• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.13-21
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• 2020

우리나라는 농업용수의 공급을 위해 소규모의 저수지가 건설되어 있으나 대부분이 준공년도로부터 50년 이상 경과된 것으로 조사되고 있어 노후화가 심각한 상황이다. 노후된 농업용 저수지의 경우, 누수 및 비탈면의 활동 등 심각한 결함이 발생하는 사례가 조사되고 있어 안전상 매우 취약한 문제가 있다. 이에 따라 국내에서는 그라우팅 공법을 활용하여 노후된 농업용 저수지의 보강이 이루어지고 있다. 그러나 그라우팅 공법의 주입재로 사용되는 시멘트는 생산과정에서 천연자원의 소비와 다량의 온실가스가 발생하고, 주입량, 배합비, 주입압력 등 다양한 요인에 의해 충분한 보강이 이루어지지 않는 문제가 있어 이를 대체할 수 있는 새로운 재료 및 공법의 개발이 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 도로와 철도 비탈면의 안정성 확보를 위해 사용되고 있는 표층안정재에 대해 실내시험을 수행하고, 시험결과와 프로그램 해석결과를 분석하여 표층안정재를 노후 농업용 저수지의 보강재료로 사용하는 경우 보강효과를 검토하였다. 실내시험 결과, 표층안정재의 혼합비가 증가함에 따라 점착력은 증가하였으나, 혼합비 9% 이상에서는 뚜렷한 증가가 나타나지 않아 점착력의 증가가 가능한 최대 혼합비는 9%인 것으로 분석되었다. 또한 프로그램 해석결과에서는 노후 농업용 저수지의 비탈면 1.0m를 보강하는 경우 안전율이 약 1.4배 증가하여 표층안정재를 사용한 노후 농업용 저수지의 보강은 충분히 가능한 것으로 나타났고, 보강방법으로는 비탈면과 비탈면 하부를 동시에 보강하는 것이 가장 적절한 것으로 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.9-19
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• 2021

본 논문에서는 침하된 철도노반 보강을 위한 아크릴레이트의 보강 성능에 대한 내용을 다루었다. 콘크리트궤도는 궤도유지보수 비용의 절감과 궤도파괴에 높은 저항력을 가지는 장점이 있다. 하지만 최근 콘크리트궤도에서의 노반침하가 발생하고 있고, 이에 대한 유지보수에 어려움을 겪고 있기 때문에 철도 운행에 안전이 우려되고 있다. 현재 국내에서는 콘크리트궤도의 노반침하에 대한 방안으로 궤도복원공법을 통한 유지보수를 시행중에 있지만 노반 자체를 보강할 수 없기 때문에 지속적인 재침하가 발생할 수 있으며, 철도노반 보강에 대한 연구 및 현장적용 사례는 극히 드물어 철도노반을 보강하기 위한 보강재료 및 공법의 개발이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 철도노반의 보강재료로 아크릴레이트 약액을 선정하였으며, 실내실험을 통해 아크릴레이트 약액의 보강성능을 분석하였다. 그 결과 1×10^-4cm/sec 투수계수에 침투가 가능하며, 일축압축강도 0.5MPa/30min, 강성 80MPa 이상 확보하는 것으로 분석되었다.

• 대한금속재료학회지
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• 제48권11호
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• pp.1003-1008
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• 2010

In this study, the effect of the reinforcement on the wear behaviour and mechanical properties of hypereutectic Al-Si alloys was investigated. The Gas atomized hypereutectic Al-20Si alloy powders were mixed with 1, 3, and 5 wt.% AlN and TiC ceramic particles and consolidated by hotpress. The Al-20Si powder has both finely dispersed primary Si phases and eutectic structures. The Al-20Si-AlN, TiC composites showed that the reinforcements were distributed along the boundary of the Al-20Si alloy. The UTS increased with increasing the AlN, TiC contents. At a lower load, with an increasing weight fraction of reinforcements, the wear rate decreased in both composites and the wear mechanism was adhesive wear. At a higher load, the shape of the debris changes the mechanism of the AlN composites to abrasive-adhesion wear and this resulted in an increase of the wear rate.

