• 콘크리트학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.157-167
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• 2015

고속 비상체에 의한 충격을 받는 시멘트 복합체는 표면관입, 배면박리 및 관통 등 국부적인 파괴거동을 보이며, 섬유혼입에 의한 휨인성의 향상으로 인해 배면파괴를 억제할 수 있다. 이에 섬유보강 시멘트 복합체의 내충격 성능에 관한 연구가 진행되고 있으며, 다양한 종류의 섬유보강재가 개발되고 있다. 섬유보강재의 종류에 따라 섬유와 매트릭스의 부착성능, 비표면적, 혼입개체수 등이 다르기 때문에 섬유보강 시멘트 복합체의 역학특성 및 고속 충격에 의한 내충격 성능의 향상에 미치는 효과에 대하여 검토할 필요가 있다. 본 연구에서는 성상 및 물성이 다른 강섬유(Steel fiber), 폴리아미드(Polyamide), 나일론(Nylon) 및 폴리에틸렌(Polyethylene)섬유를 혼입하여 섬유 종류에 따른 휨인성의 향상과 고속 비상체 충돌에 대한 파괴저감효과에 대하여 평가하였다. 그 결과, 혼입섬유의 가교작용에 의한 응력의 재분배 및 균열발생의 억제로 인해 휨인성이 향상되었으며, 고속충격에 의한 배면파괴를 억제할 수 있었다. 또한, 동일 충격에너지에서의 배면파괴한계두께를 감소시킬 수 있어 방호시설물에 적용할 경우 부재두께의 저감이 가능할 것으로 판단된다. 한편, 강섬유보강 시멘트복합체의 경우 배면박리가 발생하였으나, 섬유와 매트릭스의 부착에 의한 일부 파편의 박리가 억제되었으며, 합성섬유보강 시멘트복합체는 섬유의 혼입개체수가 많아, 고속충격에 의한 충격파의 상쇄작용 및 에너지 분산에 의한 미세균열이 발생해 배면파괴억제효과가 큰 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권9호
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• pp.1021-1026
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• 2011

경량화와 강도 관점에서 구조부재에 대한 충돌 문제들은 방위산업, 고속운송수단을 포함한 다양한 분야에서 매우 중요시 되고 있다. 본 연구에서는 수치해석적 기법을 도입하여 알루미늄합금 판재에 대해 충격자의 충돌 조건에 따라 고속충격 환경에서의 파괴거동을 분석하였다. 충격자의 충돌조건은 형상, 속도, 각도의 3 가지 조건을 설정하였으며, 반복적 계산 소요를 줄이기 위하여 실험계획법의 한 종류인 라틴방격법을 도입하였다. 조건 변화에 따른 유한요소해석 결과를 통하여 충격흡수에너지량과 소성변형량을 계산하였으며, 이를 바탕으로 분산분석법을 수행하였고 따라서 각 인자 대한 영향도 평가를 수행할 수 있었다. 결과를 통해 충격흡수에너지 관점에서 충돌속도가 가장 큰 영향을 나타내었으며, 소성변형량 관점에서는 충돌각도가 가장 큰 영향인자로 평가되었다.

• 한국재료학회지
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• 제7권9호
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• pp.795-804
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• 1997

전면재를 알루미나, 후면재를 Kevlar또는 S-2 유리 섬유강화 복합재료로 접합한 이종재료 장갑에 대하여 알루미나의 두께 변화와 복합재료의 적층구조에 따른 고속충격 특성 변화에 대하여 연구하였다. 또한 시험재료의 동적 관통현상을 분석하기 위하여 고속촬영기법이 이용되었다. 시험결과, 전면재인 알루미나는 충격탄자 직경의 80% 상당하는 두께(본 실험에서는 6nm)인 경우 양호한 방탄성능을 보였다. 후면재인 복합재료는 섬유를 alternating 주조로 적층한 경우가 laminar구조로 적층한 것에 비하여 더 우수한 방탄성능을 나타내었다.

