• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.1-7
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• 2018

본 연구에서는 동결융해 작용을 받는 콘크리트의 내구성을 현장에서 평가하기 위한 일환으로 표면 거칠기 값과 이미지 분석을 대상으로 상대동탄성계수와의 관계를 분석하였다. 배합은 물-시멘트비에 따라 40%, 50%, 60% 및 70% 총 4배합으로 수행하였으며 동해를 조기에 발현시키기 위하여 AE제를 사용하지 않았다. 실험은 물-시멘트비에 따라 상대동탄성계수 및 압축강도 등의 기본 물성 시험과 표면 거칠기 측정, 화상 이미지 및 SEM 이미지 분석을 수행하였다. 표면 거칠기 시험 결과 물-시멘트비에 상관없이 전반적으로 싸이클이 증가함에 따라 표면거칠기 값이 증가하는 경향을 보였으며 상대적으로 조밀한 40% 및 50%의 경우 상대동탄성계수가 60% 이하인 시점까지 서서히 증가하는 경향을 보였으나, 60% 및 70%의 경우 파괴 시점에서만 표면 거칠기 값이 증가하였다. 또한, 표면부 화상 이미지 분석에서도 물-시멘트비 40% 및 50%의 경우 동결융해 싸이클이 진행되는 과정에서 표면부터 서서히 열화가 진행되는 과정을 확인할 수 있었으나 60% 및 70%의 경우 표면부의 변화가 미미하다 파괴 시점에서 균열 등의 손상을 확인할 수 있었다. 따라서, 상대적으로 수밀하지 않은 시험체의 경우 화상 이미지나 표면 거칠기 등의 인자로 동결융해의 열화 정도를 판별하기에는 일부 제한이 있을 것으로 판단되며 상대적으로 수밀한 W/C 40% 및 50%의 경우 표면 거칠기 및 표면부 화상 이미지로 동해의 열화 진행 정도를 판단할 수 있었으며 향후 현장에서 표면 거칠기 및 이미지 분석을 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.569-579
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• 2005

본 연구는 부산의 동부, 중부, 서부지역을 대표하는 양산, 김해, 진해에서 생산된 부순모래를 사용한 부순모래 콘크리트의 장기강도 특성에 관한 연구를 수행하였다. 콘크리트는 전체 체적의 70~80%가 골재로 이루어져 있어 콘크리트의 특성에 골재의 품질의 영향은 매우 중요하다. 1980년대 이후, 천연자갈과 천연모래의 고갈로 콘크리트에 사용되어지는 골재는 이미 부순돌로 대체되었다. 부순모래는 해사 채취금지와 강모래의 고갈로 사용량이 증가하고 있는 경향이다. 부순모래는 혼입량의 변화와 부순모래의 혼합비(50, 60, 70, 80, 90, 100%)의 변화에 따른 콘크리트의 특성을 조사하기 위하여 강모래와 혼합하였다. 경화하지 않은 콘크리트의 성질을 조사하기 위해 슬럼프와 공기량을 측정하였다. 경화한 콘크리트의 성질을 조사하기 위해 재령 7, 28, 60, 90, 180일에 단위중량, 압축강도 그리고 탄성계수를 측정하였다. 압축강도, 단위중량 그리고 탄성계수는 재령의 증가에 따라 값이 증가하였으며 장기 재령에서도 역시 증가할 것으로 예상된다. 지역별 골재의 품질 시험결과들은 모두 KS규격을 만족하였다. 슬럼프 측정결과는 혼입률 70~80%까지는 증가하였으나 그 이상에선 감소하였다. 공기량은 마이크로 필러 현상에 의해 부순모래의 혼입률 증가에 따라 감소하였다. 재령 7, 28, 60, 90, 180일에 단위중량을 측정한 결과에 따르면, 단위중량은 부순골재의 혼입률 증가에 따라 역시 증가하였다. 재령 7, 28, 60, 90, 180일에 압축강도와 탄성계수를 측정한 결과, 압축강도는 혼입률 70%일 때 가장 높게 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권2호
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• pp.129-135
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• 2015

