• Steel and Composite Structures
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• 제45권5호
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• pp.621-640
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• 2022

In the present article, the vibration response of a geometrically imperfect bi-directional functionally graded plate (2D-FGP) with geometric discontinuities and micro-structural defects (porosities) has been investigated. A porosity model has been developed to incorporate the effective material properties of the bi-directional FGP which varies in two directions i.e. along the axial and transverse direction. The geometric discontinuity is also introduced in the plate in the form of a circular cut-out at the center of the plate. The structural kinematic formulation is based on the non-polynomial trigonometric higher-order shear deformation theory (HSDT). Finite element formulation is done using C° continuous Lagrangian quadrilateral four-noded element with seven degrees of freedom per node. The equations of motion have been derived using a variational approach. Convergence and validation studies have been documented to confirm the accuracy and efficiency of the present formulation. A detailed investigation study has been done to evaluate the influence of the circular cut-out, geometric imperfection, porosity inclusions, partial supports, volume fraction indexes (along with the thickness and length), and geometrical configurations on the vibration response of 2D-FGP. It is concluded that after a particular cut-out dimension, the vibration response of the 2D FGP exhibits non-monotonic behavior.

• Geomechanics and Engineering
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• 제35권6호
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• pp.637-646
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• 2023

At present, the research on wave propagation in graphene platelet reinforced composite plates focuses on the propagation behavior of bulk waves, in which the effect of boundary condition is ignored, there is no literature report on propagation behaviors of guided waves in graphene platelet reinforced metal foams (GPLRMF) plates. In fact, wave propagation is affected by boundary conditions, so it is necessary to study the propagation characteristics of guided waves. The aim of this paper is to solve this problem. The effective performance of the material was calculated using the mixing law. Equations of motion of GPLRMF plate is derived by using Hamilton's principle. Then, the eigenvalue method is used to obtain the expressions of bending wave, shear wave and longitudinal wave, and the degradation verification is carried out. Finally, the effects of graphene platelets (GPLs) volume fraction, elastic foundation, porosity coefficient, GPLs distribution types and porosity distribution types on the dispersion relations are studied. We find that these factors play an important role in the propagation characteristics and phase velocity of guided waves.

• 지질공학
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• 제24권3호
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• pp.353-362
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• 2014

다공질 암석의 공극구조는 그 암석의 수리-역학적 거동에 매우 큰 영향을 미친다. 다공질 암석의 공극구조 특성을 표현하는 대표적인 방법은 공극률, 공극크기분포, 방향성 등이 있다. 암석의 유효공극률은 실험적으로 비교적 쉽게 구할 수 있지만, 공극의 크기분포 특성을 파악하는 것은 매우 어려운 실정이다. 본 연구에서는 X-ray CT를 이용하여 대표적 다공질 암석인 베레아 사암의 공극구조 중 공극크기분포를 이미지 기반으로 평가하였다. 공극크기분포 평가를 위해 본 연구에서는 이미지 필터링, 이진화, 골격화 등의 이미지 기반 처리 작업을 수행하였으며, 국부 두께평가 및 star chord를 이용하여 베레아 사암의 공극크기분포를 구하였다. 본 연구에서 제시된 X-ray CT 기반의 공극크기분포 평가방법을 이용하여 향후 다공질 재료의 공극구조 평가에 새롭고 효율적인 방안을 제시하고자 하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.669-669
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• 2013

Hierarchical N doped TiO2 nanostructured catalyst with micro, meso and macro porosity have been synthesized by a facile self-formation route using ammonia and titanium isopropoxide precursor. The samples were calcined in different calcination temperature ranging from $300^{\circ}C$ to $800^{\circ}C$ at slow heating rate ($5^{\circ}C$/min) and designated as NHPT-300 to NHPT-800. $TiO_2$ nanostructured catalyst have been characterized by physico-chemical and spectroscopy methods to explore the structural, electronic and optical properties. UV-Vis diffuse reflectance spectra confirmed the red shift and band gap narrowing due to the doping of N species in TiO2 nanoporous catalyst. Hierarchical macro porosity with fibrous channel patterning was observed (confirmed from FESEM) and well preserved even after calcination at $800^{\circ}C$, indicating the thermal stability. BET results showed that micro and mesoporosity was lost after $500^{\circ}C$ calcination. The photocatalytic activity has been evaluated for methanol oxidation to formaldehyde in visible light. The enhanced photocatalytic activity is attributed to combined synergetic effect of N doping for visible light absorption, micro and mesoporosity for increase of effective surface area and light harvestation, and hierarchical macroporous fibrous structure for multiple reflection and effective charge transfer.

