and distribution of imperfections encountered in real-world scenarios. Utilizing defect data obtained from actual test samples enhances the model's realism and applicability. The sizes and configurations of these defects are employed as inputs in the modeling process, aiding in the prediction of structural behavior. It's worth noting that there is a dearth of experimental studies addressing the influence of geometric defects on the buckling behavior of cylindrical steel shells. In this particular study, samples featuring geometric imperfections were subjected to experimental buckling tests. These same samples were also modeled using Finite Element Analysis (FEM), with results corroborating the experimental findings. Furthermore, the initial geometrical imperfections were measured using digital image correlation (DIC) techniques. In this way, the response of the test specimens can be estimated accurately by applying the initial imperfections to FE models. After validation of the test results with FEA, a numerical parametric study was conducted to develop more generalized design recommendations for the stainless-steel shell structures with the initial geometric imperfection. While the load-carrying capacity of samples with perfect surfaces was up to 140 kN, the load-carrying capacity of samples with 4 mm defects was around 130 kN. Likewise, while the load carrying capacity of samples with 10 mm defects was around 125 kN, the load carrying capacity of samples with 14 mm defects was measured around 120 kN.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.451-464
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• 2022

고준위방사성폐기물 처분장은 심지층 처분시스템으로 사용후핵연료를 취급하는 특성상 고온, 방사선 및 지하수 등의 복합적인 환경조건에 노출되어 있다. 지속적인 노출에 의해 시간이 지남에 따라 구조물의 균열 및 열화가 발생할 수 있다. 한편 고준위방사성폐기물 처분장은 초장기 기대수명이 요구되며 이에 따른 장기적인 구조물 건전성 모니터링이 필수적이다. 구조물 건전성 모니터링에는 가속도계, 토압계, 변위계 등 다양한 센서들이 활용될 수 있으며, 이 중 일반적으로 피에조센서가 사용된다. 따라서 피에조센서의 내구성 평가를 바탕으로 고내구성 센서를 개발할 필요가 있다. 본 연구에서는 피에조센서의 내구성 평가 및 수명예측을 위한 가속수명시험을 설계하였다. 문헌연구를 바탕으로 단일 스트레스 인자에 대한 가속 스트레스 수준 수 및 각 수준 별 시료 수를 선정하였다. 또한 고준위방사성폐기물 처분장 환경조건에서 발생할 수 있는 피에조센서의 고장모드 및 고장메커니즘을 분석하였다. 온도 스트레스 인자에 대한 최대 가혹조건 탐색 실험을 두 가지 방법으로 제안하였으며 피에조센서의 신뢰도 높은 동작한계를 도출하였다. 이를 이용하여 가속수명시험의 합리적인 가속 스트레스 수준을 설정하였다. 본 연구에서 제시된 최대 가혹조건 탐색 실험방법은 경제적이며 실용적인 아이디어를 담고 있으며, 추후 피에조센서의 가속수명시험 설계에 널리 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 감성과학
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• 제17권3호
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• pp.129-142
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• 2014

오늘날 고령인구의 증가와 장애인 인구의 증가로 인해 재활훈련기의 수요가 증가하고 있고, 재활훈련기와 사용자간의 제공받아야 할 서비스에 대한 평가 요소의 요구가 커지고 있다. 본 연구에서는 재활훈련기 디자인 평가에 있어서 평가 방안을 모색하기 위해 디자인 평가를 위한 기본 요소를 파악하고 이를 통하여 재활의료전문가, 의공학자, 디자이너들의 토의 및 분석, 실험을 통하여 새로운 평가 요소들을 도출하였다. 연구의 결과는 다음과 같이 요약된다. 첫째, 기존 디자인 평가 요소들을 수집, 분석하여 10가지의 재활훈련기 디자인 평가요소와 44개의 세부 평가항목을 구축하였다. 이는 앞으로 재활훈련기를 디자인하는데 있어서 중요한 평가 기준이 될 것이다. 둘째, 헬스케어 재활훈련기 디자인 개발 시 고려해야 할 디자인 평가요소로는 사용성, 인지성, 안전성, 학습성, 운동성, 내구성, 경제성, 공간성, 심미성, 환경성의 10가지 디자인 평가요소가 있다. 셋째, 환경성, 공간성, 인지성, 사용성, 경제성, 심미성의 디자인 평가요소는 제품디자인에서 공통적으로 고려해야 할 요소들이고, 학습성, 안전성, 운동성, 내구성의 요소는 재활훈련기 디자인 평가요소에서 매우 중요하게 고려해야 할 요소이다. 넷째, 재활훈련기 디자인 평가요소는 제품디자인요소에서 중요하게 고려되는 환경성, 공간성, 인지성, 사용성, 경제성, 심미성에 학습성, 안전성, 운동성, 내구성을 의 요소를 더해 중요하게 생각한 것이 기존 제품디자인 평가요소와 재활훈련기 디자인 평가요소의 차이점이다. 본 연구에서는 10개의 재활훈련기 디자인 평가요소와 44개의 세부 평가항목 구축에 대한 연구를 진행하였다. 이는 전체적인 재활훈련기 디자인 평가요소만을 연구한 것으로, 향후연구에서는 시 제품 제작을 통하여 평가요소들을 실제 재활훈련기 디자인에 적용해 보고, 미진한 점들을 수정 보완할 예정이다.

• 대한작업치료학회지
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• 제26권4호
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• pp.73-84
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• 2018

목적 : 전면진입착석 화장실을 구현하고 실제 사용자에게 적용한 후 평가해봄으로써 휠체어 사용자들에게 신체적인 부담이 적으며 사용상 만족도가 높은 화장실로서의 적용 가능성을 타진해 보는 것이 본 연구의 목적이다. 연구방법 : 휠체어 사용자 40명에게 일반적 특성과 현재 사용하고 있는 휠체어에 관한 정보에 대한 설문조사를 실시한 후 기존에 사용하고 있는 화장실과 전면진입착석 화장실에서 화장실 용무를 시연하는 과제를 수행하도록 하였다. Rapid Entire Body Assessment(REBA)를 적용한 근골격계질환 위험성 평가, Quebec Evaluation of Satisfaction with assistive Technology 2.0(QUEST 2.0)을 활용한 사용자 만족도 조사, 사용 후 주관적 의견을 평가하였다. 결과 : REBA 평가 결과 기존의 화장실을 이용했을 때 점수($6.53{\pm}1.15$)와 전면진입착석 화장실을 이용한 후 점수($3.18{\pm}.38$)는 통계학적으로 유의한 차이(z=-5.930, p<.001)를 보였다. 사용자 만족도 조사결과 내구성($4.48{\pm}.62$)이 가장 좋은 점수로 평가되었고 안전성($4.38{\pm}.63$), 필요성($4.33{\pm}.73$), 범용성($4.6{\pm}.61$) 순서로 점수가 높았고 크기 적절성($3.93{\pm}.67$)이 가장 낮은 점수를 받았다. 사용 후 주관적 의견 조사에서 '몸을 회전하지 않아도 되니 편하다(30.8%)'가 가장 많았다. 결론 : 본 연구결과 전면진입착석 화장실이 근골격계질환의 위험성을 낮출 수 있다는 가능성과 사용자들의 만족도가 높다는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 작업치료사가 환경수정 중재 방법을 고려할 경우 응용할 수 있는 참고자료로 활용하길 바라며 추후 연구에서 개인적 화장실 뿐만아니라 공공화장실에서도 활용할 수 있는 작업치료학의 발전에 기초자료로 활용되길 기대한다.