• Steel and Composite Structures
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• 제42권6호
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• pp.805-826
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• 2022

The free and live load-forced vibration behaviour of porous functionally graded (PFG) higher order nanobeams in the thermal and magnetic fields is investigated comprehensively through this work in the framework of nonlocal strain gradient theory (NLSGT). The porosity effects on the dynamic behaviour of FG nanobeams is investigated using four different porosity distribution models. These models are exploited; uniform, symmetrical, condensed upward, and condensed downward distributions. The material characteristics gradation in the thickness direction is estimated using the power-law. The magnetic field effect is incorporated using Maxwell's equations. The third order shear deformation beam theory is adopted to incorporate the shear deformation effect. The Hamilton principle is adopted to derive the coupled thermomagnetic dynamic equations of motion of the whole system and the associated boundary conditions. Navier method is used to derive the analytical solution of the governing equations. The developed methodology is verified and compared with the available results in the literature and good agreement is observed. Parametric studies are conducted to show effects of porosity parameter; porosity distribution, temperature rise, magnetic field intensity, material gradation index, non-classical parameters, and the applied moving load velocity on the vibration behavior of nanobeams. It has been showed that all the analyzed conditions have significant effects on the dynamic behavior of the nanobeams. Additionally, it has been observed that the negative effects of moving load, porosity and thermal load on the nanobeam dynamics can be reduced by the effect of the force induced from the directed magnetic field or can be kept within certain desired design limits by controlling the intensity of the magnetic field.

• Computers and Concrete
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• 제29권 6호
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• pp.393-405
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• 2022

Lightweight concrete is a superior material due to its light weight and high strength. There however remain significant lacunae in engineering knowledge with regards to shear failure of lightweight fiber reinforced concrete beams. The main aim of the present study is to investigate the optimum usage of steel fibers in lightweight fiber reinforced concrete (LWFRC). Multi-scale finite element model calibrated with experimental results is developed to study the effect of steel fibers on the mechanical properties of LWFRC beams. To decrease the amount of steel fibers, it is preferred to reinforce only the middle section of the LWFRC beams, where the flexural stresses are higher. For numerical simulation, a multi-scale finite element model was developed. The cement matrix was modeled as homogeneous and uniform material and both steel fibers and lightweight coarse aggregates were randomly distributed within the matrix. Considering more realistic assumptions, the bonding between fibers and cement matrix was considered with the Cohesive Zone Model (CZM) and its parameters were determined using the model update method. Furthermore, conformity of Load-Crack Mouth Opening Displacement (CMOD) curves obtained from numerical modeling and experimental test results of notched beams under center-point loading tests were investigated. Validating the finite element model results with experimental tests, the effects of fibers' volume fraction, and the length of the reinforced middle section, on flexural and residual strengths of LWFRC, were studied. Results indicate that using steel fibers in a specified length of the concrete beam with high flexural stresses, and considerable savings can be achieved in using steel fibers. Reducing the length of the reinforced middle section from 50 to 30 cm in specimens containing 10 kg/m3 of steel fibers, resulting in a considerable decrease of the used steel fibers by four times, whereas only a 7% reduction in bearing capacity was observed. Therefore, determining an appropriate length of the reinforced middle section is an essential parameter in reducing fibers, usage leading to more affordable construction costs.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제25권4_2호
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• pp.699-706
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• 2022

In this study, Directed energy deposition (DED) among additive manufacturing is applied to repair damaged spindle key parts of planner miller. The material of the spindle key is SCM415, and the P21 Powder is used. In order to find the optimal deposition conditions for DED equipment, a single-line deposition experiment is conducted to analysis five parameters. The laser power affects the width, and the height is a parameter affected by coaxial gas and powder gas. In addition, laser power, powder feed rate, coaxial gas, and powder gas are parameters that affect dilution. Otimal deposition is that 400 W of laser power, 4.0 g/min of powder feed rate, 6.5 L/min of coaxial gas, 3.0 L/min of powder gas and 4.5 L/min of shield gas. By setting the optimum conditions, a uniform deposition cross section in the form of an ellipse can be obtained. Damage recovery process of spindle key consists of 3D shape design of the base and deposition parts, deposition path creation and deposition process, and post-processing. The hardness of deposited area with P21 powder on the SCM415 spindle key is 336 HV for the surface of the deposition, 260 HV for the boundary area, and 165 HV for the base material.

