• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제26권5호
• /
• pp.57-65
• /
• 2022

본 연구에서는 smart ultra-high performance fiber reinforced concretes (S-UHPFRCs)의 자기감지 능력을 검증하기 위해 인장과 압축 영역에서 휨 하중에 따른 S-UHPFRCs의 전기역학적 거동을 조사하였다. 휨 하중 하에서 S-UHPFRCs의 전기저항률은 초기균열 이후 다수의 미세균열을 보이는 변형-경화 거동으로 인해 계속해서 변화된다. 압축 영역에서 S-UHPFRCs의 전기저항률은 등가 휨 응력이 증가함에 따라 976.57에서 514.05 kΩ-cm로 (47.00%) 감소하였으며, 인장 영역에서는 979.61에서 682.28 kΩ-cm로 (30.40%) 감소하였다. S-UHPFRCs의 응력 민감도 계수는 압축 영역과 인장 영역이 각각 1.709와 1.098 %/MPa이다. S-UHPFRCs의 처짐 감지 능력은 압축 영역 (30.06 %/mm)이 인장 영역 (19.72 %/mm)보다 높았다. 초기 처짐 감지 능력은 측정 영역과 관계없이 처짐 감지 능력의 약 50%로 초기 처짐에 대한 우수한 감지 능력을 가지는 것으로 확인되었다. 휨 하중 하에서 S-UHPFRCs의 자기감지 능력은 압축 영역에서 더 높았으나 S-UHPFRCs는 건설 현장에 적용할 자기 감지 재료로 충분하다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제27권5호
• /
• pp.139-146
• /
• 2023

In this study, compressive strength and adhesion strength were measured as repair materials to evaluate the mechanical and electrical properties of compression and shear specimens with self-sensing repair materials. As a result of the experiment, the strength improvement rate of the compression test specimen was higher than the section enlargement area ratio, but the shear test specimen did not show an improvement in strength as much as the section enlargement area ratio. Compression experiments under load showed high correlation between FCR-Strain and FCR-Stress, confirming self-sensing performance. However, the shear test did not show as much correlation as the compression test. Accordingly, it is judged that the self-sensing repair material is suitable for the compression member on which the compression load acts in the building.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제27권4호
• /
• pp.62-69
• /
• 2023

본 연구에서는 제강 슬래그 (fine steel slag aggregates, FSSAs) 혼입량에 따른 스마트 보수재료 (smart repair materials, SRMs)의 전기역학적 거동을 조사하였다. SRMs는 보수 품질을 스스로 진단하고 보수 부위의 손상을 자체적으로 감지할 수 있다. FSSAs는 SRMs에 모래 중량 대비 0% (FSSA00), 25% (FSSA25), 그리고 50% (FSSA50) 치환되어 혼입되었다. SRMs의 전기저항률은 일반적으로 압축 응력이 증가함에 따라 감소하였다: 재령 7시간 기준 FSSA25의 전기저항률은 압축 응력이 0에서 22.57 MPa로 증가함에 따라 78.16에서 63.68 kΩ-cm으로 감소하였다. FSSAs의 모래 중량 대비 치환율이 0%에서 25%로 증가함에 따라 재령 7시간 기준 응력 민감도 (stress sensitivity coefficient, SSC)는 매트릭스 내 부분적인 전도성 경로 수의 증가로 인해 0.471에서 0.828 %/MPa로 증가하였다. 하지만, 치환율이 50%까지 증가함에 따라 부분적인 전도성 경로들의 일부가 연속적인 전도성 경로로 변화하여 SSC는 0.828에서 0.649 %/MPa로 감소하였다. SRMs는 보수 부위의 전기저항률만을 측정하는 것으로 보수 품질을 진단하고 보수 부위의 추가 손상을 스스로 감지할 수 있을 뿐만 아니라 구조물의 역학적 성능을 빠르게 회복시킬 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제22권5호
• /
• pp.81-88
• /
• 2021

