• Smart Structures and Systems
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• 제30권5호
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• pp.479-500
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• 2022

In this study, a new type of isolation bearing is proposed by combining S-shaped steel plate dampers (SSDs) with a spherical steel bearing, and the seismic control effect of a five-span standard high-speed railway bridge is investigated. The advantages of the proposed S-shaped steel damping friction bearing (SSDFB) are that it cannot only lengthen the structural periods, dissipate the seismic energy, but also prevent bridge unseating due to the restraint effectiveness of SSDs in the large relative displacements between the girders and piers. This study first presents a detailed description and working principle of the SSDFB. Then, mechanical modeling of the SSDFB was derived to fundamentally define its cyclic behavior and obtain key mechanical parameters. The numerical model of the SSDFB's critical component SSD was verified by comparing it with the experimental results. After that, parameter studies of the dimensions and number of SSDs, the friction coefficient, and the gap length of the SSDFBs were conducted. Finally, the longitudinal seismic responses of the bridge with SSDFBs were compared with the bridge with spherical bearing and spherical bearing with strengthened shear keys. The results showed that the SSDFB can not only significantly mitigate the shear force responses and residual displacement in bridge substructures but also can effectively reduce girder displacement and prevent bridge unseating, at a cost of inelastic deformation of the SSDs, which is easy to replace. In conclusion, the SSDFB is expected to be a cost-effective option with both multi-stage energy dissipation and restraint capacity, making it particularly suitable for seismic isolation application to high-speed railway bridges.

• 한국지진공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.47-57
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• 2024

Recently, in newly constructed apartment buildings, the exterior wall structures have been characterized by thinness, having various openings, and a significantly low reinforcement ratio. In this study, a nonlinear finite element analysis was performed to investigate the crack damage characteristics of the exterior wall structure. The limited analysis models for a 10-story exterior wall were constructed based on the prototype apartment building, and nonlinear static analysis (push-over analysis) was performed. Based on the finite element (FE) analysis model, the parametric study was conducted to investigate the effects of various design parameters on the strength and crack width of the exterior walls. As the parameters, the vertical reinforcement ratio and horizontal reinforcement ratio of the wall, as well as the uniformly distributed longitudinal reinforcement ratio and shear reinforcement ratio of the connection beam, were addressed. The analysis results showed that the strength and deformation capacity of the prototype exterior walls were limited by the failure of the connection beam prior to the flexural yielding of the walls. Thus, the increase of wall reinforcement limitedly affected the failure modes, peak strengths, and crack damages. On the other hand, when the reinforcement ratio of the connection beams was increased, the peak strength was increased due to the increase in the load-carrying capacity of the connection beams. Further, the crack damage index decreased as the reinforcement ratio of the connection beam increased. In particular, it was more effective to increase the uniformly distributed longitudinal reinforcement ratio in the connection beams to decrease the crack damage of the coupling beams, regardless of the type of the prototype exterior walls.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권2호
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• pp.171-180
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• 2008

본 논문의 목적은 채널형 단부정착장치를 사용하여 CFRP판으로 보강한 철근콘크리트 보의 구조적 거동을 평가하는 것이다. 총 12개의 시험체를 제작하였으며, 이 중에는 보강판의 효율성을 높이기 위해 채널형 단부정착장치를 사용한 시험체와 사용하지 않은 시험체가 있다. 모든 시험체의 단면 크기는 동일하며, 주철근량과 콘크리트의 강도를 변화시켰다. 하중재하는 모든 시험체에서 4점 휨시험으로 진행되었으며, 각 재료의 변형률, 균열, 하중, 및 파괴모드가 시험 중에 측정되었다. 모든 시험체의 시험결과는 변형, 강도, 그리고 파괴모드 측면으로 분석되었다. 실험결과에 대한 분석를 통해서 채널형 단부정착장치를 사용한 RC보는 그 파괴모드가 급작스런 부착파괴에서 변형이나 강도적 측면에서 구조적 성능이 매우 향상된 연성적 파괴모드로 전환되는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.417-428
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• 2011

