• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.156-165
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• 2011

본 연구는 PC와 RC부분이 만나는 접합면에 대한 구조적 거동과 수평 전단강도 평가를 위한 실험적 연구이다. 접합면에서의 수평전단 내력은 접합면의 거칠기나 전단보강근 유무에 따라 결정되어진다. 본 연구에서는 전단 보강근의 형상이 루프형과 래티스형로 구분하고, 보강근 간격 등에 따라 총 4개의 수평전단강도 실험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 실험결과, 접합면에서 수평전단 강도는 수직방향 변형에 의해 지배됨을 알 수 있었다. 보강근 형상에 따른 비교 결과, 루프형의 실험체가 평균 초기균열하중, 평균 최대하중 및 접합면의 평균 초기강성 측면에서 각각 33.7%, 45.9%와 55.2%정도 큰 것으로 나타났다. 현행의 국내 전단강도 평가식과 비교한 결과, 루프형 전단보강 실험체는 2.32~4.23배, 래티스형 전단보강 실험체는 1.65~3.06배 상회하는 것으로 나타났다. 따라서 접합면의 거동이나 구조설계기준에 의한 내력이 안전측으로 평가되어 현장에 적용하는 데에는 별다른 문제는 없는 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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• pp.622-640
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• 2009

원유 비축기지 저장공동과 같이 상하로 긴 형상의 대규모 공동에서 횡방향의 지압이 과도하게 작용하면 천정부의 응력집중과 측벽의 암반 변위가 과도하게 발생하여 저장공동의 불안정 요인이 된다. 특히 지압의 절대 크기가 암반 강도의 일정 비율 이상이 되면 응력 집중에 의한 암반의 취성 파괴를 유발하고, 이러한 현상은 터널 굴착 시 발생하는 파괴음(popping)과, 굴착면에 평행한 형태로 암편이 탈락하는 취성파괴(spalling) 현상을 동반한다. 이 글에서는 대규모 지하저장공동 굴착시 실제 발생한 과지압으로 인한 문제 사례에 대해 소개한다. 저장공동 굴착시 관찰된 암편 및 숏크리트 탈락과 균열 발생 현상을 관찰하고 암반 계측결과 분석을 통해 과지압의 현상을 진단하였다. 과지압 구간의 현재 상태 및 원안 설계안에 대해 연속체 및 불연속체 안정성 해석을 실시하여 문제의 심각성을 평가하였다. 이를 통해 굴착 형상 변경 및 특수 보강 방안을 제안하였으며 제안된 안의 보강효과에 대한 수치해석 평가 결과를 재검토 하였다. 이들 결과를 종합하여 과지압구간 보강안을 도출하였으며 상시 안정성 감시 대책으로 현장 암반의 미소파괴음 계측 방안을 제시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권3호
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• pp.275-283
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• 2010

최근 터널의 정보화 설계시공이 중요시 되어지고 있다. 암반에는 절리, 단층, 균열, 층리, 단열 등의 불연속면이 많이 포함되어 있다. 따라서, 암반 불연속면이 터널의 거동을 좌우하고 있다. 본 연구에서는 터널의 정보화 설계시공을 위한 키블럭 해석기법을 제안하고, 초대단면 터널현장에 적용했다. 제안한 해석기법은 불연속면의 연속성을 고려하여, 블록의 형상에 관계없이 모든 형상의 블록이 인식 가능하여 복잡한 굴착면에 적용가능하다. 터널현장에서의 해석결과를 비교 검토하여, 본 연구에서 개발한 터널의 정보화 설계시공을 위한 키블럭 해석기법의 타당성과 적용성에 대한 검증을 하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집A
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• pp.176-181
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• 2000

Stress intensity factors for a rigid line inclusion tying along a bimaterial interface are calculated by the boundary element method with the multiregion and double-Point techniques. The formula between the stress intensity factors and the inclusion surface stresses are derived. The numerical values of the stress intensity factors for the bimaterial interface rigid line inclusion in the infinite body are proved to be in good agreement within 3% when compared with the previous exact solutions. In the finite bimaterial systems, the stress intensity factors for the center and edge rigid line inclusions at interface are computed with the variation of the rigid line inclusion length and the shear modulus ratio under the biaxial and uniaxial loading conditions.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제53권4호
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• pp.78-99
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• 2020

