• Composites Research
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• 제31권5호
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• pp.221-226
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• 2018

변형률 속도 $100s^{-1}{\sim}10000s^{-1}$ 범위에서 사용되는 홉킨스바(SHPB)는 재료의 동석 거동 특성을 확인하기 위해 가장 널리 사용되는 장치이다. SHPB 시험은 입력봉 및 전달봉에서 측정된 변형률을 사용하여 시험편의 응력, 변형률 및 변형률 속도를 얻을 수 있는 응력파 전달 이론을 기반으로 한다. 본 연구에서는 고 변형률 속도에서 폴리프로필렌 자기보강 복합재료(SRPP)의 동적 특성을 얻기 위해 직접 SHPB를 설계 및 제작하였다. 또한 본 연구를 통해 제작된 SHPB에서 얻은 변형률 데이터의 신뢰성 확보를 위하여 Digital Image Correlation (DIC)를 통해 얻은 변형률 데이터와의 비교를 진행하였다. 이는 SRPP 시편의 고속 압축 시험을 통해 이루어 졌으며 SHPB를 통하여 얻은 데이터와 DIC를 통해 얻은 변형률 데이터의 유사함을 확인하였고 이를 통하여 장비의 신뢰성을 검증하였다.

• 한국안전학회지
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• 제31권3호
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• pp.16-21
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• 2016

Carbon Fiber Reinforced Plastic(CFRP) composite with a higher specific strength and rigidity is more excellent than conventional metallic materials or other organic polymer of FRP. It has been widely used in vehicles, aerospaces and high technology industries which are associated with nuclear power fields. However, CFRP laminated composite has several disadvantages as like a delamination, matrix brittleness and anisotropic fibers that are the weak points of the crack initiation. In this present work, the reinforced silicon carbide(SiC) particles were added to the interlayer of CFRP laminates in order to mitigate the physical vulnerability affecting the cracking and breaking of the matrix in the CFRP laminated composite because of excellent specific strength and thermal shock resistance characteristics of SiC. The 1wt% of SiC particles were spread into the CFRP prepreg by using a spray coating method. After that, CFRP prepregs were laminated for the specimen. Also, the twill woven type CFRP prepreg was used because it has excellent workability. Thus the mechanical and fracture behaviors of the twill woven CFRP laminated composite reinforced with SiC particles were investigated with the acoustic emission(AE) method under a fracture test. The results show that the SiC particles enhance the mechanical and fracture characteristics of the twill CFRP laminate composite.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제5권4호
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• pp.399-414
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• 1997

This paper presents an investigation into the seismic response characteristics of a proposed ligh-weight pedestrian cable-stayed bridge made entirely from Glass Fiber Reinforced Plastics(GFRP). The study employs three dimensional finite element models to study and compare the dynamic characteristics and the seismic response of the GFRP bridge to a conventional Steel-Concrete (SC) cable-stayed bridge alternative. The two bridges were subjected to three synthetic earthquakes that differ in the frequency content characteristics. The performance of the GFRP bridge was compared to that of the SC bridge by normalizing the live load and the seismic internal forces with respect to the dead load internal forces. The normalized seismically induced internal forces were compared to the normalized live load internal forces for each design alternative. The study shows that the design alternatives have different dynamic characteristics. The light GFRP alternative has more flexible deck motion in the lateral direction than the heavier SC alternative. While the SC alternative has more vertical deck modes than the GFRP alternative, it has less lateral deck modes than the GFRP alternative in the studied frequency range. The GFRP towers are more flexible in the lateral direction than the SC towers. The GFRP bridge tower attracted less normalized base shear force than the SC bridge towers. However, earthquakes, with peak acceleration of only 0.1 g, and with a variety of frequency content could induce high enough seismic internal forces at the tower bases of the GFRP cable-stayed bridge to govern the structural design of such bridge. Careful seismic analysis, design, and detailing of the tower connections are required to achieve satisfactory seismic performance of GFRP long span bridges.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5A호
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• pp.519-529
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• 2009

