• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권1호
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• pp.110-119
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• 2012

최근 고부식 환경에 놓여 있는 철근 콘크리트 구조물의 철근 부식 문제를 해결할 수 있는 방안 중 하나로 뛰어난 내부식성을 가진 섬유복합체(Fiber Reinforced Polymer, FRP)로 제작된 보강근이 주목받고 있다. 유리섬유복합체로 제작된 보강근이 상용화된 상태이나 가격, 철근보다 낮은 탄성계수, 취성파괴 특성 등의 이유로 사용 실적은 많지 않은 것이 현실이다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방편 중 하나는 유리섬유복합체 보강근의 성능을 고도화하는 것이다. 성능 고도화를 통해 강도 대비 가격을 낮출 수 있으며, 인장성능을 향상시킬 수 있다. 본 연구는 주어진 재료와 조건 하에서 보강근 성능에 영향을 미치는 인자들의 효율성 향상을 통한 고인장 성능 유리섬유복합체 보강근의 개발에 관한 것이다. 이를 위해 구성재료와 제작방법 등 유리섬유복합체 보강근의 인장성능에 영향을 미치는 인자들에 대해 분석을 수행하여 개선 방안을 제안하였으며, 이를 통해 보강근의 주재료인 유리섬유의 성능을 기존 제품보다 더욱 효율적으로 활용하는 보강근을 제작하였으며, 다양한 변수에 대한 인장시험을 통하여 그 성능을 비교 분석함으로써 개선 방안의 적절성을 검증하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제34권2호
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• pp.261-277
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• 2020

The main objective of this research paper is to consider vibration analysis of vacancy defected graphene sheet as a nonisotropic structure via molecular dynamic and continuum approaches. The influence of structural defects on the vibration of graphene sheets is considered by applying the mechanical properties of defected graphene sheets. Molecular dynamic simulations have been performed to estimate the mechanical properties of graphene as a nonisotropic structure with single- and double- vacancy defects using open source well-known software i.e., large-scale atomic/molecular massively parallel simulator (LAMMPS). The interactions between the carbon atoms are modelled using Adaptive Intermolecular Reactive Empirical Bond Order (AIREBO) potential. An isogeometric analysis (IGA) based upon non-uniform rational B-spline (NURBS) is employed for approximation of single-layered graphene sheets deflection field and the governing equations are derived using nonlocal elasticity theory. The dependence of small-scale effects, chirality and different defect types on vibrational characteristic of graphene sheets is investigated in this comprehensive research work. In addition, numerical results are validated and compared with those achieved using other analysis, where an excellent agreement is found. The interesting results indicate that increasing the number of missing atoms can lead to decrease the natural frequencies of graphene sheets. It is seen that the degree of the detrimental effects differ with defect type. The Young's and shear modulus of the graphene with SV defects are much smaller than graphene with DV defects. It is also observed that Single Vacancy (SV) clusters cause more reduction in the natural frequencies of SLGS than Double Vacancy (DV) clusters. The effectiveness and the accuracy of the present IGA approach have been demonstrated and it is shown that the IGA is efficient, robust and accurate in terms of nanoplate problems.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.131-136
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• 2019

굳지 않은 콘크리트의 적층성은 콘크리트 3D 프린팅의 핵심 요소로써 필라멘트의 변형 및 붕괴 없이 일정한 높이로 적층하는 성능이다. 적층성은 항복응력과 밀접한 관련이 있으며, 항복응력이 높을수록 우수하다. 또한, 굳지 않은 콘크리트는 압출된 후 시간경과에 따라 경화되면서 전단응력이 증가하기 때문에 적층성이 높아지게 된다. 따라서, 콘크리트 3D 프린팅 시 굳지 않은 콘크리트의 적층성 확보를 위해서는 출력되는 레이어 사이의 적절한 시간 간격(Printing Time Gap, 이하 PTG)이 필요하다. PTG가 증가함에 따라 적층성은 증가하지만, PTG가 과다하게 커지면 출력된 레이어 간의 부착성능이 감소하며, 출력시간이 길어짐에 따라서 압출성능이 저하될 수 있다. 이 연구에서는 100 MPa급 고강도 콘크리트 배합에 적합한 적층성을 확보하기 위하여 PTG를 변수로 한 3D 프린팅 실험을 수행하였으며, 이와 더불어 콘크리트 3D 프린팅 방법을 유사하게 모사할 수 있는 모의 적층실험 방법의 유효성을 검토하기 위하여 모의 적층실험을 수행하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제78권2호
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• pp.163-174
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• 2021

