• Computers and Concrete
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• 제22권3호
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• pp.337-353
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• 2018

The present study focuses on examining the structural behaviour of steel-fibre-reinforced concrete (SFRC) beams under high rates of loading largely associated with impact problems. Fibres are added to the concrete mix to enhance ductility and energy absorption, which is important for impact-resistant design. A simple, yet practical non-linear finite-element analysis (NLFEA) model was used in the present study. Experimental static and impact tests were also carried out on beams spanning 1.3 meter with weights dropped from heights of 1.5 m and 2.5 m, respectively. The numerical model realistically describes the fully-brittle tensile behaviour of plain concrete as well as the contribution of steel fibres to the post-cracking response (the latter was allowed for by conveniently adjusting the constitutive relations for plain concrete, mainly in uniaxial tension). Suitable material relations (describing compression, tension and shear) were selected for SFRC and incorporated into ABAQUS software Brittle Cracking concrete model. A more complex model (i.e., the Damaged Plasticity concrete model in ABAQUS) was also considered and it was found that the seemingly simple (but fundamental) Brittle Cracking model yielded reliable results. Published data obtained from drop-weight experimental tests on RC and SFRC beams indicates that there is an increase in the maximum load recorded (compared to the corresponding static one) and a reduction in the portion of the beam span reacting to the impact load. However, there is considerable scatter and the specimens were often tested to complete destruction and thus yielding post-failure characteristics of little design value and making it difficult to pinpoint the actual load-carrying capacity and identify the associated true ultimate limit state (ULS). To address this, dynamic NLFEA was employed and the impact load applied was reduced gradually and applied in pulses to pinpoint the actual failure point. Different case studies were considered covering impact loading responses at both the material and structural levels as well as comparisons between RC and SFRC specimens. Steel fibres were found to increase the load-carrying capacity and deformability by offering better control over the cracking process concrete undergoes and allowing the impact energy to be absorbed more effectively compared to conventional RC members. This is useful for impact-resistant design of SFRC beams.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2006년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.57-58
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• 2006

The effects of lowering ECAP temperature during ECAP process and Post-ECAP annealing on microstructure, texture and mechanical properties of the AZ31 alloys have been investigated in the present study. The as-extruded materials were ECAP processed to 2 passes at 553K prior to subsequent pressing up to 6 passes at 523K or 493K. When this method of lowering ECAP temperature during ECAP was used, the rods could be successfully deformed up to 6 passes without any surface cracking. Grain refinement during ECAP process at 553K might have helped the material to endure further straining at lower deformation temperatures probably by increasing the strain accommodation effect by grain boundary sliding, causing stress relaxation. Texture modification during ECAP has a great influence on the strength of Mg alloys because HCP metals have limited number of slip systems. As slip is most prone to take place on basal planes in Mg at room temperature, the rotation of high fraction of basal planes to the directions favorable for slip as in ECAP decreases the yield stress appreciably. The strength of AZ31 Mg alloys increases with decrease of grain size if the texture is constant though ECAP deformation history is different. A standard positive strength dependence on the grain size for Mg alloys with the similar texture (Fig. 1) supports that the softening of ECAPed Mg alloys (a negative slope) typically observed despite the significant grain refinement is due to the texture modification where the rotation of basal planes occurs towards the orientation for easier slip. It could be predicted that if the original fiber texture is restored after ECAP treatment yielding marked grain refinement, yield stress as high as 500 MPa will be obtained at the grain size of ${\sim}1{\mu}m$. Differential speed rolling (DSR) with a high speed ratio between the upper and lower rolls was applied to alter the microstructure and texture of the AZ31 sheets. Significant grain refinement took place during the rolling owing to introduction of large shear deformation. Grain size as small as $1.4{\mu}m$ could be obtained at 423K after DSR. There was a good correlation between the (0002) pole intensity and tensile elongation. This result indicates that tensile ductility improvement in the asymmetrically rolled AZ31 Mg alloys is closely related to the weakening of basal texture during DSR. Further basal texture weakening occurred during annealing after DSR. According to Hall-Petch relation shown in Fig. 1, the strength of the asymmetrically rolled AZ31 is lower than that of the symmetrically rolled one when compared at the same grain size. This result was attributed to weakening of fiber texture during DSR. The DSRed AZ31, however, shows higher strength than the ECAPed AZ31 where texture has been completely replaced by a new texture associated with high Schmid factors.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.61-71
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• 2010

