• 대한기계학회논문집B
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• 제38권7호
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• pp.601-605
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• 2014

일반적으로 표면적/부피비가 큰 전도성 다공체는 수퍼캐패시터의 전극이나 흡수제, 유연히터 등의 다양한 분야에 적용되어 왔다. 본 논문에서는 이러한 전도성 다공성 구조의 역학적 전기적 특성을 이용하여 고감도 압력센서를 구현하였다. 탄소나노튜브 용액에 스펀지를 적셔 다공체에 전도성을 부여하였으며, 압력에 따른 전도성 다공체의 저항 변화를 측정하였다. 전도성 스펀지에 압력이 가해졌을때, 각각의 탄소나노튜브들은 서로 맞붙게 되어 저항이 최대 20%까지 줄어듦을 확인하였다. 부드럽고 탄성력이 뛰어난 탄소나노튜브 스폰지는 반복적인 압축실험에도 모양의 변형 없이 매우 빠르게 안정화되고 일정한 저항변화를 확인할 수 있었다. 또한 스펀지 압력소자를 유연소자에 적용하기 위하여 탄소나노튜브 트랜지스터와 연결하여 외부압력에 따른 전기적 특성변화를 측정하였다.

• Elastomers and Composites
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• 제52권2호
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• pp.114-130
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• 2017

여러 종류의 고무 제품을 가정과 산업 현장에서 오래전부터 사용하여 왔기 때문에 고무 제품의 기능을 당연시하나, 고무만의 독특한 점탄성 기능에 근거한 충격 흡수 기능과 수축과 변형 능력을 다른 재료에서 찾기 어려워 고무 제품의 활용 분야가 점차 더 넓어지고 있다. 고무 제품의 사용 여건이 다양해지고 기능을 제고해야 할 필요성이 높아지면서 고무 물성을 보강하는 충전제가 고무 제품의 기계적 물성 제고뿐 아니라 고무 제품의 특수 기능을 보장하고, 생산성을 높이며, 수명을 늘리는 첨가제로서 더욱 중요해졌다. 충전제에 의한 고무의 물성 보강은 고무와 충전제의 종류, 첨가량과 가황반응 등 제조 방법과 조건에 따라 크게 달라져서 보강 효과를 간단하게 설명하기 어렵다. 지금까지 제안된 보강 기구와 보강 효과를 종합한다. 1) 고무 사슬과 충전제 사이에 친화력이나 수소결합에 의한 이음, 고무 사슬과 충전제 알갱이 사이의 화학결합, 또는 충전제 알갱이 표면이나 알갱이 사이에 고정된 이음끈 등에 의해 고무 사슬이 충전제 표면에 고정(immobilized)되고, 2) 고정된 고무 사슬이나 이음 구조, 또는 화학결합을 중심으로 고무 사슬들이 서로 얽히면서 고무 사슬의 움직임이나 변형이 제한되어 보강 효과가 나타난다. 3) 충전제 첨가량이 많으면 충전제 알갱이끼리 또는 충전제 알갱이-고무 사슬이 이어지면서 만드는 이음 구조도 고무 사슬의 움직임과 변형을 억제하여 보강 효과를 증진시킨다. 4) 충전제와 고무 사슬의 접근과 주변 고무 사슬의 얽힘으로 생성된 충전제-고무 결합체가 고무 물성을 보강하고 에너지 분산을 촉진하며 변화에 대한 저항을 증폭시켜 보강 효과를 증진한다. 5) 충전제 알갱이가 나노 크기로 아주 작아서 고무 사슬과 접촉할 수 있는 면적이 넓어져 고무-충전제 결합체가 많이 생성되고, 고무 사슬이 얽힐 수 있는 이음끈이 많으면 충전제 표면에서 고무 사슬의 농도가 높아져 보강 효과가 커진다. 종래에는 고무의 물성 보강은 인장성질과 내마모성의 증진에 초점이 맞추어져 있었지만, 사용 목적과 사회적 요구에 따라 보강 대상이 달라지고 있다. 승용차용 타이어에서 트레드 고무의 접지력과 구름저항을 동시 개선하기 위한 보강용 충전제로 실리카를 사용한다. 충전제가 단순 기능 보강에서 특수 기능의 보강으로 사용 목적이 다양해지면서, 충전제는 이제 고무 제품의 단순한 첨가제 수준을 넘어서 고무 제품의 용도를 넓히고 기능을 높이는 필수적인 물질로 발전하고 있다. 카본블랙과 실리카 등 전통적인 충전제 외에 탄소나노튜브나 그래핀 등의 새로운 충전제의 활용, 표면처리와 화학적 가공으로 판상 점토의 보강 기능 제고, 고무 내에서 충전제의 상태와 이들의 보강 기능에 대한 연구가 더욱 활발해지리라 전망한다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.1-8
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• 2013

