• 콘크리트학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.339-346
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• 2006

이 연구의 목표는 벽체 폭의 일부분에 하중이 집중되는 경우에 대해 장기변형을 정량적으로 예측할 수 있는 방안을 모색하는 것이다. 이를 위해 3가지 변수에 대한 장기거동 실험과 각 실험체에 대한 유한요소해석을 수행하였다. 유한요소해석 결과는 실험결과를 정확히 모사하였으며, 사용된 유한요소모델의 정확성이 검증되었다. 이를 바탕으로 실제의 구조물에 적용할 수 있는 범위 내에서 벽체의 폭과 높이, 하중이 가해지는 폭 등에 대한 여러 가지 변수를 선정하여 이에 대한 유한요소해석을 수행하였다. 여러 가지 형상의 벽체에 대해 장기거동을 정량적으로 예측할 수 있는 방법으로 유효폭 계수에 대한 개념을 도입하였으며, 유한요소해석 결과로부터 각 해석변수에 대한 유효폭 계수를 계산하였다. 계산된 유효폭 계수에 대해 회귀분석을 수행하였고, 실무에서 유용하게 활용할 수 있는 유효폭 계수 산정식을 제안하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.207-214
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• 2015

이 연구에서는 중량콘크리트 전단벽의 경계요소내에서 횡보강근으로서 와이어로프의 적용가능성을 평가하였다. 와이어로프의 횡보강근의 배근간격은 60 mm에서 120 mm로 변화되었는데, 이때의 횡보강근체적지수는 0.126~0.234이다. 와이어로프는 주철근의 외부와 경계요소내 내부의 크로스타이로 적용되었다. 와이어로프로 횡보강된 5개의 중량콘크리트 전단벽은 축력하중하에서 반복횡하중의 실험이 수행되었다. 실험결과, 횡보강근체적지수가 증가함에 따라 전단벽의 연성은 현저하게 증가한 반면, 휨 내력의 변화는 미미하였다. 전단벽의 휨 내력의 실험결과는 ACI 318-11 기준의 예측값 보다 다소 높았다. 동일한 횡보강근체적지수에서 와이어로프로 횡보강된 전단벽의 변위연성비는 일반철근으로 보강된 전단벽보다 높았다. 특히, 이 실험결과로부터 고연성설계를 위한 곡률연성비 16 이상을 확보하기 위해서는 횡보강근체적지수가 0.233 이상이 요구되었다.

• Interaction and multiscale mechanics
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• 제2권1호
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• pp.69-89
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• 2009

Reinforced and prestressed concrete (RC and PC) thin walls are crucial to the safety and serviceability of structures subjected to shear. The shear strengths of elements in walls depend strongly on the softening of concrete struts in the principal compression direction due to the principal tension in the perpendicular direction. The past three decades have seen a rapid development of knowledge in shear of reinforced concrete structures. Various rational models have been proposed that are based on the smeared-crack concept and can satisfy Navier's three principles of mechanics of materials (i.e., stress equilibrium, strain compatibility and constitutive laws). The Cyclic Softened Membrane Model (CSMM) is one such rational model developed at the University of Houston, which is being efficiently used to predict the behavior of RC/PC structures critical in shear. CSMM for RC has already been implemented into finite element framework of OpenSees (Fenves 2005) to come up with a finite element program called Simulation of Reinforced Concrete Structures (SRCS) (Zhong 2005, Mo et al. 2008). CSMM for PC is being currently implemented into SRCS to make the program applicable to reinforced as well as prestressed concrete. The generalized program is called Simulation of Concrete Structures (SCS). In this paper, the CSMM for RC/PC in material scale is first introduced. Basically, the constitutive relationships of the materials, including uniaxial constitutive relationship of concrete, uniaxial constitutive relationships of reinforcements embedded in concrete and constitutive relationship of concrete in shear, are determined by testing RC/PC full-scale panels in a Universal Panel Tester available at the University of Houston. The formulation in element scale is then derived, including equilibrium and compatibility equations, relationship between biaxial strains and uniaxial strains, material stiffness matrix and RC plane stress element. Finally the formulated results with RC/PC plane stress elements are implemented in structure scale into a finite element program based on the framework of OpenSees to predict the structural behavior of RC/PC thin-walled structures subjected to earthquake-type loading. The accuracy of the multiscale modeling technique is validated by comparing the simulated responses of RC shear walls subjected to reversed cyclic loading and shake table excitations with test data. The response of a post tensioned precast column under reversed cyclic loads has also been simulated to check the accuracy of SCS which is currently under development. This multiscale modeling technique greatly improves the simulation capability of RC thin-walled structures available to researchers and engineers.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.567-575
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• 2012

