• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권2호
• /
• pp.1109-1117
• /
• 2014

본 논문에서는 S형상함수를 이용한 점진기능재료 나노-스케일 판의 자유진동 특성에 미치는 비국소 탄성 이론의 효과에 대하여 연구하였다. 비국소 탄성 이론은 미소 규모 효과를 고려할 수 있고 S형상함수는 점진기능재료의 정확한 특성변화를 고려할 수 있다. 이러한 이론을 이용하여 나노-스케일 판의 고유진동수에 미치는 비국소 이론의 효과를 제시하였고, 국소 탄성이론과의 관계를 수치해석 결과를 통하여 고찰하였다. 또한 (i) 거듭제곱 지수, (ii) 비국소 계수, (iii) 탄성계수 비 그리고 (iv) 나노-스케일 판의 두께 및 형상 변화 등이 나노-스케일 판의 무차원 진동수에 미치는 효과에 대하여 관찰하였다. 본 연구의 결과를 검증하기 위해 참고문헌의 결과들과 비교 분석하였으며 해석결과는 참고문헌의 결과들과 잘 일치함을 알 수 있었다. 비국소 이론에 의한 나노-스케일 판의 진동에 관한 연구는 향후 관련연구에 비교자료로 활용될 수 있을 것이다.

• Elastomers and Composites
• /
• 제38권1호
• /
• pp.57-64
• /
• 2003

극한 조건에서도 탄성체의 특성을 발휘할 수 있는 자동차용 연료호스의 개발을 목적으로, FKM 불소고무에 금속산화물인 MgO를 첨가하여 함량에 따른 불소고무의 가황 특성, 물리적 성질, 내열성, 내연료성 및 열적 특성의 변화를 조사하였다. MgO는 $0{\sim}20phr$ 범위에서 혼련하였으며, 유동특성과 Mooney 점도를 측정한 결과, 미가황 고무의 가황 특성은 MgO의 양이 증가할수록 $t_{s2}$ 및 $T_{c90}$의 시간이 빨라지는 경향을 나타내었다. MgO의 함량이 증가함에 따라 경도 및 모듈러스 값은 조금씩 증가하였고, 인장강도 및 신장율은 조금씩 감소하는 경향을 나타내었다. 내열성 실험은 $130^{\circ}C,\;150^{\circ}C,\;170^{\circ}C$에서 70시간동안 각각 수행한 결과, 기본물성의 변화율은 온도차에 따라 변화폭이 상대적으로 적었다. 내연료유성 실험은 $40^{\circ}C$에서 70시간 동안 ASTM FUEL A, B, C, D에 대하여 각각 수행하였으며, FUEL A에 비하여 FUEL D로 갈수록 기본물성의 변화율 폭이 증가하는 것으로 나타났다. 또한 TGA/DSC를 이용하여 산화마그네슘의 첨가에 따른 배합고무재료의 열적 특성도 연구하였다. FKM 고무재료에 대한 MgO의 최적배합비는 기본물성, 내열성, 내연료성 및 열분석 결과를 고려할 때 6 phr이 첨가된 시료가 고무재료의 규격 범위 내에서 가장 적합하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제21권4호
• /
• pp.501-518
• /
• 2019

심부 지하환경 조건에서 측정된 암석물성의 사용은 고준위폐기물처분장의 장기 안전성 평가 측면에서 해석의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 본 연구는 지하처분연구시설(Korea atomic energy research institute Underground Research Tunnel, KURT)의 화강암(한국원자력연구원, 대전)을 대상으로 고준위폐기물 처분장에서 예상되는 복합환경 조건을 구현한 후 암석의 역학적 물성 변화를 측정하였다. 실험은 심지층 처분환경이 모사되도록 열-수리-역학적 복합 환경(Thermo-Hydro-Mechanical, THM)이 조절될 수 있는 실험장치를 제작하였다. 다양한 복합 실험조건(M, HM, TM, THM)을 구현하여 일축압축강도와 간접인장강도, 탄성계수, 포와송비 등의 암석물성을 측정한 후 그 결과를 분석하였다. 실험결과, 처분장 근계암반 예상 온도범위 내에서는 KURT 화강암의 역학적 물성이 온도의 영향 보다 포화유무에 따른 변화가 더 큰 것을 확인할 수 있었다. 또한, 동일한 온도 조건에서 포화 유무에 따른 일축압축시험 결과는 최대 약 20%의 상대적인 차이를 보였으며, 간접인장시험 결과는 최대 13%의 차이가 발생하였다. 따라서 처분장의 장기거동에 따른 성능평가 및 안전성 예측을 위해서는 기존의 상온 실내시험을 통해 도출된 암석물성을 사용하기보다 심부 지하환경을 반영한 암석의 복합물성을 활용하는 것이 해석의 신뢰도 향상에 기여할 수 있을 것이다.