본 연구는 마이크로미터 크기의 실리카 입자로 강화된 에폭시 복합재료 시편의 실리카 함량에 따른 열안정성을 기계적 물성인 영률 측정과 열적 물성인 열팽창계수 측정을 통해 평가하였다. 실험한 범위인 에폭시 중량 대비 실리카 함량 70 wt% 시편까지 실리카 함량에 따라 열팽창계수는 지속적으로 감소하여 약 25%까지 감소하여 열안정성이 개선되었으며, 영률 역시 점진적으로 증가하여 약 51%까지 증가하였다. 또한, 기존 연구에서 제시된 몇 가지 경험식 모델을 통한 해석결과를 실험결과와 비교하였는데, 열팽창계수 측정결과는 체적탄성계수와 전단탄성계수를 고려한 Kerner 모델의 결과와 잘 맞았으며, 영률 결과는 마이크로 크기 충전제에 대한 수치모델인 Mori-Tanaka 모델과 잘 부합하였다. 이를 통해 복합재료의 열팽창 및 영률 예측을 위한 모델에서는 체적분률 외에 충전제 함유량에 따른 추가적인 물성 변화를 고려해야 함을 알 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제30권2호
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• pp.164-179
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• 2020

지반구조물에 대한 한계상태설계법의 적용에 있어서 단위중량, 포아송비, 변형계수, 점착력 및 내부마찰각 등은 설계의 정확성 및 신뢰도 향상에 매우 큰 영향을 미치는 지반특성값이다. 특히 풍화토 및 풍화암 등 풍화대에 지반구조물이 위치하게 될 경우 이들 지반특성값 중에서도 점착력과 내부마찰각이 구조물과 지반의 하중 및 저항계수를 판정하는데 매우 높은 연관성이 있으며 따라서 공내전단시험과 같은 현장시험으로부터 구해지는 이들 지반정수의 정확한 산정은 지반구조물의 최적설계를 좌우하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 국내 38개 시공사례 분석을 통해 이들 지반정수들의 설계적용 사례를 검토, 현장시험의 중요성을 확인하였으며 이를 토대로 ASTM에서 규정하는 모든 표준절차를 반영하는 새로운 풍화대 강도특성 측정장치를 개발하였다. 또한 본 장비의 현장적용을 통해 시험장비 및 시험자의 주관적 오류에 의한 오차발생 가능성을 최소화한 장비의 개선성능을 확인하였으며, 이를 토대로 한계상태설계법의 적용 시 핵심 지반특성값의 정량적 산정을 위한 기틀을 마련하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권6C호
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• pp.295-304
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• 2012

본 연구에서는 대형 지반구조물의 축조재료로 이용되는 대입경 조립재료의 동적 변형특성을 평가하기 위한 목적으로 국내 최대 규모의 대형 공진주시험시스템을 구축하였으며 그 성능 및 적용성을 검증하였다. 신규 시험기는 하단 고정, 상부 자유단에 코일-자석 시스템에 의한 가진 하중을 제어하는 전형적인 Stokoe 식 공진주시험 장치이며, 지름 200 mm, 높이 400 mm의 원주형 공시체에 대한 시험이 가능다. 시험기의 구동 및 계측 시스템은 굵은 자갈 이상의 조립재료에 대한 활용에 적합하도록 출력 및 정밀도를 확보하였으며, 고정밀의 제어 계측이 가능한 자동화 시스템으로 구성되었다. 공진주시험기의 동적응답특성 및 사용성을 검증하기 위한 방안으로 금속시편과 다수의 폴리우레탄 검증 시편을 이용하여 시험을 수행하였으며 타 시험기 또는 시험기법과의 비교를 통하여 정밀도를 평가하였다. 대형 시험기의 지반재료의 동적 변형특성 평가에 대한 신뢰성을 확인하기 위하여 동일한 사질토 시료에 대한 시험을 일반 공진주시험과 병행한 결과 공시체의 크기에 따른 효과가 일부 나타나지만 전반적으로 동일한 결과를 획득하였다. 최종적으로 댐 축조용 사력재료 시료에 대한 대형 공진주시험을 수행하였으며, 그 결과의 실효성을 확인하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제49권5호
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• pp.404-411
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• 2012

