• 자원환경지질
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• 제55권6호
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• pp.571-582
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• 2022

이 연구에서는 백제 웅진기 공주에 축조된 벽돌무덤 3기에 사용된 벽돌의 재료와 첨가물 특성을 분석하였다. 공주에는 무령왕릉, 왕릉원 6호분, 교촌리 벽돌무덤이 남아있는데, 각 고분을 구성하는 벽돌의 태토는 유사한 재료적 특성을 가지고 있지만 형태와 물리적 특성이 다르게 나타났다. 광물학적 특성 및 미세구조 분석 결과, 무령왕릉과 왕릉원 벽돌은 정제된 토양으로 제작되었고, 벽돌 분쇄물이 첨가물로 드물게 사용되었다. 반면 교촌리 벽돌무덤 벽돌에서는 길고 두꺼운 흑색 기공의 빈도가 높았고 미세조직 관찰결과에서 탄소가 농집된 식물탄화물과 잔존물이 확인되었다. 또한 기공은 주로 0.3~1mm 두께로 분포하고 있어 일정크기의 식물을 정제된 토양에 첨가하여 제작한 것으로 판단되며, 이와 함께 벽돌 분쇄물도 비짐으로 첨가하였다. 특히 식물과 벽돌 분쇄물의 첨가는 내부구조에 두꺼운 기공을 형성하거나 균열을 발생시키는 것으로 나타났다. 교촌리 벽돌무덤 시료는 내부 균열이 많고 소성온도도 낮아 초음파 속도가 왕릉원 시료에 비해 낮게 나타났고 물성이 낮은 것으로 확인되었다. 이에 따라 벽돌의 첨가물과 소성온도, 내부구조 등은 벽돌의 내구성에 영향을 미칠 수 있는 것으로 생각되며, 이는 벽돌 제작 기술의 차이로 볼 수 있다.

• 감성과학
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• 제25권4호
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• pp.45-52
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• 2022

최근 신체활동에 대해 인식하는 센서와 그 제품군에 대한 관심 및 수요가 증가하고 있다. 특히 유연하고 연신이 가능하며 사용자의 생체신호를 감지할 수 있는 웨어러블 소재에 대한 개발이 주목받고 있다. 본 연구에서는 소수성 소재에 Micro Needle을 통해 미세 구멍을 형성한 후 SWCNT 분산용액에 대한 함침 효율을 향상시키는 실험을 수행하였다. 본 연구에서는 구멍을 뚫지 않은 소재를 대조(control) 군으로 함침을 진행, 비교 분석하였다. 센서의 전기전도도를 평가하기 위해 Strain UTM (Universal Testing Machine, UTM, Dacell)과 저항을 측정하는 멀티미터(Keysight)를 이용해 센서를 인장했을 때의 센서의 전기전도도를 측정하였다. 또한 센서의 내구성을 평가하기 위해 시료별로 500회 인장을 진행한 후에 센서의 전기전도도를 평가하였다. 그 결과 Needling을 한 센서의 전기전도성이 Needling을 하지 않은 센서에 비해 최소 16배 이상 뛰어남을 알 수 있었다. 또한 센서의 초기 저항에 비해 게이지 팩터도 우수해 센서로서 좋은 성능을 확인할 수 있었다. 이를 통해 친수성 소재에 비해 물성이 뛰어나지만, 높은 표면장력 때문에 함침 효율이 좋지 않았던 소수성 소재의 함침 효율을 높여 신체의 움직임을 더 효과적으로 감지하고 내구성과 활용 가능성이 뛰어난 센서를 제작했다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권1호
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• pp.9-20
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• 2023