천안 성불사 마애불은 16나한이 모두 남아있는 국내의 유일한 예로 학술적 가치가 아주 높으나 심하게 손상되어 있어, 보존 방안을 검토하기 위해 디지털 기록화와 정밀 진단을 바탕으로 안정성을 평가하였다. 이 결과, 삼존불은 비슷한 규모이나 나한상은 매우 다양한 크기를 보였으며, 권속 2구는 나한상에 비해 크다. 추정공양상은 나한상과 유사하며, 대부분의 존상은 형상과 제작기법이 잘 드러난다. 마애불이 새겨진 암반은 편리 구조가 뚜렷한 호상편마암으로, 석영과 장석으로 이루어진 우백대와 흑운모로 구성된 우흑대가 교호하며 미량의 백운모를 포함한다. 이 마애불에는 물리적 풍화와 변색 및 생물 오염이 복합적으로 작용하고 있으며, 주암면에는 미세 균열 1,131cm, 박리상 균열 1,061cm, 구조상 균열 1,456cm, 절리 1,277cm로 나타났다. 손상도 평가 결과, 절리 3.6(균열지수), 박리 5.2%, 박락 1.7%, 탈락 0.1%로 산출되었다. 특히 생물학적 풍화가 심하여 주암면의 생물피도는 9단계와 10단계가 전체 면적의 57.5%를 차지하였고, 5~8단계도 22.3%로 아주 높았다. 표면 변색 요인은 Fe과 Ca 및 S로 암갈색과 백색으로 나타나고 흑화 오염물에서는 다량의 C가 검출되며, 모든 영역에서 손상 가중치가 매우 높다. 마애불 암반에서는 서로 다른 방향을 갖는 불연속면이 확인되었다. 암반의 파괴유형 분석 결과, 평면 파괴와 전도 파괴의 가능성이 있으며 쐐기 파괴는 발생하기 어려운 것으로 나타났다. 주암면의 초음파 속도는 평균 2,463m/s이며, 절리대가 많은 좌측면 하부가 상대적으로 낮아 상당히 풍화된 단계(HW)와 완전히 풍화된 단계(CW)가 집중 분포하는 취약한 물성을 보였다. 이 마애불에서는 미세 균열의 14.9%와 박리상 균열의 58.9% 정도에서 보존처리가 요구된다. 또한 마애불의 보존 환경을 개선할 수 있는 수목 정비와 암반의 구배를 고려한 배수 시설 및 지반 정비가 필요하며, 장기적인 보존 관리를 위해 보호 시설도 검토해야 할 것이다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.73-73
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• 2010