Track-bridge interaction has become an essential part in the design of bridges and rails in terms of modern railways. As a unique ballastless slab track, the longitudinal continuous slab track (LCST) or referred to as the China railway track system Type-II (CRTS II) slab track, demonstrates a complex force mechanism. Therefore, a comprehensive track-bridge interaction study between multi-span simply supported beam bridges and the LCST is presented in this work. In specific, we have developed an integrated finite element model to investigate the overall interaction effects of the LCST-bridge system subjected to the actions of temperature changes, traffic loads, and braking forces. In that place, the deformation patterns of the track and bridge, and the distributions of longitudinal forces and the interfacial shear stress are studied. Our results show that the additional rail stress has been reduced under various loads and the rail's deformation has become much smoother after the transition of the two continuous structural layers of the LCST. However, the influence of the temperature difference of bridges is significant and cannot be ignored as this action can bend the bridge like the traffic load. The uniform temperature change causes the tensile stress of the concrete track structure and further induce cracks in them. Additionally, the influences of the friction coefficient of the sliding layer and the interfacial bond characteristics on the LCST's performance are discussed. The systematic study presented in this work may have some potential impacts on the understanding of the overall mechanical behavior of the LCST-bridge system.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제83권5호
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• pp.693-707
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• 2022

Bonded joints have proven their performance against conventional joining processes such as welding, riveting and bolting. The single-lap joint is the most widely used to characterize adhesive joints in tensile-shear loadings. However, the high stress concentrations in the adhesive joint due to the non-linearity of the applied loads generate a bending moment in the joint, resulting in high stresses at the adhesive edges. Geometric optimization of the bonded joint to reduce this high stress concentration prompted various researchers to perform geometric modifications of the adhesive and adherends at their free edges. Modifying both edges of the adhesive (spew) and the adherends (bevel) has proven to be an effective solution to reduce stresses at both edges and improve stress transfer at the inner part of the adhesive layer. The majority of research aimed at improving the geometry of the plate and adhesive edges has not considered the effect of temperature and water absorption in evaluating the strength of the joint. The objective of this work is to analyze, by the finite element method, the stress distribution in an adhesive joint between two 2024-T3 aluminum plates. The effects of the adhesive fillet and adherend bevel on the bonded joint stresses were taken into account. On the other hand, degradation of the mechanical properties of the adhesive following its exposure to moisture and temperature was found. The results clearly showed that the modification of the edges of the adhesive and of the bonding agent have an important role in the durability of the bond. Although the modification of the adhesive and bonding edges significantly improves the joint strength, the simultaneous exposure of the joint to temperature and moisture generates high stress concentrations in the adhesive joint that, in most cases, can easily reach the failure point of the material even at low applied stresses.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권5A호
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• pp.485-493
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• 2010

국내에서 개발된 이형 GFRP 보강근은 표면에 구축된 이형의 전단강도가 콘크리트의 전단강도 보다 상대적으로 작아 이형철근과 달리 이형 자체가 전단파괴되는 파괴모드를 보이는 것으로 확인된바 있다. 본 논문에서는 이형을 갖는 GFRP 보강근의 기본정착길이를 인발실험과 설계모델식과 해석적 엄밀식을 통해 고찰하였다. 실험결과, 동일조건하에서 파괴모드가 변화되는 임계정착길이가 이형철근은 직경의 15배, 이형 GFRP 보강근은 20배인 것으로 나타났다. 또한 실험결과를 ACI440.1R-03 설계모델식에 적용하여 분석한 결과, 충분한 횡구속이 수반된 경우 직경 9 mm의 이형 GFRP 보강근의 기본정착길이는 직경의 21배인 것으로 나타났다. 반면, ACI440.1R-06에 제시된 기본정착길이 모델은 실험결과에 비하여 너무 과대한 기본정착길이를 요구하는 것으로 나타났다. Cosenza 등(2002)의 모델은 실험결과에 비하여 더 적은 기본 정착길이를 요구하므로, 설계목적의 사용은 제한적인 것으로 판단되었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제38권4호
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• pp.316-322
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• 2010

본 연구의 목적은 폐식용유를 오존산화 처리에 의한 구조적 변성을 시도하고 이를 pMDI와 반응시켜 목재접착제로 개발하고자 하는 것이다. 폐식용유를 사용하여 1, 2, 3시간 오존산화 처리 한 후 화학적 변화를 알아보기 위하여 FT-IR을 측정하였다. 또한 접착강도를 조사하기 위하여 상태, 내수, 내온수, 반복끓임 실험을 하였다. FT-IR 측정 결과, 폐식용유의 오존산화가 진행될수록 불포화 이중결합에 기인한 3,010 $cm^{-1}$ 부근의 흡수가 사라지고 1,700 $cm^{-1}$ 부근의 카르복실기의 흡수가 크게 나타났다. 특히 3시간대에 3,010 $cm^{-1}$ 부근에 이중결합이 거의 사라짐을 알 수 있었다. 3시간 처리한 폐식용유의 상태 접착력 시험 결과, 폐식용유: pMDI 비율이 1 : 0.5일 때 8.08 kgf/$cm^2$, 1 : 0.75일 때 9.53 kgf/$cm^2$, 1 : 1일 때 44.16 kgf/$cm^2$ 1 : 2일 때 58.08 kgf/$cm^2$, 1 : 3일 때 61.41 kgf/$cm^2$, 1 : 4일 때는 46.95 kgf/$cm^2$를 나타내어 MDI와의 적정당량이 1 : 2, 1 : 3 부근에서 결정됨을 알 수 있었다. 중량비 1 : 2, 1 : 3만을 선택하여 각각 내수, 내온수, 반복끓임 상태로 접착강도 시험을 실시하였다. 내수 접착강도에서는 1 : 3의 경우가 더 높은 값을 보였으나 실험조건이 강화된 내온수, 반복 끓임에서는 혼합비율 1 : 2와 1 : 3이 비슷한 값을 나타내었다.

