• 한국분말재료학회지
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• 제9권6호
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• pp.394-408
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• 2002

Nanostructured high strength metastable Al-, Mg- and Ti-based alloys containing different amorphous, quasicrystalline and nanocrystalline phases are synthesized by non-equilibrium processing techniques. Such alloys can be prepared by quenching from the melt or by powder metallurgy techniques. This paper focuses on one hand on mechanically alloyed and ball milled powders containing different volume fractions of amorphous or nano-(quasi)crystalline phases, consolidated bulk specimens and, on the other hand. on cast specimens containing different constituent phases with different length-scale. As one example. $Mg_{55}Y_{15}Cu_{30}$- based metallic glass matrix composites are produced by mechanical alloying of elemental powder mixtures containing up to 30 vol.% $Y_2O_3$ particles. The comparison with the particle-free metallic glass reveals that the nanosized second phase oxide particles do not significantly affect the glass-forming ability upon mechanical alloying despite some limited particle dissolution. A supercooled liquid region with an extension of about 50 K can be maintained in the presence of the oxides. The distinct viscosity decrease in the supercooled liquid regime allows to consolidate the powders into bulk samples by uniaxial hot pressing. The $Y_2O_3$ additions increase the mechanical strength of the composites compared to the $Mg_{55}Y_{15}Cu_{30}$ metallic glass. The second example deals with Al-Mn-Ce and Al-Cu-Fe composites with quasicrystalline particles as reinforcements, which are prepared by quenching from the melt and by powder metallurgy. $Al_{98-x}Mn_xCe_2$ (x =5,6,7) melt-spun ribbons containing a major quasicrystalline phase coexisting with an Al-matrix on a nanometer scale are pulverized by ball milling. The powders are consolidated by hot extrusion. Grain growth during consolidation causes the formation of a micrometer-scale microstructure. Mechanical alloying of $Al_{63}Cu_{25}Fe_{12}$ leads to single-phase quasicrystalline powders. which are blended with different volume fractions of pure Al-powder and hot extruded forming $Al_{100-x}$$(Al_{0.63}Cu_{0.25}Fe_{0.12})_x$ (x = 40,50,60,80) micrometer-scale composites. Compression test data reveal a high yield strength of ${\sigma}_y{\geq}$700 MPa and a ductility of ${\varepsilon}_{pl}{\geq}$5% for than the Al-Mn-Ce bulk samples. The strength level of the Al-Cu-Fe alloys is ${\sigma}_y{\leq}$550 MPa significantly lower. By the addition of different amounts of aluminum, the mechanical properties can be tuned to a wide range. Finally, a bulk metallic glass-forming Ti-Cu-Ni-Sn alloy with in situ formed composite microstructure prepared by both centrifugal and injection casting presents more than 6% plastic strain under compressive stress at room temperature. The in situ formed composite contains dendritic hcp Ti solid solution precipitates and a few $Ti_3Sn,\;{\beta}$-(Cu, Sn) grains dispersed in a glassy matrix. The composite micro- structure can avoid the development of the highly localized shear bands typical for the room temperature defor-mation of monolithic glasses. Instead, widely developed shear bands with evident protuberance are observed. resulting in significant yielding and homogeneous plastic deformation over the entire sample.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.5-12
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• 2009

남극 세종기지 및 시베리아의 블라디보스톡에서 채취한 흙 시료에 대하여 지반공학적인 기본 시험 즉, 비중시험, 다짐시험, 입도시험, 온도변화에 따른 열전도율시험, 부동수분시험, 일축압축강도시험을 수행하였다. 또한 블라디보스톡시료에 대해 온도변화별 인장강도시험을 수행하였다. 일축압축강도시험과 인장강도 시험시 시료의 동결에 의한 부피의 팽창을 억제하면서 공시체를 만들어 온도 변화 및 함수비 변화에 따른 강도변화를 비교하였다. 열전도율 시험 결과 영하 상태에서 흙의 열전도율은 영상 상태에서의 그것보다 훨씬 높게 나타났다. 온도변화에 따른 부동수분시험 결과 부동수분은 $0{\sim}-5^{\circ}C$ 사이에서 급격히 감소하였으며, $-20^{\circ}C$까지도 부동수분이 존재하였다. 압축강도시험 결과 함수비 변화에 따라서 다양한 응력-변형률 곡선을 보였으며, 남극의 사질동결토는 동일 온도의 얼음보다 훨씬 큰 강도를 보였으나, 블라디보스톡의 점성동결토는 초기 영하상태에서는 얼음 보다 작은 강도를 보이다가 $-15^{\circ}C$ 이하에서 서서히 얼음 보다 큰 강도를 나타내기 시작하였다. 또한 온도저하에 따라 인장강도가 증가하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.15-22
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• 2003

