• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2000년도 추계학술발표회 초록집
• /
• pp.17-17
• /
• 2000

탄소섬유/에폭시 적충복합재는 경량성 및 비강도, 비강성이 우수해 최근 들어 항공기, 자동차, 우주선 등에 대한 적용이 급속도로 증가하고 있다. 그러나 적충복합재 구조물에 있어 최대 약점 중 하나는 적충된 면이 서로 떨어지는 충간분리가 발생 할 수 있다는 것이다. 본 논문에서는 탄소섬유/에폭시 적충복합재의 파괴특성을 향상시키기 위해 프리프레그 (prepreg)를 이온빔으로 표면처리하는 방법에 대해 연구하였다. 즉 프리프레그를 $Ar^+$ 이온도 움반응법에 의해 표면처리 하였으며 이를 적용, 열림모드 파괴특성을 검토하였다. 즉 표준 프리프레그와 표면처리 된 프리프레그를 이용 $0^{\circ}$ 단일방향 DCB(Double Cantilever Beam) 시편을 제작하였으며, 각각의 경우에 대하여 파괴시험을 수행하였다. 파괴시험으로부터 파괴 저항곡선(R-곡선)을 결정하여 이를 비교 검토함으로서 프리프레그의 표면처리가 파괴특성에 미치는 영향을 해석하였다. 본 연구를 통해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 층간분리 길이가 동일한 경우 표면처리한 경우의 컴플라이언스가 표면처리 하지 않은 경우에 비해 작게 나타남을 알 수 있었다. 둘째, 파괴하중 값은 컴플라이언스와 반대현상을 나타낸다. 즉 표면처리한 경우의 파괴하중 이 표면처리 하지 않은 경우에 비해 크게 나타남을 알 수 있었다. 셋째, 표면처리 한 시편의 경우 R-곡선이 향상됨을 알 수 있었다. 즉 표면처리 한 경우의 열림모드 파괴이성, $G_{Ic}$ 값은 표준 시편의 값보다 24% 높았다. 이는 프리프레그의 표면처리 가 충과 충간의 접착강도를 증가시키고 또한 탄소섬유와 에폭시 간의 계면력을 증가시킨데 기인하는 것으로 사려된다.되었으며, duty-on 시간의 증가에 따라 $Cr_2N$ 상의 형성이 점점 많아져 80% duty-on 시간 경우에는 거의 CrN과 $Cr_2N$ 상이 공존하는 것으로 나타났다. 또한 duty-on 시간이 증가할수록 회절피크의 세기가 증가하여 결정화가 더 많이 진행되어짐을 알 수 있었다. 마찬가지로 바이어스 펄스이 주파수에 다른 결정성의 변화도 펄스의 주파수가 증가할수록 박막이 결정성이 좋아지고 $Cr_2N$ 상이 쉽게 형성되었다. 증착 진공도에 따른 결정성은 상대적으로 질소의 농도가 높은 낮은 진공도에서는 CrN 상이 주로 형성되었으며, 반대로 높은 진공도에서는 $Cr_2N$ 상이 많이 만들어졌다. 즉 $1.3{\times}10^{-2}Torr$의 증착 진공도에서는 CrN 상만이 보이는 반면 $9.0{\tiems}1-^{-2}Torr$ 진공도에서부터 $Cr_2N$ 상이 형성되기 시작하여 $5.0{\tiems}10^{-2}Torr$ 진공도에서는 두개의 상이 혼재되어 있음을 알 수 있었다. 박막의 내마모성을 조사한 결과 CrN 박막의 마찰 계수는 초기에 급격하게 증가한 후 0.5에서 0.6 사이의 값으로 큰 변화를 보이지 않았으며, $Cr_2N$ 박막도 비슷한 거동을 보였다.차 이, 목적의 차이, 그리고 환경의 의미의 차이에 따라 경관의 미학적 평가가 달라진 것으로 나타났다.corner$적 의도에 의한 경관구성의 일면을 확인할수 있지만 엄밀히 생각하여 보면 이러한 예의 경우도 최락의 총체적인 외형은 마찬가지로 $\ulcorner$순응$\lr