고속도로 콘크리트 구조물은 제설제 사용량 증가로 구조물의 열화가 가속되고 있어 성능회복을 위해 단면복구공사를 실시하고 있다. 하지만, 보수공사 이후 보수부위에 균열, 들뜸 및 부착성능 저하 등의 재손상이 나타나고 있다. 본 연구에서는 먼저 해외 기준을 분석하였고, 공용 중인 콘크리트 구조물의 현장조사, 실내실험, 폐교량에 대한 시험시공을 통해 균열 방지 및 부착성능향상을 위해 강화된 기준을 제시하였다. 요구성능이 충족되는 재료는 모두 적용이 가능하도록 성능기반의 품질기준을 제시하였고, 재료별 상이한 시험방법도 일관성 있는 시험결과 분석을 위해 콘크리트 시험법으로 통일하여 제시하였다. 고려된 품질기준은 하중 저항을 위해 역학특성 분야로는 압축강도, 휨강도, 부착강도 기준을 마련하였고, 체적안정성을 위해 길이변화율, 균열저항성, 열팽창계수, 탄성계수를 기준을 마련하였다. 제설염해에 대한 저항성을 위해 내구성능 분야로는 염분침투저항성과 동결융해저항성 기준을 제시하였다. 본 연구에 의해 제시된 콘크리트 보수재료의 기준은 국내의 단면복구공사 품질향상에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.541-554
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• 2023

터널 및 에너지/폐기물 저장과 관련하여 지하공간의 활용이 증가하는 추세이다. 지하공간의 안정성 확보를 위해서는 암반균열 및 절리를 보강하는 것이 중요하다. 절리와 같은 불연속면은 암반의 강도를 저하시키고, 지하공간 내부로 지하수 유입을 발생시킬 수 있다. 불연속면 주변의 암반 강도의 증대와 차수를 위해 암반 그라우팅을 활용할 수 있다. 그러나 암반 그라우팅 시 주입재료가 암반 절리 내 원활하게 주입되고 있는지 직접적인 확인에 한계가 있다. 그라우팅 주입재가 사전에 목표한 설계안과 같이 주입되지 않을 시 강도, 내구성 증대 및 차수성 향상 효과를 볼 수 없다. 따라서 실험적으로 평가가 어려운 그라우팅 주입재가 설계대로 주입되고 있는지 수치해석을 활용하여 사전에 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 개별요소 수치해석 프로그램인 UDEC (Universal Distinct Element Code)을 활용한 그라우팅 주입재의 물/시멘트 배합비, 주입압력, 주입유량과 같은 주입변수에 따른 주입성능을 평가하였다. 또한 실내실험을 통해 수치해석 결과와 비교하여 수치해석 모델의 신뢰도를 검증하였다. 본 연구결과는 향후 현장에서 그라우팅 설계 시 주입재의 물성, 주입시간, 펌프 압력과 같은 변수들을 최적화할 수 있는데 도움이 될 것으로 기대된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제50권6호
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• pp.705-720
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• 2024

Analyzing the collapse behavior of thin-walled steel structures holds significant importance in ensuring their safety and longevity. Geometric imperfections present on the surface of metal materials can diminish both the durability and mechanical integrity of steel shells. These imperfections, encompassing local geometric irregularities and deformations such as holes, cavities, notches, and cracks localized in specific regions of the shell surface, play a pivotal role in the assessment. They can induce stress concentration within the structure, thereby influencing its susceptibility to buckling. The intricate relationship between the buckling behavior of these structures and such imperfections is multifaceted, contingent upon a variety of factors. The buckling analysis of thin-walled steel shell structures, similar to other steel structures, commonly involves the determination of crucial material properties, including elastic modulus, shear modulus, tensile strength, and fracture toughness. An established method involves the emulation of distributed geometric imperfections, utilizing real test specimen data as a basis. This approach allows for the accurate representation and assessment of the diversity and distribution of imperfections encountered in real-world scenarios. Utilizing defect data obtained from actual test samples enhances the model's realism and applicability. The sizes and configurations of these defects are employed as inputs in the modeling process, aiding in the prediction of structural behavior. It's worth noting that there is a dearth of experimental studies addressing the influence of geometric defects on the buckling behavior of cylindrical steel shells. In this particular study, samples featuring geometric imperfections were subjected to experimental buckling tests. These same samples were also modeled using Finite Element Analysis (FEM), with results corroborating the experimental findings. Furthermore, the initial geometrical imperfections were measured using digital image correlation (DIC) techniques. In this way, the response of the test specimens can be estimated accurately by applying the initial imperfections to FE models. After validation of the test results with FEA, a numerical parametric study was conducted to develop more generalized design recommendations for the stainless-steel shell structures with the initial geometric imperfection. While the load-carrying capacity of samples with perfect surfaces was up to 140 kN, the load-carrying capacity of samples with 4 mm defects was around 130 kN. Likewise, while the load carrying capacity of samples with 10 mm defects was around 125 kN, the load carrying capacity of samples with 14 mm defects was measured around 120 kN.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권11호
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• pp.5915-5922
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• 2013

