• 접착 및 계면
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• 제25권1호
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• pp.169-274
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• 2024

최근 외부 자극에 따라 팽창과 수축을 가역적으로 반복하며 형태가 변하는 소재가 주목받고 있다. 이러한 소재는 소프트 로봇, 센서, 인공근육 등 다양한 분야로의 응용가능성을 가지고 있다. 본 연구에서는 고온 물질에 감응하여 이를 보호하거나 감쌀 수 있는 새로운 소재를 제안하였다. 이를 위해, 네마틱-등방성 전이 성질을 지닌 액정 엘라스토머(liquid crystal elastomer, LCE)와 높은 기계적 강도와 고온 수치 안정성을 지닌 폴리이미드(polyimide, PI)를 이용하였다. 용액공정으로 합성된 도프 용액을 마이크로 프린팅 기법에 도입하여 mm 미만의 마이크론 선폭을 지닌 LCE/PI 이중층 구조 2차원 패턴을 개발하였다. 벌집구조로 패턴된 LCE/PI 이중층 메쉬는 PI의 기계적 강도와 LCE 고온 수축 거동의 장점을 동시에 가지고 있었고, LCE 선택적 프린팅을 통해 고온에서 원하는 방향으로의 변형을 유도할 수 있었다. 그 결과, 특정 고온 물질을 가역 반복적으로 감쌀 수 있는 기능을 구현하였다. 본 연구는 LCE 분자 변화에 따라 다양한 온도 구간에서 전기에너지 인가없이 기능을 구현할 수 있는 다양한 액추에이터 분야의 응용 가능성을 시사한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권5호통권48호
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• pp.559-568
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• 2000

본 논문에서는 용접 수평헌치로 보강된 내진 철골모멘트접합부를 간단히 해석적으로 모형화하는 새로운 방안을 제시하였다. 1994년 노스리지 및 1995년 효고현 남부 지진피해 이후 철골모멘트접합부의 새로운 내진상세가 다양하게 제시되어 왔다. 이 가운데 보의 하부를 헌치로서 보강하는 방안도 유망한 대안의 하나로 평가되고 있다. 삼각헌치 대신 수평헌치를 도입하면 보강작업이 용이하고 경제적으로도 유리하나 아직 응력전달 메카니즘이 규명되지 않고 있어서 정립된 설계방안이 존재하지 않는다. 본 연구에서는 보와 헌치의 상호작용 및 변형의 적합조건을 고려하여 이 문제의 해결방안을 제시하였다. 본 연구의 방안에 의해 설계에 필요한 보-헌치의 상호작용력 및 보와 헌치 플랜지 용접부의 휨응력도를 만족스럽게 예측할 수 있다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제35권1호
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• pp.34-42
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• 2017

This paper presents a comparative study of the AC and MFDC resistance spot welding process with consideration of sheet thickness. The previous studies have confirmed that there is difference in the optimum welding current and expulsion current with AC and MFDC. The aim of this study was revealing the effect of sheet thickness on weldable current range and expulsion behavior for AC and MFDC welding processes. The optimum welding current of AC was lower (1.6 kA) than MFDC welding process in 0.8 mm sheet thickness. Early nugget growth being caused by the peak current of AC developed weld interface deformation, which resulted in suppressing the growth of corona bond and occurrence of low current expulsion. The resistance spot welding for thicker sheet (1.4 mm) required lower current of 0.6 kA for the expulsion on the MFDC welding process. The growth of contact diameter (size of corona bond) and button diameter was linear up to the expulsion current with MFDC welding process. Therefore, more attention is required when the AC and MFDC resistance spot welding process is applied for different thickness of steel sheet combination for automotive application.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.750-758
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• 2002

콘크리트가 하중에 의해 변형을 일으키고, 변형이 허용범위에 있어도 콘크리트 자체가 비균질한 재료이기 때문에 미세한 손상을 받는다. 미세한 손상이 누적되면, 균열로 나타나고 최종적으로 파괴된다. AE의 핵심특성은 육안관찰로 확인할 수 없는 미세한 손상을 검출하고 평가할 수 있으며, 이는 기존의 폭정방법으로부터 확연히 구분되는 강점이다. 본 연구에서는 AE기법을 이용하여 콘크리트의 손상도 해석 및 평가를 수행하였다. 손상도 해석결과에 의하면, 원주형 시험체의 경우, 고강도 콘크리트일수록 낮은 응력비에서 손상을 더욱 많이 받음을 확인할 수 있었고, 이것은 취성성질을 반영한 AE기법만의 평가결과이다. 또한, 철근콘크리트 휨시험체에서는 카이저효과 및 펠리시티효과가 분명히 존재함을 확인할 수 있었고, 철근과 콘크리트의 계면분리시점은 펠리시티비, AE 활동성 및 재하이력을 상호비교함으로써 평가 가능함을 확인하였다. 본 연구 결과로부터 펠리시티비(FR)를 이용하면, 철근콘크리트 구조물의 성능저하정도 평가가 가능할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권5호
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• pp.667-675
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• 2004