• 해양환경안전학회지
• /
• 제28권4호
• /
• pp.632-638
• /
• 2022

우리나라는 연안해역을 집약적으로 활용하기 때문에 폐기물로 인한 해양사고 발생률도 높은 편이다. 항해하는 선박의 추진기에 해양부유물, 폐로프, 폐어망 등이 감기는 사고를 부유물감김사고로 정의하고 있다. 이러한 사고를 예방하기 위해 본 연구에서는 국내에 상용화되어 세이버 타입(Shaver type)의 로프절단장치를 유한요소법을 이용하여 구조안전성 검토와 수조시험을 통해 절단 과정 및 성능평가를 진행하였다. 그 결과 로프절단장치를 구성하는 모든 파트는 0.5s 도달하기 전 파손되었으며, 인장강도 대비 발생한 최대응력을 기준으로 각 파트의 안전계수는 최소 2이상으로 나타났다. 수조시험에서는 세이버타입의 절단장치의 절단 과정을 살펴보았고, 실제 해상에서 부유중인 폐로프가 다양한 각도로 진입하는 것을 고려하여 케이스 별로 설치 각도를 설정하였다. 그 결과 모든 케이스에서 절단이 되었으며, 절단 날이 어떠한 각도에 장착되어도 로프를 절단하는데 문제가 없을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제52권10호
• /
• pp.743-752
• /
• 2019

만곡수로에서의 흐름은 나선형 운동 형태의 이차류가 지배적이며, 이로 인해 일반적으로 만곡 외측을 따라 침식 현상이 발생하게 된다. 이러한 이차류를 약화시키기 위해서 보통 만곡수로 외측을 따라서 수제와 같은 수공구조물을 설치한다. 이 연구에서는 OpenFOAM 오프소스 소프트웨어를 토대로 난류 해석을 위한 하이브리드 RANS/LES 기법과 자유수면 해석을 위한 VoF기법을 이용한 3차원 수치모의를 통해서 $90^{\circ}$ 만곡수로에 설치된 잠긴수제가 후루드수가 0.43인 조건에서 이차류의 발달에 미치는 영향을 분석하였다. 시간과 공간에 대해서 2차 정확도의 유한체적법을 이용하여 수치모의를 수행하였으며, 수치해석 결과는 실험결과와 비교하여 수치모의의 정확도를 평가하였다. 잠긴수제가 설치된 경우의 수치모의 결과를 흐름방향 유속 분포와 횡방향 순환 유속벡터장을 중심으로 수리실험 관측값들과 비교할 때 수치모의 결과는 수리실험에서 관측된 주요 이차류 흐름 거동과 현상들을 대부분 양호한 정확도로 잘 재현하는 것으로 나타났다. 수치모의 결과를 비교해보면, 잠긴수제 설치로 인해서 만곡이 끝나는 단면 외측 하상부근에서의 유속은 약 평균유속의 1/3 정도 감소하는 반면에 수제 상단부에서의 전단층 발달에 따른 흐름 가속으로 자유수면 부근까지 유속이 증가하고 만곡 수충부에서는 수면 부근 유속이 약 20% 증가하는 것으로 나타났다. 결과적으로 잠긴수제는 만곡부에서 발생하는 이차류의 강도를 약화시켜 만곡부 외측 하상의 안정에 도움이 될 것으로 판단된다. 한편, 각 잠긴수제 전면부에서 말발굽와가 그리고 후면부에서는 후류가 형성되면서 수제 구조물 주변에서 강한 국부세굴이 발생하는 것으로 나타남으로, 국부세굴을 최소화할 수 있는 수제의 형상 및 배열에 대한 추가 연구가 요구된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제24권2호
• /
• pp.193-215
• /
• 2022