프리캐스트 콘크리트 골조에서 실물크기의 보-기둥 접합부 실험체 5개를 대상으로 반복가력 실험을 수행하였다. 지진하중을 받는 골조를 대상으로 1개의 일체식 실험체와 4개의 프리캐스트 실험체를 포함하여 5개의 1/2스케일의 내부 보-기둥 접합부를 대상으로 하였다.주요 변수는 보의 구조적 연속성을 확보하기 위한 접합부의 형태와 접합부의 특별한 보강형태(섬유콘크리트와 횡보강근)로 하였다. 실험체는 강기둥-약보 개념에 따라 설계하였다. 보 철근은 접합부에 큰 비탄성 전단력이 작용할 경우 보에 소성힌지가 발생하도록 계획하였다. 접합부의 성능평가는 접합부의 강도, 강성, 에너지 소산능력과 층간변위비로 평가하였다. 실험결과 실험체의 파괴는 보의 소성힌지부에서 파괴되었다. 보-기둥 접합부의 성능은 대체적으로 우수한 것으로 나타났다. 접합부의 강도는 일체식 RC 구조의 비해 1.15배 정도 향상되었다. 층간변위 3.5%때의 강도에서 실험체는 ECC의 인장변형능력과 철골연결재의 항복에 의해 연성거동 하였다.

• Composites Research
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• 제30권3호
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• pp.175-180
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• 2017

탄소섬유 강화 복합재료는 가볍고, 우수한 물성을 가지고 있기 때문에 그 수요는 급격하게 증가되고 있다. 그에 따라, 탄소섬유 강화 복합재료의 기지로 재활용이 가능한 열가소성 수지를 사용한 복합재료 연구를 많이 진행하고 있다. 본 연구에서는 재활용 PET를 이용하여 재활용 복합재료에 대한 활용성 평가를 하였다. PET는 음료수 병으로 활용되는 폐기물을 수집하여 PET 필름을 제조하는 과정을 거쳤으며, PET 필름을 제조하기 위한 성형 온도와 시간의 차이에 따른 기계적 물성을 비교하여 최적의 성형온도와 시간을 분석하였다. 이를 바탕으로 재활용 PET 필름과 탄소섬유 매트를 이용하여 CF/PET 복합재료를 최적으로 성형하기 위한 변수를 관찰하였다. 성형 조건에 따른 기계적 물성을 굴곡시험으로 확인하였고, PET 필름이 탄소섬유 매트 내에 함침 되는 정도를 단면 사진으로, 그리고 계면 성질을 층간전단강도로 평가하였다. 궁극적으로 최적의 기계적 물성을 가지는 CF/PET 복합재료를 성형하기 위한 성형 조건이 $270^{\circ}C$와 5분임을 확인했다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.447-455
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• 2019

극한지에서 LNG 저장구조물을 건설할 때 현장 타설 방식으로 제작 및 시공되는 경우, 열악한 작업 환경 및 조건으로 의해 공사금액 및 공사기간이 증가되는 문제점이 발생할 수 있어 모듈형 에너지 저장탱크에 대한 요구가 높아지고 있다. 이에 본 연구에서는 LNG 연료 저장탱크의 경량화를 위해 SCP 모듈의 사용을 대안으로 제시하고자 하였다. 이에 SCP 모듈을 두께별로 제작하고 그에 따른 휨성능을 평가함으로써 SCP 구조의 LNG 연료 저장탱크에 대한 현장적용 가능성을 평가하고자 하였다. 실험 결과 두께 100mm 실험체는 설계상 극한하중인 413 kN까지는 선형을 유지하면서 증가하다가 기울기가 급격하게 변하면서 파괴되었다. 두께 200mm 실험체 또한 설계상 극한하중인 약 822 kN까지 선형을 유지하다가 파괴양상을 보였다. 두 조건 모두 SCP의 휨 시험에서 INCA guidance의 기준대로 철판이 항복에 도달할 때까지 선형 거동을 나타내었다가 극한하중이후에는 급격한 철판 항복을 동반하는 거동을 하였다. 또한, 목표로 제시한 설계 휨강도를 만족하여 SCP 모듈을 활용하여 LNG 저장탱크 외조구조물에 적용이 가능할 것으로 판단되었다. 추후 압축, 전단 시험 등을 추가로 진행하여 SCP의 구조성능에 대한 평가가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제48권3호
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• pp.344-357
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• 2020

