• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.213-219
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• 2021

구조물을 지진 위험으로부터 완화시키기 위한 마찰면진장치의 상용화된 마찰재료 중 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE)은 내화학성과 마찰성능이 우수하다. 그러나 PTFE는 상대적으로 낮은 내마모성을 가지므로 경제적인 마찰재료이며 산화마그네슘(oxide magnesium, MgO)으로 내마모성을 증가시킨 개선된 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF)를 PTFE의 대안으로 제안하였다. 개발된 PVDF/MgO 마찰재를 이용하여 실험을 통해 마찰성능을 측정하였으며 PTFE의 마찰성능과 비교하였다. 그리고 측정된 마찰계수를 이용하여 마찰면진장치를 설계하였다. 마찰면진장치의 성능은 교량의 비선형 시간이력 해석을 통해 확인하였고, 이를 통해 마찰면진장치의 마찰재료로 PTFE를 대체하여 PVDF/MgO를 사용하는 것에 대한 타당성을 평가하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.1-8
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• 2008

본 연구에서는 전력설비 중 그 중요도가 가장 큰 변압기를 대상으로, 지진 발생 시 변압기의 파손을 방지하기 위하여 마찰진자 면진장치를 개발하고, 진동대시험을 통하여 그에 대한 내진성능을 입증하였다. 본 연구에서 개발한 마찰진자 면진장치에 대해 압축재하시험 및 마찰시험을 수행한 결과, 변압기의 면진장치로서 적용 가능한 것으로 나타났으며, 특히 변압기 축소모형을 대상으로 진동시험대에 의한 내진성능시험을 수행한 결과, 기존의 일반 고정기초형식보다 변압기 기초부의 최대 응답가속도는 약30%, 부싱 상단의 최대 응답가속도는 약 59% 감소하였다. 또한, 마찰진자 면진장치 설치 후, 변압기의 고유진동수가 약 82% 감소하며 장주기로 이동함을 확인할 수 있었다. 이와 같이 변압기에 마찰진자 면진장치를 적용하는 경우, 지진으로 인한 변압기의 파손을 효과적으로 방지할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.712-722
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• 2020

연구목적: 최근 국내 규모 5.0이상의 지진으로 인한 피해 발생이 증가하고 있다. 지진이 발생하면 구조물 이외에도 내부설비, 전력기기 등에 피해를 주게 된다. 이에 본 논문에서는 지진으로 인한 배전반과 같은 전기기기의 피해를 저감시킬 수 있는 이중 슬립마찰면이 있는 면진장치를 개발하였으며, 이에 대한 면진성능을 평가하였다. 연구방법: 면진성능을 평가하기 위해 진동대 시험을 수행하였으며, 면진장치 유무에 따른 성능비교를 수행하였다. 다양한 주파수와 가속도 수준에 대한 응답가속도 및 변위를 비교하여 면진장치의 감쇠효과를 분석하였다. 연구결과: 시험결과, 면진장치가 설치되어 있는 경우가 면진장치가 설치되어 있지 않은 경우보다 가속도 증폭이 최대 42% 작았다. 이는 면진장치의 이중슬립마찰면 사이에서 발생한 변위가 지진에너지를 소산하는 역할을 하여 증폭에너지가 감소된 것으로 판단된다. 결론: 이중 슬립마찰면을 적용한 면진장치는 약진보다는 강진에서 지진감쇠효과가 더 컸으며, 주파수가 클수록 지진감쇠효과가 더 좋았다. 따라서, 배전반과 같은 전기기기에 적용하여 지진에너지를 감쇠하는 작용을 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권4호통권77호
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• pp.407-417
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• 2005

원전 주 제어실에 마찰진자 베어링을 이용한 면진시스템을 적용하기 위한 해석 및 실험적 연구를 수행하였다. 마찰진자 베어링을 제작하였으며 동적 물성치 시험을 통하여 이의 성능을 평가하였다. 강재 격자 바닥판, 캐비넷, 4개의 마찰진자로 구성된 주제어실의 부분 면진시스템 모형을 제작하고 진동시험대 실험을 수행함으로써 마찰진자 시스템의 원전 적용성을 평가하였다. 진동대 실험에서는 원전 스펙트럼을 이용한 인공지진파를 사용하였으며 마찰진자 위치 점의 층응답 스펙트럼의 변화를 통하여 면진 성능을 평가하였다. 향후 실험을 통하여 구현하기 어려운 실험변수의 영향을 검토하기 위하여 수치해석 모형을 작성하여 실험 결과 비교 검증하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.55-61
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• 2008

면진장치 중에서 최근 많은 연구가 이루어지고 있는 마찰진자 베어링은 적절한 마찰력을 얻기 위해 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 마찰재가 이용되고 있다. 본 연구에서는 자력의 반발력을 이용해 재료의 성질을 대체하여 면진성능을 향상 시킬 수 있는 자력을 이용한 마찰진자 베어링을 제안하였다. 제안된 시스템은 자력에 의한 반발력이 수직력을 줄여줌으로써 재료에 의한 마찰계수의 영향을 줄일 수 있음을 가정하였다. 또한 자력의 영향을 가정하기 위해서 간단한 실험을 구성해 보았으며, 자력이 작용을 할 때 마찰계수($\mu$)를 약 20%정도 줄여줄 수 있었다. 실험 결과를 적용한 수치해석을 통해 다양한 지진에 대해서 기존의 마찰진자 베어링보다 향상된 성능을 보여주었고, 특히 지진으로 인해 구조물의 파괴에 작용하는 주된 요소인 최상층의 가속도와 구조물의 상대변위를 비교함으로써 제안된 시스템이 면진장치로서의 기능을 가지고 있음을 확인하였다. 자력을 이용하여 기존의 PTFE 마찰재를 대체할 수 있는 자력을 이용한 마찰진자 베어링의 구조적 설계를 할 수 있다면 마찰진자 베어링의 문제점을 보완한 기초격리장치로서 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.73-84
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• 2008

