• Smart Structures and Systems
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• 제30권5호
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• pp.447-462
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• 2022

The viscosity of a shear-thickening fluid damper (STFD) can increase dramatically when the STFD undergoes high-rate of excitation. Therefore, accurate numerical modelling of the STFD has been considered difficult due to this distinct feature. This study aims to develop a numerical model to accurately simulate the response of the STFD. First, a STFD is designed, fabricated, and installed in the laboratory. Then, performance tests are conducted in which sine waves with nine frequencies at three amplitude levels are adopted as the displacement excitations to the STFD. A novel numerical model which contains two parameter sets of the discrete Bouc-Wen model as well as two parameters for transiting the two parameter sets. Therefore, a total number of eighteen parameters need to be identified in the damper model. The symbiotic organisms search is applied to optimize the parameters. Numerical simulation results demonstrate that the proposed STFD model with transit parameter sets outperforms the conventional discrete Bouc-Wen model. The proposed STFD model can be applied to analyses of structures in which STFDs are installed in the future.

• 화약ㆍ발파
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• 제41권3호
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• pp.1-12
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• 2023

근접 폭발로 인해 발생하는 폭발 충격파의 위험을 완화하기 위한 기술에 대한 기초 평가를 수행하였다. 기존의 일반적인 기술로는 폭발물 주변이나 충격파의 진행 방향에 방호물질을 사용하여 차단막을 형성하는 방법이 사용되었다. 다양한 폭발 에너지 분산 메커니즘이 제안되었으며, 임피던스 차이를 활용한 폭발 충격파 완화에 대한 연구가 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 전단농화유체(STF)를 충격완화물질로 적용하여 폭발 충격파 완화에 대한 폭발실험 및 수치해석을 통해 STF 완화물질의 효과를 평가하였다. 그 결과로써 STF 완화물질의 폭발 충격압 감쇄성능의 실효성을 확인할 수 있었다.

• 유변학
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• 제10권1호
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• pp.24-30
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• 1998

솔젤법을 이용하여 단분산의 실리카 입자를 제조하고 농도변화에 따른 실리카 분산 액의 유변학적 거동을 해석하였다. 단분산 실리카 입자의 제조는 솔젤법을 이용한 액상반으 으로 제조하였고 입자의 안정화를 위하여 입자표면에 실란커플링제를 코팅하여 유기용매에 서 안정성을 갖도록 하였다. 분산액의 농도에 따른 유변학적 거동을 조사하기 위하여 부피 분율( )이 0.05인 희박 분산계로부터 =0.55의 고농도 분산계를 제조하였다. 솔젤법을 통하 여 단분산 실리카 입자를 성공적으로 제조하였으며 실란커플링제인 ${\gamma}$-methacryloxypropyl triethoxysilane로 입자의 표면을 화학적 방법으로 처리하여 유기용매 상에서 알킬기의 작용 에 의한 hard-sphere'특성을 나타내도록 하였으며 동시에 분산안정성을 유지할수 있었다. 입자 분산계는 =0.25이하의 부피농도에서는 분산용매와 같은 뉴톤거동을 보여주었으며 이 이이상의 농도에서는 비뉴톤거동인 전단담화(shear thinning)현상과 high shear limiting viscosity를 나타내었다. 이결과는 Krieger-Dougherty 식을 따름이 확인되었으며 부피분율 =0.50정도까지도 이식이 잘적용됨을 확인하였다. 부피분율 =0.50 이상의 고농도 입자 분산계 는 급격한 점도의 증가와 함께 전단담화와 전단탁화(shear thickening)현상이 모두 관찰되었 다. 특히 전단탁화를 일으키는 특헝전단변형률(cr)이하의 전단변형률에서는 안정되고 빠른 점성반응(viscous response)을 보여주었으나 특성 전단변형률 부근과 이상의 전단변형률 영 역에서는 매우 불안한 거동이 보여짐을 확인하였다. 그러나 이러한 점도 거동은 가역적이며 전단변형률을 증가시킬때와 감소시킬 때의 유변학적 거동이 거의 일치하였다.