합금원소가 다량 첨가된 고합금강, 스테인리스강, Ni기 초내열합금 등은 용접시 혹은 후열처리 동안 열영향부 (HAZ: heat-affected-zone)에서 결정립계를 따라서 액화균열이 종종 발생한다. 이러한 액화균열은 급속한 가열시 HAZ의 결정립계가 국부적으로 용융되어 액상필름을 형성하고, 냉각시 수축으로 인한 인장구속응력에 의해 필름을 따라서 균열이 발생하여 생성된다. HAZ 결정립계 액화는 탄화물, 황화물, 인화물, 보론계 화합물 등이 급가열시 기지와의 반응에 의해 표피 액상을 형성하는 조성적 액화 (constitutional liquation)에 의한 액상의 결정립계 침투로 설명되거나, 결정립계 자체의 용융점을 상당량 낮추는 보론(B), 인(P), 황(S)등의 편석에 의한 국부적 입계 용융으로 주로 연관 지어 해석한다. HAZ 액화균열은 고온 입계균열 현상이므로, 결정립계의 특성에 따라 크게 영향을 받으며 결정립계 character 설계에 의해 액화균열 저항성을 개선시킬 수 있음을 유추할 수 있다. 한편, 본 연구자들은 최근 Ni기 초내열합금에 있어 입계 serration 현상을 새롭게 발견하였으며, 이론적 접근법을 통해 serration을 위한 특별한 열처리 방법을 개발하였다. 형성된 파형입계는 결정학적인 관점에서 조밀 {111} 입계면을 갖도록 분해 (dissociation)되어 낮은 계면에너지를 갖게 됨을 확인하였으며, 입계형상 변화뿐만 아니라 탄화물 특성변화까지 유도하여 크리프 수명을 기존대비 약 40% 정도 향상시킴을 확인하였다. 본 연구에서는 이러한 직선형 입계 대비 'special boundary'로 간주되는 파형입계가 도입될 경우, 보론 편석 및 HAZ 액화거동에 미치는 영향을 고찰하고자 하였다. SIMS (secondary ion mass spectrometry)를 이용하여 열처리 직후 결정립계 보론편석 정도를 비교하였다. 파형입계 시편의 경우, 일반직선형 시편에 비해 결정립계에 보론편석 저항성이 우수함을 확인할 수 있었다. 재현 HAZ 열사이클 시험을 통해 미세조직을 정량적으로 분석하였다. 파형입계 시편 및 일반직선형 시편 모두 최고온도 $1060^{\circ}C$이상부터 입계 탄화물이 기지내로 완전 용해되고 입계가 액화되기 시작하였다. 최고온도별로 입계액화비율을 정량적으로 비교한 결과, 파형입계가 직선입계 대비 훨씬 낮음을 확인할 수 있었으며, 때때로 액화된 필름이 입계를 따라 전파되지 않고 부분적으로 단락되어 있음이 관찰되었다. 액화시험 후 투과전자현미경을 이용한 EDS (energy dispersive spectrometry) 분석을 통해 결정립계 액화의 주요원인은 입계 $M_{23}C_6$의 조성적 액화반응 보다는 보론 편석 (원자 및 $M_{23}(CB)_6$)으로 인한 결정립계 국부용융이 더 유력함을 유추할 수 있었다. 따라서 상기 결과로부터 입계구조가 안정되어 계면에너지가 낮은 파형입계가 보론편석에 대한 저항성이 우수하였으며, 이러한 결과는 액화 저항성에 대응되어 영향을 미침을 알 수 있었다. 게다가 파형입계에 액상 필름이 생성되더라도 낮은 계면에너지에 의해 비롯된 상대적으로 낮은 적심성 (wettability)에 의해 필름이 쉽게 전파되지 않음을 'Smith 입계 wetting 이론'을 이용하여 해석할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제17권5호
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• pp.389-410
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• 2007

불연속면의 빈도가 높지 않은 견고한 암반의 경우 굴착시 공동 주변 영역에서의 파괴나 변형 특성은 형성되어 있는 초기응력 조건과 강도 특성에 절대적인 영향을 받는다. 과도한 초기응력장은 굴착 공동 주변에 점진적이고 국부적인 취성파괴를 유발시킴으로서 시공의 안정성과 경제성을 확보하는데 장애요인으로 작용할 수 있다. 이 논문에서는 응력 수준과 터널형상에 따른 공동 주변의 취성파괴 거동 특성을 파악하기 위해 축소된 터널 시험체를 이용한 이축압축시험과 입자 결합모델을 이용한 개별요소법의 일종인 $PFC^{2D}$ 해석에 의한 연구를 수행하였다. 실내 이축압축시험을 통해 취성파괴의 발생 영역과 형태 면에서 실제 암반 공동 주변에서 발생된 파괴 특성과 유사한 파괴 거동을 모사할 수 있었다. 모형시험체에 대한 이축압축시험 결과 최소 주응력 방향의 공동 단면 곡선부에서는 균열이 표면에서 개시된 후 내부로 진행되어 국부적인 노치형 파괴영역이 형성되었다. 이에 비해 모서리와 직선부의 경우 공벽 표면과 내부에서 발생된 균열들의 상호 연결, 결합에 의해 대규모의 노치형 분리면이 유도되고 곡선부에 비해 큰 파괴영역이 형성되는 것으로 조사되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.175-186
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• 2013

