• Geomechanics and Engineering
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• 제37권3호
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• pp.293-306
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• 2024

Influenced by the alternating effects of dynamic and static pressure during the mining process of close range coal seams, the surrounding rock support of cross mining roadway is difficult and the deformation mechanism is complex, which has become an important problem affecting the safe and efficient production of coal mines. The paper takes the inclined longwall mining of the 10304 working face of Zhongheng coal mine as the engineering background, analyzes the key strata fracture mechanism of the large inclined right-angle trapezoidal mining field, explores the stress distribution characteristics and transmission law of the surrounding rock of the roadway affected by the mining of the inclined coal seam, and proposes a segmented and hierarchical support method for the cross mining roadway affected by the mining of the close range coal seam group. The research results indicate that based on the derived expressions for shear and tensile fracture of key strata, the ultimate pushing distance and ultimate suspended area of a right angle trapezoidal mining area can be calculated and obtained. Within the cross mining section, along the horizontal direction of the coal wall of the working face, the peak shear stress is located near the middle of the boundary. The cracks on the floor of the cross mining roadway gradually develop in an elliptical funnel shape from the shallow to the deep. The dual coupling support system composed of active anchor rod support and passive U-shaped steel shed support proposed in this article achieves effective control of the stability of cross mining roadways, which achieves effective control of floor by coupling active support and preventive passive support to improve the strength of the surrounding rock itself. The research results are of great significance for guiding the layout, support control, and safe mining of cross mining roadways, and to some extent, can further enrich and improve the relevant theories of roof movement and control.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권1호
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• pp.93-99
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• 2022

초소형, 웨어러블 기기 기술의 빠른 발전에 따라, 전자기기 구동을 위한 시공간적인 제한이 없는 지속적인 전기 공급을 필요로 한다. 이에 따라, 두 가지 다른 재료의 접촉과 분리로 만들어지는 정전기를 활용하는 마찰대전 나노발전기(Triboelectric nanogenerator, TENG)는 간단한 원리 덕분에, 복잡한 과정 및 설계 없이도 자연에서 버려지는 다양한 형태의 에너지들을 효과적으로 수확하는 수단으로 활용되고 있다. 하지만, TENG의 실생활의 적용을 위해서는 전기적 출력의 증가가 필요하다. 또한, 전기적 출력의 증가뿐만 아니라 전기적 출력의 안정적인 발생은 TENG의 상용화를 위해서 해결해야 될 과제이다. 본 연구에서는 TENG의 출력을 향상시킬 뿐만 아니라, 향상된 출력을 안정적으로 나타낼 수 있는 방법을 제안하였다. 출력의 향상 및 안정성을 위해서 TENG 구성 요소 중 하나인 접촉층을 일렉트렛으로 사용하였다. 활용된 일렉트렛은 Fluorinated ethylene propylene (FEP) 필름에 코로나 차징과 열처리 과정을 순차적으로 진행함으로써 제작되었다. 코로나 차징으로 인해 인위적으로 주입된 전하가 열처리 과정에 의해서 깊은 트랩으로 들어가게 되어 전하의 이탈 현상이 최소화된 일렉트렛을 제작하고 이를 TENG 제작에 활용하였다. 제작된 일렉트렛의 출력 성능은 수직 접촉 분리 모드 TENG의 전압 출력을 측정함으로써 검증되었고, 코로나 차징 과정을 거친 일렉트렛은 어떠한 처리도 되지 않은 FEP 필름에 대비 12배 높은 출력 전압을 나타냈다. 일렉트렛의 시간 및 습도 안정성은 일반 외부 환경 및 극한의 습도 환경에 일렉트렛을 노출시킨 후, TENG의 출력 전압을 측정함으로써 확인되었다. 또한, 박수를 모티브로 한 Clap-TENG에 일렉트렛을 적용하여 LED를 작동시킴으로써 실생활에 적용할 수 있음을 보여주었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권4호
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• pp.1312-1326
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• 2019