이 연구는 실험과 병행 화재에 노출된 철근콘크리트 구조물의 갤러킨 유한요소해석 방법을 제시하였다. 이 방법은 비선형 비정상 온도분포해석에 관한 것으로 2차원 삼각형 요소에 대한 해석기법을 구축하였다. 해석기법의 검증을 위하여 실규모 철근콘크리트 슬래브에 대한 내화실험을 실시하였으며, 실험 결과와의 비교를 통해 해석기법의 유효성을 확인하였다. 또한 콘크리트 부재의 내화성능에 대한 실험 결과를 분석하였다. 변수분석에서는 화재규모, 콘크리트의 온도의존성 열적특성값, 콘크리트의 함수율이 콘크리트의 내화성능에 미치는 영향을 평가하였다. 이 연구에서 구축된 수치해석모델은 다양한 화재규모와 대류, 복사 경계조건, 재료의 온도의존성 열적특성값을 자유롭게 고려할 수 있다. 또한 이 논문에서는 콘크리트 슬래브를 대상으로 표준화재곡선을 대상으로만 분석하였지만 관련된 철근콘크리트 기둥 골조 해석에 용이하게 사용될 수 있을 것으로 판단되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.209-216
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• 2017

플랫플레이트 구조설계 시 중요한 고려사항 중 하나는 슬래브-기둥 접합부가 축하중에 의한 뚫림전단에 대한 저항성과 지진 발생 시 건물전체의 수평변형에 추종할 수 있는 연성능력을 확보하는 것이다. 이 연구에서는 플랫플레이트 구조형식의 슬래브-기둥 접합부를 대상으로 연성 증진을 위해 ECC를 접합부 뚫림전단의 위험단면 구역에 타설하고, 이 구역 주변 전단보강 구역에는 스터드의 설치와 강섬유 콘크리트를 사용한 상세를 개발하였으며, 이를 적용한 실험체에 대해 슬래브-기둥 접합부의 전단성능 실험을 수행하였다. 실험변수는 ECC에 혼입한 섬유 종류, 전단보강 구역의 스터드 설치와 강섬유 콘크리트 타설 여부였으며, 실험체의 파괴양상, 접합부 내력 및 변위와 변형률을 비교분석하였다. 실험 결과 슬래브-기둥 접합부에 ECC를 적용한 실험체의 내력과 연성이 그렇지 않은 실험체보다 우수하게 나타났으며, 전단보강 구역에서는 스터드의 전단보강 효과와 강섬유 콘크리트의 연성개선 효과를 확인할 수 있었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.638-644
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• 2018