복합소재는 화학적, 역학적인 면에서 여러 장점을 가지고 있다. 피로 저항성과 화학적 저항성이 높을 뿐 아니라, 비강도, 비강성 등이 높아서 높은 감쇠 특성을 보인다. 항만 구조물에 사용되는 파일은 압축 뿐만 아니라 휨을 받기도 하므로 이에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 대구경을 포함하는 콘크리트 충전 유리섬유 복합소재 파일의 압축 거동 혹은 휨-압축 거동을 분석한다. 지름 및 길이가 서로 다른 25개의 실험 파일을 제작하는데, 시편의 복합소재 튜브 내경은 165 mm에서 600 mm에 이르고, 길이는 1,350 mm에서 8,000 mm에 이른다. 수적층 및 필라멘트 와인딩 성형 공법을 모두 사용하여 튜브를 제작하여 적층의 구조가 미치는 차이를 알아보았다. 충전 콘크리트의 강도로는 27 MPa과 40 MPa를 사용하였다. 축방향 및 원주방향의 섬유의 부피비에 변화를 주어 각각의 영향을 분석하였고, 일부 시편에는 나선형 홈을 튜브 안쪽에 성형하여 충전 콘크리트와 튜브 사이의 전단변형을 줄이는데 기여할 수 있는지 분석하였다. 실험결과를 보면, 직포만을 사용하여 수적층 성형 공법으로 파일을 제작하는 것보다 필라멘트 와인딩 성형 공법을 이용하여 제작하는 것이 휨강성을 높이는데 훨씬 유리하다. 나선형 홈을 성형해서 넣더라고 휨강성은 낮은 하중단계에서 부터 지속적으로 감소하는 경향을 보이는 것으로 보아, 충전 콘크리트와 튜브 사이의 전단변형을 완전히 억제하지는 못하는 것으로 판단된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2000년도 가을 학술발표회 논문집(II)
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• pp.1031-1036
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• 2000

In this study, a numerical simulation that can effectively predict the strengthening effect of repaired aged RC structures is developed using the axial deformation link elements. In repaired structures, concrete and interface are modeled as quasi-brittle materials. An elastic-perfectly plastic constitutive relationship is introduced for reinforcing bars. Also, a linear-elastic relationship for repair materials such as FRP or CFS. Structural deterioration in terms of corrosion of steel rebar is considered. The interfacial property between steel and concrete which is reduced by corrosion of steel rebar is obtained by comparing numerical results with experimental results of pull out tests. Obtained values are used in repaired reinforced concrete structures under flexural loading conditions. To investigate strengthening effect of the structures repaired with carbon fiber sheet(CFS), repaired and unrepaired RC structures are analyzed numerically. From analysis, rip-off, debonding and rupture failure mechanisms of interface between substrate and CFS can be determined. Finally, strengthening effect according to the variation of interfacial material properties is investigated, and it is shown that interfacial material properties have influence on the mechanical behavior of repaired structure systems Therefore, the developed numerical method using axial deformation link elements can use for determining the strengthening effects and failure mechanism of repaired aged RC structure.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.50-58
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• 2014

신축공사의 비용에 대한 부담과 건설된 지 오래되어 노후화가 진행된 철근콘크리트 구조물의 증가로 유지관리의 필요성이 크게 증가하여 점차적으로 보수 보강 분야가 확대되고 있다. 이러한 필요성의 증가로 인해 새로운 보수 보강 기술이 국내 외에서 지속적으로 연구되고 있다. 국내에서는 철근콘크리트 구조물의 보수 보강공법으로 강판접착공법, 섬유보강 (Fiber reinforced plastic, 이하 FRP) 표면부착공법, 외부 프리스트레싱공법 등이 사용되고 있다. 이러한 방법 외 Steel mesh로 보강한 시멘트 모르타르 (Steel Mesh Cement Mortar; SMCM)을 이용한 보수방법을 고려하고자, Steel mesh 의 보강 면적, 그리고 보강 층 수 (number of layer)를 달리하여, 3점 휨 부재 실험을 수행하였다. $1400{\times}500{\times}200$ (mm)의 기본 철근 콘크리트 (RC)를 포함하여 총 5종류의 시편을 제작하였으며, 처짐량을 측정하기 위해, 시편 상부에 LVDT를 설치하였으며, 시편 중앙부에 철근 변형률 게이지와 콘크리트 변형률 게이지, 전단 철근에 철근 변형률 게이지를 부착하였다. 3점 휨 실험 결과, 모든 하중-변위 곡선에서 공통적으로 SMCM으로 보강한 시편이 기본 RC에 비해 최대하중이 더 높은 것을 확인할 수 있었다. SMCM을 두 층, 그리고 기본 RC 하부 전체에 보강을 할 경우, 기본 RC에 비해 최대 하중은 1.18배, 처짐은 최대 1.37배 더 높은 것을 확인할 수 있었다. 시편의 종류마다 조금씩 다른 양상을 보였는데, 이는 SMCM과 RC의 부착 정도의 차이로 인해 결과의 차이가 발생한 것으로 보인다. 특히, 지점부 안쪽으로 부분 보강하고, Steel Mesh를 한 겹으로 보강한 네 번째 경우 (SM-B1)에는, SMCM이 실험 도중 박락되는 현상이 발생하였다. SMCM을 보수 보강 재료로서 활용하기 위해선 RC와의 부착 성능 향상이 필요하다고 판단된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제30권1호
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• pp.157-168
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• 2006