본 연구는 퇴행성 무릎 관절염을 가진 노인여성을 대상으로 12주간의 노르딕 워킹을 통해 신체 기능과 관절염 통증 정도의 개선에 어떠한 효과를 미치는지 규명하는데 목적이 있다. 본 연구의 대상자는 퇴행성관절염으로 진단받은 노인여성 16명(나이: 73.00±3.70year, 신장: 154.30±4.07cm)을 대상으로 무선배정 된 노르딕 워킹 운동그룹(n=9)과 통제그룹(n=7)으로 나누었다. 운동 그룹은 노르딕 스틱을 이용하여 12주간 주 3회, 1회 30분 노르딕 워킹 운동을 실시하였고, 운동 강도는 HRR의 40-60%로 설정하였다. 통제그룹은 동일한 기간 동안 일상생활을 유지하도록 하였다. 종속변인으로 신체조성(체중, 체지방률, 근골격량)과 근력 과 유연성(상·하지 근력, 상·하지 유연성), 균형능력(정적균형, 동적균형) 및 통증정도를 측정하였다. 이러한 지표들의 측정은 운동프로그램을 진행하기 전과 후로 나누어 2번 측정하였다. 자료처리는 SPSS-PC version 25.0을 이용하여 실험집단과 통계집단간의 생리학적 특성 비교를 위해 독립표본 t-test를 사용하였으며, 노르딕 워킹 운동그룹과 통제그룹의 그룹 간, 시기간의 변화를 알아보기 위해 2×2 반복측정 이원배치분산분석을 사용하였다. 연구 결과는 첫째, 12주간의 노르딕 워킹을 통해 신체조성 기능에서 체지방률은 운동 처치 후에 감소하는 결과가 나타났으며(p=.004), 집단 간과 시기 간의 상호작용에서도 감소하는 결과가 나타났다(p=.003). 골격근량은 운동처치 후에 증가하는 결과가 나타났으며(p=.018), 집단 간과 시기 간의 상호작용에서도 증가하는 결과가 나타났다(p=.005). 둘째, 근력과 유연성은 상지근력과 하지유연성에서 집단 간과 시기 간 상호작용에서 증가하는 결과가 나타났으며(p=.009)(p=036), 하지근력에서는 운동집단과 통제집단 간 개선효과가 나타났다(p=.006). 또한, 상지유연성은 운동처치 후에 증가하는 결과가 나타났다(p=.020). 셋째, 균형능력 요인은 정적균형에서 운동처치 후 개선 효과가 나타났으며(p=.016), 동적균형에서는 차이가 나타나지 않았다(p>.05). 넷째, 통증정도는 운동처치 후 개선 효과가 나타났으며(p=.022), 운동집단과 통제집단 간에 개선 효과도 나타났다(p=.013). 결론적으로 12주간의 노르딕 워킹은 퇴행성 무릎 관절염을 가진 노인여성의 신체조성과 근력과 유연성에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 노르딕 워킹은 퇴행성 무릎 관절염을 가진 노인여성에게 신체조성과 안정성, 균형성을 높여 주였으며, 무릎 관절의 통증을 낮춰주어 재활 운동 기능 개선에 효과적인 운동방법이라고 사료된다.

• 터널과지하공간
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• 제22권2호
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• pp.77-85
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• 2012

피로파괴는 반복적인 하중에 의해 재료 내에 균열이 발생하고, 진전함에 따라 재료의 물성이 약화되어 최종적으로 파괴에 이르는 현상을 말하며, 일반적으로 반복적인 하중이 가해지는 기계나 구조물 등은 피로파괴를 고려한다. 암반구조물의 경우 일반적으로 동적인 반복하중에 의한 피로파괴보다는 정적인 크립에 의한 피로 파괴를 경험하는 경우가 대다수이다. 그러나 압축공기와 같은 물질을 지하에 저장하는 경우 물질의 입 출에 의한 내부 압력의 변화가 발생하기 때문에 지하저장시설이 위치하는 암반과 내부 콘크리트의 동적 피로파괴 특성을 검토해야한다. 본 연구에서는 복공식 지하 압축공기에너지 저장공동 내부에 설치되는 콘크리트 라이닝의 반복굴곡하중에 대한 물성변화와 플러그가 설치된 경계에서의 반복전단하중에 대한 물성변화를 실험적인 방법에 의해 알아보았다. 반복전단시험을 통해 적절한 수직응력에서 평면 인터페이스의 플러그도 역학적인 안정성을 확보할 수 있음을 알 수 있었다. 반복굴곡시험에서는 반복재하에 따른 콘크리트 라이닝의 강도저하 현상을 확인하였으며, 이로부터 S-N 곡선을 구하였다.

