• 대한토목학회논문집
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• 제30권6A호
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• pp.495-502
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• 2010

이 논문에서는 비부착 프리스트레스트 CFRP 판으로 보강된 콘크리트 거더의 비선형 휨거동에 대한 해석방법을 제시하였다. 비부착 프리스트레스트 CFRP 판으로 보강된 콘크리트 거더는 CFRP 판의 슬립(slip)으로 인해 인장력이 재분배되어 CFRP 판이 콘크리트에 부착된 경우에 비해 복잡한 비선형 거동을 보이게 된다. 따라서 이 논문에서는 비부착 프리스트레스트 CFRP 판을 여러 개의 곡선 요소로 모사하고, 화이버 뼈대요소의 각 절점에서 힘의 평형 관계를 이용하여 CFRP 판의 인장력을 재분배함으로써 슬립효과를 고려하였다. 이 논문에서 제시한 해석방법을 비부착 프리스트레스트 CFRP 판으로 보강된 콘크리트 보의 해석에 적용하여 해석방법의 정당성을 확인하였다. 또한 비부착 CFRP 판의 보강시점과 보강 전후에 발생한 콘크리트의 시간의존적 변형은 보의 처짐 거동에는 영향을 미치나 극한내력에는 영향을 미치지 않음을 확인하였고, 비부착 CFRP 판으로 보강하기 전에 발생한 콘크리트의 균열유무도 비부착 CFRP 판으로 보강한 후의 보의 극한거동에는 거의 영향을 미치지 않음을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제26권4호
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• pp.207-212
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• 2013

본 연구에서는 유리강화섬유폴리머(GFRP)와 탄소강화섬유폴리머(CFRP)로 적층된 조류력 블레이드의 스파 캡(Spar cap)을 대상으로 끝단 처짐의 제한에 따른 단방향(UD) GFRP의 적층 두께를 최적화 하였다. 또한 도출된 적층 두께에 따른 블레이드 내부의 응력의 변화와 블레이드의 재료비용을 확인하였다. 비선형 최적화에 뛰어난 순차 이차방정식 프로그래밍(SQP) 알고리즘을 사용하였고, 목적함수를 계산하기 위하여 상용 유한요소해석 프로그램인 Abaqus/Standard와 연계하였다. UD CFRP의 적층 두께가 9 mm로 제한된 경우, 끝단 처짐이 감소함에 따라 UD GFRP의 적층 두께가 증가하였다. 즉, 최적화된 스파 캡의 무게는 최대 96.2% 증가였으며 최대 인장응력은 최대 24.6% 감소하였다. 끝단 처짐이 126.83 mm로 제한된 경우, UD CFRP의 적층 두께가 줄어듦에 따라 UD GFRP의 적층 두께가 증가하였다. 이로 인하여 무게는 최대 40.1% 증가하였지만 재료비용은 최대 16.97% 감소하였다. 본 연구에서 제시한 블레이드 스파 캡의 최적화된 두께를 바탕으로 조류력 블레이드의 무게, 내부의 최대 응력과 재료비용의 상관관계를 제시하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권5호
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• pp.371-380
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• 2013

MBR공정의 여러 가지 장점에도 불구하고 현장적용에 있어서 가장 큰 제한요소로 작용하는 것은 운전이 지속됨에 따라 멤브레인 파울링이 발생하여 플럭스의 저하가 발생하는 것이다. 현재 멤브레인 파울링에 관한 수많은 연구가 진행되고 있으나, 여러 가지 원인들이 복합적으로 영향을 미치기 때문에 정확한 메커니즘을 밝히기 어려운 실정이다. 본 연구에서는 lab-scale의 생물반응조와 정밀여과 중공사 멤브레인의 성능을 평가하고, 멤브레인 성능에 영향을 미치는 오염물질들을 측정하여 파울링과의 상관관계를 규명하고자 하였다. 마지막으로 파울링을 일으키는 다양한 인자들과 파울링 완화제(Membrane Fouling Reducer, MFR)의 적용성을 평가하였다. 실험결과 88 LMH로 임계 플럭스가 결정되었으며, 그때의 한계압력은 0.32 bar로 나타났다. MLSS농도와 EPS농도의 상관관계에서는 MLSS농도가 6,000 mg/L 이하에서는 EPS농도의 변화 폭이 큰데 비하여 6,000 mg/L 이상에서는 변동폭이 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 또한 SEM/EDX를 이용하여 멤브레인 표면 상태와 원소분석을 측정한 결과 탄소와 불소가 멤브레인의 재질 특성상 가장 높은 비율을 차지하였으며 알루미늄, 마그네슘과 같은 무기물의 비율이 증가한 것으로 보아 운전이 지속됨에 따라 무기성 멤브레인 파울링이 발생한 것으로 판단된다. MFR주입량에 따른 혼합액의 특성 변화를 측정하기 위해 입도분석, 제타전위, SCODcr, EPS 및 MLSS농도를 비교분석한 결과 전반적으로 0.03 mg MFR/mg MLSS의 MFR을 주입하였을 때 가장 좋은 결과를 나타내었다.