본 논문에서는 객체 간 충돌음과 같이 가상환경의 발생 상황을 전달할 수 있는 중요한 감각 채널 중 하나인 소리를 통해 청각적 인터랙션을 디자인할 수 있는 방법을 제시하였다. 철, 고무, 유리 등 물질별 기본음 샘플에 대해 각각의 고유음을 특징짓는 모드 게인 값의 스케일 변경을 허용함으로써 디자인적 변형이 가능하도록 하고, 충돌 상황에 대한 인지적 속성인 충돌체의 크기, 딱딱한 정도, 접촉면적, 충돌 속도 차이에 의한 충돌음의 변화를 실시간에 재현할 수 있게 하는 계산적 알고리즘을 사용한 방법이다. 소리를 통한 충돌물체의 물질 및 충돌 상황 인지 실험을 통해 제안된 방법이 가상환경 청각적 인터랙션 디자인에 사용될 수 있음을 보였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권7호
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• pp.1740-1747
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• 2000

Under repeated rolling, initial plastic deformation introduces residual stresses which render the steady cyclic state purely elastic. This is called the process of shakedown. Many studies have been done about the shakedown in semi-infinite half space using calculated Hertizian pressure. In this paper shakedown processes in a shaft are studied by finite element analyses of a two dimensional(plane strain) model with elastic-linear-kinematic-hardening-plastic material subjected to repeated, frictionless rolling contact. Symmetric and non-symmetric pressure distributions are obtained using a simplified model of the bearing-shaft assembly. The rolling contact is simulated by repeatedly translating both pressure distributions along the surface of the shaft. By the influence of the non-symmetric pressure, larger residual radial tensile stress is generated in the immediate subsurface layer, which may make a crack propagate and, the subsurface undergoes a zigzag plastic deformation during the shakedown process, which may lead to a crack initiation.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.147-156
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• 2008

콘크리트의 일축압축실험에서 축하중이 발생함에 따라 새로운 균열이 발생하고 이 균열의 확장이 파괴의 주된 원인이 되는 경우가 대부분인데 이는 입자 결합 모델에서 입자간의 결합이 파괴되어 해석 대상체의 균열 모사와 유사하게 해석될 수 있어 콘크리트의 표준 공시체에 대하여 일축압축실험의 모사 가능성을 연구하였다. 그러나 입자 결합 모델은 해석 대상체를 입자간의 집합체로 모사하기 때문에 입자간의 결합을 결정하는 미시변수에 의해서 해석 대상의 거시물성이 변하게 되어 이들 변수간의 정량적인 관계를 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서 사용된 접촉 결합 모델에서는 총 8개의 미시변수가 있어 이들 변수와 일축압축실험결과 나오는 거시물성-탄성계수, 일축압축강도, 포아송비-와 콘크리트의 압축파괴거동에 관련이 있는 균열 개시 응력과 일축압축강도와의 비로서 5개의 거시물성에 대하여 부분배치법 및 회귀분석을 통하여 이들 간의 정량적인 관계를 도출하였고 그 결과 일축압축강도를 가정한 가상시료 및 조사 자료로부터 얻은 일축압축강도를 비교적 잘 모사할 수 있었다. 또한 해석을 수행한 공시체의 응력-변형률 곡선이나 응력 수준별 균열 발생의 빈도 및 파괴거동을 관찰한 결과 일반적인 콘크리트의 일축압축하중 하에서의 파괴거동과 상당부분 유사함을 보여 입자 결합 모델을 이용하여 콘크리트 공시체에 대한 일축압축실험을 잘 모사할 수 있다고 본다.

• Composites Research
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• 제12권5호
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• pp.54-64
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• 1999

본 연구에서는 낙하추 방식의 충격시험기를 이용하여 스티칭된 샌드위치 복합재의 저에너지 충격거동을 조사하였다. 스티칭된 샌드위치 복합재는 유리섬유직물의 면재와 우레탄 폼의 코아로 구성되어 있으며 위쪽 면재와 아래쪽 면재는 폴리에스터 보강섬유로 코아의 두께방향을 따라 스티칭하여 일체형으로 결합되어 있다. 이때 코아의 두께가 충격거동에 미치는 영향을 조사하기 위해 코아의 두께를 달리한 네 종류의 스티칭된 샌드위치 복합재를 고려하였다. 스티칭된 샌드위치 복합재에 작용되는 충격조건은 낙하추의 질량과 낙하추의 낙하높이를 조절함으로써 변화시켰다. 연구결과에 따르면 코아의 두께, 낙하추의 낙하높이, 그리고 낙하추의 질량 등의 변화는 스티칭된 샌드위치 복합재에서의 충격하중, 충격체와의 접촉시간, 면재에 형성된 변형율 등에 영향을 미침을 알 수 있었다. 또한 스티칭된 샌드위치 복합재는 스티칭부의 보강효과로 인해 손상을 억제시킬 분 아니라 손상이 발생한 경우에도 구조물로서 역할을 담당할 수 있다. 그러나 스티칭된 샌드위치 복합재를 효율적으로 기존의 구조물에 적용하기 위해서는 스티칭부에서의 수지함침성을 개선할 수 있는 제작공법의 연구가 필요하다.