Streptococcus zooepidemicus 유래의 세포외 고분자물질인 히알루론산(hyaluronic acid) (HA)을 대량 생산하기 위해, 균주 개량, 생산배지 및 배양공정 개발에 관한 연구를 수행하였다. HA 고생산성 변이주를 선별하기 위해 약 99%의 사멸률을 보이는 ethylmethane sulfonate (EMS) 처리조건을 적용해서, 지속적인 random screening 방법으로 고생산성, 고안정성의 변이주들을 선별할 수 있었다. HA를 고농도로 생산하기 위해서는, 이 균주의 생화학 및 배양생리적 특성에 기반한 최적 배지개발이 필수적이라고 판단하여, one-factor-at-a-time (OFAT), full factorial design (FFD), steepest ascent method (SAM) 및 response surface method (RSM) (반응표면분석법)을 순차적으로 적용하여 통계적 배지 최적화 실험을 수행하였다. 최적 배지조성에서 플라스크 배양에 의한 HA 생산성은 5.38 g/l로서, 이전 배지(3.54 g/l)에 비해 약 52% 향상된 생산량을 얻을 수 있었다. 또한 선별된 우량균주와 최적화된 생산배지를 이용하여 5 L 발효조에서 배양공정 최적화 연구를 수행하였다. 이 균주의 생리학적 특성을 고려할 때, HA 생산성을 높이기 위해서는 (배양 중 HA 축적으로 인해 고점도를 띠는) 배양액으로의 충분한 용존산소 공급이 매우 중요한 요인인 것으로 판단되었다. 따라서 용존산소 공급과 밀접하게 관련있는 발효조의 교반시스템(교반 날개 종류, 크기 및 배치 등) 및 교반속도에 대한 최적화 연구를 수행하였다. 그 결과, 교반축 하부에는 Rushton turbine-type, 상부에는 marine-type의 확장된 교반날개(기존 대비 직경 1.3배 확장)가 설치된 경우, 450 rpm에서 강화된 혼합력과 충분한 용존산소 공급으로 인해 HA 생산성이 기존 플라스크 배양 대비 약 1.8배(9.79 vs. 5.38 g/l) 더 높은 것으로 확인되었다. 최종적으로 HA 배양공정의 scale-up 가능성을 확인하기 위해, pilot 규모의 50 L 발효조 배양을 최대 300 rpm의 교반속도에서 수행하였다. 처음으로 시도한 50 L 배양임에도 불구하고, HA 최대 생산성 면에서 볼 때, 5 L 발효조 결과와 거의 동일한 수준(98.5%) (9.11 vs 9.25 g/l)의 생산량을 얻을 수 있었다. 반면 지수기 성장단계인 배양 15시간까지의 50 L 배양의 HA 평균생산속도(r_p)는 0.46 g/l/hr로서 0.62 g/l/hr인 5 L 배양 대비 약 74% 정도에 머무는 것으로 나타났다. 따라서 생산 발효조의 scale-up 시, 생산균주의 전단응력 민감성(shear damage)을 함께 고려하면서, 산소전달계수(k_La)를 기반으로 하는 교반시스템에 대한 체계적인 연구가 진행된다면, HA 생산속도도 증가될 수 있는 긍정적인 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제36권3호
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• pp.1-8
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• 2008

볼트 간격에 따른 국내산 낙엽송 집성재 이중 볼트접합부의 내력성능을 검토하기 위하여 휨 type 전단강도실험을 실시하였다. 전단시편은 강판삽입형 볼트접합부 시편으로서 볼트구멍은 볼트직경(12 mm, 16 mm), 볼트 개수(단일 볼트 : Control, 이중 볼트), 볼트 열 방향(섬유평행 : Type-A, 섬유직교 : Type-B) 그리고 볼트 간격(Type-A : 4 d, 7 d, Type-B : 3 d, 5 d)을 달리하여 제작하였다. 조건에 따른 볼트접합부의 강도성능과 파괴형상을 비교, 검토하였다. 설계표준(KBCS, 2000)시 볼트간격이 감소된 기준허용전단내력에 대한 저감계수를 산출하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 1) 단일 볼트접합부와 Type-A의 이중 볼트접합부의 볼트 한 개당 지압응력은 볼트의 직경, 볼트 간격과 비례 관계를 보여주었다. Type-B의 지압응력은 볼트의 직경이 증가할 때 감소하였고, 볼트 간격이 증가할 때 2~10% 정도 감소하였다. 2) 단일 볼트접합부와 Type-A의 이중 볼트접합부의 파괴형상은 연단거리 방향으로 할렬파단이 일어났다. Type-B의 경우 볼트간격이 3 d일 때 인장부위 볼트가 압축부위 볼트보다 더 굴곡되었고 인장부위볼트에서 할렬파단이 시작되었다. 5 d 시편의 경우 인장부위와 압축부위 볼트의 굴곡은 비슷하게 나타났으며, 압축부위볼트에서 할렬파단이 시작되었다. 3) 설계표준시 기준볼트 간격(Type A : 7 d, Type B : 5 d)에 따른 항복하중을 무차원화시켜 저감계수를 산출하였다. 12 mm 볼트접합부의 경우 Type-A인 볼트 간격 4d와 단일 볼트접합부의 저감계수는 각각 0.87, 0.55였고 Type-B인 볼트 간격 3 d와 단일 볼트접합부의 저감계수는 0.91, 0.55였다. 16 mm 볼트접합부의 경우 Type-A인 볼트 간격 4 d와 단일 볼트접합부의 저감계수는 0.96, 0.76이었고 Type-B인 볼트 간격 3 d, 단일 볼트접합부의 저감계수는 0.91, 0.77이었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.275-283
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• 2012