• Composites Research
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• 제21권2호
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• pp.15-24
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• 2008

본 연구에서는 Kevlar 직물에 전단농화 특성을 갖는 나노 실리카 입자를 함침시켜 저속충격 특성 및 마찰특성 실험을 수행하였다. 나노입자의 크기에 따른 영향력을 평가하기 위해 100nm, 300nm, 500nm 직경크기의 구형 실리카 입자를 충진한 전단농화유체를 제작하였으며 유변물성 시험을 통해 전단담화 현상 및 급격히 점성이 증가하는 전단농화현상을 확인하였다. 전단농화유체를 Kevlar 직물에 함침시켜 저속 낙하 충격시험을 수행한 결과 나노입자 처리를 한 Kevlar 직물에서 우수한 충격흡수 특성을 보였으며 특히 함침된 나노입자의 크기가 작을수록 충격흡수양이 증가하였고 변형의 양도 가장 적게 나타났다. Kevlar 직물 내에서의 얀의 Pull-out 실험과 직물간 마찰력 실험을 통해 나노입자의 크기가 작을수록 전단농화 현상으로 인한 마찰력의 증가가 더욱 크게 나타남을 확인하였다. 이러한 마찰력의 증가가 얀의 Pull-out 에너지를 증가시키게 되어 주요 충격흡수 메커니즘으로 작용하게 되는 것이다.

• 한국기계가공학회지
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• 제16권6호
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• pp.21-28
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• 2017

This study investigated Kevlar fabric impregnated with shear thickening fluid (STF). The STF performance was assessed by comparing bullet-proof characteristics of STF impregnated and pure Kevlar material. The analysis employed a circular steel ball as the nominal warhead, and bulletproof characteristics were evaluated by the warhead residual velocity. Various initial velocity conditions were employed, with different bulletproof characteristics apparent for each velocity region. The results of this study provide effective data for future bulletproof material design and application.

• 한국유변학회:학술대회논문집
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• 한국유변학회 2001년도 Australian-Korean Rheology Conference 2001
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• pp.153.3-153
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• 2001

(No abstract, see full-text)

• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제12권3_4호
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• pp.143-149
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• 2000

In this article, we considered shear-induced microstructure and rheological behavior of micellar solutions of cationic surfactant, cetylpyridinium chloride (CPC) in the presence of a structure-forming additive, sodium salicylate (NaSal). Shear viscosity, shear moduli and flow birefringence were measured as functions of the surfactant and additive concentrations. In the presence of NaSal, the micellar solution exhibited the non-linear rheological behavior due to the formation of supramolecular structures when the molar ratio of NaSal to CPC exceeded a certain threshold value. Flow birefringence probed the change in micelle alignment under shear flow. At low shear rates, the flow birefringence increased as the shear rate increased. On the other hand, fluctuation of flow birefringence appeared from the shear rate near the onset of shear thickening, which was caused by shear-induced coagulation or aggregation. These results were confirmed by the SEM images of in situ gelified micelle structure through sol-gel route.

• 터널과지하공간
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• 제32권4호
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• pp.272-284
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• 2022

본 연구에서는 개발 중인 전단농화유체(shear thickening fluid) 기반의 발파전색재료와 밀폐 플러그 장치의 효과를 평가하기 위하여 터널발파를 수행하였다. SAV-Cut공법을 적용하고 있는 터널현장에 STF 단일전색 및 STF 전색재를 플러그와 결합하여 적용하였고, 기존 방식의 모래전색을 적용한 케이스와 굴진율 및 파쇄입도를 비교하였다. 터널 굴진율은 3차원 레이저 스캐너를 이용하여 평가하였다. STF 전색재료와 STF 전색재료에 플러그를 결합한 경우 모래전색 대비 각 5.7, 5.36% 정도 굴진율이 향상되는 것을 확인하였다. 파쇄입도의 경우 STF 전색재료를 적용하였을 경우 가장 좋게 나타났으며, 모래 전색케이스와 비교하였을 때 약 61% 파쇄입도가 감소하였다. 그러나 플러그 장치적용에 따른 뚜렷한 발파 효과 향상은 관찰되지 않았다.