• Steel and Composite Structures
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• 제50권2호
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• pp.237-247
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• 2024

Research on interfacial crack formation in orthotropic bi-materials has experienced a notable increase in recent years, driven by growing concerns about structural integrity and reliability. The existence of a crack at the interface of bi-materials has a substantial impact on mechanical strength and can ultimately lead to fracture. The primary objective of this article is to introduce a comprehensive analytical model and establish stress relationships for investigating interfacial crack between two non-identical orthotropic materials with desired crack-fiber angles. In this paper, we present the application of the Interfacial Maximum Tangential Stress (IMTS) criterion, in combination with the Reinforcement Isotropic Solid (RIS) model, to investigate the behavior of interfacial cracks in orthotropic bi-materials under mixed-mode I/II loading conditions. We analytically characterize the stress state at the interfacial crack tip using both Stress Intensity Factors (SIFs) and the T-stress term. Orthotropic materials, due to their anisotropic nature, can exhibit complex crack tip stress fields, making it challenging to predict crack initiation behavior. The secondary objective of this study is to employ the IMTS criterion to predict the crack initiation angle and explore the notable impact of the T-stress term on fracture behavior. Furthermore, we validate the effectiveness of our approach in evaluating Fracture Limit Curves (FLCs) for interfacial cracks in orthotropic bi-materials by comparing our FLCs with relevant experimental data from existing literature.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.37-43
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• 2020

국내 도로, 철도 등 SOC 시설의 내진보강율은 2017년 기준 96%이며 건축물은 2016년 기준 약 7백만동 중 내진성능이 확보된 건축물은 51만동에 불과하다. 조적조 건축물은 전체 건축물의 38.8%를 차지할 만큼 비중이 크지만 내진성능이 확보된 것은 2.0% 내외로 거의 전무한 실정이다. 이러한 문제를 해결 하기 위해국내에서는 정부차원의 내진 대책이 추진되고 있으나 현재까지 미비한 상황이다. 국외의 캐나다 벤쿠버 UBC 연구팀은 조적조 내진성능 보강을 위해 EDCC를 개발하여 사용하고 있다. EDCC는 섬유혼입으로 콘크리트 연성능력 확보 및 가교작용으로 콘크리트의 변형 저항능력을 확보 할 수 있는 건설재료이다. 그러나 내진성능 확보를 위해 EDCC를 분사형으로 사용하지 않기 때문에 다양한 재료의 검토가 필요하다. 이에 본 연구에서는 조적조의 내구성능 향상을 위한 뿜칠재료 연구개발의 일환으로 내진보강용 섬유보강 모르타르의 분사특성을 평가하고자 하였으며, 섬유보강 모르타르의 섬유사용량에 따른 분사특성 및 증점제 사용량에 따른 점도변화를 검토하였다. 조적조 내진보강용 섬유보강 모르타르의 부착성능 및 시공성능을 검토한 결과 섬유의 사용량은 1%, 증점제의 사용량은 1%로 최적 사용량을 도출할 수 있었다.

• 구강회복응용과학지
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• 제29권4호
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• pp.327-336
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• 2013

본 연구에서는 두 종류의 유리 섬유 의치상 강화재인 Quarts Splint$^{TM}$Mesh와 SES MESH$^{(R)}$의 의치상 보강 효과와 열 순환이 의치상의 굽힘 강도와 강화재의 강화 효과에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 시편은 $2.5{\times}10.0{\times}65.0mm$ 크기로 강화재를 사용하지 않은 대조군, 금속 격자 강화재, Splint$^{TM}$Mesh, SES MESH$^{(R)}$로 보강한 시편을 각각 20개씩 제작하였으며 그 중 10개에는 열 순환을 시행하였다. 3점 굽힘 실험을 시행하여 의치상의 굽힘 강도를 측정하였다. Quarts Splint$^{TM}$Mesh와 SES MESH$^{(R)}$로 강화한 군은 대조군보다 유의하게 높은 굽힘 강도를 나타내었으며(P<.05), 금속 격자 강화재로 보강한 군보다 유의하게 낮은 굽힘 강도를 나타내었다(P<.05). 모든 군에서 열 순환을 시행한 경우가 열 순환을 시행하지 않은 경우에 비해 낮은 굽힘 강도를 나타내었지만 대조군에서만 유의한 차이를 나타내었다(P<.05).