Recently, interest in using Al alloys in ship construction instead of fiber-reinforced plastic (FRP) has increased because of the advantages of A) alloy ships over FRP ships, including high speed, increased load capacity. and ease of recycling. This paper investigated the mechanical and electrochemical properties of Al alloys in a slow strain rate test under various potential conditions. These results will provide reference data for ship design by determining the optimum protection potential regarding hydrogen embrittlement and stress corrosion cracking. In general, Al and Al alloys do not corrode on formation of a film that has resistance to corrosion in neutral solutions. In seawater, however, $Cl^-$ ions lead to the formation and destruction of a Passive film. In a potentiostatic experiment. the current density after 1200 sec in the Potential range of $-0.68\~-1.5\;V$ was low. This low current density indicates the protection potential range. Elongation at an applied potential of 0 V was high in this SSRT. However, corrosion protection under these conditions is impossible because the mechanical properties are worse owing to decreased strength resulting from the active dissolution reaction in parallel parts of the specimen. A film composed of $CaCO_3\;and\;Mg(OH)_2$ confers corrosion resistance. However, at potentials below -1.6 V forms non-uniform electrodeposition coating, since there is too little time to form a coating. Therefore, we concluded that the mechanical properties are poor because the effect of hydrogen gas generation exceeds that of electrodeposition. Comparison of the maximum tensile strength, elongation, and time to fracture indicated that the optimum protection potential range was from -1.45 to -0.9 V (SSCE).

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.46-49
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• 2016

The wireless power transfer (WPT) system using a magnetic resonance was based on magnetic resonance coupling of the transmission and the receiver coils. In these system, it is important to maintain a high quality-factor (Q-factor) to increase the transmission efficiency of WPT system. Our research team used a superconducting coil to increase the Q-factor of the magnetic resonance coil in WPT system. When the superconductor is applied in these system, we confirmed that transmission efficiency of WPT system was higher than normal conductor coil through a preceding study. The efficiency of the transmission and the receiver coil is affected by the magnetic shielding effect of materials around the coils. The magnetic shielding effect is dependent on the type, thickness, frequency, distance, shape of materials. Therefore, it is necessary to study the WPT system on the basis of these conditions. In this paper, the magnetic shield properties of the cooling system were analyzed using the High-Frequency Structure Simulation (HFSS, Ansys) program. We have used the shielding materials such as plastic, aluminum and iron, etc. As a result, when we applied the fiber reinforced polymer (FRP), the transmission efficiency of WPT was not affected because electromagnetic waves went through the FRP. On the other hand, in case of a iron and aluminum, transmission efficiency was decreased because of their electromagnetic shielding effect. Based on these results, the research to improve the transmission efficiency and reliability of WPT system is continuously necessary.

• 한국항해항만학회지
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• 제32권3호
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• pp.223-228
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• 2008

한국에서 건조되는 대부분의 소형 연안 어선의 경우 경험에 기초하여 건조되어지기 때문에 구조적 안전성 문제가 발생하곤 했다. 본 논문에서는 이들 어선의 구조강도를 증가시키고 생산 및 운용비를 줄이기 위하여 최적설계를 수행하였다. 어선의 무게와 구조부재의 주요치수들을 각각 목적함수와 설계변수로 선택하였다. 해석과정 중에 극소점을 피하고 CPU 시간을 줄이고자 전역 탐색법과 지역 탐색법을 결합한 하이브리드 최적화 알고리즘이 개발되었다. 또한 최적화 루프의 각 iteration 단계에서 제한조건을 결정하기 위하여 유한요소해석을 수행하였다. 최적화 결과는 초기 어선 모델과 비교하였으며 최적설계의 효과가 구조강도, 재료비 관점에서 검토되었다.

• 지질공학
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• 제23권3호
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• pp.283-292
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• 2013

석회암 사면에서 터널 출입구를 시공하기 위하여 진입로를 개설하던 중 사면붕괴가 발생되었다. 사면의 붕괴원인을 조사하기 위하여 현장조사, 실내시험 및 수치해석을 수행하였다. 수치해석결과에 따르면 터널 출입구 진입로 개설이전 사면안전율은 1.0이하이며, 진입로 개설이후 사면안전율은 더 저하되는 것으로 나타났다. 그리고 진입로 개설이후 전단변형률 및 소성영역은 사면상부에서 하부로 전이되므로 사면활동영역이 증가되어 사면안정성을 저하시키는 것으로 해석되었다. 터널 출입구 시공을 위해서는 해당사면에 대한 안정성을 확보하여야 하므로, 대상현장의 조건을 고려하여 록볼트, 록앵커 및 FRP 그라우팅을 사면에 보강하는 것으로 결정하였다. 적용된 사면보강공법의 효과를 확인하기 위하여 현장계측을 수행하였다. 현장계측결과 사면지반의 수평변위는 매우 미소하며, 대부분 발생된 이후 다시 회복되는 탄성거동을 보였다. 그리고 록볼트 및 앵커축력은 터널굴착작업 및 장마기간에 의한 영향보다는 사면굴착작업시 영향을 가장 크게 받으며, 터널굴착작업이후 수렴하는 경향을 보이므로 대상사면은 안정한 상태임을 확인할 수 있다.