최근 지상구조물이 포화상태에 이르렀고 증가하는 교통난과 환경문제를 해결하기 위한 방안으로 터널과 같은 지하구조물을 활용한 지하화 건설이 각광 받고 있다. 그러나 증가하는 지하구조물로 인해 지속적인 지하화 개발을 위해서는 근접 시공이 불가피한 상황이다. 새로운 지하구조물을 근접 시공할 시 기존구조물에 미치는 영향으로 인해 안정성이 취약해져 붕괴를 일으킬 수 있다. 따라서 기존구조물의 안정성을 분석하는 것은 필수적으로 고려해야 하는 사항이다. 본 연구에서는 지하구조물인 병렬터널의 하부에 신설터널을 굴착하여 근접시공으로 인한 기존 병렬터널에 미치는 영향을 수치해석을 사용하여 분석하였다. 변위조절모델(Displacement Control Model, DCM)을 이용하여 시공 시 발생하는 지반손실률을 세 가지(0.5%, 1.0%, 1.5%)로 모사하였다. 필라 중심을 기준으로 신설터널이 위치하는 거리를 5 m, 6 m, 7 m, 8 m, 9 m로 설정하고 각 거리별로 간격을 5가지(0D₁, 0.37D₁, 0.75D₁, 1.13D₁, 1.5D₁)로 설정하였다. 일반적으로 지반손실률이 증가하고 거리가 근접할수록 최대변위, 각변위가 증가하였고 필라의 안정성을 평가하는 강도/응력비 또한 감소하였다. 결과적으로 신설터널과 필라 중심과의 거리가 5 m, 간격이 0D₁, 지반손실률이 1.5%인 경우 기존 병렬터널의 안정성이 가장 취약한 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제38권2호
• /
• pp.357-367
• /
• 2018

최근 경주와 포항에서 발생한 지진으로 국내에서 액상화 현상에 대한 관심이 커지고 있다. 지반의 액상화는 포화된 상태에서 지진과 같은 동하중을 받았을 때 과잉간극수압이 발생하여 흙이 강도를 상실하고 물과 같이 거동하는 현상이며 지반 침하와 상부구조물의 전도와 같은 심각한 문제를 야기한다. 따라서 액상화 발생 가능성을 미리 파악하고 대비할 필요가 있다. 액상화의 발생 가능성과 액상화 피해 정도는 일반적으로 액상화 가능 지수(Liquefaction Potential Index, LPI)에 의해 정량적으로 평가된다. LPI의 계산은 시추공 별로 이루어지며 지반응답해석이 필수적인 작업으로 선행되어 많은 시간과 노력이 필요하다. 본 연구에서는 다양한 지하수위 분포를 가지는 넓은 지역의 액상화 평가를 간단히 수행할 수 있도록 전단파 속도와 LPI의 상관관계를 이용한 액상화 평가 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 액상화 가능 층의 평균 전단파 속도(${\bar{V}}s^{\prime}liquefiable$)와 액상화 가능 층의 두께로 나누어 정규화한 정규화 LPI의 상관관계를 분석하여 지하수위 별로 다양한 암반노두가속도에 대해 적용 가능한 상관관계식을 제시하고 이용한다. 상관관계를 이용한 액상화 평가 방법의 적용성을 확인하기 위해 서울특별시의 104개 시추조사자료를 이용하여 지하수위 0m, 1m, 2m, 3m에 대해 상관관계식을 제시하였으며 제시한 상관관계식을 이용하여 서울특별시와 경주시의 액상화 발생 가능성을 평가하였다. 지반응답해석을 이용해 계산한 LPI와 상관관계식을 이용해 계산한 LPI를 비교하였으며 제안된 액상화 평가 방법의 적용성을 확인하였다. 마지막으로 제안된 액상화 평가 방법에 따라 결정된 LPI의 분포를 지구통계학적 기법인 크리깅을 통해 지도로 나타내었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제32권10호
• /
• pp.41-53
• /
• 2016