• 산업식품공학
• /
• 제21권2호
• /
• pp.116-125
• /
• 2017

본 연구는 조직감과 영양적으로 뛰어난 쌀 팽화 스낵 제조를 위하여 쌀가루에 부족한 단백질과 불포화 지방산이 풍부하며 미래식량 자원으로써의 가치를 지닌 갈색거저리(mealworm)를 첨가한 쌀 압출성형물의 이화학적 특성에 대하여 살펴보았다. 압출성형 원료배합비는 쌀가루 100%, 쌀가루 95%에 갈색거저리 5%, 쌀가루 90%에 갈색거저리 10%를 첨가한 것으로, 압출성형 공정변수는 사출구 온도를 $120^{\circ}C$와 $130^{\circ}C$, 수분함량을 30%와 35%로 조절하였고 압출성형한 후 직경 팽화율, 비길이, 밀도, 파괴력 및 겉보기탄성계수, 조직감 분석, 색도, 수분용해지수 및 수분흡착지수, 수용성질소지수, 단백질 소화율, DPPH radical 소거활성, 산패도를 측정하였다. 갈색거저리 첨가 함량이 증가할수록 비길이는 증가하였으며 밀도는 감소하였고 팽화율은 다소 증가하였으나 유의적 차이가 없었다. 온도와 수분함량에 따른 변화에서는 사출구 온도가 증가하고 수분함량이 감소할수록 직경팽화율, 비길이는 증가하였으며 밀도는 감소하는 경향을 보였다. 또한, 갈색거저리 첨가 함량이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었으며 사출구 온도가 감소하고 수분함량이 증가할수록 값은 증가하였다. 수분용해 지수는 갈색거저리 첨가 함량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였으며 사출구 온도와 수분함량이 증가할수록 값이 상승하였다. 수분흡착지수는 갈색거저리 첨가함량이 높을수록 증가하였으며 사출구 온도가 증가할수록 높은 값을 나타내었다. DPPH radical 소거 활성에서는 갈색거저리의 첨가 함량이 높을수록 값이 유의적으로 증가하였고 사출구 온도와 수분함량이 증가할수록 값이 증가하였다. 산패도는 갈색거저리의 첨가 함량이 높을수록 감소하였고 50일 이후에는 갈색거저리 첨가 함량이 높을수록 높은 상승 폭을 나타내었다. 쌀가루에 갈색거저리의 첨가는 쌀 팽화 스낵의 조직감과 영양적인 면을 개선하고 항산화성을 부여하였으며 사출구 온도와 수분함량도 압출성형 쌀 팽화 스낵의 품질에 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• 산업식품공학
• /
• 제23권4호
• /
• pp.283-289
• /
• 2019

본 연구는 기능성 팽화 스낵의 개발을 위하여 우수한 식이섬유소원인 차전자피를 첨가한 쌀 압출성형물의 물리적 특성에 대하여 살펴보았다. 원료 배합비는 쌀을 기본 원료로 하여 차전자피의 함량(0, 7, 14, 21%)을 달리하였고, 압출성형 공정변수는 스크루 회전속도 200 rpm, 사출구 온도 140℃, 수분함량 20%로 조절하였다. 압출성형 후 직경 팽화율, 비길이, 밀도, 겉보기 탄성계수, 파괴력, 조직감, 색도, 수분용해지수, 수분흡착지수, 미세구조를 측정하였다. 직경팽화율은 차전자피 함량이 증가할수록 감소하였으며, 비길이, 밀도, 겉보기 탄성계수와 파괴력은 증가하는 경향을 보였다. 부착성은 차전자피 함량이 증가할수록 증가하였으며 21% 첨가에서 급격히 증가하였다. 차전자피의 첨가량이 증가할수록 명도는 감소하였고 적색도, 황색도, 총 색도차는 증가하는 경향을 보였다. 수분용해지수와 수분흡착지수는 압출성형 공정 후 모두 증가하였으며 차전자피의 함량이 증가할수록 증가하였다. 미세구조는 차전자피 첨가량이 증가할수록 팽화와 기공의 크기가 감소하여 압출성형물의 밀도가 증가하였다. 결론적으로 차전자피의 첨가량이 증가할수록 팽화를 감소시켜 단단한 조직감을 나타내었고 높은 수분흡수력으로 인해 부착성이 증가하여 14% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다. 또한 차전자피의 함량이 높은 팽화스낵을 개발하기 위하여 유화제의 첨가 뿐 만 아니라 차전자피의 전처리 등 추가적인 연구가 필요할 것이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제25권5호
• /
• pp.173-181
• /
• 2021