• 지질공학
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• 제19권1호
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• pp.63-70
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• 2009

한국원자력연구원 내에 위치하는 지하연구시설의 안정적인 운영을 위하여 터널 내 벽면과 주변 사면의 지반변위 및 온도 변화를 실시간 감시할 수 있는 시스템을 구축하였다. 이 시스템은 광섬유센서케이블의 센서 기능을 활용하여 케이블 전체가 하나의 센서 기능을 하는 분포개념의 온도 및 변형을 측정기법을 이용한 것으로서 기존의 특정지점 계측방법과는 확연하게 차별된다. 이 기법은 구조물의 특성에 따라 선택적으로 탄력적 적용이 가능하여, 최대 매 1 m 간격으로 총연장 30 km까지 하나의 운영체계로 감시할 수 있는 기능을 가지고 있다. 변형특성의 계측 범위는 1 m 당 1 mm 변위 크기까지 계측이 가능하며, 변위 발생 위치와 변위가 진행하는 방향까지 계측 가능하다. 온도는 $0.01^{\circ}C$ 해상도를 가지며 케이블 종류에 따라 $-160{\sim}600^{\circ}C$까지 계측이 가능하다. 지하연구시설에서 1년 간의 모니터링 결과, 터널 벽면 및 주변 사면에서 뚜렷한 변위 혹은 거동은 확인할 수 없었으나, 지하수 누출에 의해 점진적으로 영향이 미칠 것으로 예상되는 징후를 확인하였다. 이로서 숏크리트로 처리한 터널 벽면의 균열변형 및 붕괴/낙반사고를 사전에 감지하고, 암반 내 지하수위의 등락과 함께 연구 터널내 환기상태를 감시, 관리할 수 있는 시스템을 구축하게 되었다. 이 외에도 이 시스템은 복잡한 구조를 갖는 플랜트의 변형은 물론 장대 구조물과 고층빌딩, 대형선박, 장대 교량, 댐과 송수관로 및 지하철 등의 안전 유지상태 및 누수 등의 감시에도 적용 가능하다. 특히 온도 변화 감시 기능은 목재 건조물에도 효과적으로 이용할 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권3호
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• pp.307-320
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• 2013

기존 해상풍력발전 지지구조물의 단점을 보완한 신형식의 파일 기초 하이브리드 지지구조물을 본 연구에서 제안하였다. 이 지지구조는 콘크리트 자중을 이용한 중력식 기초의 개념으로부터 수정되어 4개의 파일로 지지되며, 강재 샤프트와 원추형 콘크리트가 결합된 하이브리드 형식이다. 규모가 크고 두꺼운 콘크리트의 3차원 해석을 위해, 정확한 기하형상 모델링과 응력의 절점 보간이 가능한 솔리드-쉘 입체요소를 개발하였다. 해양구조물 전용 유한요소 프로그램인 XSEA에 탑재된 솔리드-쉘 요소와 Stream Function 파랑 이론을 적용하여, 제안한 하이브리드 지지구조물에 대해 서남해안 지역의 환경조건을 적용한 준정적 해석 및 고유진동수 해석을 실시하였다. 해석결과, 수평변위가 허용변위 이내로 나타났고, 고유진동수 해석을 통해 하이브리드 구조형식의 동적거동에 대한 우수성을 입증하였다. 결과적으로, 파일지지 하이브리드 지지구조물은 우리나라 서남해안 지역과 같이 연약지반에 적용 할 수 있는 충분한 안정성을 가진 것으로 평가 되었고, 각 부재에 대한 최적화 연구를 통해 경제성 확보가 가능한 것으로 검토되었다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제5권1호
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• pp.47-52
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• 2011

기능성 발보조기는 신발 착용 시 발바닥과 직접 접촉되어 비정상적인 신체 분절의 교정 및 발의 기능을 향상시킬 뿐만 아니라 체중 및 균형을 유지시키고 약화된 부위를 지지함으로써 사람의 직립자세 유지를 위한 균형 유지에 많은 도움이 된다. 이에 본 사례 연구에서는 보행 안정성을 비롯한 충격 흡수 기능을 수용할 수 있는 기능성 발보조기가 족부 형태 및 재질에 따라 신체의 균형유지에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 사람의 평균 무게 중심점의 흔들림 속도(sway velocity)를 이용한 균형감각 자세유지도의 고찰을 통해 족부형태별, 기능성 보조기의 재질에 따른 신체의 균형능력에 미치는 영향을 비교 평가한 결과, 안정한 상태에서 눈을 뜬 자세에서만 유의(p<0.006)한 결과를 나타냈으며, 이 자세에서 발의 형태별로 구분하여 통계 처리한 결과, 정상족(p<0.010), 편평족(p<0.000), 요족(p<0.003)의 순으로 나타났다. 그리고 기능성 발보조기의 재질에 따른 발의 형태별 균형에 미치는 영향을 분석한 결과, 연성재질은 정상의 발에서 그리고 경성재질은 편평족과 요족에 있어서 균형유지에 효과가 있는 것으로 나타났다.

