• 광물과 암석
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• 제34권4호
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• pp.265-275
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• 2021

토양과 지하수에서 미세플라스틱과 나노플라스틱이 검출되면서 자연환경에서의 플라스틱 입자에 대한 거동 연구 필요성이 강조되고 있다. 자연환경에서 풍화과정을 통해 생성되는 2차 나노플라스틱은 그 양이 많을 것으로 예상되지만, 토양과 지하수 내 나노플라스틱에 대한 연구는 분석 기술의 제약으로 인해 플라스틱 거동 연구가 부족한 상태이다. 이번 연구에서는 수 ng/cm² 수준의 흡착량을 측정할 수 있는 수정진동자미세저울(quartz crystal microbalance, QCM)의 광물표면-나노플라스틱 상호작용 규명연구 활용 가능성을 확인하였다. 일반 컬럼실험에서는 SiO₂ 표면과 폴리스티렌(polystyrene) 나노플라스틱의 흡착을 관찰하기 위해 담수나 지하수의 이온세기 수준을 넘거나 높은 농도의 나노플라스틱을 주입하는데, 이번 QCM 실험에서는 컬럼실험에서 측정이 불가능한 낮은 이온세기와 플라스틱 농도에서 나노플라스틱의 흡착량을 측정할 수 있었다. 광물표면과 나노플라스틱의 상호작용 나아가 토양과 지하수 자연환경에서 나노플라스틱 거동을 이해하는 데 QCM 연구가 크게 기여할 것으로 기대된다.

• Composites Research
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• 제35권5호
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• pp.347-358
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• 2022

탄소섬유 복합소재의 우수성은 이미 여러 산업분야에서 입증되었으며, 조선산업 또한 예외는 아니다. 특히, 해양선진국에서는 탄소섬유 복합소재 선체의 해군과 해경의 특수선박이 이미 실전 배치된 바 있다. 국내에서도 10톤 급 레저선박 혹은 30톤 급 고속정 등에 탄소섬유 복합소재가 적용된 바 있으나, 아직까지 수 백 톤 이상의 경비함급에 대한 연구는 이루어진 바 없다. 본 연구에서는 해외 유사사례 분석을 통해 탄소섬유 복합소재 선체의 500톤 급 경비함에 대한 건조가능성 검토를 수행하였다. 연구결과, 기존 알루미늄 혹은 FRP 선체 대비 약 21%~25%의 경량화가 가능함을 확인할 수 있었으며, 이러한 경량화 효과는 동급 선박보다 최대 운항 속력의 향상과 함께 작전 반경의 향상효과 또한 기대할 수 있는 것으로 시뮬레이션되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권9호
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• pp.5-16
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• 2022

최근 도시 및 지하공간 개발에 따라 지반재해가 증가하고, 사회문제로도 이어지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 일반적으로 그라우팅 공법이 사용되나, 낮은 침투성, 겔화특성 등의 재료적 한계와 인장저항력 부족 문제를 가지고 있어 지반의 역학적 성능을 개선하지 못하고 있다. 따라서 최근에는 섬유를 혼합한 그라우트재 연구 등 역학적 성능 개선을 위한 연구가 진행되고 있다. 그러나 일반적인 섬유는 교반 및 주입 시 주입구 막힘, 주입관 폐색 등의 문제를 유발해 실제 지반 주입에 많은 어려움을 가지고 있다. 이에 본 연구에서는 그라우트 인장보강재로 실제 주입이 가능한 CNT Powder를 사용해 'CNT-mixed grout재'를 고안하고, 역학적 거동 분석과 주입 가능성, 구근 특성, 적용성 분석을 수행하였다. 역학적 성능 시험결과 CNT Powder의 최적 함유량은 0.5 %로 확인되었고, 1차원 주입시험과 모형 구근 형성시험을 통해 적정 주입인자와 구근의 특성을 파악하였다. 수치해석을 통한 적용성 분석을 수행하여 CNT-Mixed grout재가 침하량과 소성영역 감소 등의 효과를 나타내어 지반에 주입 가능한 인장보강재로서 활용이 가능함을 확인하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.57-65
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• 2022

본 연구에서는 폭약과 발파공 사이의 충전매질을 통한 충격파 전파 효과를 수치적으로 시뮬레이션하고 검증하였다. 고체(Lagrangian)와 유체(Eulerian)를 혼합 모델링하기 위해 Arbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE) 방법을 선택하였다. 시간의존적 해석은 발파공정 시간 동안 수행되었다. 폭약과 매질(공기 또는 물)을 유한 요소망으로 모델링하였고, 발파공은 시작점(폭약)에서 발파공벽에 도달하는 전파 속도와 충격력을 결정할 수 있는 강체로 가정하였다. 해석결과에 따르면 물의 전파속도와 충격력은 공기의 경우보다 컸다. 추가로 발파 작업의 실제 현장을 모델링하고 시뮬레이션하였다. 암석은 탄소성체로 가정하였다. 해석결과에 따르면 충전매질이 물인 경우 순간 충격력이 더 크고, 파쇄블록 크기는 더 작은 것으로 나타났다. 반면 발파공배면에서의 충격량은 물인 경우에 더 작았는데, 이는 파쇄에 충격에너지가 상당부분 사용되고, 파쇄로 인한 감쇠 효과에 의해 주변의 고체를 통한 압력 전파는 공기보다 작아지기 때문이다. 이로써 충전매질로서 물이 공기보다 경제성이 더 높다는 것이 입증되었다.