철근콘크리트 구조물은 다양한 환경에 노출되어 수분 침투로 인한 철근 부식이 발생하며, 부식으로 인한 구조물의 내구성능 저하 문제가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 철근에 비해 인장강도, 비부식성, 경량화 등 뛰어난 장점을 가진 FRP 보강근에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. FRP 보강근은 철근과 달리 항복 구간이 없으므로 파괴 시까지 선형탄성거동이 나타나고 탄성계수가 낮아 과도한 처짐이 발생할 수 있으므로 한계상태 조건에 대한 적용성 검토가 필요하다. 한계상태에서 FRP 보강 콘크리트 의 휨 설계 시 ACI 440.1R은 FRP 보강근의 재료적 불확실성을 고려하여 환경감소계수와 강도감소계수를 모두 적용하여 휨강도가 크게 낮아진다. 따라서 본 연구에서는 국내·외 다양한 문헌을 조사하여 유효단면이차모멘트 제안식의 처짐 해석 결과와 실험결과를 비교하였으며, ACI 440.1R 및 Fib bulletin 40의 설계휨강도를 분석하였다. 실험 결과에 따른 휨강도는 ACI 440.1R에 비해 Fib bulletin 40의 설계휨강도와 유사한 경향이 확인되었으며, 인장지배단면에서 ACI 440.1R은 설계휨강도를 보수적으로 평가하는 것으로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제47권1호
• /
• pp.91-102
• /
• 2023

To study the evaluation standard and control limit of mortar filling layer void length, in this paper, the train sub-model was developed by MATLAB and the track-bridge sub-model considering the mortar filling layer void was established by ANSYS. The two sub-models were assembled into a train-track-bridge coupling dynamic model through the wheel-rail contact relationship, and the validity was corroborated by the coupling dynamic model with the literature model. Considering the randomness of fastening stiffness, mortar elastic modulus, length of mortar filling layer void, and pier settlement, the test points were designed by the Box-Behnken method based on Design-Expert software. The coupled dynamic model was calculated, and the support vector regression (SVR) nonlinear mapping model of the wheel-rail system was established. The learning, prediction, and verification were carried out. Finally, the reliable probability of the amplification coefficient distribution of the response index of the train and structure in different ranges was obtained based on the SVR nonlinear mapping model and Latin hypercube sampling method. The limit of the length of the mortar filling layer void was, thus, obtained. The results show that the SVR nonlinear mapping model developed in this paper has a high fitting accuracy of 0.993, and the computational efficiency is significantly improved by 99.86%. It can be used to calculate the dynamic response of the wheel-rail system. The length of the mortar filling layer void significantly affects the wheel-rail vertical force, wheel weight load reduction ratio, rail vertical displacement, and track plate vertical displacement. The dynamic response of the track structure has a more significant effect on the limit value of the length of the mortar filling layer void than the dynamic response of the vehicle, and the rail vertical displacement is the most obvious. At 250 km/h - 350 km/h train running speed, the limit values of grade I, II, and III of the lengths of the mortar filling layer void are 3.932 m, 4.337 m, and 4.766 m, respectively. The results can provide some reference for the long-term service performance reliability of the ballastless track-bridge system of HRS.

• 터널과지하공간
• /
• 제33권3호
• /
• pp.109-125
• /
• 2023

고준위방사성폐기물처분장은 공학적/천연 방벽 등을 통해 처분장의 안전성을 확보한다. 이러한 안전 수단은 다양한 방법을 통해 장/단기적 성능을 평가하고 검증되어야 한다. 한국원자력연구원은 원내에 위치한 지하연구시설인 KURT를 이용해 다양한 현장 실증실험을 수행해왔다. 선행 시험 종료 후, 개선된 형태의 실증실험인 K-COIN을 수행하기 위해 개념 설계안을 도출하고 상세 실험계획을 수립 중이다. KURT 내부에 K-COIN 실험부지 선정을 위한 예비 부지조사를 수행하였다. 연구 모듈(research gallery, RG) 세 구역에 약 20 m 심도의 시추공 총 15개를 시추하여 시추코어를 확보하고 암석 실내시험에 적합한 구간을 선정하여 무결암 시험편을 준비하였다. 준비된 시험편을 사용하여 물리적 특성 측정, 단축압축시험, 간접인장시험, 삼축압축시험을 수행했으며 이를 통해 무결암의 비중, 공극률, 탄성파 속도, 단축압축강도, 탄성계수, 포아송비, 간접인장강도, 점착력, 내부 마찰각을 측정하였다. 간단한 통계 처리를 수행한 결과, 시추 구역과 심도(상부 0~10 m, 하부 10~20 m)에 따른 무결암 물성의 차이는 크지 않은 것으로 확인되었다. 가장 대표적인 암석 물성인 단축압축강도를 바탕으로 판단하면, 모든 시추 구역과 심도에서 매우 강한 암석으로 분류되어 모든 후보 지역에서 역학적인 안전성을 확보한 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제28권4호
• /
• pp.409-415
• /
• 2015