본 연구에서는 셰일 골재의 콘크리트용 굵은골재로의 활용을 위한 성능개선 방안으로 발수제와 폴리머를 사용하여 셰일 골재를 코팅하였으며, 코팅방법에 따른 밀도, 흡수율, 마모율, 안정성 등 물리적 특성을 평가하였다. 또한, 성능개선 효과를 검토하기 위하여 셰일 골재의 치환율을 변화시켜 제조한 콘크리트의 굳지 않은 콘크리트의 특성과 재령별 압축강도, 휨강도 및 동결융해 저항성을 평가하였다. 실험결과, 골재의 절대건조밀도는 모든 골재에서 콘크리트용 굵은 골재의 밀도 사용기준인 $2.50g/cm^3$이상을 만족하는 것으로 나타났으며, 발수제 코팅에 의한 셰일 골재는 성능개선 전 셰일 골재와 비교하여 약 50%의 흡수율을 감소시키는 것으로 나타났다. 마모율은 폴리머 코팅에 의한 경우 성능개선 전과 비교하여 최대 13.0%의 마모율 감소를 나타내었으며, 안정성은 모든 골재에서 콘크리트용 굵은 골재 사용기준인 12% 이하를 만족하였다. 발수제에 의한 성능개선 셰일 골재의 슬럼프는 성능개선 전의 셰일 골재보다 약 20~30mm 높게 나타났으며, 공기량은 발수제를 코팅한 셰일 골재의 경우 코팅하지 않은 셰일 골재보다 약 1.0%의 공기량 증가를 나타내었다. 폴리머 코팅 셰일 골재의 재령 28일 압축강도는 Plain 골재를 사용하여 제조한 콘크리트와 비교하여 압축강도는 RS(F) 95.7%, BS(F) 90.0%로 나타났으며, 휨강도는 RS(F) 98.0%, BS(F) 92.0%의 수준으로 나타났다. 또한, 폴리머로 코팅된 셰일 골재를 사용한 콘크리트의 300 cycle 동결융해 후 상대동탄성계수는 RS(F)와 BS(F)에서 91%와 88%로 나타나 코팅에 의한 셰일골재의 성능개선은 동결융해 반복에 따른 내구성능 증진에도 효과가 있는 것으로 나타났다.

• 보존과학회지
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• 제31권1호
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• pp.37-46
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• 2015

현재 토기 및 도자기를 보존처리 할 때 사용되고 있는 접착 복원제의 경우 크게 Epoxy계, Cellulose계, Cyanoacrylate계 등이 사용되고 있으나 재료에 따라 심한 수축으로 인한 재탈락, 황변 현상으로 인한 색상 변화, 사용시 도구와 손에 묻어나오는 불편한 작업성, 비가역성 등 다양한 문제점을 나타내고 있다. 본 연구에서는 도자기 복원용으로 사용되고 있는 Epoxy resin의 황변 현상과 비가역성의 문제점 해결을 목적으로 저황변, 가역성이 우수한 Urethane계 합성수지를 개발하였다. 개발된 Urethane resin의 접착력은 원액 2.07MPa로 기존 재료인 $EPO-TEK301^{(R)}$ 1.21MPa로 1.5배 이상의 우수한 물성을 지니고 있다. 가공성 측정 결과 Urethane resin(in Talc 50wt%)의 마모율이 1.09%로 기존 재료인 Quick $Wood^{(R)}$(1.02%)의 마모율 보다는 다소 높게 측정되었으며, EPO-$TEK301^{(R)}$(0.41%)와 $L30^{(R)}$ (0.39%)보다 는 2배 이상의 마모율을 보이고 있어 기존의 재료보다 쉽게 성형 과정이 이루어질 수 있는 장점을 지니고 있다. Urethane resin의 장점인 가역성 실험은 Acetone, Ethyl Alcohol 침적 후 12시간 경과 후 Urethane resin과 충전제인 Talc가 분말화 현상을 나타내며 100% 용해되었으며, 기존 Epoxy resin의 가역성이 0%인 것에 비해 매우 우수한 가역성을 지니고 있다. 내구성 평가를 위한 자외선 실험 결과 Urethane resin의 원액 기준 ${\Delta}E^*ab$ 색상 변화 값이 자외선 노출 전 후 2.76로 기존의 Epoxy resin보다 약 7~20배 정도 줄어 황변 현상으로 인한 이질감의 문제점을 최소화하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.479-499
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• 2019

