• Structural Engineering and Mechanics
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• 제84권2호
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• pp.253-268
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• 2022

Using non-destructive Acoustic Emission (AE) and optical Digital Image Correlation (DIC) methods, the moment-curvature behavior of steel and GFRP bars reinforced concrete beams under flexure was explored in this study. In the tension zone, laboratory studies were carried out on steel-RC and GFRP-RC beams with varying percentages of longitudinal reinforcement ratios of 0.33 %, 0.52%, and 1.11%. The distinct mechanism of cracking initiation and fracture progression of failure in steel-RC and GFRP-RC beams were effectively correlated and picked up using AE waveform characteristics of the number of AE hits and their amplitudes, AE energy as well as average frequency and duration. AE XY event plots and longitudinal strain profiles using DIC gives an online and real-time visual display of progressive AE activity and strains respectively to efficaciously depict the crack evolution and their advancement in steel-RC and GFRP-RC beams. They display a close matching with the micro and macro-cracks visually observed in the actual beams at various stages of loading.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제25권6호
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• pp.918-929
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• 2015

Microbial enhanced oil recovery (MEOR) is being used more widely, and the biological contributions involved in MEOR need to be identified and quantified for the improvement of field applications. Owing to the excellent interfacial activity and the wide distribution of producing strains in oil reservoirs, lipopeptides have proved to be an essential part of the complex mechanisms in MEOR. In this study, crude lipopeptides were produced by a strain isolated from an indigenous community in an oil reservoir. It was found that crude lipopeptides can effectively reduce the IFT (interfacial tension) to 10^-1~10^-2 mN/m under high salinity without forming stable emulsions, and the wettability of natural sandstone can be enhanced (Amott index, from 0.36 to 0.48). The results of core flooding experiments indicate that an additional 5.2% of original oil in place can be recovered with a 9.5% reduction of injection pressure. After the shut-in period, the wettability of the core, the reduction of injection pressure, and the oil recovery can be improved to 0.63, 16.2% and 9.6%, respectively. In the microscopic flooding experiments, the crude oil in membrane, cluster, and throat states contribute nearly 90% in total of the additional oil recovery, and the recovery of membranestate oil was significantly enhanced by 93.3% after shut in. Based on the results in macro and pore scale, the IFT reduction and the wettability alteration are considered primary contributors to oil recovery, while the latter was more dominant after one shut-in period.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.23-31
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• 2016

수축 균열의 저감 대책으로서 팽창재를 적용한 콘크리트의 모델화에 관한 연구로서 선행하여 구축한 모델을 바탕으로 팽창재에 의한 콘크리트의 수축저감 및 균열억제 효과에 대한 매크로 예측 수법을 제안하고 타당성을 검증했다. 또한, 모델의 적용을 실부재로 확장해, 실부재에 발생하는 변형을 예측하는 한편, 실부재에 발생하는 응력을 예측하여, 기존의 방법에 따른 결과와 비교 검토함으로서 본 연구에서 제안하는 모델의 타당성을 검증했다. 본 연구로부터 실시한 팽창재를 혼입한 콘크리트에 대한 이론적인 모델의 검토로부터 팽창콘크리트의 실구조물 레벨로의 검토와 함께 수축저감 및 균열억제 효과에 대한 매크로 예측수법의 제안은 향후, 팽창콘크리트의 적용 및 실용화에 있어, 실증적인 데이터를 제공할 수 있다고 생각한다.

• 지질공학
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• 제6권2호
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• pp.59-64
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• 1996

암석 시료가 파괴될 때에 발생되는 AE신호는 미세한 균열 발생시의 갑작스런 변형에너지 해바에 기인한다. 압전 압력형 탐촉자와 다채널 기록장치를 이용하여 AE 신호파를 기록하여 분석하므로 외적인 하중조건과 그에 따른 미세균열의 특징에 대하여 연구하였다. 연구결과 미세균열의 체적은 수 $\mu\textrm{m}^3$ 내지 $150,000\mu\textrm{m}^3$로 산출되어서 그 크기가 넓은 범위로 분포하였고 인장형 미세균열이 대체적으로 전단형 보다 큰 체적을 보였다. 또한, 균열원에서의 에너지 강도는 모드 I 하중조건하에서 발생하는 AE 신호가 혼합모드 조건하에서 발생한 신호보다 약 3배정도 크게 나타났으나,시료가 파괴되는 동안 기록된 AE 신호의 숫자는 반대로 모드 I의 경우가 혼합모드의 25%에 불과하였다. 이러한 사실은 같은 크기의 파괴면을 형성하는데 필요한 에너지 요구량이 대체적으로 동일함을 암시하는 것으로 보인다.