최근 지진 빈도 증가로 구조물 건전도 모니터링 (SHM: Structural Health Monitoring, 이하 SHM) 시스템에 대한 관심이 증가하고 있다. Smart concrete는 전기-역학적 거동을 바탕으로 구조물 상태를 분석할 수 있는 기술이다. 하지만 콘크리트 구조물은 지진 시 정적 변형률 또는 하중 속도 보다 10배 이상 빠른 하중 속도가 작용하나 기존 연구 대부분은 정적 하중 속도에서의 감지 능력을 주로 조사하고 있다. 본 연구는 지진과 같이 높은 하중 속도에서 자가 응력감지 능력을 평가하기 위해 만능재료시험기 (UTM: Universal Testing Machine, 이하 UTM)를 사용하여 3가지 하중 재하 속도 (1, 4, 8 mm/min) 하에서 Smart Ultra High Performance Concrete (S-UHPC)의 전기-역학적 거동을 측정하였다. S-UHPC의 최대 압축 하중에서 Stress sensitive Coefficient (SC)는 1 mm/min 하중 속도 기준 -0.140%/MPa로 측정되었으나, 하중 속도가 각각 4, 8 mm/min으로 증가함에 따라 42.8 %, 72.7% 감소하였다. 전도성 재료의 변형 감소, 미세균열 증가로 인하여 S-UHPC의 감지능력이 하중속도 증가에 따라 감소하였지만, 그럼에도 불구하고 높은 하중 속도 하에서도 우수한 감지 성능을 보여 구조물 지진 하중 감지를 위한 SHM 시스템에 활용 가능함을 확인하였다.

• 한국건축시공학회지
• /
• 제24권2호
• /
• pp.215-226
• /
• 2024

본 연구에서는 초고분말 플라이 애시가 다량 치환된 자기감지형 그라우트의 성능을 검토하기 위하여 실험적 연구를 진행하였다. 또한 기존의 대표적인 산업부산물인 고로슬래그 미분말과 플라이 애시를 동일한 양으로 치환하여 굳지 않은 그라우트의 유동특성, 경화 그라우트에서 압축강도, 길이변화율, 전기적 특성을 평가하였다. 실험결과 초고분말 플라이 애시 치환시 소성점도가 크게 낮아져 유동성이 향상되었으며, 압축강도도 플레인보다 초기재령에서부터 높게 나타났다. 또한 전기적 특성에서도 FCR-Stress, FCR-Strain의 관계가 유사하게 나타났다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제40권2호
• /
• pp.183-189
• /
• 2020

이 논문은 인장 응력, 주변 온도 및 인가 주파수에 대한 강선의 전기적 임피던스 민감도에 관한 실험적 조사이다. 다양한 응력 수준 및 온도에 대해서, 강선의 전기적 임피던스가 자가진단 시스템에서 측정되었다. 세 가지 경우의 실험이 다양한 온도 조건, 응력 수준 및 적용 주파수에 대해서 수행되었다. 주어진 주파수에서 온도가 상승하고 응력이 감소하면 강선의 전기 임피던스가 증가한다. 실험 결과는 전기적 임피던스와 온도 사이의 상관관계가 모든 응력 수준에서 선형 관계임을 보여준다. 온도에 대한 임피던스의 감도는 응력보다 훨씬 높다는 점이 주목 된다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제30권5호
• /
• pp.411-422
• /
• 2010

탄소나노튜브-에폭시 복합재료의 미세손상에 대한 자체-감지도와 분산도와 관련되는 특성 연구가 접촉각, 전기-미세역학 시험법 및 음향방출을 통하여 수행하였다. 시편들은 미처리와 산처리된 탄소나노튜브가 첨가된 에폭시 복합재료와 순수 에폭시로 제조되었다. 상대적인 분산도는 부피 전기저항도와 그 표준편차로 평가하였다. 응력전달을 나타내는 겉보기 탄성율은 미처리 탄소나노튜브 복합재료보다 산처리된 경우가 크게 나타났다. 단일 탄소섬유/탄소나노튜브-에폭시 복합재료는 부가한 반복 하중에 대해서 접촉저항도의 변화로 잘 감지되었다 섬유 풀-아웃 시험에서 단일 탄소섬유와 탄소나노튜브-에폭시간의 계면접착강도는 순수 에폭시의 경우보다 작았다. 음향방출과 함께 전기저항측정을 통한 미세파손 감지는, 전도성 있는 탄소나노튜브-에폭시 복합재료에서는 단일 탄소섬유 파손에 대한 단계적인 전기저항도의 증대를 보여 주었으나, 순수 에폭시의 경우는 첫번째 탄소섬유의 파단의 경우 바로 저항이 무한대로 증대함을 보여주었다. 첨가한 탄소나노튜브의 미세계면 손상으로 인하여, 음향방출 발생이 나노복합재료가 순수 에폭시에 비하여 훨씬 증대하였다.