공용중인 터널의 조사 및 평가는 시설물안전법의 안전점검 및 정밀안전진단 세부지침(터널)편에 따라 외관조사와 내구성조사를 근거하여 상태평가를 수행하고 있다. 본 연구에서는 종방향균열의 발생요인 파악을 위해 준공 후 10년이 경과되어 최초 정밀안전진단이 실시된 NATM터널 12개에 대해 균열과 라이닝의 두께를 검토하여, 이를 반영한 상태평가 수정사항을 모색하였다. 종방향균열에 대한 굴착지반의 영향을 검토하기 위해 지보패턴, 이를 구성하는 지보재 시공 조건, 라이닝의 재료적 특성, GPR탐사를 통한 라이닝 두께 등을 터널 형상 및 용도에 따라 4개의 그룹으로 나누어 자료를 분석하였다. 균열발생밀도는 숏크리트, 록볼트, 강지보재의 지보재 지지능력에 따라 변화되나 굴착지보패턴에 따른 균열발생과의 연관성은 낮은 것으로 나타났다. 라이닝 재료적인 특징인 물-시멘트비, 시멘트함유량, 강도 등이 균열발생에 영향을 주는 것으로 나타났다. 또한, GPR탐사의 라이닝 두께를 반영한 상태평가에서는 평균 0.03 정도(분포, 0.001~0.071)의 점수증가를 야기하는 것으로 확인되어 향후 라이닝 두께 부족을 고려하는 현실적인 상태평가 방안에 대한 검토가 필요하다.

• 한국농공학회지
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• 제11권1호
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• pp.1604-1615
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• 1969

본(本) 실험(實驗)은 cement mortar를 고산용액에 침지(浸漬)시켜 산(酸)의 작용(作用)에 의(依)한 모르타르의 부식(腐蝕)이 모르타르의 물리적성질(物理的性質)에 미치는 영향(影響)을 구명(究明)하여 보다 내산성(耐酸性) 모르타르 또는 콘크리트의 배합설계(配合設計)에 기초자료(基礎資料)를 제시(提示)하고저 시도(試圖)하였던 바 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 가. 공시체(供試體)는 5cm 입방체(立方體)의 모르타르로서 그 배합비(配合比)(중량(重量))는 1:1, 1:3, 1:5, 1:7, 1:10의 5종(種)을 제작(製作) 사용(使用)하였다. 나. 물리시험(物理試驗)에서는 재령(材令) 7일(日), 28일(日), 3개월(個月), 6개월(個月)의 압축강도시험(壓縮强度試驗)과 5시간(時間) 자비(煮沸)의 흡수율시험(吸水率試驗)을 하였다. 다. 산성시험(酸性試驗)에서는 0.1N-Hcl 용액(溶液)을 사용(使用)하고 7일간격(日間隔)으로 감량(減量)을 7주간(週間) 계속측정(繼續測定)하였다. 라. 물리적(物理的) 제성질(諸性質)인 배합비(配合比), w/c/비(比), 흡수율(吸水率), 압축강도(壓縮强度) 및 밀도간(密度間)의 상호관계(相互關係)는 다음식(式)으로 표시(表示)되었다. 1. 배합비(配合比)와 흡수율(吸水率)과의 관계(關係) Y=1.036X+13.53 여기서 Y : 흡수율(吸水率)(%), X: 배합비(配合比) 2. 배합비(配合比)와 w/c 비(比)와의 관계(關係) Y=0.214+0.204X 여기서 Y:w/c 비(比), X: 배합비(配合比) 3. w/c 비(比)와 흡수율(吸水率)과의 관계(關係) Y=5.01X+12.53 여기서 Y: 흡수율(吸水率)(%) X: w/c비(比) 4. 밀도(密度)와 흡수율(吸水率)과의 관계(關係) Y=50.6-0.0176X 여기서 Y: 흡수율(吸水率)(%) X: 밀도(密度)($kg/m^3$) 5. 밀도(密度)와 w/c 비(比)와의 관계(關係) Y=5.46-0.0024X 여기서 Y: w/c비(比) X: 밀도(密度)($kg/m^3$) 마. 7주간(週間) 0.1N-HCl 용액(溶液)에 침지후(浸漬後) 감량(減量)의 범위(範圍)는 배합비(配合比) 1:1에서 20.4%(最小), 1:10에서 9%(最大)이였다. 바. 감량(減量)과 물리적(物理的) 제성질(諸性質)과의 관계(關係)는 다음식(式)으로 표시(表示)되었다. 1. 감량(減量)과 배합비(配合比)와의 관계(關係) Y=8.59X+8.63 여기서 Y: 감량(減量)(%) X: 배합비(配合比)