• Composites Research
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• 제31권2호
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• pp.69-75
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• 2018

본 연구에서는 직물 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 직교 격자 형상으로 적층한 패널 구조를 제안하고, 기계적 특성에 대한 분석 및 연구를 수행하였다. 프리프레그를 재단하여 적층하는 방식으로 직교 격자 구조를 제작하였으며, 하부의 적층판과 오토클레이브 공정 일체 성형을 통해 격자 패널 구조를 제작하였다. 본 연구에서는 인장, 압축, 전단, 굽힘 하중을 부가하여 제안된 격자 패널 구조의 거동을 확인하였으며, 이러한 시험을 통해 본 직교 격자 구조물의 강성 증가 효과를 입증하였다. 또한, 유한요소해석 모델을 구축하여 시험 결과와 비교하였으며, 이를 통해 시험과 해석의 타당성을 확인하였다.

• Advances in nano research
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• 제9권1호
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• pp.1-13
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• 2020

In this work, the electrical potential (EP) technique with an artificial neural networks (ANNs) for monitoring of nanostructures are used for the first time. This study employs an expert system to identify size and localize hidden nano-delamination (N.Del) inside layers of nano-pipe (N.P) manufactured from Basalt Fiber Reinforced Polymer (BFRP) laminate composite by using low-cost monitoring method of electrical potential (EP) technique with an artificial neural networks (ANNs), which are combined to decrease detection effort to discern N.Del location/size inside the N.P layers, with high accuracy, simple and low-cost. The dielectric properties of the N.P material are measured before and after N.Del introduced using arrays of electrical contacts and the variation in capacitance values, capacitance change and node potential distribution are analyzed. Using these changes in electrical potential due to N.Del, a finite element (FE) simulation model for N.Del location/size detection is generated by ANSYS and MATLAB, which are combined to simulate sensor characteristic, therefore, FE analyses are employed to make sets of data for the learning of the ANNs. The method is applied for the N.Del monitoring, to minimize the number of FE analysis in order to keep the cost and save the time of the assessment to a minimum. The FE results are in excellent agreement with an ANN and the experimental results available in the literature, thus validating the accuracy and reliability of the proposed technique.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권4호통권71호
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• pp.493-500
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• 2004

본 논문에서는 복합재료로 이루어진 원통형 쉘 구조물을 해석모델로 설정하였으며, 좌굴의 링 보강재 보강효과에 대해서 연구하였다. 유한요소법으로 해석을 수행하였으며, 보강재의 요소는 3차원 보요소를 사용하였고, 쉘 요소는 적용성이 뛰어난 평면쉘요소를 사용하였으며, 대체 전단 변형률장을 도입하여 잠김현상을 극복하였다. 본 연구에서 링 보강재는 횡리브(Rib)의 형태이다. 이러한 보강재가 원통형 쉘의 좌굴에 미치는 영향을 고찰하였다. 즉, 보강재의 위치 변화, 보강재의 크기 변화, 쉘의 변장비 변화, 쉘의 지점조건의 변화, 복합재료의 화이버 보강각도 변화 등 다양한 파라미터 연구를 통해서 쉘의 좌굴거동을 분석하였다. 여러가지 설계변수에 대한 보강된 쉘의 거동에 대한 정확한 이해로부터 효율적인 보강설계를 제시하고자 하였으며, 원통형 쉘의 좌굴해석시 좋은 참고자료로 활용할 수 있으리라 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.187-195
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• 2005