지진에 의한 구조물의 응답을 저감시키기 위하여 내진, 면진, 제진 등 다양한 장치가 사용되고 있으며 그 중에서 면진장치는 구조물로 전달되는 지진에너지를 최소화하기 위한 시스템으로 그 주된 목적은 구조물의 주기를 길게 만들어 지진파의 탁월주기를 벗어나게 하는 것이다. 본 연구에서는 대공간구조물의 기본적인 동적특성을 가지고 있으며 동시에 가장 간단한 구조이기도 한 아치에 납-고무면진장치와 마찰진자면진장치를 적용하여 지진거동을 분석하였다. 대공간구조물의 지진거동은 일반적인 골조구조물의 지진거동과 달리 수평지진에 의하여 수직방향으로 큰 지진응답이 나타나고 있다. 면진장치를 대공간 구조물에 적용할 경우에 수평지진하중에 의하여 수평방향 지진응답이 저감되는 것은 물론 면진장치의 수직강성으로 인하여 수직응답도 현저하게 저감되는 것을 알 수 있었다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.197-203
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• 2012

최근 환경 공해 저감에 대한 사회적 요구가 높아짐에 따라 구조물의 방음, 방진 설계가 더욱 중요해지고 있다. 이 논문에서는 최근 개발된 수직형 면진장치의 기본 개념 및 성능 확인 실험 결과를 제시하였다. 개발된 면진장치는 PTFE 재질 마찰면의 마찰작용을 이용하여 수직방향의 진동을 감쇠시키고 수평 및 수직으로 배치된 폴리우레탄 소재의 스프링을 통하여 복원력을 제공하는 구조이다. 성능확인 실험은 하중 재하 속도에 변화에 따른 성능 변화추이를 파악하기 위한 실험과 고정하중이 적용된 후 발생되는 진동하중 작용 시 가정된 하중-변위 특성을 확인하기 위한 실험으로 구성하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권2호통권42호
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• pp.7-15
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• 2005

본 연구에서는 하이브리드 면진장치가 설치된 단자유도 구조물의 동적거동을 예측할 수 있는 수치해석모델을 제안한다. 하이브리드 면진장치는 MR 감쇠기와 마찰진자시스템(FPS)으로 구성된다. MR감쇠기의 동적거동을 모형화하기 위하여 뉴로-퍼지 모델을 사용한다. 다양한 변위, 속도, 전압의 조합을 사용하여 MR 감쇠기의 성능실험을 수행한 후 얻어진 데이터를 이용하여 MR 감쇠기 뉴로-퍼지 모델을 ANFIS로 학습시킨다. FPS의 모형화는 본 연구에서 유도한 비선형 모델식에 근거하여 뉴로-퍼지 모형화방법을 사용하여 이루어진다. 본 연구에서는 MR 감쇠기로 전달되는 제어전압을 조절하기 위하여 퍼지논리제어기를 사용한다. 다양한 지진하중을 사용한 진동대 실험을 통하여 얻은 실험체의 동적응답과와 뉴로-퍼지 모형화방법을 사용한 수치해석의 결과를 비교한다. 뉴로-퍼지 모델을 사용하여 MR 감쇠기와 FPS를 모형화해서 수치해석을 수행한 결과 하이브리드 면진장치의 동적거동을 매우 정확하게 예측할 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제8권5호통권39호
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• pp.79-89
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• 2004

본 연구에서는 원전기기의 내진안전성을 증가시키기 위해 면진장치를 적용한 기기의 진동대 실험을 수행하였다. 원전구조물과 유사한 진동수 특성을 가지는 실험모형을 제작하여 실험에 사용하였으며 구조물 내부의 기기를 모형화 하기 위하여 400kg의 강체를 사용하였다. 탁월주파수 특성이 상이한 3종류 지진파를 이용하여 진동대 실험을 수행하였다. 면진장치로는 마찰진자형 베어링(FPS)을 사용하였다. 입력지진의 최대가속도를 0.1g, 0.2g, 0.25g의 3단계로 변화시키면서 실험을 수행하였고 또한 1방향, 2방향 및 3방향 가진에 의한 거동을 분석하였다. 실험결과 지진파의 연직성분이 FPS의 면진성능에 영향을 미치는 것을 알 수 있었으며 펄스타입의 속도성분이 큰 근거리 지진인 경우 면진효과가 감소하는 것을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.105-112
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• 2023

본 연구에서는 마찰모델에 따라 다른 마찰진자시스템(FPS)이 적용된 교량의 성능을 비교·분석하기 위해 구조해석을 수행하였다. 마찰해석모델 별 성능을 분석하기 위해 PVDF/MgO 마찰재의 마찰계수를 활용하여 쿨롱 마찰모델과 속도 의존 마찰모델을 구축했다. 쿨롱 마찰모델은 마찰속도와 관계없이 단일 마찰계수를 사용하며, 속도 의존 마찰모델은 마찰속도에 따른 마찰계수의 변화를 반영하는 마찰모델이다. 지진해석으로 비선형 시간 이력 해석과 지진 취약도 해석을 수행하여 구조물의 응답을 확인하였다. 마찰모델에 따른 바닥판과 교각의 지진 응답을 활용해 면진된 교량의 성능을 분석하였으며, 면진된 교량의 성능을 효과적으로 평가할 수 있는 마찰모델을 분석했다.