본 연구에서는 Model Code 2010에 제시된 실험방법에 근거하여 설계강도 60MPa의 강섬유보강 콘크리트의 휨강도와 잔존강도, 휨인성을 평가하였다. 비교를 위하여 설계강도 40MP의 강섬유보강 콘크리트도 실험하였다. 또한, 배합의 평가를 위하여 파괴된 시험체의 파괴면을 육안으로 관찰하여 강섬유의 분산도를 평가하였다. 본 실험에서 사용된 강섬유는 형상비 64, 67 및 80의 국내산 후크 강섬유이다. 강섬유 혼입률은 체적에 대하여 0.5%로 동일하다. 실험결과, 설계강도 60MPa에서는 형상비가 큰 강섬유가 혼입된 강섬유보강 콘크리트만이 Model Code 2010에서 제시된 요구성능을 만족하는 것으로 나타났다. 고강도 콘크리트에서는 큰 형상비의 강섬유가 심대한 균열에서 충분한 인성을 확보하는데 기여할 수 있는 것으로 판단된다. 또한, 섬유의 고른 분산도 확보를 위해서는 낮은 슬럼프가 유리한 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.558-567
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• 2020

본 연구는 항공기 운용 중 발생하는 구조 결함의 원인을 분석하기 위해 연료흐름분배기 장착 구조물의 결함특성을 확인하고자 한다. 일반적으로 항공기 운용 중 발생하는 체계 진동과 구성품 단일 진동에 의해 구조 결함이 야기된다. 결함을 정의하고 설계 및 운용 분석으로 이어지는 과정을 통해 원인 규명 방법을 제시하고자 한다. 연료흐름분배기는 급격한 유량의 증가로 인한 압력의 변화로 발생되는 진동에 의해 지지구조의 결함이 발생되었다. 지지구조에 발생하는 하중 특성 및 파단면 분석을 통해 초기 균열이 반복하중으로 인해 피로균열이 발생하였다. 연료흐름분배기 지지구조 결함은 항공기 운용분석 결과 기종별 기동 및 비행시간은 균열과 직접적인 상관관계가 적고, 후기연소(A/B) 사용과 관련이 있다. 결함에 대한 개선을 위해 연료흐름분배기 하부 장착 Bracket의 균열 부위에 정적 및 수명해석을 통해 구조 보강형상을 확정하였다. 보강에 대한 분석 결과 구조 강도 최소 마진이 +0.15로 구조 건전성을 확인하였고, 구조 수명 분석결과 해당 부위에 응력이 15Ksi 이하로 작용하였으며 피로 수명이 7,700 Cycle 이상임을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.459-467
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• 2016

최근, 도로를 따라 지하 5~7m의 저심도에 설치되는 저심도 도시철도시스템의 경제성을 확보하기 위해, 신개념의 모듈식 개착 시공법을 개발 중에 있다. 본 연구에서는 상부 슬래브간의 연결부에 대한 구조성능 검증을 위해 루프이음을 가진 프리캐스트 철근콘크리트 부재들의 4점 재하 실험을 수행하였다. 전체 11개의 실험체가 제작되었으며 단면형상, 이음부 형상, 이음길이, 횡방향 보강철근을 변수로 이음이 없는 전단면 및 반단면 실험체와 비교하였다. 실험결과, 루프이음 실험체는 항복하중과 최대하중시 변위량 차이가 컸으며 이는 항복이후 접합부에서 발생한 균열이 확장됨에 따라 강성저하로 변위량이 급격히 증가한 것으로 판단된다. 또한 200mm의 루프이음을 가진 반단면 실험체의 경우, 이음이 없는 기준 실험체에 상당하는 휨성능을 확보하며 200mm 초과시 휨성능 향상의 정체기를 보였다.