• 유변학
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• 제9권1호
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• pp.6-15
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• 1997

계면활성제용액에 서로 다른 기능을 하는 두 종류의 첨가제를 투입하여 미셀의 미 세구조 전이현상을 규명하였다. 양이온 계면활성제는 CMC 이상의 농도에서 2단계의 미세 구조 전이거동을 나타낸다. 우선 구형 미셀은 첨가제의 투입에 의하여 표면에서의 친수성기 간의 반발력이 감소됨으로써 실린더형 또는 디스크형미셀로 전이가 일어난다. 더욱 농도가 증가하면 이방성을 가지는 실린더형 미셀간의 중첩 또는 hooking 현상에 의한 두 번째 전 이가 일어난다. 이때 미셀 용액은 흔히 점탄성을 나타내거나 확연한 비뉴톤성 유체거동을 나타낸다. 본 연구에선 heptanol의 화확구조적 차이가 물성에 나타내는효과를 규명하고 wormlike 미셀을 형성하는 MaSal에 의한 점탄성 거동을 살펴보았다. Heptanol의 화학구조 의 영향을 보면 약친수성기인 OH기가 알킬그룹과 나란하게 존재하여 밀집된 구조를 가지 기 쉬운 primary heptanol이 가장효과적으로 미세구조 전이를 유도함을 관찰하였다. 다른 이성질 hetanol의 경우 secondary heptanol이 teriary heptanol에 비하여 효과적임을 보이지 만 화학재할수 있는 농도범위가 매우 좁아 대부분 영역에서 비뉴톤성거동을 나타냄을 확인 하였다. 즉 NaSal를 사용한 경우 실린더형 미셀이 존재할 수 있는농도범위가 매우 좁아 대 부분 영역에서 비뉴톤성 거동을 나타냄을 확인하였다. 즉 NaSal 이 첨가된 용액은 선형점탄 성거동을 보이며 몰비가 증가함에 따라 scission 과정이 관찰되었다. 또한 몰농도비에 따라 항복응력과 shear thickening 특징을 보이는데 이는 흐름장의 세기에 따라 미세구조 변화가 일어나기 때문이다.

• Composites Research
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• 제21권5호
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• pp.23-30
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• 2008

칼이나 송곳 같이 날카로운 날이 있거나 같이 뽀족한 도구를 사용한 위협을 군인 뿐 아니라 경찰이나 경호원들에게 쉽게 일어날 수 있다. 이러한 위협으로부터 보호하기 위한 방호복의 소재의 적용하기 위해 방탄소재로 사용되는 Kevlar 직물을 사용하였으며 방검 및 방침 특성 향상을 위해 나노입자가 충진된 전단농화유체(Shear thickening fluid)를 함침하였다. National Institute of Justice 시험 격에 따라 송곳과 칼을 제작하여 낙하충격시험기를 사용한 방검 및 방침특성 평가시험을 수행하였다. 전단농화유체는 각각 100nm, 300nm, 500nm 기의 구형 나노 $SiO_2$ 입자를 충진시켜 제작하였으며 전단농화유체의 함침과 나노 입자의 크기가 갖는 방검 및 방침 특성에 대한 영향력을 평가하였다. STF를 함침한 Kevlar 직물은 송곳을 사용한 낙하충격시험에서는 미처리 직물에 비해 좀 더 높은 충격하중을 지지하며 견고히 송곳의 침투에 저항하는 우수한 방침 특성을 보여준 반면 칼을 사용한 방검시험에서는 효과를 보여주지 못하였다. 특히 전단농화유체를 구성하는 나노입자의 크기는 방침 특성을 결정하는 주요한 인자임을 확인하였다.