• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.219-225
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• 2015

선박 분야에서 이산화탄소($CO_2$) 배출을 줄이고 연료 효율을 높이기 위한 방법의 하나로 항해하는 선박의 공기 저항을 줄이기 위한 에어 스포일러를 장착하는 방안이 검토될 수 있다. 본 연구에서는 대형 선박에 적용될 수 있는 복합재 에어 스포일러의 체결부를 설계하고, 이에 대한 정적, 피로강도를 평가하였다. 하중은 선박의 운항 중 발생하는 청파(Green Water Pressure) 0.1 MPa이 에어 스포일러에 수직하게 가해지는 것으로 가정하였다. 에어 스포일러는 유리섬유 면재에 발사 코어를 갖는 샌드위치 형태로 제작하였고, 여러 개의 샌드위치 패널이 셀(Cell) 형태로 강(Steel) 프레임에 볼트로 체결되는 것으로 가정하였다. 에어 스포일러와 프레임의 체결부는 베어링 파손을 가지도록 설계하고, 정적(베어링) 시험과 피로(4점 굽힘) 시험을 수행하였다. 시험 결과 개발된 에어 스포일러는 정해진 외부하중을 견딜 수 있는 충분한 안전여유를 갖는 것을 확인하였다. 개발된 에어 스포일러는 조만간 대형 상업용 선박에 적용될 예정이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.1353-1362
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• 2014

최근 화석연료의 과도한 소비로 인해 다양한 환경문제가 발생하고 있으며, 이에 대한 대안으로 신재생에너지의 중요성과 그에 대한 시설의 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 이러한 수요를 만족하기 위하여, 다수의 태양광발전 구조물들이 건설, 계획되고 있다. 그러나 대부분의 태양광발전 시설들은 육지에 시공되고 있기 때문에 토지 이용에 따른 건설비의 증가와 토지 개간에 의한 추가적인 환경문제 등이 발생하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근 국내에서는 FRP를 활용한 수상 부유식 태양광발전 구조물에 대한 연구를 지속적으로 수행하고 있다. FRP는 높은 강도와 내부식성 및 작은 단위중량 등의 장점을 가지고 있기 때문에 최근 토목분야에서 각광받고 있으며, 이러한 재료적 특성은 자중에 따라 부력체의 크기가 결정되는 수상 구조물에 특히 유용하다. 이 연구에서는 수상 부유식 태양광발전 구조물과 구조물을 구성하는 SMC FRP 수직재의 구조적 성능을 평가하기 위한 해석적, 실험적 연구를 수행하였다. 수상 부유식 태양광발전 구조물은 유한요소해석을 통해 정적거동을 평가하고, 실험을 통해 동적거동을 평가하였다. 또한 SMC FRP 수직재는 유한요소해석을 통해 구조안전성 및 좌굴안정성을 평가하였으며, 실험을 통해 압축 및 인발 하중에 대한 구조적 거동 특성을 검토하였다. 검토 결과 펄트루젼 FRP (pultruded FRP)와 SMC (Sheet Modoling Compound) FRP로 구성된 구조시스템은 외부하중에 대한 안전성을 확보하고 있음을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제78권1호
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• pp.41-52
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• 2021