강구조 설계는 재료의 비탄성 변형능력을 활용하는 정도에 따라 탄성설계법, 소성설계법, 내진설계법으로 대별할 수 있다. 현재 국내외 강구조 설계기준에서는 항복강도 450MPa를 초과하는 고강도강재에 대해서는 비탄성 변형능력에 대한 우려와 국부좌굴 및 횡좌굴 거동에 대한 실험자료의 부족으로 소성설계의 적용을 금하고 있다. 본 연구에서는 일반강재를 대상으로 개발된 현행 강구조설계기준의 플랜지 판폭두께비 제한식을 최근에 개발된 고강도강재인 HSB800에도 그대로 확대 적용할 수 있는지 여부를 확인하고 고강도강 휨부재의 국부좌굴 및 비탄성거동을 파악하기 위한 실물대실험을 수행하였다. HSB800 및 SM490A(비교강종) 강재로 조립된 H형강 휨부재를 각각 5개씩 총 10개의 실험체를 제작하고 실험하여 비교분석하였다. 모든 SM490A 비교실험체는 설계기준 상의 판폭두께비에 따른 요구강도와 연성능력을 충분히 발휘하였다. HSB800 실험체 역시 강도 발현의 측면에서는 매우 만족스런 성능을 발휘하였다. 즉, 비콤팩트 및 세장판 요소 플랜지를 지닌 실험체에서도 소성모멘트를 충분히 상회하거나 이에 육박하는 강도가 발현되었다. 이는 현행 판폭두께비 제한규정을 HSB800 고강도강에 그대로 적용해도 강성과 강도 확보를 목표로 하는 모든 탄성설계에 충분히 보수적으로 적용할 수 있음을 의미한다. 그러나 SM490 실험체와는 달리 HSB800 실험체 5개 가운데 3개가 가력점 스티프너와 접합된 하부플랜지에서 조기 인장파단이 발생하여 소성설계에 요구되는 회전능력 R=3에는 미달하였다. HSB800 실험체에서 관측된 파단원인을 규명하고 고강도강재에 보다 적합한 판폭두께비의 정립을 위한 추가실험과 해석적 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제54권2호
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• pp.271-283
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• 2021

한반도 중서부에 위치한 임진강대는, 페름기-트라이아스기에 북중국판과 남중국판이 충돌하여 형성된 친링-다비-술루 대륙충돌대와 지구조적으로 대비되고 있는 지역으로, 지각규모의 전단대, 트러스트 및 습곡 등의 충돌조산운동 관련 지질구조들이 보존되어 있는 것으로 알려져 왔다. 본 연구는 경기육괴와 접하는 임진강대의 남쪽 경계지역인 문산지역에서 수행한 구조지질 연구결과를 종합하고, 이를 바탕으로 기존에 이 지역에서 일부 연구자들에 의해 대륙충돌로 형성된 조산대 후기 붕괴 단계에 형성된 것으로 제안되었던 지각규모 신장성 경기전단대의 존재와 변형 특성에 관해 검토하고자 하였다. 이를 위해, 야외조사를 통해 획득한 지질요소 자료를 바탕으로 문산지역의 구조기하학적 형태를 해석하였고, 노두 및 박편 상에서 확인한 전단감각 지시자로부터 암석 이동과 관련된 키네마틱스를 해석하였다. 이 지역의 가장 주된 지질구조는 동북동-서남서 주향의 광역규모 임진강단층의 상반 및 하반에 발달한 대략 남-북 주향의 힌지를 가지는 지질도규모의 습곡이다. 이 습곡에 대한 키네마틱스 해석 결과는 전단감각들이 습곡의 힌지를 중심으로 양쪽 익부에서 서로 반대 방향으로 대략 동쪽 내지 서쪽을 향함을 지시한다. 또한 문산지역 흑운모편마암과 변성섬장암의 광물 미세변형구조 관찰 결과로부터 유추한 암석의 변형조건은 전형적인 석영-장석질 암석들의 중부지각 소성변형조건에 해당한다. 따라서 본 연구를 통해 획득한 문산지역의 구조기하, 키네마틱스 및 미세구조 분석결과는 이 지역에 발달한 전단대가 기존 연구들에서 제안된 대륙충돌 후기에 형성된 지각규모의 신장성 경기전단대보다는, 요굴습곡작용에 의한 지질도규모 습곡의 발달과 관련된 전단운동의 결과일 가능성이 높은 것으로 제안한다. 이와 같은 임진강대 내 대륙충돌의 증거들에 대한 상세한 구조지질학적 검증은 향후 한반도 충돌조산운동에 있어 임진강대의 지구조적 역할에 대한 난제들을 해결하는데 중요한 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.3-11
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• 2008