본 논문은 CFRP 격자 보강재로 보강한 콘크리트 슬래브의 파괴형태와 보강설계기준에 대한 연구이다. 실험 연구에서 채택한 시험변수로는 CFRP 격자 보강재의 양, 보강 모르타르의 깊이, 앵커핀의 유무, 압축부 보강 등이다. 연구에 의하면 CFRP 격자 섬유 보강량에 따라 파괴형태가 다르게 나타났는데 낮은 보강수준에서는 FRP 격자의 인장 파단파괴를 보였고 보통의 보강정도에서는 격자층 계면전단파괴가 발생하였다. 높은 보강량을 가진 슬래브에서는 사인장전단파괴 형태를 나타냈다. 보강 효과는 FRP 격자 보강재의 양이 증가할수록 증대하였으나 취성 전단파괴에 의해 연성은 감소되었다. 따라서 FRP 격자 보강량을 제한함으로써 갑자기 하중 지지력을 상실하는 전단파괴를 피할 수 있다. 파괴형태 중 CFRP 파단파괴가 바람직한데 그 이유는 섬유파단 후에도 극한상태에서 보강 전 슬래브의 하중지지력과 연성을 가지고 있기 때문이다. 마지막으로 본 논문은 CFRP 격자섬유보강설계기준과 과정을 제시하고 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.33-40
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• 1988

흙과 보강재 사이의 거동을 측정하는 수단으로서 hollow cylinder type의 샘플 내에 보강재를 인장방향으로 삽입하여 주위압력을 일정하게 유지한 가운데 축력(軸力)을 감소시키는 소위 삼축인장시험을 실시하였다. 인장특성(引張特性)(extensibility)이 상이(相異)한 3종류의 보강재를 사용한 결과 파괴변형율(failure strain), 최대강도후의 응력강소(loss of post-peak strength), 변형모양(deformation mode) 등이 보강재에 따라 각각 독특하였고, 파괴의 양상은 breakage 또는 pull-out 이 발생하였으며, 보강재단(補强材端)의 고정여부에 따라 보강효과가 영향을 받음이 확인되었다. 따라서 보강토해석 및 설계시 흙 및 보강재 자체의 강도(强度)와 더불어 보강재의 인장특성(引張特性)과 경계조건(境界條件)이 매우 중요한 고려요소임을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제17권1호
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• pp.29-37
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• 2004

하니컴 샌드위치 복합재료(HSC) 구조물은 높은 강성 및 경량화가 요구되는 항공ㆍ우주 및 군수 산업 등에 폭 넓게 이용되고 있으며 하니컴 샌드위치 복합재료의 정확한 강도 해석에 있어서 하니컴 코어의 기계적 물성 예측이 필요하다. 본 연구에서는 하니컴 코어 벽의 굽힘, 축 방향 및 전단 변형을 고려한 에너지 법을 사용하여 하니컴 코어 재료의 각 방향 탄성계수 및 포아송 비와 같은 기계적 물성 값을 구하기 위한 예측식을 유도하고, 이 이론 예측값이 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS 6.3을 이용하여 구한 결과와 거의 일치하고 있음을 알았다. 또한 하니컴 샌드위치 복합재료 평판의 인장 실험 및 유한요소 시뮬레이션을 수행하여 변형 거동 예측 및 층간 응력을 해석하였다. 하니컴 코어층과 표면층 사이의 전단 응력의 증가는 HSC 평판의 층간분리 현상의 주원인임을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권1호
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• pp.55-60
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• 2010