본 논문에서는 플라스틱 Scintillator와 NaI(TI) 검출기를 이용하여 움직이는 차량 적재물에 존재하는 다수의 방사선원 위치를 3차원으로 판별하는 측정시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 방사선량 측정용 플라스틱 Scintillator, 2채널 펄스 카운터, 핵종 분석용 NaI(TI) 검출기 및 1채널 MCA Board 등으로 구성된다. 방사선원 위치판별 알고리즘은 방사선량의 거리의 자승에 반비례한 특성($1/r^2$)과 장치와의 각도(${\theta}$)에 따른 보상을 통해 계산된 방사선원의 CPS 값의 비율을 SVM 분류를 통하여 방사선원의 위치(X, Y)를 구할 수 있다. (Z) 좌표 값은 단위 시간당 움직이는 대상체의 속도에 따라 정해지게 되며 이는 단위주기당 백그라운드 스펙트럼을 제외한 순수 핵종의 스펙트럼을 분석한 후 핵종 유무 판별을 진행한 뒤 해당 핵종의 위치를 판별하게 된다. 본 논문에서 제안한 시스템의 위치 판별 실험 결과 ${\pm}1m$ 이내의 국제표준오차를 나타내었다. 따라서 본 논문에서 제안한 시스템의 유효성이 입증되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.283-290
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• 2020

본 연구에서는 수상 태양광 발전설비를 위한 부유체 개발에 대하여 연구하였다. 부유체는 단위 모듈로 이루어진 금속재질의 프레임과 상부의 태양광 패널들을 수상에서 부력을 이용하여 지지하는 부품이다. 단위 모듈화된 프레임의 구조와 태양광 패널의 설치 환경을 고려하여 부유체에 작용하는 하중을 산출하였다. 부유체의 형상은 수압과 부력을 고려하여 바깥쪽으로 둥근 형태를 가지도록 하였으며, 유한요소해석을 수행하여 부유체의 세부 형상과 두께를 설계하였다. 설계된 부유체는 선형저밀도폴리에틸렌 플라스틱을 사용하여 회전성형법으로 제작하였다. 부유체의 압축강성을 측정한 결과, 제작된 부유체는 최대하중 322.7 kgf의 4배 이상에서도 붕괴를 일으키지 않고 강성을 유지하는 것으로 나타났다. 부유체의 장기 압축 시험을 수행하기 위하여 중력을 이용한 무게추 방식의 장기 하중 인가 장치를 제작하였다. 부유체에 무게추를 올린 후 7일 간 부유체의 압축량을 측정한 결과, 작은 하중에서도 지속적인 압축 변형이 발생하였다. 그러나 상시 하중 100 kgf 에 대하여 10년 압축량을 예측한 결과 약 4.64 mm 의 작은 변형이 예측되었다. 이와 같이 개발된 부유체는 수상 태양광 발전시스템에 사용이 가능한 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.536-544
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• 2016

최근 초고층 구조물이 증가함에 따라 구조내력 확보를 위해 80~100 MPa 수준의 초고강도 콘크리트 사용이 증가하고 있는데, 이들 구성 재료 중 사용량이 가장 많은 골재는 종류나 특성에 따라 초고강도 콘크리트의 성능 및 경제성에 미치는 영향이 크므로 이에 대한 고찰이 요구된다. 이에 본 연구에서는 100 MPa 급 초고강도 콘크리트의 공학적 특성에 미치는 잔골재 영향을 고찰하고자, 석회암잔골재(LFA), 전기로 산화 슬래그 잔골재(EFA), 세척사(SFA) 및 화강암 부순 잔골재(GFA)의 4종과 이들을 상호 혼합한 4종의 혼합골재를 선정하여 초고강도 콘크리트의 공학적 특성을 고찰하고자 한다. W/B 20%에서 보통포틀랜드시멘트:플라이애시:실리카흄의 비율을 7:2:1로 조합한 콘크리트를 제조하였다. 연구결과에 따르면 LFA 사용 배합이 양호한 잔골재의 입형 및 입도 등 입자특성에 기인하여 동일 고성능 감수제 사용량에서 가장 높은 슬럼프 플로 및 높은 충전성을 확보하며, 혼합골재 사용 배합에 비해 전반적인 유동성이 우수함을 확인할 수 있었다. 또한, 압축강도 및 자기 수축 저감 성능은 EFA 및 LFA 사용 배합이 여타 골재 종류 및 혼합조합에 비해 골재 자체의 양호한 탄성계수 및 강도 그리고 EFA의 free-CaO에 기인하여 보다 양호한 성능을 갖고 있음을 확인하였다.