• 접착 및 계면
• /
• 제10권2호
• /
• pp.90-97
• /
• 2009

세 가지의 다른 산처리를 한 단일 탄소섬유로 함침된 CNT-에폭시 나노복합재료는 전기-미세역학적 기술과 젖음성 시험법을 사용하여 분산과 자체-감지능을 조사하였다. 자체-감지능은 접촉저항의 노이즈가 산 처리되지 않은 CNT보다, 산 처리된 단일 탄소섬유 CNT-에폭시 나노복합재료가 다소 더 크게 나타났다. 반면에, 겉보기 강성도는 산 처리를 한 경우가 응력전달이 더 잘되어, 산처리 하지 않은 경우보다 더 컸다. 탄소섬유와 CNT-에폭시간의 계면전단강도는 CNT 첨가로 인하여 점도가 증가하기 때문에 탄소섬유와 순수 에폭시간의 경우보다 낮게 나타났다. CNT-에폭시 나노복합재료는 순수 에폭시보다 더 큰 소수성을 보여 주었다. 열역학적인 접착일은 계면전단강도와 대략 비례적인 관계를 보여주지만, 겉보기 강성도는 접착일과는 반비례를 나타내었다. 요구되는 물성에 따라서, 최대조건 대신에 최적의 산처리 조건이 필요로 할 것이다.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제14권5호
• /
• pp.765-784
• /
• 2014

In comparison with conventional shape memory actuated structures, antagonistic shape memory alloy (SMA) actuators permits a fully reversible two-way response and higher response frequency. However, excessive internal stress could adversely reduce the stroke of the actuators under repeated use. The two-way shape memory effect might further decrease the range of the recovered strain under actuation of an antagonistic SMA actuator unless additional components (e.g., spring and stopper) are added to regain the overall actuation capability. In this paper, the performance of all four possible types of SMA actuation schemes is investigated in detail with emphasis on five key properties: recovered strain, cyclic degradation, response frequency, self-sensing control accuracy, and controllable maximum output. The testing parameters are chosen based on the maximization of recovered strain. Three types of these actuators are antagonistic SMA actuators, which drive with two active SMA wires in two directions. The antagonistic SMA actuator with an additional pair of springs exhibits wider displacement range, more stable performance under reuse, and faster response, although accurate control cannot be maintained under force interference. With two additional stoppers to prevent the over stretch of the spring, the results showed that the proposed structure could achieve significant improvement on all five properties. It can be concluded that, the last type actuator scheme with additional spring and stopper provide much better applicability than the other three in most conditions. The results of the performance analysis of all four SMA actuators could provide a solid basis for the practical design of SMA actuators.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
• /
• 한국건축시공학회 2009년도 춘계 학술논문 발표대회 학계
• /
• pp.1-4
• /
• 2009

Construction automation and robotics are being introduced as an efficient alternative to overcome troubles caused by lack of skilled labors. To accomplish effective automated construction system, design for automation(DFA) should be performed in parallel with the development of core technologies such as control and sensing of robots. In Korea, the development of robotic crane-based construction automation(RCA) system is progressing, and the research group has recently developed newly designed steel joint to improve the efficiency of the system. However, performance of the new system should be examined prior to its application on construction sites. Therefore, This study analyzed performance of the new steel frame focused on its constructibility by carrying out mock-up test. As a result, the steel frame satisfied the standards of allowable stress and deflection. It also enables to reduce the time for installation.