토사층 하부에 절리암반층이 존재하는 복합지반을 굴착하고 설치하는 흙막이 구조물의 안정성은 배면에 작용하는 토압에 의해 결정된다. 보통 복합지반에서는 암반층을 토사로 간주하고 암반층의 지반강도 정수를 적용하여 경험적으로 토압을 구하는데, 암반층의 불연속면을 고려하지 않기 때문에 대개 실제 작용 토압보다 작게 산정된다. 본 연구에서는 복합지반에서 토사층과 암반층의 구성비율 및 암반층의 절리경사에 따라 흙막이 벽체에 작용하는 토압의 크기와 분포형태를 규명고자 대형토조(높이 3.0m, 길이 3.0m 폭 0.5m)에서 축척 1/14.5로 2차원 대형 모형실험을 수행하고, 같은 조건으로 수치해석을 수행하였다. 실험지반은 토사층과 암반층의 분포비가 각각 65%:35%와 50%:50%가 되도록 조성하였고, 암반층의 절리는 굴착측으로 $0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$ 각도로 구성하였다. 그 결과 흙막이 벽체에 작용하는 토압은 암반층 절리 경사각(J)이 커질수록 증가 하였으며, 암반층비율이 증가함에 따라 암반층에 작용하는 토압도 증가하였다. 암반층에 작용하는 토압은 암반층의 비가 50%(R50)이고, 암반층의 절리 경사각이 $60^{\circ}$일 때 가장 크게 발생하였다. 대형모형실험과 수치해석 결과를 바탕으로 임의 복합지반을 굴착할 때 발생하는 토압을, 최상단 버팀대토압과 최대토압 및 굴착하단을 꼭짓점으로 하는 사각형분포로 이상화하고, 암반층비율과 절리경사각도를 고려하여 토압을 구할 수 있는 토압식을 제안하였다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제14권1호
• /
• pp.80-87
• /
• 2011

자율무인잠수정은 해수면탐사선에 비해 해저면에 더 가까이 접근할 수 있는 장점을 제공한다. 수심자료, 해저면 물질 정보와 해저면 하부 영상을 얻기 위해서는 자율무인잠수정에 탑재된 다중빔음향즉심기, 해저면영상탐사기 및 천부지층탐사기 등이 유용하게 사용된다. 일본해양연구개발기구는 3000m급 자율무인잠수정 우라시마를 개발하였다. 잠수정의 전력공급용 연료전지시스템의 공학적 개발과 시험과정을 거쳐 우라시마에는 신형 리튬이온전지 시스템이 설치되었다. 잠수정은 초기 공학적인 업무에서 과학적 사용 목적으로 개량되었다. 다양한 과학장비들이 추가되었고 2006년부터 과학적인 목적의 임무수행을 위한 잠항시험이 수행되었다. 2007년 시험운항에서 일본 기이반도 해역 북구마노분지 부근에서 우라시마의 해저면영상탐사기와 천부지층탐사기를 이용하여 고해상 음향영상자료를 획득하였다. 후방산란강도 도면에서는 많은 암설류가 확인되었고, 천부지층탐사단면에서 연구해역의 북동쪽 끝 부근의 하부구조가 확인되었다. 이러한 특징은 최신 선상지의 형성과 관련된 구조를 암시한다. 그러나 남서 해역에서는 해저면 하부 ~20 ms 부근에서 강한 반사층이 존재하는데, 이는 삭박특징으로 해석되며 현재는 더 젊은 해저 퇴적물로 덮여있다. 잠수정의 성능은 지속적으로 향상되고, 우라시마를 활용하여 많은 유용한 결과가 얻어질 것으로 기대된다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
• /
• 한국지구물리탐사학회 2004년도 정기총회 및 제6최 특별 심포지움
• /
• pp.70-83
• /
• 2004