틸팅형 고속열차의 차체에 적용되는 하니컴 복합재 조인트 구조물의 경우 운행중 외팔보형 굽힘하중을 받게된다. 하이브리드 복합재 조인트 구조물에 대한 굽힘시험평가를 수행하기 위해 실제 틸팅열차 차체 구조물에서 조인트부를 절단 채취하여 시험편으로 제작하였다. 굽힘시험결과 시험편의 파괴거동은 정적하중과 피로하중하에서 확연히 달라짐을 보였다. 정적굽힘하중 하에서는 하니컴 코어 영역에서 전단변형과 파괴가 발생하였으며, 피로굽힘하중 하에서는 복합재 표피층과 하니컴 코어층 사이에서 계면분리가 발생하거나, 또는 금속재 언더프레임과의 용접부에서 파괴가 발생하였다. 이러한 파괴거동은 다른 산업분야에서 사용되는 유사한 구조의 하니컴 복합재 조인트 구조물에서도 발생할 수 있기 때문에, 본 실험 결과를 하니컴 복합재 조인트 구조물의 설계변수를 개선하기 위해 이용될 수 있다.

• 한국도로학회논문집
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• 제6권2호
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• pp.37-45
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• 2004

아스팔트 포장은 주행의 쾌적성, 안전성 그리고 시공 및 보수의 용이성으로 인하여 세계적으로 많은 도로에 널리 이용되고 있다. 그러나 우리나라의 경우 고도의 경제성장으로 인한 교통량 증가와 차량의 중량화로 야기된 상습적 인 지체와 여름철 고온현상으로 아스팔트 포장의 파손정도가 심화되고 포장수명이 단축됨으로서 유지보수비용이 급격히 증가하는 양상을 보이고 있다. 이에 국내외에서 아스팔트 포장에 대한 파손 방지대책 및 내구성 증진에 관한 연구들이 진행되고 있으며 그 한 방법으로 토목섬유와 같은 보강재를 포장체에 삽입하고 있다. 본 연구에서는 아스팔트 포장 표층의 거동을 점탄성으로 분석하였으며 포장체에 삽입된 지오그리드의 설치 위치, 포장단면의 두께를 조합하여 지오그리드의 최적 설치 위치를 알아보고 포장단면의 물성에 따른 민감도 분석을 수행하였다. 연구결과, 지오그리드를 기층과 보조기층 사이에 보강하였을 경우. 기층아래에서 발생하는 횡방향 인장응력을 무보강 아스팔트 포장에 비해 29$\sim$56% 정도 감소시켜 균열 발생을 상당히 억제 할 수 있을 것으로 판단되었다. 또한, 노상에서의 수직 변형률과 최대 전단변형률을 살펴보았을 때 지오그리드를 포장체에 삽입하여 소성변형에 대한 억제 효과도 얻을 수 있는 것으로 판단되었다.

• Earthquakes and Structures
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• 제10권5호
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• pp.1143-1179
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• 2016

Offshore wind turbines are considered as a fundamental part to develop substantial, alternative energy sources. In this highly flexible structures, monopiles are usually used as support foundations. Since the monopiles are large diameter (3.5 to 7 m) deep foundations, they result in extremely stiff short monopiles where the slenderness (length to diameter) may range between 5 and 10. Consequently, their elastic deformation patterns under lateral loading differ from those of small diameter monopiles usually employed for supporting structures in offshore oil and gas industry. For this reason, design recommendations (API and DNV) are not appropriate for designing foundations for offshore wind turbine structures as they have been established on the basis of full-scale load tests on long, slender and flexible piles. Furthermore, as these facilities are very sensitive to rotations and dynamic changes in the soil-pile system, the accurate prediction of monopile head displacement and rotation constitutes a design criterion of paramount importance. In this paper, the Fourier Series Aided Finite Element Method (FSAFEM) is employed for the determination of static impedance functions of monopiles for OWT subjected to horizontal force and/or to an overturning moment, where a non-homogeneous soil profile has been considered. On the basis of an extensive parametric study, and in order to address the problem of head stiffness of short monopiles, approximate analytical formulae are obtained for lateral stiffness $K_L$, rotational stiffness $K_R$ and cross coupling stiffness $K_{LR}$ for both rough and smooth interfaces. Theses expressions which depend only on the values of the monopile slenderness $L/D_p$ rather than the relative soil/monopile rigidity $E_p/E_s$ usually found in the offshore platforms designing codes (DNV code for example) have been incorporated in the expressions of the OWT natural frequency of four wind farm sites. Excellent agreement has been found between the computed and the measured natural frequencies.