• 한국터널공학회:학술대회논문집
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• 한국터널공학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.348-358
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• 2005

Although the evaluation of the mechanical properties and behavior of discontinuous rock masses is very important for the design of underground openings, it has always been considered the most difficult problem. One of the difficulties in describing the rock mass behavior is assigning the appropriate constitutive model. This limitation may be overcome with the progress in discrete element software such as PFC, which does not need the user to prescribe a constitutive model for rock mass. Instead, the micro-scale properties of the intact rock and joints are defined and the macro-scale response results from those properties and the geometry of the problem. In this paper, a $30m{\times}30m{\times}30m$ jointed rock mass of road tunnel site was analyzed. A discrete fracture network was developed from the joint geometry obtained from core logging and surface survey. Using the discontinuities geometry from the DFN model, PFC simulations were carried out, starting with the intact rock and systematically adding the joints and the stress-strain response was recorded for each case. With the stress-strain response curves, the mechanical properties of discontinuous rock masses were determined and compared to the results of empirical methods such as RMR, Q and GSI. The values of Young's modulus, Poisson's ratio and peak strength are almost similar from PFC model and Empirical methods. As expected, the presence of joints had a pronounced effect on mechanical properties of the rock mass. More importantly, the mechanical response of the PFC model was not determined by a user specified constitutive model.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.25-25
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• 2018

Electron beam melting (EBM) is one of powder based additive manufacturing technology used to produce parts for high geometrical complexity and directly with three-dimensional computer aided design (CAD) model. It is kind of the most promising methods with additive manufacturing for a wide range of medical applications, such as orthopedic, dental implant, and etc. This research has been investigated the microstructure and mechanical properties of as fabricated and hot iso-static pressing (HIP) processed specimens, which are made by an Arcam A1 EBM system. The Ti-6Al-4V titanium alloy powder was used as a material for the 3 dimensional printing specimens. Mechanical properties were conducted with EBM manufacturing and computer numerical control (CNC) machining specimens, respectively. Surface morphological analysis was conducted by scanning electron microscopy (SEM) for their surface, dissected plan, and fractured surface after tensile test. The mechanical properties were included tensile stress-strain and nano-indentation test as a analysis level between nano and macro. As following highlighted results, the stress-strain curves on elastic region were almost similar between as fabricated and HIP processed while the ductile (plastic deformed region) properties were higher with HIP than that of as fabricated processed.

• Composites Research
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• 제36권5호
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• pp.329-334
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• 2023

기존의 멀티스케일 유한요소법(Multiscale finite element, FE² )은 거시 스케일의 모든 적분점에서 대표 체적요소(representative volume element, RVE)의 미시 경계치 문제를 반복적으로 계산하기 때문에 긴 해석 시간과 많은 데이터 저장 공간을 필요로 한다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서 평균장 균질화 데이터 기반 멀티스케일 해석 기법을 개발하였다. 데이터 기반 전산역학(data-driven computational mechanics, DDCM) 해석은 변형률-응력 데이터 셋을 직접적으로 사용하는 모델-프리(model-free)접근 방식이다. 멀티스케일 해석을 수행하기 위해, 평균장 균질화(mean-field homogenization)를 활용하여 복합재의 미세구조에 대한 변형률-응력 데이터베이스(database)를 효율적으로 구축하고, 이를 기반으로 데이터 기반 전산역학 시뮬레이션을 수행하였다. 본 논문에서는 개발한 멀티 스케일 해석 프레임워크(framework)를 예제에 적용하여, 초탄성(hyperelasticity) 복합재의 미세 구조를 고려한 데이터 기반 전산역학 시뮬레이션 결과를 확인하였다. 따라서, 데이터 기반 전산역학 접근 방식을 활용한 멀티스케일 해석기법은 다양한 재료 및 구조에 적용될 수 있으며, 멀티스케일 해석 연구 및 응용 가능성을 열어줄 것으로 기대된다.