지하수위 하에서 터널을 굴착하게 되면, 지하수 흐름은 터널내로 발생하면서 터널 단면에 침투력이 작용하게 된다. 본 연구에서는 지하수 흐름을 고려한 숏크리트 라이닝 거동을 지반 및 숏크리트 라이닝 상호간의 투수계수의 비율에 따라 검토하였다. 숏크리트 응력 및 변위 관계는 3차원 유한요소 연계해석을 수행하여 산정하였다. 지하수 흐름 자체는 아칭효과가 발휘되지 않기 때문에, 터널의 응력이 평형상태에 도달한 후에도 침투력은 계속적으로 숏크리트 라이닝에 작용하여 심각한 영향을 준다. 지반 및 숏크리트 라이닝 상호간의 인터페이스 특성 및 터널의 단변형상 그리고 라이닝의 두께를 포함한 숏크리트 거동의 영향 인자에 대해 매개변수분석을 실시하였다. 또한 NATM 터널에서의 침투력을 고려한 내공변위 제어법을 제안하였다. 해석결과를 보면, 숏크리트의 투수성이 낮아질수록 잔류수압에 따른 유효응력의 감소로 인해 내공변위는 감소하고 내압은 커지는 것을 알 수 있었다. 띠라서 차수성이 강한 강섬유보강 숏크리트가 해저/하저 터널의 지보재로서 더욱 유리하다는 결론을 얻었다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제5권1호
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• pp.1-8
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• 2014

Pultruded glass fiber reinforced polymeric plastic (PFRP) and FRP member manufactured by sheet molding compound (SMC) have superior mechanical and physical properties compared with those of conventional structural materials. Since FRP has an excellent corrosion-resistance and high specific strength and stiffness, the FRP material may be highly appreciated for the development of floating-type photovoltaic (PV) power generation system. In this paper, advanced floating PV generation system made of PFRP and SMC is designed. In the design, it includes tracking solar altitude by tilting photovoltaic arrays and tracking solar azimuth by spinning structures. Moreover, the results of the finite element analysis (FEA) are presented to confirm stability of entire structure under the external loads. Additionally, installation procedure and mooring systems in the Hap-Cheon Dam are discussed and the measurement of strain under the actual circumstances is conducted for assuring stability of actually installed structures. Finally, by comparison with allowable stress, appropriate safety of structure is confirmed to operate the system.

• Composites Research
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• 제13권6호
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• pp.39-46
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• 2000

방전가공은 공구와 공작물 사이의 얇은 간극에 전류를 방전시켜 금속을 가공하는 방법이다. 방전 와이어 가공은 전도성 와이어를 사용하는 방전가공의 특수한 예로서, 펀치나 금형제조에 널리 이용되고 있다. 와이어 방전가공에서 와이어는 와이어 가이드 및 외팔보로서 지지되어 있다. 최근 생산성의 증가추세와 더불어 와이어의 이송속도가 증가함에 따라 외팔보의 진동 등으로 인한 기계 정밀도의 저하가 우려된다. 본 논문에서는 정, 동특성이 우수한 방전가공기용 복합재료 외팔보를 설계, 제작하였다. 끼워맞춤길이와 보강 적층수의 변화에 따른 정, 동특성의 변화를 살펴보기 위하여 시편을 제작하여 하중실험을 수행하였다. 또한 유한요소 해석을 수행하여 하중실험의 결과와 상호 비교하였다. 시편실험의 결과로부터 방전가공기용 복합재료 외팔보를 설계, 제작하여 기존의 금속 외팔보와 그 성능을 상호 비교하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제72권6호
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• pp.713-722
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• 2019

Micromechanics is a technique for the analysis of composites or heterogeneous materials which focuses on the components of the intended structure. Each one of the components can exhibit isotropic behavior, but the microstructure characteristics of the heterogeneous material result in the anisotropic behavior of the structure. In this research, the general mechanical properties of a 3D anisotropic and heterogeneous Representative Volume Element (RVE), have been determined by applying periodic boundary conditions (PBCs), using the Asymptotic Homogenization Theory (AHT) and strain energy. In order to use the homogenization theory and apply the periodic boundary conditions, the ABAQUS scripting interface (ASI) has been used along with the Python programming language. The results have been compared with those of the Homogeneous Boundary Conditions method, which leads to an overestimation of the effective mechanical properties. According to the results, applying homogenous boundary conditions results in a 33% and 13% increase in the shear moduli G₂₃ and G₁₂, respectively. In polymeric composites, the fibers have linear and brittle behavior, while the resin exhibits a non-linear behavior. Therefore, the nonlinear effects of resin on the mechanical properties of the composite material is studied using a user-defined subroutine in Fortran (USDFLD). The non-linear shear stress-strain behavior of unidirectional composite laminates has been obtained. Results indicate that at arbitrary constant stress as 80 MPa in-plane shear modulus, G₁₂, experienced a 47%, 41% and 31% reduction at the fiber volume fraction of 30%, 50% and 70%, compared to the linear assumption. The results of this study are in good agreement with the analytical and experimental results available in the literature.