문화유산의 안전진단에 대한 가장 중요한 전제는 비파괴에 있다. 석조문화재에 대하여서도 비파괴진단과 보존을 위한 연구는 필수적이며 주요한 기술적 핵심이다. 비파괴진단 기술로서 지구물리탐사는 석조문화재 지반의 특징을 밝히는 중요한 역할을 하는데, 그 이유는 지반의 특성을 이해하는 것이 안전진단에 필수적이기 때문이다. 탐사사례로 국보급문화재인 경주 불국사의 다보탑(높이 10.4m, 기단폭 7.4m, 하중 123.2 ton)과 석가탑(높이 10.8m, 기단폭 4.4m, 하중 82.3ton)에 대한 지구물리탐사가 이루어졌다. 현재 석탑에서는 풍화는 물론 탑의 기울임 및 지대석의 어긋남 현상들이 관찰된다. 두 탐을 구성하는 석재의 역학적 성질을 위해 초음파 속도 측정을 실시하였고 천부지하구조를 위해 탄성파, 전기비저항, 지하레이더 등의 비파괴 복합 지구물리탐사를 석탑 주변에서 수행하였다. 초음파 속도범위는 석가탑에서는 1217${\~}$4403 m/s이며, 다보탑에서는 584${\~}$5845 m/s이며 이로부터 추정한 일축강도 평균치는 각각 463 kg/$cm^2$, 409 kg/$cm^2$이다. 탄성파 속도 분포에서는 다보탑 지반이 더 큰 속도를 보여 상대적으로 석가탑 지반보다 견고함을 보여준다. 대체로 석탑지반의 전기비저항은 최대 2200 $\Omega$m이며 200 $\Omega$m내외의 외부지반보다 더 높은 값을 보인다. 복합 지구물리탐사 결과를 종합하면 다보탑지반의 형태는 팔각형(한 변은 6 m)으로 그 깊이는 약 4 m 이나, 석가탑지반은 약 8${\times}$10 m의 직사각형 형태로 깊이는 약 3 m 이다. 이는 석탑 건립 당시 약 $8ton/m^2$의 탑 하중을 견디기 위해 구축한 기초구조로 해석한다. 대체로 두 석탑의 북서쪽 부분이 주변지역보다 낮은 탄성파 속도와 낮은 비저항 값이 관찰되는데 이 부분은 연약한 지반으로 판단하며 각 석탑이 북북서쪽 방향으로 기우는 원인으로 판단한다.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제37권6호
• /
• pp.921-935
• /
• 2017

이 연구의 목적은 소외계층학생을 대상으로 실시된 국내 과학교육연구 문헌들을 분석하여 이에 대한 연구의 동향을 조사하는 것이다. 이를 위해 1984년부터 2017년 2월까지 KCI 등재 등재후보 학술지와 국내 석 박사 학위 논문 중 장애, 저소득, 농산어촌, 다문화, 탈북, 학업위기, 기타소외 학생을 대상으로 수행된 과학교육 연구 문헌들을 수집하여 이를 연구 출처, 수행 연도, 연구 대상, 연구 설계, 연구방법, 연구 내용으로 분석하였다. 연구 결과, 총 125편의 학술지 논문과 147편의 학위 논문이 수집 되었다. 이중 장애학생에 대한 연구가 61%, 학습부진학생 20%, 탈북 학생에 대한 과학교육 연구는 6%였고 나머지 소외계층학생집단에 대한 연구는 모두 5%미만의 수치를 보여주었다. 연구 연도에 따른 분석 결과 1984년부터 주로 장애학생과 학습위기학생을 대상으로 한 과학교육 연구를 중심으로 지속적으로 증가하던 소외계층학생 대상 과학교육 연구는 2008년을 전후하여 급격한 증가를 보여주었고 이후 매년 20편이상의 연구들이 수행되었다. 분석된 논문의 58%가 양적연구, 28%가 질적연구 그리고 14%가 혼합연구 설계를 사용하였다. 연구 방법에 있어서는 실험 연구 30%, 해석연구 22%, 상관 연구 20%, 그리고 조사 연구가 14%를 차지하였다. 논문의 핵심어를 추출하여 연구내용의 특성을 분석한 결과 소외계층학생을 대상으로 한 과학교육 연구들은 연구 대상자들의 특성을 포함한 다양한 연구내용을 다루고 있었지만 여러 연구에서 지속적이고 집중적으로 다루어진 핵심어는 관찰되지 않았다. 각 소외계층학생에 대한 과학교육 연구들의 집단별 핵심어의 구조적 관계를 분석한 결과 핵심어 중 '학업성취도'가 매개정도와 연결강도가 가장 높은 것으로 확인되었다.