• 터널과지하공간
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• 제22권1호
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• pp.32-42
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• 2012

암석에 대한 풍화특성 연구는 시공간적 제약으로 인한 어려움이 따른다. 이 연구는 경상남도 김해시 일대에 분포하는 백악기 화강암에 대하여 물리적 및 화학적 풍화과정을 인공적으로 재현하고 풍화진행에 따른 암석의 지질공학적 특성변화를 고찰하였다. 인공풍화과정에 의하여 시료의 탄성파속도는 현저하게 감소하였으며 공극률 및 흡수율은 뚜렷하게 증가하였다. 초기 풍화등급이 높은 암석일수록 인공풍화과정에 따른 물성변화의 폭이 크며 풍화에 취약한 것으로 나타났다. 공극률, 흡수율 및 탄성파속도는 연구지역의 화강암에 대한 풍화지수로 유용하게 사용할 수 있다. 물리적 및 화학적 풍화과정이 복합적으로 일어나는 조건에서 암석풍화는 더욱 촉진된다. 이 연구에서 복합적인 풍화과정을 재현한 연구방법은 암석의 풍화특성을 규명하고 예측하는 데에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제18권3호
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• pp.105-114
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• 2015

상온 상습 환경에서 수포화 암석코어의 전기비저항을 장시간 모니터링 할 수 있는 장치를 구현하였다. 양쪽 금속망 전극에 덧댄 종이필터와 암석코어를 감싼 열수축튜브의 상부 중앙 외피면에 3-채널 펌프로 물을 충분히 공급하면서 전기저항을 측정하면 암석코어의 수포화 상태를 유지하면서 일주일 이상 전기비저항을 모니터링 할 수 있다. 이 장치를 이용하여 흑운모 편마암, 안산암질 응회암, 셰일의 3종류 암석코어의 수포화 전기저항을 9일간 모니터링 한 결과 다음과 같은 2가지 가설을 제시할 수 있었다. 즉, 전기비저항 온도계수의 수렴 속도는 열물성과 관련이 있을 것이라는 것과 건조 저항을 수포화 때의 평균 저항으로 나눈 건조/수포화 저항비는 유효공극률과 상관될 것이라는 것이다. 실제로, 3가지 암석의 건조/수포화 저항비는 각각 48, 705, 2로 나타났고 이때 각각의 유효공극률은 3.7%, 3.3%, 13.0%이었다.

• 한국조경학회지
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• 제27권5호
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• pp.107-113
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• 2000

The purpose of this study is to investigate the effects of soil amendments for reducing soil compaction at heavy traffic area in golf course. Major results of this research are summarized at follows: 1. In the Lab. experiment, the porosity was improved significantly when the materials, such as peatmoss, charcoal, and tire chip mixtures were used respectively. Especially mixture of sand and 20% peatmoss showed higher effectiveness (10%) in porosity, comparing with ordinary sand. This soil mixture(sand 80%+peatmoss 20%) was observed the best in water retention, soil hardness and hydrauric conductivity. 2. In the greenhouse experiment, traffic pressure was given 7 times a day on several combination of mixture treatments to see the top dry weight. The soil mixture of 20% peatmoss showed the highest in the top dry weight. When the more traffic pressure(15 time/day) were given on the different treatment, the top dry weight was significantly reduced. However, the mixture of 20% peatmoss also had the least influence on this type of heavy traffic. 3. In the field experiment, the soil amendments were treated in traffic area f golf course, and observed at 30days, 60days, 90days, 120days after treatment. Visual turf quality(color), root length and soil compaction were compared to those of control. As a result, overall treatments with soil amendments were effective, which showed better turf quality and less soil compaction. 4. In the field test, physical characters of soil (such as soil hardness and hydrauric conductivity) in sand+tire chip+peatmoss(60:20:20, %, v/v) treatment was significantly improved. Also in the slow increasing of traffic, the soil compaction was the most effective in reducing soil hardness.