초고층 건축물의 선행 코어 후행 슬래브 접합부, 지하 연속벽과 바닥구조의 접합부, 임시 개구부 등 신구 콘크리트 접합부의 철근 이음을 위하여, 다수의 커플러를 전단키가 있는 얇은 강판에 설치한 철근 이음용 매립 강판이 최근 개발되었다. 이 공법을 사용한 접합부의 구조 성능을 검증하기 위하여, 벽체-슬래브 접합부에 대한 반복하중 실험을 실시하였다. 비교를 위해 기존에 사용되는 굽힌 철근 박스를 이용한 접합부와 이음이 없는 접합부도 함께 실험하였다. 실험 결과 철근 이음용 매립 강판을 사용한 접합부는 이음이 없는 접합부와 동일하게 [인장철근 항복]-[충분한 휨변형]-[압축 콘크리트 압괴] 후 압축 철근의 좌굴로 파괴되었다. 따라서 설계에서 가정한 충분한 연성 거동을 확인할 수 있었다. 반면, 굽힌 철근 박스를 사용한 접합부의 경우, 탄성구간에서는 철근 이음용 매립 강판과 유사하게 거동하였으나, 측면 피복 콘크리트가 빨리 탈락되었으며, 슬래브 상하부면의 겹침이음 구간에 부착 균열이 다수 발생하였다. 최종적으로 이음 없는 실험체 및 철근 이음용 매립 강판을 사용한 실험체에 비해 강도와 변형능력이 저하되었다. 또한 굽힌 후편 철근을 겹침이음한 실험체가 철근 이음용 매립 강판을 적용한 경우에 비해 강성 저하가 빠르게 진행되었다. 굽힌 후편 철근의 탄성계수는 직선 철근에 비해 낮고, 완전한 직선으로 펼 수 없기 때문에 인장력을 받으면서 일부 구간이 펴지므로 접합부의 강성을 저하시킨 것으로 판단된다. 2종류의 철근 지름(D13, D16)과 강종(SD300, SD400)에 대해, 철근이음용 매립 강판을 적용한 접합부는 공칭 강도를 충분히 상회하였다. 그러나 굽힌 후 편 철근을 사용하면 강종이 높을수록 그리고 지름이 굵을수록 휨강도가 저하되었다. 따라서 굽힌 후 편 철근의 사용에 주의가 필요하다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권7호
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• pp.49-62
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• 2022

중공블록 기초공법은 육각형의 벌집구조로 제작된 콘크리트 중공블록을 혼합쇄석과 함께 치환 설치하여 연약지반을 보강하고 인위적인 층상지반을 형성하여 얕은 기초의 지지력 증가와 침하량을 감소시키는 지반보강 기초공법이다. 벌집구조의 중공블록은 기하학적으로 경제적인 구조임과 동시에 힘을 균형 있게 배분하는 안정적인 구조로 기초와 쇄석치환 보강층 사이에서 보강재로써 보강효과를 유발하는 것을 단편적으로 확인하였으나, 거동특성 규명은 아직 미비한 상태이다. 본 연구에서는 실내모형실험을 통해 보강재로써 중공블록의 보강효과를 파악하기 위해 실내 평판재하시험을 수행하였다. 하중-침하 곡선에서 비채움 조건(A-1-N)에서는 관입전단파괴가 발생한 반면에 채움 조건(A-1-F)은 항복이 나타나지 않은 선형 곡선을 나타내며, 원지반 대비 3배의 보강효과를 확인하였다. 중공블록의 구속효과 모식도를 바탕으로 중공블록 콘크리트부의 접지응력과 중공부 구속효과에 의한 수직응력 그리고 수평응력이 작용한 내벽의 내주면마찰력에 대한 관계식을 제안하였다. 관계식 계산결과 중공블록의 콘크리트부의 접지력은 재하하중의 약 65%이고, 중공부 단면에 작용하는 구속 수직력은 약 16.5%이고, 내주면마찰력은 약 18.5%로 분담하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 중공블록이 보강재로써 상재하중이 작용할 때, 중공블록의 중공부 하단에서는 구속효과로 수직응력이 발생하고, 수평방향이 구속상태인 내부 모래에서 수평응력이 내벽에 작용하여 내주면마찰력이 발생하여 중공블록 콘크리트의 관입을 억제하고 선단 응력이 감소하는 거동특성을 규명하였다.