• 한국농공학회지
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• 제11권4호
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• pp.1798-1802
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• 1969

이 실험(實驗)은 시멘트모르타트를 0.1N-NaOH의 알카리용액(溶液)에 침지(浸漬)시켜 alkali작용(作用)에 의한 모르타르의 부식(腐蝕)이 모르타르의 물리적(物理的) 성질(性質)에 미치는 영향을 구명(究明)하여 내고기성 모르타르 또는 콘크리트의 배합설계(配合設計)에 기초자료를 제시(提示)하고저 기도(企圖)하였던 바 이를 요약(要約)하면 다음과 같다. 가. 공시체(供試體)는 5cm입방체(立方體)의 모르타르로서 그 배합비(配合比)(중량(重量))는 1:1, 1:3, 1:5, 1:7, 1:10의 5종(種)을 만들어 사용(使用)하였다. 나. 공시체(供試體)의 물리시험(物理試驗)은 재령(材令) 7일(日), 28일(日), 3개월(個月) 6개월(個月)의 압축강도시험(壓縮强度試驗)과 5시간(時間) 자비(煮沸)의 흡수율시험(吸水率試驗)을 하였다. 다. 알카리시험(試驗)에서는 0.1N-NaOh 용액(溶液)을 사용(使用)하고 7일간격(日間隔)으로 감량(減量)을 7주간(週間) 계속(繼續) 측정(測定)하였다. 라. 알카리작용(作用)에 의(依)한 모르타르의 부식(腐蝕)은 배합비(配合比) 1:1, 1:3에서는 전연(全然) 생기지 않았고 1:5와 1:7에서 7주후(週后) 각각(各各) 3.5%와 6.26%로서 미량(微量)이였으나 1:10에서는 36.6%의 상당(相當)한 감량율(減量率)이였다. 그러나 같은 농도(濃度)의 고산용액에서는 같은 침액기간(浸液期間)(7주간(週間))을 통(通)해서 감량율(減量率)을 보면 배합비(配合比) 1:1에서 20.4% 1:3에서 25.1%, 1:5에서 56.8%, 1:7에서 72.2% 그리고 1:10에서 92.0%이므로 알카리의 작용(作用)에 의한 모르타르의 부식(腐蝕)은 산(酸)의 작용(作用)에 의한 부식(腐蝕)에 비(比)해서 극(極)히 적다는 것을 알 수 있다. 마. 보다 내고기성 모르타르를 만들기 위하여 배합비(配合比)를 1:7 또는 더 부배합(富配合)이고 흡수율(吸水率)은 5시간(時間) 자비(煮沸)하였을 때 20% 이하(以下) 밀도(密度)는 $1600kg/m^3$이상(以上) 그리고 사용수량(使用水量)은 시공연도(施工軟度)을 감안하여 수밀성(水密性)을 높이기 위하여 될 수록 소량(少量)으로서 더욱 장기양생(長期養生)이 요망(要望)되었다. 한편 내산성(耐酸性) 모르타르의 품질(品質)은 내고기성 모로타르가 되므로 콘크리트의 배합설계(配合設計)에서는 내산성(耐酸性)의 품질(品質)을 유지(維持) 또는 향상(向上)시킴으로써 알카리의 작용(作用)에 의(依)한 피해(被害)를 면(免)할 수 있다고 본다.