• Advances in nano research
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• 제17권1호
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• pp.33-49
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• 2024

Using the mechanical treatments for mechanical properties improvement was rarely in the development scope before. This research approves through analytical ways that surface impacts can improve the quality of the surface significantly. This fact is approved for deposited titanium on silicone substrate. The new algorithm called minimum resultant error method (MREM) which is a direct combination of nanoindentation, FEM and dimensional analysis through a reverse method is utilized to extract the mechanical characteristics of the coating surface before and after impact. This method is extended to the time dependent behavior of the material to obtain strain rate coefficient. To implement this new approach, a new analysis technic is developed to define the residual stress field caused by surface impact as initial condition for nanoindentation. Analyzing the model in micro and macro scale at the same time was one of the main resolved challenges in this study. The result was obtaining of the constants of Johnson-Cook constitutive equation. Comparing the characteristics of the coating surface before and after impact shows high improvement in yield stress (34%), Elastic modulus (7.75%) and strain hardening coefficient (2.8%). The main achievement is that the strength improvement in titanium thin layer is much higher than bulk titanium. The yield strength shows 41.7% improvement for coated titanium comparing with 24% for bulk material. The rate of enhancement is about 6 times when it comes to the Young's modulus.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.382-389
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• 2019

스털링실버 판재를 콜드-다이 포징(cold-die forging)과 어닐링을 반복하는 폴딩공정을 이용하여 반지모양으로 가공하는 신공정을 제안하였다. 도넛모양으로 재단된 판재에 선폭 $0.43{\mu}m$인 격자를 각인하였다. 그 후 경사가 $45^{\circ}$, $60^{\circ}$, $75^{\circ}$인 다이(die)를 이용한 포징과 어닐링을 반복하여 폴딩하였다. 비교를 위해 어닐링을 생략한 시편 또한 준비하였다. 각인된 격자의 길이 변화를 측정하여, 공정과정에 따른 스트레인을 확인하였다. 버니어캘리퍼스, 비커스 경도 측정기(Vickers hardness tester)와 광학현미경, UV-VIS 컬러미터(colormeter)를 이용하여 크기, 경도, 미세구조, 표면색을 확인하였다. 어닐링을 생략하는 경우 크랙이 발생하였으나, 어닐링을 부가하는 경우 성공적으로 변형이 가능했다. 시편의 거시적인 스트레인을 분석한 결과, 최종공정 후 외경의 길이와 두께는 각각 감소하였지만, 내경의 길이와 폭은 각각 증가하였다. 시편의 미시적인 스트레인은 수평 방향에서 최대 +0.128 만큼 증가하였다. 비커스 경도의 경우, 열처리 시에는 감소하지만 폴딩공정 후에는 증가하는 경향을 나타내었다. 미세구조 관찰 결과 어닐링 직후 결정립의 크기가 증가하고 폴딩공정 직후는 감소하였다. Lab지수를 기준으로 색차는 모든 공정에서 10 이하로 확인되었다. 결국 도넛형태의 은 판재를 폴딩공정을 이용하여 성공적인 반지모양의 주얼리 제조가 가능하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권12호
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• pp.103-111
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• 2008

지반은 화학적 및 물리적인 작용으로 인하여 지반 자체가 용해되어 지반 재료 자체가 자연적으로 소실(Vanishing)되는 입자를 포함하고 있다. 지반의 소실은 입자로 구성된 재질에서 국부적인 간극 및 투수계수의 증가와 같은 미소구조의 변화를 유발하여 지반의 강도와 변형에 영향을 미친다. 본 논문에서는 지반 재료의 소실 발생 시 대상지반의 국부적인 강성의 변화특성을 파악하기 위하여 소금과 모래를 여러 가지 부피비로 혼합하여 사용하였다. 실험은 전단파 측정을 위한 벤더 엘리먼트가 설치된 압밀셀을 이용하여 수행하였다. 입자의 용해는 다양한 구속응력 하에서 시료를 포화시켜 수행하였다. 축방향 변형률과 전단파 신호를 매 하중 단계와 입자용해 시 측정하였다. 실험 결과, 입자 용해 후 축방향변형률과 간극비는 증가하였고, 전단파 속도와 최대전단탄성계수는 감소하는 것으로 나타났다. 입자 용해로 인한 간극비 증가와 입자간의 접촉이 감소하여 전단파 속도가 감소하였다. 입자가 용해되는 동안 수직변형률은 포화 시작점에서 급격히 증가하였으며 입자 용해가 완료되면서 수렴하였으며, 전 단파속도는 시작 시 감소하였다가 입자가 재배열되면서 증가하는 것으로 나타났다. 모래와 소금으로 구성된 시료는 지반소실재의 거시적 구조 거동에 의미있는 결과를 보여줄 수 있는 것으로 나타났다.