• Composites Research
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• 제36권1호
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• pp.37-41
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• 2023

선박의 평형수처리장치 전해조 내부 용액은 해수를 전기분해 시 DSA(Dimension Stable Anode) 전극에서 생성되는 수산화물로 인하여 높은 알칼리성 분위기를 생성한다. 본 연구에서는 기존 평형수처리장치 배관에 사용되어지는 PE 코팅 강관 배관의 취약성을 대체 가능한 복합재료로써 4가지 소재를 선정하였으며, 이들 BRE(Basalt fiber reinforced epoxy), BRP(Basalt fiber reinforced unsaturated polyester), GRE(Glass fiber reinforced epoxy), GRP(Glass fiber reinforced unsaturated polyester)를 강 알칼리성 NaOH 용액에 720시간 침지 후 마찰 및 마모 시험을 통하여 재료 마찰 깊이에 따른 마찰계수와 섬유와 수지 간 계면 결합 거동을 분석하였다. 그 결과, 수지와 섬유 간의 게면 분리 현상에 대한 메커니즘을 도출하였다. 또한, 불포화폴리에스테르와 같이 상대적으로 낮은 계면 결합력의 갖는 소재의 경우, 알칼리성 용액에 침지 시간이 길어질수록 표면에서부터 시작된 열화가 내부로 급격하게 확산되어 마찰 계수의 감소로 이어지는 경향을 나타냈다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.85-92
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• 2023

본 연구에서는 제주 지역에서 어스앵커로 지지된 흙막이벽의 측방토압 적용을 평가하기 위하여, 2개의 현장 시공 사례를 기반으로 수평변위에 대한 계측값과 예측값을 비교하였다. 흙막이벽에 작용하는 측방토압의 예측은 Rankine 토압, Hong & Yun 측방토압, Terzaghi & Peck 수정측방토압, Tschebotarioff 측방토압을 이용하여 탄소성해석을 실시하였다. 그 결과, A현장에 대한 최대 수평변위의 예측값은 계측값에 비하여 약 10배~12배로 화인되었으며, B현장의 경우에는 예측값이 계측값보다 약 9배~12배로 평가되었다. 즉, 2개 현장 모두 계측값에 비해 예측값에 의한 최대 수평변위가 유사한 증가율을 보였다. 모든 현장 사례에서 계측값에 의한 최대 수평변위는 퇴적층, 연암층 및 클링커층에서 발생하였고, 수평변위 형상은 사다리꼴 형태에 나타냈다. 그리고 예측값에 의한 최대 수평변위는 클링커층 주변에서 발생하였으며, 수평변위 형상은 타원형으로 나타났다. 클링커층이 혼재되어 있는 지반에서 계측값이 예측값과 매우 다른 수평변위 경향을 보이는 원인으로는 클링커층이 암반층과 연속된 지층의 형태로 존재하기 때문으로 판단되었다. 즉, 예측되는 토압 분포와 상당히 다른 경향을 보이는 제주 지역의 토압 분포 특성을 고려하면 과다하게 평가되는 기존의 예측방법을 적용하는 것은 다소 무리가 있을 것으로 판단되기 때문에, 보다 경제성을 확보할 수 있는 현실적인 제주 지역의 측방토압에 관한 연구가 수행될 필요가 있다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.55-61
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• 2023

본 연구에서는 제주 지역의 대표적인 지반 특성(클링커층)을 고려한 흙막이벽의 측방토압 적용을 고찰하기 위해 2개의 현장 사례를 이용하여 수평변위에 대한 계측값과 예측값을 비교하였다. 흙막이벽의 수평변위 발생에 기인하는 측방토압 예측은 Rankine 토압, Terzaghi & Peck 수정측방토압, Tschebotarioff 측방토압을 이용하여 탄소성해석을 실시하였다. 그 결과, A현장에서 예측된 최대 수평변위는 계측값에 비하여 약 5배가 큰 것으로 확인되었으며, 예측에 의한 최대 수평변위 발생 지반은 클링커층으로 나타났다. 그리고 B현장의 경우에는 예측값이 계측값에 비하여 4배에서 최대 7배까지 크게 나타났으며, 최대 수평변위가 발생한 지반과 수평변위 발생 경향은 예측 방법에 따라 매우 다른 경향을 보였다. 이는 암반층과 클링커층이 교호되어 분포되는 제주 지역의 다층지반 특성에 기인한 것이라 판단되기 때문에, 지역 특성을 고려할 수 있는 측방토압에 관한 연구가 지속될 필요가 있음을 의미한다.