• 한국도로학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.45-53
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• 2004

본 연구는 PG 등급에 따른 아스팔트 혼합물의 변형강도($S_D$)와 소성변형 저항성의 상관관계를 규명하고자 하였다. 마샬배합설계는 포장의 공용성과의 상관성이 낮아 본 연구에서는 수퍼페이브 배합설계를 통하여 혼합물을 제조하고 소성변형 특성과 상관성이 높은 역학적 특성을 측정하기 위해 개발된 변형강도($S_D$), 그리고 휠 트랙킹 시험으로 최종침하깊이(DR)와 동적안정도(DS)를 구하였다. 또한 변형강도 측정시 4(1.0) 하중봉을 사용하였으며 $60^{\circ}C$에서 수침시간을 30, 40, 50분으로 변화시켜 가며 바인더 등급에 따라 $S_D$를 측정하여 수침시간별 $S_D$와 DS. $S_D$와 DR의 상관관계를 분석하였다. 그 결과 수침시간 30분의 경우가 가장 높은 $R^2$을 나타냈으며 $S_D$가 수퍼페이브 혼합물에서도 소성변형저항성과 아주 밀접한 상관관계를 보임을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권4호
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• pp.303-312
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• 2020

지하 대심도 터널은 도시 홍수방어구조물로 역 사이펀 형태의 시설물이다. 본 연구에서는 국내 최초로 건설중인 '신월 빗물저류배수시설'을 대상으로 다양한 홍수시나리오에서 불규칙 단파와 압축공기가 시설의 수리적 안정성에 미치는 영향을 확인하기 위하여 수리모형실험을 수행하였다. 본 연구 결과 하류에서 발생한 불규칙 단파가 상류로 이동하면서 시설 내 포집되어 있던 압축공기를 상류로 밀어내고 이 때 관내 압력이 상승하는 것으로 분석되었다. 또한 불규칙 단파가 통과할 때의 압력이 당시 정압력과 동압력의 합보다 큰 것으로 분석되었으며 압축공기 단면의 크기가 터널 단면적의 40% 이상인 경우 월류가 발생하는 것으로 분석되었다. 이는 시설 내 포집되어 있는 압축공기의 부피와 상관이 있는 것으로 판단되며 향후 불규칙 단파 속도와 압축공기 부피와의 관계에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제16권1호
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• pp.91-105
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• 2016

Carbon Nanotube Field-Effect Transistors (CNTFETs) have been studied as candidates for post Si CMOS owing to the better electrostatic control and high mobility. To enhance the immunity against short - channel effects (SCEs), the novel channel and gate engineered architectures have been proposed to improve CNTFETs performance. This work presents a comprehensive study of the influence of channel and gate engineering on the CNTFET switching, high frequency and circuit level performance of carbon nanotube field-effect transistors (CNTFETs). At device level, the effects of channel and gate engineering on the switching and high frequency characteristics for CNTFET have been theoretically investigated by using a quantum kinetic model. This model is based on two-dimensional non-equilibrium Green's functions (NEGF) solved self - consistently with Poisson's equations. It is revealed that hetero - material - gate and lightly doped drain and source CNTFET (HMG - LDDS - CNTFET) structure can significantly reduce leakage current, enhance control ability of the gate on channel, improve the switching speed, and is more suitable for use in low power, high frequency circuits. At circuit level, using the HSPICE with look - up table(LUT) based Verilog - A models, the impact of the channel and gate engineering on basic digital circuits (inverter, static random access memory cell) have been investigated systematically. The performance parameters of circuits have been calculated and the optimum metal gate workfunction combinations of ${\Phi}_{M1}/{\Phi}_{M2}$ have been concluded in terms of power consumption, average delay, stability, energy consumption and power - delay product (PDP). In addition, we discuss and compare the CNTFET-based circuit designs of various logic gates, including ternary and binary logic. Simulation results indicate that LDDS - HMG - CNTFET circuits with ternary logic gate design have significantly better performance in comparison with other structures.