• Composites Research
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• 제18권6호
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• pp.26-33
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• 2005

손상이 발생할 경우 복합재료의 기계적 물성치는 급격한 저하를 유발한다 특히, 조류충돌, 우박, 지상 이착륙 상황에서의 타이어 조각이나 돌조각 등과 같은 작은 질량에 의한 고속충격은 구조물과 서브시스템에 심각한 손상을 유발한다. 이런 복합재 적층판에서의 손상은 기존의 전통적인 방법으로 감지하기가 어려우며, 단일 감지 기술만을 이용하여 믿을 만한 손상평가 결과를 얻을 수 없다. 본 논문에서는 고분자 압전필름 센서를 이용하여 복합 적층판에서의 충격에 의한 손상의 개시 시점 및 확장을 탐지하였다. 획득한 센서신호는 시간-주파수 분석법인 웨이블릿 변환과 단시간 푸리에 변환을 적용하였으며, 초음파 C-scan과 전자현미경을 이용하여 시편에서의 손상 확장을 검사하였다 이 연구에서는 다양한 감지기술, 특히 고분자 압전 필름센서를 이용하여 복합재 적층판에서의 고속충격 손상 특성을 확인하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.75-83
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• 2009

충격흡수시설의 충돌거동은 보통 0.4초 미만의 짧은 순간에 일어나므로 삼차원의 매우 복잡한 거동을 수치적으로 계산한다는 것은 쉽지 않다. 따라서 새로운 충격흡수시설을 개발할 때 특별한 설계단계를 거치지 않고 실물차량 충돌시험에만 의존하고 있는 실정이다. 충돌시험에서 탑승자 안전도를 평가하기 위해서 계측기를 통해 가속도와 각속도를 추출하여 계산하고 있으며 고속카메라를 이용해 차량과 충격흡수시설의 충돌거동을 촬영한다. 하지만 고속카메라 영상의 활용범위는 제한적으로 사용되고 있으며, 탑승자 안전도 분석이나 충격흡수시설의 에너지소산 메커니즘을 분석하기위해 활용된 사례가 없다. 본 연구에서는 계측기로부터 획득한 데이타와 고속카메라 영상분석을 통해 추출된 데이타를 비교해 적합성 여부를 판단하고 탑승자 안전도 해석이나 충돌거동을 분석 에 활용할 수 있는 방안을 모색하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.103-113
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• 2015

본 실험적 연구는 고속 비상체에 의한 충돌하중을 받는 강섬유보강콘크리트 패널의 내충격성을 파악하는데 그 목적이 있다. 본 실험에서는 또한 와이어매쉬 보강 유무에 따른 내충격성을 파악하였다. 강섬유 혼입률, 와이어매쉬 보강, 패널두께, 충돌속도, 골재크기를 변수로 조절하면서 고속충격을 가하여 실험체의 성능을 비교하였다. 강섬유의 혼입으로 인한 관입깊이에 대한 내충격성 향상은 미흡하였지만, 배면박리와 관통에 대해서는 내충격성 향상에 효과가 있었다. 이는 강섬유가 콘크리트매트릭스 내에서 가교효과를 발현하였기 때문이다. 그리고 와이에매쉬로 보강하였을 때 전면과 배면의 파괴면적은 감소하였고 관통과 배면박리에 대해서는 효과적이었지만, 관입깊이 억제력 향상에는 미흡하였다. 한편, 일부 실험체에서는 배면의 피복층을 따라서 쪼갬부착파괴가 발생한 경우도 있었지만, 대체적으로 와이어매쉬는 충격에 의한 패널의 휨변형을 억제하는 효과를 보였다. 관입 깊이의 관점에서는 20 mm 골재의 사용이 내충격성 향상에 효과적이었고, 전면과 배면의 파괴면적 감소 측면에서는 8 mm 골재의 사용이 20 mm 골재와 비교하여 보다 효과적이었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권6호
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• pp.663-668
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• 2014