현재 국내에서 건설되고 있는 대부분의 아파트는 철근콘크리트 전단벽과 바닥슬래브만으로 구성된 순수벽식구조 형태를 이용하고 있다. 이러한 벽식 구조 아파트에 대한 리모델링시 개구부 설치는 필연적이며 개구부 설치치 벽체의 거동은 매우 복잡하며, 연결부재인 보와 슬래브 같은 부재에 많은 영향을 받는다. 본 연구에서는 개구부가 있는 전단벽에 대해 횡하중 실험을 실시하였다. 실험체는 1980년대에 지어진 벽식 구조아파트를 대상으로 1/2축소 실험체를 제작하였다. 개구부의 면적 및 연결 슬래브의 위험단면은 기존 연구를 참고하여 결정하였다. 실험 결과 개구부 설치에 따른 내력 감소가 나타났으며, 연결 슬래브의 응력은 전단면에 대하여 균일하게 작용하지 않았다. 전단벽체와 커플링 작용을 하는 슬래브의 유효폭 및 위험단면은 기존 연구와 비교하여 큰 차이점을 나타냈으며, 국내의 아파트에 적용하기에는 다소 과소평가되고 있는 것으로 나타났다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권4호
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• pp.31-37
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• 2017

최근, 유연하며 몸에 부착 가능한 소자들에 대한 관심이 늘어나고 있다. 이런 관심을 뒷받침 하여 이와 관련된 다양한 연구들이 진행되고 있는데, 기존 딱딱한 성질을 가진 소자에 사용되던 무기물 기반의 재료의 경우 유연 소자로 만들기에 여러 가지 제약이 있어 유연하게 제작할 수 있는 유기물 반도체나 탄소 나노튜브 필름 등을 이용한 소자들이 주로 연구되고 개발되어 왔다. 하지만 이런 재료들을 이용한 소자의 경우 유기물 분자와 분자 사이 또는 탄소 나노튜브와 나노튜브 사이에서 전하들이 산란되는 등 재료 자체의 한계로 인해 기존의 재료를 사용한 소자들보다 전기적 성능이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 이런 단점들을 해결하기 위하여 이 연구에서는 수직 정렬된 반도체 결정 어레이를 투명 유연한 폴리머와 결합하는 방법을 이용, 고품질 나노/마이크로 반도체 결정을 유연한 기판으로 전사 시킬 수 있는 방법을 제시한다. 위와 같은 구조는 재료에 가해지는 힘을 완화 시켜줄 수 있으며, 이로 인해 큰 변형에도 재료의 손상이 없는 소자 제작이 가능하다. 이런 구조를 구현하기 위해 위치 및 크기가 정교하게 제어된 ZnO 나노막대 단결정을 저온에서 용액공정을 통하여 합성시킨다. 이후 성장시킨 ZnO 단결정 어레이와 polydimethylsiloxane (PDMS) 폴리머를 결합시킨 후 단단한 기판에서 기계적으로 박리시켜 ZnO/폴리머 복합체를 분리해 낸다. 추가적으로 전사된 ZnO의 결정성을 확인하기 위하여 photoluminescent 분석을 진행하였으며, ZnO/폴리머 복합체를 이용한 외부 힘에 반응하는 압력 센서를 제작하였다.