• 터널과지하공간
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• 제26권3호
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• pp.154-165
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• 2016

본 연구에서는 산성수 및 하중의 화학 역학적 영향이 암석 물성에 미치는 영향을 파악하기 위한 실내 실험을 실시하였다. 실험에서는 암석시료에 pH 및 하중조건을 부여한 후, 유효 공극률을 포함한 다양한 암석 물성 변화를 측정하였다. 실험결과, 일정한 하중조건에서 암석을 침수시킨 산성수의 pH가 낮을수록 물성 변화가 증가하는 것으로 나타났다. 이는 산성수의 pH가 낮을수록 암석과 산성수 사이의 화학반응 속도가 증가했기 때문으로 예측된다. 또한 일정한 pH의 산성수에 침수된 암석에서 가해진 하중이 증가함에 따라 암석물성 변화가 감소하는 것으로 나타났다. 이는 균열개시응력 이하의 하중에서 발생된 압축으로 암석과 산성수 사이의 화학반응 영역이 감소했기 때문으로 여겨진다.

• 한국가스학회지
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• 제28권2호
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• pp.7-16
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• 2024

본 연구에서는 대규모 수소 저장을 위한 암염 공동(salt cavern) 저장 공법의 기술 특성과 현장사례 분석을 수행하였다. 암염 공동 저장 방식은 공동을 구성하는 암염(rock salt)의 낮은 공극률(porosity)과 투과도(permeability)로 인해 누출이 잘 일어나지 않고, 운영을 위한 쿠션 가스(cushion gas)의 양이 적어 타 공법 대비 효과적인 수소 저장이 가능하다. 암염-수소 간 화학적 반응이 거의 일어나지 않으며 다수의 주입/배출 사이클을 수행할 수 있어 피크 쉐이빙(peak shaving) 및 단주기 저장에 효과적이다. 공동은 크게 침출(leaching), 염수제거(debrining), 충진(filling)의 3단계로 형성되며 누출 실험을 통해 공동의 안정성을 평가한다. 현재 영국과 미국 Texas 주의 4개소에서 주변 지역의 산업 수요를 충당하기 위한 현장 적용이 이루어지고 있으며, 독일, 프랑스와 같은 유럽 지역에서 에너지 저장을 위한 암염 공동 운영을 준비하고 있다. 본 연구 결과는 향후 수소 저장 프로젝트 설계를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권2호
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• pp.285-300
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• 2017

Shallow coal resources are increasingly depleted, the mining has entered the deep stage. Due to "High stress, high gas, strong adsorption and low permeability" of coal seam, the gas drainage has become more difficult and the probability of coal and gas outburst accident increases. Based on the flow solid coupling theory of coal seam gas, the coupling model about stress and gas seepage of coal seam was set up by solid module and Darcy module in Comsol Multiphysics. The gas extraction effects were researched after applying hydraulic technology to increase permeability. The results showed that the effective influence radius increases with the expanded borehole radius and drainage time, decreases with initial gas pressure. The relationship between the effective influence radius and various factors presents in the form: $y=a+{\frac{b}{\left(1+{(\frac{x}{x_0})^p}\right)}}$. The effective influence radius with multiple boreholes is obviously larger than that of the single hole. According to the actual coal seam and gas geological conditions, appropriate layout way was selected to achieve the best effect. The field application results are consistent with the simulation results. It is found that the horizontal stress plays a very important role in coal seam drainage effect. The stress distribution change around the drilling hole will lead to the changes in porosity of coal seam, further resulting in permeability evolution and finally gas pressure distribution varies.