강관 내부 속채움한 현장타설말뚝에 대한 기존의 하중전이 측정에서는 강관의 변형률만 측정하고 콘크리트의 변형률은 강관과 동일하다고 가정하였으며, 시방서에 규정한 방법으로 구한 강관과 콘크리트의 탄성계수를 이용하여 말뚝 구성부재의 응력 및 축하중을 산정하였다. 그러나 강관의 변형률만 측정하여 강관과 콘크리트가 완전합성 거동하는 것으로 산정한 축하중은 실제 하중값과 상당한 차이를 보이고 있어 강관 내부 속채움한 현장타설말뚝의 거동을 정확히 분석할 수 없었다. 본 연구에서는 현장에서 제작한 콘크리트 공시체의 압축강도 시험을 통하여 탄성계수를 구하고 강재와 콘크리트의 변형률을 각각 측정할 수 있는 변형봉 센서를 이용하여 새로운 말뚝축하중 측정 방법을 제안하였다. 변형봉 센서를 사용하여 말뚝축하중을 산정할 경우 콘크리트의 탄성계수는 현장에서 제작한 콘크리트 공시체의 압축강도 시험에서 구하였으며, (0.2-0.6)$f_{ck}$의 응력 범위에 해당하는 평균접선기울기를 탄성계수로 사용하였다. 세 개의 현장타설말뚝에 대해 수행된 하중전이 측정 실험 결과를 이용하여 현장 적용성을 확인하였다. 변형봉 센서의 적용성은 대구경 현장타설말뚝에 대한 축하중 분포도를 통하여 확인하였는데, 말뚝머리에서 계산된 하중은 강관 내부속채움한 현장타설말뚝의 경우 실제작용하중에 비하여 -11∼-16% 오차를 나타내었으며, 현장타설 철근콘크리트말뚝의 경우 3.4% 오차를 나타내었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제15권4호
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• pp.1017-1027
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• 2018

To explore the influence of coal thickness on the mechanical behavior and the failure characteristics of rock-coal-rock (RCR) mass, the experimental investigation of uniaxial compressive tests was conducted first and then a systematic numerical simulation by particle flow code (PFC2D) was performed to deeply analyze the failure mechanical behavior of RCR specimens with different coal thicknesses in conventional compression tests. The overall elastic modulus and peak stress of RCR specimens lie between the rock and the coal. Inter-particle properties were calibrated to match the physical sample strength and the stiffness response. Numerical simulation results show that the deformation and strength behaviors of RCR specimens depend not only on the coal thickness, but also on the confining pressure. Under low confining pressures, the overall failure mechanism of RCR specimen is the serious damage of coal section when the coal thickness is smaller than 30 mm, but it is shear failure of coal section when the coal thickness is larger than 30 mm. Whereas under high confining pressures, obvious shear bands exist in both the coal section and the rock section when the coal thickness is larger than 30 mm, but when the coal thickness is smaller than 30mm, the failure mechanism is serious damage of coal section and shear failure of rock section.

• 터널과지하공간
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• 제11권2호
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• pp.109-119
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• 2001

우리나라의 양수발전소는 지금까지 단일공동을 굴착하였다. 그러나 양양 양수발전소는 두 개의 대공동 즉, 발전소와 주 변전소로 구성된다. 이 경우 공동 구조물의 안정성, 특히 두 공동사이에 형성되는 암주를 영구적으로 안전하게 유지할 수 있도록 보장되어야 한다. 본 연구에서는 개별요소법을 이용하여 두 공동과 암주의 구조적 안정성을 평가하였으며, 구성모델로 Barton-Bandis의 절리모델을 이용하였다. 현지 암반의 초기응력, 자연절리면의 거칠기계수, 불연속면의 공간적 분포 특성과 같은 중요한 요인들은 현지 조사를 통하여 구하였다. 이외에 두가지 경우 즉, 무보강과 보강의 경우 지보시스템의 최적화를 분석하였으며, 또한 보강효과를 검토하였다. 연구결과 보강의 경우 수평변위와 절리의 전단변위가 감소되었으며 암주내 이완영역 역시 감소됨을 확인하였다. 두 공동사이에 있는 약 36 m 두께의 암주에 적절한 보강조치를 취하여 안정성을 확보할 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제30권5호
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• pp.471-478
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• 2010