Inelastic static pushover analysis has been used in the academic-research widely for seismic analysis of structures. Nowadays, the variety pushover analysis methods have been developed, including Modal pushover, Adaptive pushover, and Cyclic pushover, in which some weaknesses of the conventional pushover method have been rectified. In the conventional pushover analysis method, the effects of cumulative growth of cracks are not considered on the reduction of strength and stiffness of RC members that occur during earthquake or cyclic loading. Therefore, the Cyclic Pushover Analysis Method (CPA) has been proposed. This method is a powerful technique for seismic evaluation of regular reinforced concrete buildings in which the first mode of them is dominant. Since the bridges have different structures than buildings, their results cannot necessarily be attributed to bridges, and more research is needed. In this study, a cyclic pushover analysis with four loading protocols (suggested by valid references) by the Opensees software was conducted for seismic evaluation of two regular reinforce concrete bridges. The modeling method was validated with the comparison of the analytical and experimental results under both cyclic and dynamic loading. The failure mode of the piers was considered in two-mode of flexural failure and also a flexural-shear failure. Along with the cyclic analysis, conventional analysis has been studied. Also, the nonlinear incremental dynamic analysis (IDA) method has been used to examine and compare the results of pushover analyses. The time history of 20 far-field earthquake records was used to conduct IDA. After analysis, the base shear vs. displacement in the middle of the deck was drawn. The obtained results show that the cyclic pushover analysis method is able to evaluate an accurate seismic behavior of the reinforced concrete piers of the bridges. Based on the results, the cyclic pushover has proper convergence with IDA. Its accuracy was much higher than the conventional pushover, in which the bridge piers failed in flexural-shear mode. But, in the flexural failure mode, the results of each two pushover methods were close approximately. Besides, the cyclic pushover method with ACI loading protocol, and ATC-24 loading protocol, can provided more accurate results for evaluating the seismic investigation of the bridges, specially if the bridge piers are failed in flexural-shear failure mode.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.5-11
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• 2014

최근 도심지의 구조물 건설 시 다양한 라이프라인이 공간의 효율적인 활용 측면에서 지중에 매설되고 있으며, 이러한 라이프라인의 신설 및 유지보수 등을 위해 굴착이나 뒤채움 작업이 빈번하게 이루어지고 있다. 라이프라인 매설 시 지반을 굴착하며, 매설 후 채움재 모래를 사용하여 되메움을 하는 것이 일반적이다. 이러한 경우 통신관, 가스관, 상하수도 등의 관하부와 측면 좁은 공간의 뒤채움은 다짐작업이 어려우며, 다짐작업 시 토사의 특성상 추가적으로 침하가 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 미국 및 일본 등과 같은 선진국에서 건설 발생토를 재활용하여 잔토처리 비용을 줄이고, 충분한 유동성을 확보한 유동성 채움재가 사용되고 있다. 또한 지중 매설관 건설 외에도 기초 하부 지반의 보강에도 유동성 채움재를 활용할 수 있을 것으로 판단되며, 특히 기계 기초 하부 지지층이 연약한 경우, 유동성 채움재를 적용하여 빠른 시간 안에 지반을 개량하는 목적에 적합할 것으로 판단된다. 특히 기계 기초 하부 지지층의 경우, 단순한 기계 하중에 의한 정적 지지력 산정뿐만 아니라 기계의 진동에 의한 동적 하중이 가해지므로 기초 하부 지지층의 동적거동특성이 평가되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 유동성 채움재를 기계 기초 지지층으로 활용하는데 있어서의 적용성을 판별하기 위해 국내에서 일반적으로 볼 수 있는 점토와 황토를 현장발생토로 가정하여 세립분 함량을 달리한 유동성 채움재의 강도 및 동적 거동특성을 파악하였다. 또한 현장 발생토를 대신하여 산업 폐기물인 매립석탄회를 활용하여 유동성 채움재를 조성하여 그 성능을 비교하였다. 그 결과, 매립석탄회를 혼합하여 사용한 경우, 일반적인 건설발생토를 사용한 경우보다 높은 7일 재령 강도와 전단탄성계수를 보였다.

• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.408-413
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• 2016

흔히 사용되는 고분자는 다양한 형태로 제조되고 있다. 더 나아가, 나일론, 아라미드와 같은 연속적인 고분자 섬유가 최근에 제조되고 있다. 이번 실험에서 에폭시를 이용하여 고분자 섬유를 제조하였다. 비스페놀-A 타입의 에폭시가 사용되었고, 아민계 및 산 무수물계 경화제가 사용되었다. 에폭시 형상을 유지하기 위해 단계적 승온방식을 이용하여 에폭시 섬유를 경화했다. 계면접착력을 확인하기 위하여 두 섬유에 대한 상대적인 표면에너지를 수정된 정적 접촉각 방식으로 확인하였다. 인장실험을 통하여 기계적인 실험을 실시하였다. 인장실험 후에 파단형태가 경화제에 따라 달라지는 것을 확인하였다. 아민계 경화제를 사용한 에폭시 섬유의 경우 인장강도가 183 MPa로 70 MPa인 산 무수물계 경화제를 사용한 에폭시를 사용한 에폭시 섬유보다 더 좋은 것을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.51-60
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• 2011

본 연구에서는 환경적인 요인으로 인한 성능저하현상으로 내구성 저하가 예상되는 건대-구의간 고가교의 현재 상태를 분석하고 내구성 저하로 인한 내구연한의 감소를 막기 위하여 고가교 구조물의 경량화를 통한 성능개선을 수행하고자 한다. 경량화 작업은 콘크리트 방음벽을 경량재 방음벽으로, 도상을 자갈도상에서 콘크리트 도상으로, 마지막으로 트라프를 경량화 함으로써 고가교 전체의 경량화를 유도한다. 이러한 고가교 경량화에 따른 정적 및 동적 거동 변화와 성능개선 효과를 분석하고, PSC I 형교 구간의 내하율 증진에 의한 구조안전성을 확인한다. 경량화 결과 구조물의 처짐이 2.6mm가 감소하고 1.07MPa의 인장응력이 감소된 것으로 평가되어 대상 구조물의 구조성능이 효과적으로 개선되었음을 알 수 있다. 고유진동수도 경량화에 따라 약 30% 증가하여 진동이 감소하고 동적거동이 향상되었다. 또한, 해석 및 계측 결과를 근거로 하여 대상교량의 내하력을 평가한 결과, 경량화에 따라 내하율이 1.82에서 1.93으로 증가하여 경량화에 따른 성능개선 효과가 우수한 것으로 판명되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.231-237
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• 2008

복합 구조 형식인 PSC-강 혼합 거더는 신형식 구조로서 비대칭 경간 구조물이나 장대교량에 적용될 수 있다. 본 연구에서는 매입길이, 보강철근, 스터드, 프리스트레스 힘 등을 변수로 총 14개의 실험체를 제작하여 혼합 거더의 접합부 거동을 분석하고자 하였다. 모든 실험체는 보강철근, 스터드, 강판 등의 순서로 기능을 손실하면서 파괴되었다. 실험 결과에 의하면 접합부의 성능에는 스터드 배치와 보강철근에 비해 프리스트레싱 힘이 상대적으로 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 이와 함께 매입길이에 비하여 스터드의 배치가 접합부 성능에 보다 중요한 역할을 하는 것으로 평가되었다. 실험적 연구와 함께 슬립을 고려한 3차원 비선형해석을 수행하였다. 경계면의 거동은 인터페이스 요소와 슬립 물성을 통하여 완전 합성, 부분합성, 비합성으로 분석할 수 있는데 혼합 거더의 접합부 설계에 따른 경계면 거동을 해석과 실험 결과를 통하여 분석하였다. 특히, 스터드 전단연결재가 적용된 혼합 거더는 극한하중 단계에서 부분합성 거동을 나타내며 보강 철근 또한 혼합 거더의 극한강도 증진에 기여하는 것으로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권4호
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• pp.365-376
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• 2021