The reliability of solid oxide fuel cells (SOFCs) particularly depends on the high quality of solid oxide electrolytes. The application of thinner electrolytes and multi electrolyte layers requires a more reliable characterization method. Most of the investigations on thin film solid electrolytes have been made for the parallel transport along the interface, which is not however directly related to the fuel cell performance of those electrolytes. In this work an array of ion-blocking metallic Ti/Au microelectrodes with about a $160{\mu}m$ diameter was applied on top of an ultrathin ($1{\mu}m$) yttria-stabilized-zirconia/gadolinium-doped-ceria (YSZ/GDC) heterolayer solid electrolyte in a micro-SOFC prepared by PLD as well as an 8-${\mu}m$ thick YSZ layer by screen printing, to study the transport characteristics in the perpendicular direction relevant for fuel cell operation. While the capacitance variation in the electrode area supported the working principle of the measurement technique, other local variations could be related to the quality of the electrolyte layers and deposited electrode points. While the small electrode size and low temperature measurements increaseed the electrolyte resistances enough for the reliable estimation, the impedance spectra appeared to consist of only a large electrode polarization. Modulus representation distinguished two high frequency responses with resistance magnitude differing by orders of magnitude, which can be ascribed to the gadolinium-doped ceria buffer electrolyte layer with a 200 nm thickness and yttria-stabilized zirconia layer of about $1{\mu}m$. The major impedance response was attributed to the resistance due to electron hole conduction in GDC due to the ion-blocking top electrodes with activation energy of 0.7 eV. The respective conductivity values were obtained by model analysis using empirical Havriliak-Negami elements and by temperature adjustments with respect to the conductivity of the YSZ layers.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권5A호
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• pp.307-315
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• 2012

최근 국내에서도 압축강도 180 MPa, 인장강도 10 MPa 이상의 초고성능 섬유보강 콘크리트(Ultra High Performance Fiber Reinforced Concrete, UHPFRC)가 개발되었다. 그러나 UHPFRC는 물-결합재비가 낮고 다량의 고분말 혼화재료를 혼입하며, 굵은 골재를 사용하지 않기 때문에 초기 재령에서의 자기수축이 크고, 표면이 급격히 건조하는 등 기존의 일반 콘크리트(Normal Concrete, NC) 및 고성능 콘크리트(High Performance Concrete, HPC)와는 다른 재료적 특성을 보인다. 그러므로 본 연구에서는 UHPFRC에 적합한 재료 실험 방법과 규정을 제안하고 극 초기 재령에서의 강도 특성을 평가하기 위하여 응결 및 수축, 인장 실험을 수행하였다. 응결 실험 결과 파라핀 오일을 UHPFRC의 모르타르 표면에 적용할 경우 표면에서의 급격한 건조현상을 효율적으로 억제할 수 있는 것으로 나타났으며, 시멘트와 배합수의 수화반응을 지연 또는 촉진 시키지 않는 것으로 나타나 응결 실험 시 표면건조 방지제로 적합한 것으로 판단되었다. 또한, 링-테스트를 수행하여 내부 강재 링의 온도와 변형률의 경향이 달라지는 시점을 수축 응력 발현 시점으로 정의하였으며, 이를 응결 실험과 비교하여 본 결과 응결침에 걸리는 관입 저항력이 약 1.5 MPa일 때 수축 응력이 발현되는 것으로 나타났다. 이는 초결 및 종결보다 약 0.6시간, 2.1시간 빠른 것이며, 상기 시점을 UHPFRC의 자기수축 측정 시점(time-zero)으로 규정하였다. 마지막으로, 본 연구에서는 극 초기 재령 인장강도 측정 장비를 제작하여 초결시점에서부터 UHPFRC의 인장강도와 탄성계수를 측정하였으며, 이를 고려한 UHPFRC의 인장강도 및 탄성계수 예측식을 제안하였다.