• Tribology and Lubricants
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• 제11권5호
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• pp.128-135
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• 1995

Atomic force microscopy/friction force microscopy (AFM/FFM) techniques are increasingly used for tribological studies of engineering surfaces at scales, ranging from atomic and molecular to microscales. These techniques have been used to study surface roughness, adhesion, friction, scratching/wear, indentation, detection of material transfer, and boundary lubrication and for nanofabrication/nanomachining purposes. Micro/nanotribological studies of single-crystal silicon, natural diamond, magnetic media (magnetic tapes and disks) and magnetic heads have been conducted. Commonly measured roughness parameters are found to be scale dependent, requiring the need of scale-independent fractal parameters to characterize surface roughness. Measurements of atomic-scale friction of a freshly-cleaved highly-oriented pyrolytic graphite exhibited the same periodicity as that of corresponding topography. However, the peaks in friction and those in corresponding topography were displaced relative to each other. Variations in atomic-scale friction and the observed displacement has been explained by the variations in interatomic forces in the normal and lateral directions. Local variation in microscale friction is found to correspond to the local slope suggesting that a ratchet mechanism is responsible for this variation. Directionality in the friction is observed on both micro- and macro scales which results from the surface preparation and anisotropy in surface roughness. Microscale friction is generally found to be smaller than the macrofriction as there is less ploughing contribution in microscale measurements. Microscale friction is load dependent and friction values increase with an increase in the normal load approaching to the macrofriction at contact stresses higher than the hardness of the softer material. Wear rate for single-crystal silicon is approximately constant for various loads and test durations. However, for magnetic disks with a multilayered thin-film structure, the wear of the diamond like carbon overcoat is catastrophic. Breakdown of thin films can be detected with AFM. Evolution of the wear has also been studied using AFM. Wear is found to be initiated at nono scratches. AFM has been modified to obtain load-displacement curves and for nanoindentation hardness measurements with depth of indentation as low as 1 mm. Scratching and indentation on nanoscales are the powerful ways to screen for adhesion and resistance to deformation of ultrathin fdms. Detection of material transfer on a nanoscale is possible with AFM. Boundary lubrication studies and measurement of lubricant-film thichness with a lateral resolution on a nanoscale have been conducted using AFM. Self-assembled monolyers and chemically-bonded lubricant films with a mobile fraction are superior in wear resistance. Finally, AFM has also shown to be useful for nanofabrication/nanomachining. Friction and wear on micro-and nanoscales have been found to be generally smaller compared to that at macroscales. Therefore, micro/nanotribological studies may help def'me the regimes for ultra-low friction and near zero wear.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권4호
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• pp.419-425
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• 2014

본 논문은 200 미터급 다관절 복합이동 해저로봇(크랩스터, CR200)에 적용된 탄소섬유 복합소재 몸체 프레임의 구조해석에 대하여 다루고 있다. CR200 의 몸체 프레임은 탄소섬유 복합소재를 이용한 강화 플라스틱으로 제작되어 가볍고 강하며, 사람의 늑골구조를 모방하여 설계되었기 때문에 외부 하중을 효과적으로 분산시킬 수 있다. 해상에서 모선과 크레인을 사용하여 CR200 을 진수하거나 인양할 때, 해상상황에 따라 모선 운동에 의한 동적 하중이 몸체 프레임에 전달되기 때문에 프레임에 대한 진수 및 인양 조건에서의 구조적 해석이 필요하다. 구조해석의 신뢰성을 확보하기 위하여 본 논문에서는 몸체 프레임의 시편시험 결과를 이용하여 구조해석을 수행하고, 기존 금속재질의 프레임 모델과 구조적 특성을 비교하여 탄소섬유 복합소재 프레임의 구조적 특성을 정량적으로 비교하였다.