박막은 마이크로 전자 장치, 자기 기록 매체, 미세 기전 시스템 및 표면 코팅과 같은 다양한 응용에 있어서 매우 중요한 역할을 수행하는 재료이다. 이러한 박막의 재료 물성 값은 상응하는 거시 재료의 물성 값과 다를 수 있기 때문에 박막의 기계적 물성 값들을 신뢰성 있게 측정할 수 있는 시험법의 개발이 요구되어져 왔다. 본 연구에서는 종래의 약 처짐 시험법과 단축 인장 시험법의 한계성을 극복하기 위해 나노미터 이하의 면외 변위 측정 분해능을 갖는 백색광 간섭계를 채택한 새롭고 간편한 시험법을 개발하였다. 개발된 시험법의 유효성을 검증해 보기 위하여 스퍼터링을 포함한 마이크로 공정에 의해 자유지지 알루미늄 박막 시험편을 제작한 뒤 이를 이용하여 인장 물성 값을 측정하였다. 폭 0.5 mm, 두께 $1{\mu}m$인 시험편을 실리콘 다이상에 1~5개 제작하여 사용하였다. 모터 구동 팁, 하중계 및 6 자유도 정렬 장치로 구성된 시험기를 자체적으로 제작한 뒤 막 처짐 시험을 수행하였다. 시험기는 가능한 작게 제작하여 상용 백색광 간섭 현미경 아래에 설치 가능하도록 하였다. 백색광 간섭무늬를 이용하여 시험편과 시험기 사이의 정렬 맞춤을 수행하였다. 영 계수는 62 GPa, 항복점은 247 MPa로 측정되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.1-9
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• 2017

원형 기둥의 나선철근은 축방향 철근의 위치 고정 및 좌굴방지와 코어콘크리트의 충분한 횡구속으로 기둥의 연성거동에 효과적인 역할을 한다. 각국은 기둥에 요구되는 연성을 확보하기 위하여 나선철근의 최소철근비를 제시하고 있다. ACI 318-14와 국내 콘크리트 구조설계 기준에서 제시하는 나선철근 최소철근비는 Richart et al.(1928)의 이론에 기초하여 개발되었으며 현재까지 사용되고 있다. 그러나 Richart et al.(1928)의 이론은 현대의 고강도 콘크리트, 고강도철근 그리고 나선철근의 배근조건 등의 영향을 고려하지 못한다. 이 연구에서는 나선철근으로 구속된 철근콘크리트 원형 기둥의 내력회복 및 연성증진에 요구되는 나선철근에 대한 수정 최소철근비 산정식을 제시한다. 수정 최소철근비 산정식은 콘크리트 압축강도, 나선철근 항복강도, 기둥의 단면적, 나선철근 배근간격, 나선철근 직경의 영향을 고려하고 있다. 이 논문에서는 재료강도 및 나선철근 최적비를 변수로 한 실험체의 일축 압축실험을 통하여 ACI 318-14에 제시하는 나선철근 최소철근비 산정식의 타당성을 검토하고, 그 결과를 토대로 나선철근 최소철근비 산정식의 수정방안을 고찰하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권4호
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• pp.425-431
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• 2015

선박의 LNG(liquefied natural gas) 연료 공급 시스템에서 천연가스는 $50^{\circ}C$의 온도와 35MPa의 압력을 가진 가스 상태로 기화기에서 엔진으로 이송되므로, 이러한 열 하중을 고려한 구조 안전성 평가가 반드시 필요하다. 본 연구에서는 먼저 재료에 미치는 열의 영향을 분석하기 위하여 이중 배관의 재료인 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강의 어닐링 시간을 고려한 일축 인장 실험을 수행하였다. 또한 구조 안전성 평가를 위해, 현재 널리 사용되는 고정식 지지대를 가지는 고온-고압 이중 배관에 대한 열-구조 해석을 수행하였다. 지지대와 내관 사이의 응력 집중을 최소화하기 위하여, 내관을 따라 미끄러질 수 있는 슬라이딩 지지대의 새 형상들을 제안하였고, 열-구조 해석 결과를 통해 최적의 지지대를 제안하였다. 마지막으로 제안된 지지대를 사용한 전체 이중배관에 대한 해석을 통해 안전성을 평가하였다. 본 연구의 결과는 차후 LNG 연료 공급 시스템의 고온-고압 이중 배관 설계 시 참고자료로서 활용될 수 있으며, 이중 배관의 슬라이딩 지지대를 설계함에 있어서 그 활용가치가 있다고 판단된다.