• 한국포장학회지
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• 제29권1호
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• pp.51-57
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• 2023

이 연구에서는 고압 균질기를 통해 제작된 CNF 수 분산액을 PLA에 적용시키는데 있어 비용과 생산 효율성을 고려하여 동결 건조 방식이 아닌 오븐 건조를 통해 수분을 제거한 ODCNF를 제조하였다. 건조 후 고형화된 CNF 분말을 생분해성 고분자인 PLA에 접목시켜 압출, 사출 공정에서 발생하는 전단응력으로 재분산을 유도하였고, 성공적으로 시편이 만들어졌다. 제작된 시편에 대하여 진행된 전계방사 전자현미경 측정을 통해 셀룰로오스 입자가 PLA 매트릭스 내에 함침되어 있는 것을 확인하였다. 또한 시차주사열량계 측정에서 ODCNF가 PLA에 적용되었을 때 결정화도 상승과 냉 결정화 온도가 앞당겨지는 것을 확인하였다. 그리고 냉각 과정에서 결정이 생성되는 것을 통해 실제 생산 공정에 적용할 경우, 친환경 핵제로써 역할을 수행할 수 있을 것으로 판단하였다. 추가적으로 유변물성 측정기를 통해 첨가된 ODCNF가 PLA의 점도를 과도하게 증가시키지 않아 기존 공정 조건에 그대로 적용할 수 있음을 확인하였고, 이는 제작된 시편을 통해서도 알 수 있었다. 동적 점탄성 특성에서는 첨가된 ODCNF 입자의 필러 효과와 향상된 결정화도로 인해 유리상과 고무상에서 모두 저장 탄성율의 비율이 PLA에 비해 높게 유지되는 것으로 밝혀졌다. 이러한 연구결과를 바탕으로 대량 생산이 가능하고, 생산단가를 낮춘 ODCNF를 이용하여 CNF/PLA 기반의 100% 생분해성 복합재 개발이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.107-115
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• 2008

본 연구는 1차압밀 중의 크리프의 영향과 Yin이 제안한 탄-점-소성 모델에 대한 적용성을 검토하였다. 탄성모델을 이용한 일반적인 압밀이론은, 1차압밀 과정을 표현할 수 있으나 2차압밀을 표현할 수 없다. 이러한 결과는 2차압축을 표현할 수 있는 점성에 기인하며, 때로는 Ladd 등(1977)이 제안한 가정 A 및 B와 같은 스케일효과(실험실 공시체와 현장조건 사이의 점토층 두께의 차이)와 관련되어진다. 통상적으로 1차압밀 중의 크리프의 존재는 많은 연구자에 의해 확인되어졌으며, 가정 B가 잘 맞는 것으로 되어있다. 한편, 대형압밀시험을 통해 가정 A와 B의 중간적인 특성이 Aboshi(1973)에 의한 가정 C로써 제안되어졌다. 본 연구에서는 1차압밀 중의 침하-시간관계에 대한 크리프의 영향을 명백히 하기 위해, peat와 점토에 대해 분할형 압밀시험기를 이용하여 가정 B의 압밀시험을 행하였다. 그리고 Yin의 탄-점-소성 모델을 이용하여 실험결과를 해석하였다. 얻어진 결과는 다음과 같다. 1차압밀 종료시에 분할 공시체의 압축은 과잉간극수압 소산속도의 차이에 의해 동일하지 않았다. 또한 분할형 압밀시험기에 의해 측정된 평균변형률과 Yin의 EVP 모델을 이용한 해석치는 잘 일치하였다. 그러나 과잉간극수압의 소산에 대해서는 측정치가 Yin 모델에 비해 빨리 소산되었다.

• 한국화예디자인학연구
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• 제41호
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• pp.115-132
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• 2019

오늘날 조형예술의 새로운 표현 가능성의 확장은 새로운 재료의 등장과 적용에 힘입은바 크다. 화예디자인 분야에 있어서도 과거의 자연재료 일변도의 경향성에서 벗어나 다양한 새로운 재료를 활용하여 새로운 표현을 추구하는 경향이 발견된다. 본 연구는 그러한 탐구의 하나로 현대적 소재의 특징을 활용하여 화예작품을 창작함에 있어 방법적 접근을 시도한 연구이다. 연구자는 현대적 소재를 활용하여 특별한 효과와 느낌을 연출한 조형작품의 사례를 이미지로 수집하여, 그 특징이 연출되는 이유와 원리를 행동장면분석기법을 사용하여 기술문으로 추출한 후, 다시 이를 근거이론방법론을 적용하여 일련의 이론으로 정리하였다. 구체적으로는, 투명성, 조명, 오브제결합, 소재결합, 반사, 형태구성의 6개 상위 카테고리 안에 24개의 중간 레벨의 이론 그룹과 41개의 하위 레벨의 이론 그룹으로 구성된 총 100개의 가이드라인을 도출하였다. 이를 바탕으로 연구자는 자신의 창작 과정에 도출된 가이드라인을 선택, 적용하여 작품을 전개시킴으로써 그 이론적 체계의 효과성을 실험하였다. 본 연구의 의의는 화예작품 창작에 있어 작가의 표현을 탐구함에 있어 직관적 과정을 보완할 수 있는 방법적 접근의 가능성을 실험한 점에서 찾을 수 있겠다.