• 터널과지하공간
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• 제26권5호
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• pp.363-374
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• 2016

여러 가지 이유로 단일시험편에서 평면이방성 암석의 5개의 독립적 탄성상수를 결정해야 할 경우, Saint-Venant 근사식은 오랫동안 매우 유용하게 사용되어 왔다. 본 논문은 이 경험적 수식이 겉보기 탄성계수로 표현되는 수식으로 전환될 수 있음을 탄성이론에 근거한 수학적 전개를 통하여 밝히고 있다. 이렇게 전환된 수식은 이방성 각도에 단조증가하는 특성을 갖고 있으며, 이방성 암반의 초기응력측정에 유용하게 사용될 것이다. 문헌의 자료를 분석한 결과, $G^2$의 측정값은 각도와 관계없이 일정한 크기이며, Saint-Venant 근사식에 의하여 유도된 값보다 작은 것으로 분석되었다. 이러한 감분은 층상의 경계면에서 미끄러짐에 의하여 발생하는 것으로 판단되며, 미끄러짐에 의한 감소비율은 층상의 결합상태와 암석의 강도에 따라 유추될 수 있다. 이러한 분석들이 향후에 계속되어 자료가 누적된다면 감소비율을 규정할 수 있고, Saint-Venant 근사식의 수정을 통하여 단일시험편으로부터 탄성상수를 결정할 수 있을 것이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권3호
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• pp.281-287
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• 2011

얇은 관 탄성좌굴 공식의 불확실성을 고려하기 위해, 공식을 구성하는 파라미터인 튜브재료의 탄성계수, 푸아송 비, 튜브 두께 및 지름의 불확실성을 분석하였다. 본 연구는 원자로에서 연소되는 핵연료봉과 같이 사용 중 함몰을 엄격히 방지하고 있는 얇은 관의 설계신뢰도를 향상시키는 데에 중요하다. 분석 방법은 각각의 파라미터가 변화할 수 있는 범위를 충분히 포함할 수 있는 최소의 탄성좌굴 안전율을 구하고 이를 선형적으로 합하여 최종의 최소안전율을 구하였다. 최소 안전율에 가장 큰 영향을 미치는 파라미터는 관의 두께로 나타났다. 두께가 얇을수록 더 큰 최소안전율이 필요하며 예로 적용한 지르코늄 합금관의 경우, 두께가 0.254 와 0.87 mm 일 때 최소안전율은 각각 1.547 과 3.487 로 나타났다.

• 비파괴검사학회지
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• 제30권5호
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• pp.471-478
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• 2010

박막은 마이크로 전자 장치, 자기 기록 매체, 미세 기전 시스템 및 표면 코팅과 같은 다양한 응용에 있어서 매우 중요한 역할을 수행하는 재료이다. 이러한 박막의 재료 물성 값은 상응하는 거시 재료의 물성 값과 다를 수 있기 때문에 박막의 기계적 물성 값들을 신뢰성 있게 측정할 수 있는 시험법의 개발이 요구되어져 왔다. 본 연구에서는 종래의 약 처짐 시험법과 단축 인장 시험법의 한계성을 극복하기 위해 나노미터 이하의 면외 변위 측정 분해능을 갖는 백색광 간섭계를 채택한 새롭고 간편한 시험법을 개발하였다. 개발된 시험법의 유효성을 검증해 보기 위하여 스퍼터링을 포함한 마이크로 공정에 의해 자유지지 알루미늄 박막 시험편을 제작한 뒤 이를 이용하여 인장 물성 값을 측정하였다. 폭 0.5 mm, 두께 $1{\mu}m$인 시험편을 실리콘 다이상에 1~5개 제작하여 사용하였다. 모터 구동 팁, 하중계 및 6 자유도 정렬 장치로 구성된 시험기를 자체적으로 제작한 뒤 막 처짐 시험을 수행하였다. 시험기는 가능한 작게 제작하여 상용 백색광 간섭 현미경 아래에 설치 가능하도록 하였다. 백색광 간섭무늬를 이용하여 시험편과 시험기 사이의 정렬 맞춤을 수행하였다. 영 계수는 62 GPa, 항복점은 247 MPa로 측정되었다.