• Geomechanics and Engineering
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• 제36권3호
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• pp.217-229
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• 2024

Determining lateral earth pressure coefficient (EPC) K is a classic problem in geotechnical engineering. It is a key parameter for estimating the stresses in backfilled openings. For backfilled openings with rigid and immobile walls, some suggested using the Jaky's at-rest earth pressure coefficient K₀ while other suggested taking the Rankine's active earth pressure coefficient K_a. A single value was proposed for the entire backfilled opening. To better understand the distributions of stresses and K in a backfilled opening, a series of laboratory tests have been conducted. The horizontal and vertical normal stresses at the center and near the wall of the opening were measured. The values of K at the center and near the wall were then calculated with the measured horizontal and vertical normal stresses. The results show that the values of K are close to K_a at the center and close to K₀ near the wall. Furthermore, the experimental results show that the horizontal stress is almost the same at the center and near the wall, indicating a uniform distribution from the center to the wall. It can be estimated by analytical solutions using either K_a or K₀. The vertical stress is higher near the center than near the wall. Its analytical estimation can only be done by using K_a at the center and K₀ near the wall. Finally, the test results were used to calibrate a numerical model of FLAC2D, which was then used to analyze the influence of column size on the stresses and K in the backfilled opening.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.434-449
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• 2019

파형의 왜도, 저류 외에도 구속 모드의 외중력파, 경계층 streaming이 반영된 개선된 횡단표사 모듈이 제시되었으며, 개선된 모듈에서는 단위 관측기간 내에서 출현하기 마련인 개별 파랑도 고려된다. 이어 불규칙한 개별 파랑이 표사이송에 미치는 영향을 확인하기 위해 단조해안에서의 비선형 천수과정과 해변변형을 수치모의 하였다. 모의결과 최근 적용범위가 쇄파역으로 확대된 주파수 영역 Boussinesq Eq.은 쇄파역에서 흔히 관측되는 치근 모양의 파형, 구속 모드의 외중력파, 경계층 streaming의 모의가 가능한 것으로 판단된다. 또한 연 최대 고파랑이라는 해양환경을 등가 비선형 규칙파[Cnoidal wave]로 해석하는 경우 최대 횡단표사 이송률은 불규칙 파랑에서 관측되는 이송률의 세 배에 달할 정도로 지나치게 과다하게 모의되었으며, 이는 외빈과 원빈의 과다한 침식으로 이어졌다. 또한 연안 표사 이송과 관련된 free parameter K를 최적화하기 위해 맹방해빈의 2017.4.26부터 2018.4.20까지의 해안선 변화를 수치모의 하였으며, 최적화 과정에는 실측된 해안선 위치를 활용하였다. 모의 결과 맹방 표사계의 경우 최적화된 K는 0.17로 보이며, 이 경우 10월 말에 연이어 내습한 최대 고파랑에 의해 침식된 해안이 동절기와 춘절기의 너울에 의해 점진적으로 복원되는 대순환 과정을 거쳐 해안선이 맹방해안 남단과 북단에서는 18 m, 맹방 해안 중앙부에서는 2.4 m 내외로 전진하는 관측결과에 상당히 근접한 수치모의가 가능한 것을 확인하였다.

• 핵의학기술
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• 제19권2호
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• pp.68-73
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• 2015