• 공업화학
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• 제10권5호
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• pp.639-643
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• 1999

동시중합방법으로 에폭시수지와 castor oil형 폴리우레탄수지로 상호침투고분자(IPNs)를 형성하였다. 사슬연장제인 1,4-butanediol (BD)가 가교제인 BD/trimethylolpropane(TMP)에 따라 두 종류의 폴리우레탄(PU)을 제조했다. PU가 증가함에 따라, BD를 사슬연장제로 사용한 PU/epoxy가 BD/TMP를 가교제로 사용한 PU/epoxy SINs보다 damping피크의 이동이 컸다. BDPU/epoxy SINs는 BD/TMP-PU/epoxy SINs에 비해 사용성이 좋았다. 이러한 두 구조에서, 사슬연장제와 가교제에 따라 PU/epoxy SINs의 특이한 netwok 형성이 상혼합의 정도를 변화시켰음을 가정하였다. PU의 사슬연장제의 종류가 IPNs의 상혼합을 결정하는 중요한 인자였다. BD/TMP-PU의 반응이 에폭시수지의 가교반응보다 빠를 때, 가교구조의 entanglement가 감소하여 상혼합정도가 감소하였다. 두 PU/epoxy SINs는 굴곡특성과 파괴인성이 증가하였다. BDPU/epoxy SINs와 BD/TMP-PU/epoxy SINs의 파괴단면에서 PU의 공동화에 의한 응력백화현상과 전단변형을 보였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권3호
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• pp.249-260
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• 2017

볼트접합 앵글을 사용한 선조립-SRC 합성기둥(이하 PSRC 합성기둥)의 구조성능을 평가하기 위하여 PSRC 기둥실험체 6개와 일반 SRC 기둥실험체 2개에 대하여 편심축 압축실험을 수행하였다. 횡보강재의 수직간격 및 단면형상과 축하중의 편심율을 실험변수로 고려하였다. 실험결과, 편심율이 큰 경우 PSRC 실험체는 단면 코너에 위치한 고강성 앵글로 인하여 압축하중 재하능력 및 변형능력이 기존 SRC 실험체보다 향상되었다. PSRC 기둥 실험체에서 횡방향 강판의 좁은 횡보강 간격과 Z형 단면의 횡방향 강판은 우수한 횡구속력을 제공하였으며, 하중재 하능력을 향상시켰다. 실험 및 수치해석을 통한 합성기둥의 휨 압축 강도는 현행설계기준에 의한 휨-압축 상관도를 상회하였다. 수치해석결과는 각 실험체의 강성, 최대강도, 최대하중 이후 강도감소거동을 비교적 잘 예측하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.13-20
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• 2017

시대적 흐름에 따라 고층 건물은 정형적인 형태에서 벗어나 비정형적인 형태로 변화하고 있고 최근에는 외주골조에 기하학적 그리드 패턴으로 부재를 배치하고 있다. 본 연구에서는 헥사그리드구조의 부재선정을 위한 소요단면2차모멘트 산정식을 제안하였다. 헥사그리드 고층건물의 외주골조에 동일한 단면을 사용한 기존연구와는 다르게 수평 대각 부재와 모듈의 위치에 따라 부재사이즈를 변경하였다. 헥사그리드 유닛사이즈가 구조성능에 미치는 영향을 검토하기 위해 모듈의 높이를 1개층, 2개층, 4개층 높이로 한 60층 건물을 설계하여 해석하였다. 15개 건물에 대한 최대 횡변위, 철골량, 중력하중과 횡하중에 대한 외주골조의 횡력 분담비율, 부재의 조합 강도비를 비교하였다. 헥사그리드 구조의 횡력분담 능력이 다이아그리드 구조에 비해 작아서 헥사그리드 구조에서는 코어골조에 적절한 횡강성을 배분해야 한다. 휨변형 대 전단변형의 비는 4가 가장 적합하였고 부재간 접합에 따른 시공비용 및 구조적 효율성으로 판단할 때 헥사그리드 유닛이 큰 것이 유리하다고 판단된다. 건물의 최대 횡변위가 제한치의 84%~108%로 나와 헥사그리드 건물의 예비설계에 적용 가능한 것으로 보인다.