• Composites Research
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• 제30권5호
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• pp.316-322
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• 2017

탄소섬유는 매우 우수한 기계적, 전기적, 열적 특성을 가진 소재로써, 고분자를 매트릭스로 하는 복합재료로써 산업적으로 널리 쓰이고 있다. 하지만 이 복합재료는 높은 강도 및 탄성을 가진 탄소섬유에 비해, 약한 고분자 매트릭스로 인한 분리 형상이 약점으로 지적되고 있다. 이를 해결하기 위해 강화재의 첨가가 필수적이다. 그래핀은 매우 우수한 기계적 물성을 지닌 강화재로써, 첨가 시에 높은 물성 향상을 기대할 수 있다. 하지만 그래핀 자체의 응집현상과 고분자 기지와의 약한 결합이 강화효과를 제대로 구현해내지 못하는 결과를 초래하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 핵심 기술로 제시된 것이 기능기화 방법이며, 이를 통해 분산성을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 멜라민을 이용하여 그래핀 나노플레이틀릿의 기능기화를 진행하고, 이를 에폭시 고분자 기지와 혼합하였다. 제조된 그래핀 나노플레이틀릿/에폭시을 이용하여 탄소섬유 강화 고분자 복합재료를 제조하고 굽힘 특성과 층간전단강도를 측정하였다. 그 결과 복합재료의 기계적 물성이 증가되었으며, 그래핀 나노플레이틀릿의 분산성이 향상됨을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.535-544
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• 2016

본 연구에서는 디지털 이미지를 사용하여 DIC(Digital Image Correlation) 기법 및 부착파괴면 분석을 통해 부착파괴에너지와 부착강도의 정량적 분석뿐만 아니라 계면의 부착 면 파괴 양상의 정성적 접근을 통해 지속 하중과 온도의 복합 하중에 대한 FRP 부착 실험체의 거동을 분석하였다. 이를 위해 CFRP 쉬트를 부착한 일면전단실험체를 제작하여 사용하였다. 일면전단실험체의 지속 하중 기간의 거동은 에폭시 크리프의 영향을 상당히 받으며 지속 하중 기간 동안에 에폭시의 점탄성 특징으로 인해 응력완화가 발생하였다. 응력완화는 지속 하중 이후 실시한 계면전단실험에서 사용한 DIC 기법을 통해 관찰 하였으며 지속하중 기간 동안의 응력완화로 인해 지속하중 실험체의 최대부착파괴하중 및 계면파괴에너지가 대조실험체보다 증가하였다. 모든 실험체의 부착 파괴 면을 디지털 이미지화하여 파괴 면의 양상을 정성적/정량적으로 분석 하였다. 디지털 이미지 분석 결과 지속 하중 기간 동안 파괴 형태가 콘크리트면내파괴에서 계면부착파괴 형태로 전이가 발생하였으며 이러한 전이로 인해 지속하중 기간이 증가할수록 지속하중의 최대부착파괴하중에 대한 긍정적인 효과 감소하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제13권1호통권38호
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• pp.23-29
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• 2006

Si-웨이퍼와 FR-4 기판을 상온에서 초음파 접합한 후, 접합부의 신뢰성을 평가하였다. Si-웨이퍼 상의 UBM(Under Bump Metallization)은 위에서부터 Cu/ Ni/ Al을 각각 $0.4{\mu}m,\;0.4{\mu}m,\;0.3{\mu}m$의 두께로 전자빔으로 증착하였다. FR-4 기판위의 패드는 위에서부터 Au/ Ni/ Cu를 각각 $0.05{\mu}m,\;5{\mu}m,\;18{\mu}m$의 두께로 전해 도금하여 형성하였다. 접합용 솔도로는 Sn-3.5wt%Ag을 두께 $100{\mu}m$으로 압연하여 사용하였다. 시편의 초음파 접합을 위하여 초음파 접합 시간을 0.5초에서 3.0초까지 0.5초 단위로 증가시키면서 상온에서 접합하였으며, 이 때 출력은 1,400W로 하였다. 실험 결과, 상온 초음파 접합법에 의해 신뢰성 있는 'Si-웨이퍼/솔더/FR-4기판' 접합부를 얻을 수 있었다. 접합부의 전단 강도는 접합 시간에 따라 증가하여 접합 시간 2.5초에서 65N으로 가장 높게 측정되었다. 이 후 접합 시간 3.0초에서는 전단 강도가 34N으로 감소하였는데, 이는 초음파 접합시간이 과도해지면서 Si-웨이퍼와 솔더 사이의 계면을 따라 균열이 발생되었기 때문으로 판단된다. 초음파 접합에 의해 Si-웨이퍼와 솔더 사이에서 생성된 금속간 화합물은 ($(Cu,Ni)_{6}Sn_{5}$)으로 확인되었다.