PET/CT 검사 시 검사 부위에 따라 적절한 액세서리의 사용이 권고되고 있다. 그 중 brain 검사에서 사용되는 액세서리인 brain holder를 사용하지 않는 경우 CT의 small FOV에 의하여 whole pallet이 AC-CT에 cover되지 않으며, 이에 따른 truncated region에 따라 count loss가 발생된다. 본 논문에서는 brain holder를 사용하지 않았을 경우 발생하는 truncated region에 의한 image quality의 변화를 평가하고자 한다. Siemens사의 biograph truepoint40 장비와 $^{68}Ge$-uniform phantom을 사용하여 $^{68}Ge$ phantom을 pallet위에서 스캔하고 brain holder위에 위치하고 스캔 하였다. brain protocol을 적용하여 holder를 사용하지 않은 경우 pallet이 AC-CT의 FOV에 포함되지 않는 것을 알 수 있었다. 획득된 영상을 FBP, OSEM, TrueX recon method를 이용하여 iteration 4, subsets 21, gaussian 2 mm와 5 mm parameter를 적용하여 재구성 후 Window level : -4200, window width : 1000으로 설정하여 영상의 uniformity를 평가하였으며, vertical profile을 생성하여 count uniformity를 평가하였고, 마지막으로 5장과 20장의 slice를 summation하여 integral uniformity를 평가하였다. AC-CT영상을 통하여 holder를 사용하지 않는 경우 FOV내에 pallet이 모두 포함되지 않는 것을 알 수 있으며, 이에 따른 truncation에 의한 부정확한 attenuation factor가 나타났다 PET corrected sinogram 영상에서 holder를 사용하지 않은 경우 truncated region에 의한 defect 부위를 확인할 수 있으며, holder를 사용한 경우 uniform한 영상을 확인할 수 있었다. Window level : 4200, window width : 1000으로 설정 시 FBP, OSEM, TrueX recon 방법 모두에서 holder를 사용한 경우 uniform한 영상이 획득되었지만, holder를 사용하지 않은 경우 하단에 defect가 관찰되었다. Holder를 사용한 경우와 사용하지 않은 경우의 영상을 각 5장, 20장씩 summation하여 NEMA method에 따라 integral uniformity를 구하였으며, 5장 slice의 summation에서 holder를 사용하지 않은 경우 11.7% holder를 사용한 경우 7.2%로 나타났다. 20장 slice의 summation에서 holder를 사용하지 않은 경우 11.1% holder를 사용한 경우 76.7%로 나타났다. brain 검사 시 holder를 사용하지 않는 경우 truncated region에 따른 phantom 하단부의 count defect가 확인되었으며, 이는 환자 검사 시 occipital lobe의 count loss를 발생하게 되며 research 검사 시 검사 결과의 오차를 발생하게 됨으로 brain PET/CT 검사 시 정확한 검사결과를 위하여 검사 액세서리가 반드시 적용되어야 할 것이다.

• 멤브레인
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• 제25권5호
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• pp.422-430
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• 2015

본 연구에서는 silicalite-1 제올라이트 분리막 합성 시에 종결정 코팅용액 pH 변화가 제올라이트 분리층 미세구조에 미치는 영항을 고찰하였다. 75 nm 크기로 합성된 종결정은 에탄올에 분산된 후 침지코팅법으로 지지체 표면에 코팅되었으며 분산용액의 pH는 2.2, 7.0, 9.3으로 조절되었다. pH가 7인 경우, 균일하고 두께가 $3{\sim}4{\mu}m$인 silicalite-1 제올라이트 분리층이 형성되었고 분리층 결정입 크기는 100 nm로 미세하였다. 반면, pH가 2.2와 9.3인 경우, 분리층 두께가 얇고 불완전하였으며 분리층 결정입 크기도 약 $1{\mu}m$로 조대하였다. pH 7에서 완전한 제올라이트 분리층이 형성된 것은 침지코팅 중에 지지체와 종결정이 서로 다른 부호의 전하를 가져 정전기적 인력이 작용하여 균일하고 조밀하며 두껍고 다층의 종결정 코팅층이 형성되었기 때문이었다. 반면에 pH가 2.2와 9.3인 경우, 침지코팅 중에 지지체와 종결정이 서로 같은 부호의 전하를 가져 정전기적 반발력이 작용하기 때문에 불완전한 덮힘에 의하여 불완전한 분리층이 형성된다고 판단되었다. 결론적으로, 종결정 코팅용액의 pH가 silicalite-1 제올라이트 분리층의 두께, 결정립 크기 등 미세구조를 결정하는 중요한 인자임을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권10호
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• pp.13-23
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• 2011