콘크리트충전강관(Concrete Filled Steel Tube, CFST) 기둥 설계 시, 강관의 국부좌굴을 방지하기 위하여 강관두께 t에 대한 기둥외경 D의 크기를 제한하고 있다. 각각의 설계시방서에서 각기 다른 최대 D/t값을 제안하고 있으며, 강재의 항복응력 $f_y$, 또는 $f_y$와 강재의 탄성계수 E의 식으로 표현된다. $f_y$와 E의 불확실성을 고려할 경우, 최대 D/t 계산식을 포함한 한계상태함수(limit state function)를 구성하여 CFST 단면의 국부좌굴에 대한 신뢰성지수(reliability index) ${beta}$를 산정할 수 있다. 결정된 ${beta}$는 사용된 최대 D/t 계산식에 따라 달라질 것이다. 이러한 신뢰성해석(reliability analysis) 결과의 가변성(variability)은 한계상태함수에 포함되는 전산모델 선택의 모호함(ambiguity)에서 기인한 것으로 모델링불확실성(modelling uncertainty)이라 한다. 모델링불확실성은 정보적불확실성(epistemic uncertainty)의 하나로 알려진 불명확성(non-specificity)으로 고려할 수 있으며, 불명확성은 가능성분포함수(possibility distribution function)를 사용하여 모델링할 수 있다. 본 연구 에서는 다른 3개의 최대 D/t 계산식을 사용하여 주어진 CFST 단면의 국부좌굴에 대한 신뢰성해석을 수행하고 각각의 신뢰성지수를 계산할 것이다. 불명확한 신뢰성지수들은 가능성분포함수를 사용하여 모델링되고, 이로부터 확신정도(degree of confirmation)를 측정할 것이다. 확신정도는 신뢰성지수가 감소하면 증가한다. 결과적으로, 확신정도에 따라 재구성된 신뢰성지수들을 얻을 수 있으며, 허용 확신정도와 함께 CFST 단면의 국부좌굴에 대한 신뢰성지수의 결정이 가능하게 된다.

• 한국식품영양과학회지
• /
• 제42권11호
• /
• pp.1848-1856
• /
• 2013

녹차, 토마토, 호박가루 첨가와 사출구 온도, $CO_2$ 가스 주입에 따라 압출성형물의 물리적 특성에 미치는 영향을 분석하기 위해 비기계적에너지, 팽화특성, 기계적 특성, 색도, 수분용해지수와 수분흡착지수, 미세구조를 분석하였다. 수분함량 27%, 스크루 회전속도 100 rpm, 원료 사입량 100 g/min, 사출구 3 mm 원형으로 고정하였고, 사출구 온도(60, 80, $100^{\circ}C$), $CO_2$ 가스 주입량(0, 150 mL/min)으로 조절하였다. 원료는 알파현미 25%, 현미가루 50%와 당류 16%에 녹차, 토마토, 호박을 각각 9%씩 혼합하여 사용하였다. 비기계적 에너지 투입량은 사출구 온도 $100^{\circ}C$, $CO_2$ 가스 주입량 150 mL/min, 호박가루를 첨가했을 때 52.67 kJ/kg으로 가장 낮은 비기계적 에너지 투입량을 나타내었다. $CO_2$ 가스를 주입하지 않은 경우 사출구 온도는 직경팽화율에 큰 영향을 주지 않았으나 직경팽화율은 $60^{\circ}C$에서 $CO_2$ 가스를 주입함에 따라 증가하였다. $CO_2$ 가스 주입량이 증가할수록 비길이는 증가하는 경향을 나타냈으며, 녹차 첨가 시 사출구 온도와 $CO_2$ 가스 주입량이 증가할수록 밀도는 감소하는 경향을 나타내었다. 특히 사출구 온도 $60^{\circ}C$에서 $CO_2$ 가스 주입 시 $100^{\circ}C$에서 $CO_2$ 가스를 주입하지 않을 때와 비슷한 기공의 크기와 수를 보여주었다. 모든 사출구 온도에서 $CO_2$ 가스 주입시 파괴력은 감소하였다. 수분용해지수는 사출구 온도증가 시 감소하고 $CO_2$ 가스 주입 시에는 증가하는 경향을 나타내었으며, 수분흡착지수는 사출구 온도와 $CO_2$ 가스 주입량이 증가할수록 증가하였다. 사출구 온도 $60^{\circ}C$에서 $CO_2$ 가스 주입을 통한 저온 압출성형은 생식 제조에 적용할 수 있는 가능성을 나타내고 있다.