• 한국결정학회지
• /
• 제8권1호
• /
• pp.6-14
• /
• 1997

제올라이트 X에 $Sr^{2+}$와 $K^+$ 이온이 교환된 $Sr_{31}K_{30}-X$와 $Sr^{2+}$와 $Tl^+$ 이온이 교환된 $Sr_{8.5}Tl_{75}$의 결정구조를 공간군 Fd3로 $21(1)^{\circ}C$에서 단결정 X선 결정학적 방법으로 해석하였다. 각각의 결정은 $Sr(ClO_4)_2$와 (K 혹은 Tl)$NO_3$의 몰 비가 1 : 5인 용액을 사용해서 흐름 법으로 5일 동안 이온 교환시키고 $360^{\circ}C$에서 진공탈수 시켜 두 결정을 얻었다. 이들 결정은 회절강도가 $I>2{\sigma}(I)$인 293개와 351개의 회절반사를 사용하여 최종오차인자가 $R_1=0.072,\;R_w=0.057$과 $R_l= 0.058,\;R_w=0.044$까지 각각 정밀화하였다. $Sr_{31}K_{30}-X$결정에서 $Sr^{2+}$ 이온과 $K^+$ 이온은 모두 다섯 개의 서로 다른 결정학적 자리에 존재하였다. 단위세포당 16개의 $Sr^{2+}$ 이온은 결정학적 자리 I인 D6R의 중심에 각각 위치하고 D6R 모두를 채우고 있다. 나머지 15개의 $Sr^{2+}$ 이온과 17개의 $K^+$ 이온은 큰 동공 속에 있는 결정학적 자리II에 위치하고 세 개의 산소이온이 이루는 평면에서 각각 $0.45{\AA},\;1.06{\AA}$ 큰 동공속으로 이동하여 위치하고 골조산소와 결합거리는 각각 $2.45(1){\AA},\;2.64(1){\AA}$이다. 13개의 $K^+$ 이온은 두 개의 다른 결정학적자리 III'에 위치하며 인접한 산소와의 결합거리는 각각 $2.88(7){\AA}$와 $3.11(10){\AA}$이다. $Sr_{8.5}Tl_{75}-X$에서는 $Sr^{2+}$이온과 $Tl^+$ 이온이 역시 다섯 개의 서로 다른 결정학적 자리에 위치한다. 약 8.5개의 $Sr^{2+}$ 이온은 결정학적 자리 I에 있으며, 15개의 $Tl^+$ 이온은 D6R의 3회 전축상의 소다라이트내에 있는 결정학적 자리 I'에 있다. 이 $Tl^+$ 이온은 골조산소와의 결합거리가 $2.70(2){\AA}$이며 세 개의 산소가 이루는 평면에서 $1.68{\AA}$ 소다라이트내로 이동하여 위치한다. 32개의 $Tl^{+}$ 이온은 결정학적 자리 II에 존재하고 있으며 산소와의 결합거리를 $2.70(1){\AA}$을 유지하면서 큰 동공속으로 $1.48{\AA}$ 이동하여 위치한다. 약 18개의 $Tl^+$ 이온은 결정학적 자리III에, 또 다른 10개의 $Tl^+$ 이온은 결정학적 자리III'에 존재하고 골조 산소와 각각 $2.86(2){\AA},\;2.96(4){\AA}$의 결합거리를 이룬다.