기계 및 전자 장비들은 다양한 분야에 여러 형태로 사용되고 있어 충격과 같은 외부 환경에 노출되어 있다. 장비들의 내충격 특성을 평가하기 위해 충격시험장치가 사용되고 있으며, 과도한 응력의 발생에 의한 영구 변형이나 파손, 높은 가속도에 의한 장비 내부 부품의 파손 및 기능정지 등에 대한 평가가 이루어 진다. 이러한 충격시험장치에 있어서 물체를 고속으로 움직이게 하여 물체간의 충격을 유발할 수 있는 속도발생기가 필요하다. 본 연구에서는 유공압을 이용하여 물체를 고속으로 움직일 수 있게 하는 속도발생기를 개념적으로 설계하고, AMESim을 이용한 해석모델을 통하여 발생 속도를 예측하였다. 해석 결과는 축소 제작된 속도발생기의 시험 결과와 비교하여 검증하였으며, 해석 결과를 이용하여 목표 속도에 적합한 속도발생기를 설계하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2000년도 제14회 학술강연논문집
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• pp.31-31
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• 2000

로켓 엔진은 고속의 고온 고압 제트가 분출함으로 인해 현존하는 소음 소스 수준 중 가장 큰 소음을 발생시킨다. 로켓 엔진에서 생기는 소음은 충격소음과 유동소음으로 구분할 수 있다. 충격소음은 연소제트의 불완전 팽창으로 인한 shock cell의 영향으로 shock wave가 발생하게 되어 고속의 제트가 대기와 충동함으로 인해 형성되는 충격파로 인해 발생되는 소음이며 유동소음은 mixing의 초기부분에서 초음속의 High velocity gas가 주변대기와 부딪히면서 생기는 난류와 전단력 때문에 발생하는 압력의 요동이 그 원인이 되어 고주파 소음의 특성을 띤 작은 eddy들에 의해 발생하는 소음이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.119-128
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• 1999

본 연구는 등방탄성체에 고속충격하중이 작용하는 경우에 대한 유한요소해석에 관한 것으로 대상구조는 여러 가지 모양의 2차원 평면구조를 택하였다. Galerkin 방법을 이용하여 유한요소 정식화하였으며 직접시간적분법에 의해 수치해를 구하였다. 본 해석에서는 균열이 없는 평판으로 수치해와 이론해를 비교하여 수치해의 신뢰성을 확인하였으며, 0°, 30°, 45°경사 균열이 없는 평판에 적용한 3가지 예를 분석하였다. 수치해석 결과는 이론해의 결과와 상호 잘 일치하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.1-9
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• 2013

본 연구에서는 강섬유와 FRP 시트에 의한 충격 저항성능 향상 효과를 평가하기 위하여 고속 충격하중을 받는 2방향 RC 슬래브에 대한 유한요소 해석을 수행하였다. 유한요소 해석 프로그램으로는 충격해석에 탁월하다고 알려진 LS-DYNA를 사용하였으며, 실험결과와의 비교를 위하여 핀란드 VTT 연구소에서 수행한 고속 충격 실험과 동일한 조건으로 해석을 수행하였다. $2100{\times}2100{\times}250$ mm의 RC 슬래브에 강 (steel)발사체를 통해 충격하중을 가하였으며 발사체의 무게는 47.5kg, 속도는 134.9m/s였다. 본 연구에서는 별도의 재료부재에 대한 충격실험을 통해 해석에 사용할 재료 모델을 검증하였다. 본 해석에서는 SFRC의 비선형적 연화 현상을 모사하기 위해 elastic-plastic hydro model을 적용하였으며, 보통콘크리트와 FRP의 재료모델을 모사하기 위해서 concrete damage model과 orthotropic elastic model을 각각 사용하였다. 해석 결과, 제안된 해석 기법은 충분한 신뢰성을 가지고 있으며, 보강 재료와 보강 기법의 유효성을 평가하는데 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 강섬유와 FRP Sheets 보강방법은 고속충격하중에서 우수한 충격 저항 성능을 보여주는 것을 확인하였다.