• 지질공학
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• 제31권4호
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• pp.493-506
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• 2021

액상화 현상이란 지반이 포화된 느슨한 사질토 지반에 지진과 같은 동적하중이 급속히 작용할 때 과잉간극수압이 발생하고, 지반이 유효응력을 상실하고 액체화 되는 현상을 말한다. 액상화 평가를 위한 실내반복시험은 반복삼축압축시험과 반복전단시험을 통하여 확인이 가능하다. 이와 관련하여 본 연구에서는 반복삼축압축시험을 이용한 모래의 상대밀도와 입도분포에 따른 액상화 저항 강도를 확인하고자 하였고, 실험장비의 신뢰도 검증과 결과의 타당성을 확인하고자 기존의 선행연구와 대조하여 비교·분석하였다. 실험결과, 흙의 분류에 상관없이 상대밀도가 증가함에 따라 액상화 저항 강도가 높아짐을 확인하였고, 모래의 입도분포에 따른 액상화 저항강도는 SW에 가까운 SP시료의 액상화 저항강도가 상당히 높게 확인되었다. 또한 세립분 0% 대비 세립분 30%를 분석한 결과, 상대밀도 40~70%까지 증가함에 따라 액상화 저항강도가 5~20% 가까이 감소하였고, 국내 풍화토 지반이 주문진 표준사 대비 액상화 저항 강도가 세립분이 10%일 때는 30% 이상, 세립분이 30%일 때는 50% 이상 낮게 측정되었다.

• 한국농공학회지
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• 제20권2호
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• pp.4645-4687
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• 1978

This study was attempted to investigate the mechanical properties of concrete and crack control effects of reinforced concrete with steel and glass fiber. The experimental program includes tests on the properties of fresh concrete containing fibers, compressive strength, tensile strength, flexural strength, Young's modulus, Shrinkage and deformation of steel or glass fiber reinforced concrete. Also this study was carried out to investigate the effect of steel or glass fiber to retard the development in reinforced concrete subject to uniaxial tension and thus facilitate the use of steels of higher strength. The major conclusions that can be drawn from the studies are as follows: 1. The effect of the fibers in various mixes on fresh concrete confirmed that fibers do have a significant effect on the properties of fresh concrete, bringing much more stable and exhibiting a signiflcant reduction in surface bleeding, and that the cohesion is greatly improved and the internal resistance increases with fiber concentration. But the addition of an excess contents and length of fibers brings about the reduction of workability. 2. With the addition of steel fibers(1.5% Vol.) to concrete, the compressive strength as compared with plain concrete showed a very slight increase, but excess addition, over 1.5% Vol. of steel and glass fiber reduced its strength. 3. Splitting tensile strength of fiber reinforced concrete showed a significant increase tendency, as compared with plain concrete. In case of containing steel fiber (2.5%, 30mm), it showed that the maximum increase rate of 1.48 times as much rate, and in case of containing glass fiber (2.5%, 30mm), the increase rate of strength was 1.25 times as much rate. 4. Flexural strength of fiber reinforced concrete showed a significant tendency, as compared with plain concrete. Containing steel fiber (2.5%, 30mm) showed the maximum increase rate of 1.64 times as much rate and containing glass fiber (2.5%, 30mm) showed the increase rate of strength of 1.32 times as much rate, and in general, the 30mm length brougth the best results. 5. The strength ratio ($\sigma$b/$\sigma$c and $\sigma$t/$\sigma$c) increased, when steel fiber's average spacing was up to 3.05mm, but decreased when beyond 3.05mm, and it was confirmed that tensile or flexural strengths of steel fiber reinforced concrete are apparently governed by fiber's average spacing. 6. The compressive strain of fiber reinforced concrete showed a significant increasing tendency as the fiber was added, but Young's modulus. with the addition of steel and glass fibers, showed a slight decrease tendency. And according to the increase of flexural strength, a considerable increase was seen in toughness. 7. With the addition of fiber's the shrinkage of concrete was significantly decreased, in both case of adding steel fibers 12.5%, 30mm, and showed a significant decrease ratio, in average 30.4% and 36.7%, as compared with plain concrete. 8. With the increase of fiber volume fraction and length, the gained stress in reinforcing bar in concrete specimens increased in all crack widths, but at different rates, with the decrease of fiber diameter, the stress showed a considerable increasing tendency. And the duoform steel fibers showed the greatest improvement, as compared with the other types tested. 9. The influence of fiber dimensions in order of significanse on the machanical properties of concrete and the crack control of reinforced concrete was explained as follows: content, length, aspect ratio and dimeter.