동토기반 말뚝기초의 지지력은 말뚝구조물 표면과 주변 토사의 접촉면에서 발현되는 동착강도에 의해 산정되며, 이는 동착-강도가 동토지반 기초설계를 위한 가장 주요한 설계정수임을 의미한다. 동착강도는 토사종류, 동결온도, 말뚝표면에 수직방향으로 작용하는 지중응력, 재하속도, 말뚝구조물의 표면 거칠기 등 다양한 인자들에 동시다발적인 영향을 받는 것으로 보고되고 있다. 1960년대부터 동토지반 기초설계를 위한 동착강도 산정방법들이 제안되어 왔으나, 대부분 동결온도와 말뚝구조물 표면특성에 대한 영향은 고려하고 있는 반면 동착강도의 주요 영향인자 중 하나인 지중응력에 의한 영향을 고려하지 않고 있어 소정깊이 이상의 말뚝기초 설계를 위한 동착강도 산정방법으로 활용되기에는 한계가 있는 것으로 판단된다. 본 연구에서는 동결온도뿐 아니라 지중응력이 동착강도에 미치는 영향을 파악하기 위하여 직접전단시험기를 활용한 동결토 전단강도 및 동착강도 측정실험을 각각 수행하였다. 실험결과 전단강도와 동착강도는 모두 동결온도 조건이 낮아질수록, 혹은 수직응력 조건이 커질수록 증가하는 경향을 보였다. 전단강도와 동착강도의 정량적 관계분석을 위해 정의된 전단강도와 동착강도의 비 $r_s$는 초기 동결온도에서는 급격하게 감소하는 경향을 나타냈으나, 동결온도가 낮아질수록 증가하며 수렴구간을 형성해가는 경향을 보였다. 본 연구에서는 최종적인 연구결과로서 동결온도 및 수직응력 조건을 바탕으로 결정된 $r_s$값을 이용하여 동결토의 전단강도로부터 동착강도를 예측할 수 있는 방법을 제안하고 있다.

• 청정기술
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• 제25권4호
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• pp.324-330
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• 2019

선택적 촉매환원법은 산업 설비에서 분사되는 배기가스의 탈질 과정에 유용한 방법이다. 촉매 층 입구에서의 암모니아-질소산화물의 혼합비 분포는 탈질 과정에서 중요하다. 본 연구에서는 전산해석 기법을 이용하여 탈질설비의 입구 배기가스 내 질소산화물의 유동 분포에 따른 암모니아 분사 노즐의 유량을 조절하여 NH₃/NO 몰 비의 균일도를 개선하였다. 출구 X/H = 3 지점에서의 몰 비에 의한 평균제곱근오차 값을 최적화 변수로 선정하였고 실험계획법을 기반 한 최적화 알고리즘을 도입하였다. 균일, 포물선, 상향 솔림, 임의 등 4가지 입구 유동 형태에 대해 8개의 분사 노즐의 암모니아 분사 유량을 도출하였다. 정상상태의 비압축성 점성 이차원 유동장 해석을 위해 상용 소프트웨어인 ANSYS-FLUENT에 k-𝜖 난류모델을 적용하였다. 본 해석의 결과, 입구 배기가스의 유동 형태 별로 9.58%에서 80.0% 의 몰 비 개선 효과를 나타내었다.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제43권2호
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• pp.40-47
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• 2006

본 논문은 띠 결점을 줄이기 위해 MJBNM(Modified Jointly Blue Noise Mask)의 임계값 변조를 이용한 멀티토닝 방법을 제안한다. 멀티토닝에서 띠 결점은 출력레벨 근처에서 동일한 도트 분포를 가지기 때문에 부드러운 계조 영역에서의 불연속성과 인간 시각에 거슬리는 패턴을 만든다. 따라서 이러한 띠 결점을 줄이기 위해, 제안한 방법은 결점이 발생하는 출력레벨 근처에서 이웃 도트들을 도입함으로써 도트 분포를 재배열한다. 먼저 수학적인 설명으로 띠 결점의 원인을 분석하고, 분석 결과를 바탕으로 채널간의 상관성과 색차를 고려한 MJBNM의 임계값 변조를 적용한다. 입력값에 따라 MJBNM의 최대, 최소 임계값이 각각 입력을 포함하는 이웃한 두 출력레벨보다 두 화소를 더 포함하도록 초기 임계값 범위를 선형적으로 조정한다. 이 입력이 띠 결점이 발생하는 출력레벨 근방에 위치할 경우, 출력은 도트 분포와 패턴을 결정하는 임계값 변조 인수에 따라 화소 대 화소의 비교로 이웃 출력레벨 중의 하나의 값으로 결정된다. 이 때 조정된 임계값이 두 출력레벨과 최대, 최소 임계값 사이에 존재하면 그 위치에 이웃 도트들을 찍어서 띠 결점을 줄이게 된다. 그렇지 않은 경우, 일반적인 멀티토닝 기법이 적용된다. 그 결과 제안한 방법이 효과적으로 출력레벨 근처에서의 띠 결점을 줄일 수 있었다. 결과 평가는 gray ramp 영상에서 명암도에 따른 HVS-WRMSE 비교와 color ramp 영상에서의 S-CIELAB 색차를 비교하였다.