• Advances in materials Research
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• 제5권1호
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• pp.55-66
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• 2016

This paper describes a study on the effects of $Mg_2Si_{(p)}$ addition on the microstructure, porosity, and mechanical properties namely hardness and tensile properties of AA332 composite. Each composite respectively contains 5, 10, 15, and 20 wt% reinforcement particles developed by a stir-casting. The molten composite was stirred at 600 rpm and melted at $900^{\circ}C{\pm}5^{\circ}C$. The $Mg_2Si$ particles were wrapped in an aluminum foil to keep them from burning when melting. The findings revealed that the microstructure of $Mg_2Si_{(p)}/AA332$ consists of ${\alpha}$-Al, binary eutectic ($Al+Mg_2Si$), $Mg_2Si$ particles, and intermetallic compound. The intermetallic compound was identified as Fe-rich and Cu-rich, formed as polygonal or blocky, Chinese script, needle-like, and polyhendrons or "skeleton like". The porosity of $Mg_2Si_{(p)}/AA332$ composite increased from 8-10% and the density decreased from 9-12% from as-cast. Mechanical properties such as hardness increased for over 42% from as-cast and the highest UTS, elongation, and maximum Q.I were achieved in the sample of 10% $Mg_2Si$. The study concludes that combined with AA332, the amount of 10 wt% of$Mg_2Si$ is a suitable reinforcement quantity with the combination ofAA332.

• 한국해양공학회지
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• 제23권6호
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• pp.93-98
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• 2009

The mechanical properties of $MoSi_2$ based composites containing various types of reinforcement, such as SiC, $ZrO_2$, and W, were investigated, based on detailed examinations of their microstructures. $MoSi_2$ based composites were fabricated at a temperature of $1350^{\circ}C$ using a hot-press device. The volume fraction of SiC and $ZrO_2$ particles in this composite system was fixed as 20%. The volume fraction of three types of W particles was changed from 10% to 30%. The characteristics of the $MoSi_2$ based composites were determined by means of optical microscopy and a three-point bending test. The addition of W particles to the $MoSi_2$ powders exhibited a sufficient improvement in the microstructure and mechanical property of the sintered $MoSi_2$ materials, compared to those of SiC and $ZrO_2$ particles. In particular, W/$MoSi_2$ composites containing W particles of 20 vol% represented a good flexural strength of about 530MPa at room temperature, accompanying a relative density of about 92%. The flexural strength of the W/$MoSi_2$ composites tended to decrease with an increase in the average size of the W particles.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.27-34
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• 2009

본 연구에서는 토목섬유가 층상으로 보강된 슬래그 재료의 전단강도와 변형특성을 다루었다. PET mat와 같은 토목섬유에 의한 보강이 슬래그의 전단강도와 변형특성에 미치는 영향을 조사 및 분석하기 위해 압밀배수 조건 하에서의 대형삼축압축시험을 수행하였다. 연구에 사용된 슬래그 재료는 현장에서 사용되는 재료와 동일한 재료로서 scale effect로 인한 문제점은 없었다. 토목섬유로 보강된 슬래그의 응력-변형율 거동은 무보강시 보다 다일러턴시의 양이 작고, 축변형율 증가시 항복 이후에도 축차응력이 증가하는 변형율경화(strain hardening) 거동을 나타내었다. 토목섬유로 보강된 슬래그 재료의 겉보기 점착력과 내부마찰각 등의 강도정수는 보강되지 않은 경우의 값보다 1.2-1.4배 정도 크고, 구속압 수준이 클수록 커지는 것으로 나타났다. 따라서 슬래그를 사용한 제방의 설계나 시공시 슬래그 재료에 토목섬유를 층상으로 보강하여 사용할 경우에는 강도증가 효과에 의해 안전율을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• Elastomers and Composites
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• 제53권3호
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• pp.175-180
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• 2018

Solution-styrene-butadiene rubber (SSBR) composites were manufactured using four kinds of fillers: silica-silane coated carbon black (SC-CB) hybrid, starch-SC-CB hybrid, pure silica, and pure starch. The influence of filler type on the mechanical properties of the rubber matrix was studied in this work. SC-CB was prepared by silane-graft-coating using vinyl triethoxy silane and carbon black, which enhanced the dispersion effect between the rubber matrix and the filler, and improved the mechanical properties of the compounds. The morphology of the composites was observed by field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The thermal decomposition behavior of the composites was determined by thermogravimetric analysis (TGA), and the crosslinking behavior of the composites was tested using a rubber process analyzer (RPA). The hardness, tensile strength, swelling ratio, and gas transmittance rate of the composites were evaluated according to ASTM. The test results revealed that with the addition of SC-CB, the hybrid fillers, especially those blended with silica, showed a better reinforcement effect, the highest hardness and tensile strength, and stable thermal decomposition behavior. This implies that the silica-SC-CB hybrid filler has a notable mechanical reinforcement effect on the SSBR matrix. Because of self-crosslinking during its synthesis, the starch-SC-CB hybrid filler produced the most dense matrix, which improved the anti-gas transmittance property. The composites with the hybrid fillers had better anti-swelling properties as compared to the neat SSBR composite, which was due to the hydrophilicity of silica and starch.