일반적인 국내 하천은 모래, 자갈하상으로 이루어진 충적하천으로 구성되어 있다. 이러한 하천들은 홍수나 집중호우, 폭우등의 급격한 유량변화로인해 침식 및 세굴등의 하상변화를 초래할 수 있다. 특히 세굴현상은 하천형상의 변화로 인해 발생하는 수축세굴이나 교각, 교대, 제방 등 흐름의 장애물 주위에서 발생하는 국부세굴등 다양한 형태의 세굴이 있다. 또한 유량이나 유속, 소류력등의 한계력에 의해 정적세굴이나 동적세굴등의 다양한 형태로 하천의 변화가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 다양한 하천구조물 중 인명피해와 직결되는 제방에 발생하는 세굴에 초점을 두었으며, 자연형 호안재료의 특성과 세굴에 대한 방어능력등의 특성을 파악하고 자연재료의 강도를 증진시켜 강도증진의 변화를 파악하기 위해, 증진된 강도를 한계 유속과 한계소류력을 산정하여 제방 재료의 강도평가에 관한 연구를 진행하였다. 하상의 재료의 종류, 입자의 특성, 입자의 크기에 따라 재료가 가지는 한계를 호안 재료의 부피 변화인 토양 유실율을 이용하여 연구를 진행하였으며, 재료의 안전성에 대한 평가를 통해 하천설계 및 피해복구 시 활용할 수 있는 기초자료로 활용하고자 한다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제47권4호
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• pp.519-532
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• 2019

The objectives of this study were to evaluate the effects of shelling ratio and resin content on the properties of bamboo oriented strand board (BOSB) from betung (Dendrocalamus asper) and to determine the correlation between the results of dynamic and static bending tests. Strands were steam-treated at $126^{\circ}C$ for 1 h under 0.14 MPa pressure and followed by washing with 1% NaOH solution. Three-layer BOSB with the core layer perpendicular to the surface was formed with shelling ratios (face:core ratio) of 30:70; 40:60; 50:50; 60:40 and binded with 7% and 8% of phenol formaldehyde (PF) resin with the addition of 1% of wax. The evaluation of physical and mechanical properties of BOSB was conducted in accordance with the JIS A 5908:2003 standard and the results were compared with CSA 0437.0 standard for commercial OSB (Grade O-1). Non-destructive testing was conducted using Metriguard Model 239A Stress Wave Timer which has a wave propagation time from 1 to $9,999{\mu}s$ and a resolution of $1{\mu}s$. BOSB with 8% resin content showed better physical and mechanical properties than those with 7% resin content. The increase of the face layer ratio improved the strength of BOSB in parallel direction to the grain. The results suggested that shelling ratio of 50:50 could be used as a simple way to reduce PF resin requirements from 8% to 7% and to meet the requirements of CSA 0437.0 standard. The results of non-destructive and destructive tests showed a strong correlation, suggesting that non-destructive test can be used to estimate the bending properties of BOSB.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.329-338
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• 2024

연구목적: 본 연구는 긴장방식을 복합적으로 적용한 세그멘탈 PSC U형 거더에 대한 해석적 거동을 기반으로 실대형 실험체의 휨 거동 결과를 평가하여 거동의 안전성을 검증하고자 한다. 연구방법: 도로교설계기준 한계상태설계법의 사용한계 및 극한한계상태 설계 결과를 바탕으로 40m 실대형 실험체의 가력하중을 산정하고 이에 대한 4점재하방식 정적 하중재하 실험을 수행하였다. 연구결과: 설계하중, 균열하중 및 극한하중이 작용할 때 해석적 처짐값 대비 97.1%, 98.5% 그리고 79.0%에 해당하는 실험체 처짐이 발생하였다. 설계하중, 균열하중 및 극한하중이 작용할 때 균열계는 각 연결부에서 0.009~0.035mm, 0.014~0.050mm, 6.383~5.522mm로 계측되었다. 결론: 균열하중 재하시까지 실험체는 탄성적으로 거동하였고 균열발생 후 극한하중까지 변형율-경화현상을 보이며 작용하중에 대하여 휨 저항 거동이 뚜렷이 나타났음을 확인하였다. 실대형 실험체 연결부(Dry Joint) 균열은 시설물 상태평가 B등급 기준 25% 미만의 결과로써 연결부의 탄성적 거동을 확인하였고 극한하중 제거 후 최종적 잔류 변형은 0.114mm로써 세그먼트 연결부의 안정적 거동을 확인하였다.