• 지질공학
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• 제32권4호
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• pp.499-511
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• 2022

본 연구에서는 ETAG 027에서 제시하는 수직낙하실험법을 이용하여 100 kJ 낙석에너지를 포획할 수 있는 유연성 와이어로 낙석방지울타리에 대한 성능검증을 실시하였다. 유연성 와이어로프는 스프링과 와이어로프로 구성된 탄성력 증진 로프로서 와이어로프보다 탄성늘음이 향상되어 낙석과 와이어로프와의 접촉시간을 인위적으로 증가시켜 낙석 충격력 경감효과를 유발하고 낙석에너지 흡수효과 또한 향상시켰다. 9.8 kN의 콘크리트 공시체를 낙석방지울타리 상단 10.5 m 높이에서 자유낙하시켜 102.9 kJ의 낙석에너지를 낙석방지울타리에 가한 후 지주거동을 분석한 결과, 지주는 소성비틀림이 발생하였으며 탄성회복 후 최종변형량은 1.15 m로 ETAG 027에서 제시하는 기준인 2.0 m 이하의 결과가 제시되어 유연성 와이어로프 낙석방지울타리는 102.9 kJ의 낙석에너지를 성공적으로 흡수 가능한 것으로 확인되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2A호
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• pp.207-214
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• 2008

본 논문에서는 연계논문에서 제안된 혼합구조 접합부의 개선정도를 확인하기 위하여 2개의 혼합구조 실험체에 대하여 4절점 휨시험을 수행하였다. 혼합구조 접합부의 거동 분석을 위하여 3차원 비선형해석 결과와 실재하 실험 결과를 하중-처짐 관계, 하중-변형률 관계, 접합부 개구폭, 균열과 파괴모드를 통하여 비교하였다. 3차원 비선형 해석을 위하여 접촉요소를 사용하였으며 해석프로그램은 범용 구조 해석프로그램인 아바쿠스를 이용하였다. 실험과 해석의 결과로부터 제안된 L 모양의 접합부가 휨하중에서 기존안보다 강성이 크게 나타났으며, 보다 나은 구조적 성능을 나타냄을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.843-850
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• 2020

본 연구의 목적은 국내 위험물 운송용 탱크화차의 충돌안전설계 가이드라인 제안을 위해 해외 충돌안전 기준에 따른 국내 위험물 운송화차에 대하여 비선형 충돌해석을 하여 위험성을 평가하고, 구조적 취약부를 분석하는데 있다. 유럽의 EN 12663-2에서 규정하는 화차의 완충시험 및 북미 49CFR179에서 규정하는 탱크 펑크시험기준을 분석하였으며, 상용 유한요소 해석 솔버인 LS-DYNA를 이용하여 각각 기준에 따른 비선형 유한요소모델을 모델링하였다. EN 규격의 완충시험 해석결과 충돌속도 6 km/h 이하에서는 소성변형이 발생하지 않을 것으로 예측하였지만, 8 km/h 이상의 충돌속도에서 중앙연결기를 통한 하중 전달으로 차체의 센터실 후방 및 탱크 중앙 지지부에서 소성변형을 확인하였다. 북미 법규의 탱크 펑크시험 해석결과 국내 탱크화차는 두부 충돌모드에서 충돌차량의 운동에너지를 4 % 이상 흡수시 두부의 코너부에서 탱크 외벽의 파괴가 발생하였으며, 측면 충돌모드에서 운동에너지 30 % 이상 흡수시에 충격체가 접촉하는 탱크 외벽의 파괴가 발생하여 내부 적재물의 누출을 예상하였다. 국내 유류 운송용 탱크화차의 해외 충돌안전 기준의 만족을 위해서는 차체 구조보강 설계 및 탱크 방호설계 수준을 향상시킬 필요가 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.271-282
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• 2008

PCS 구조 시스템은 공장 제작 콘크리트 기둥과 휨, 전단성능에 유리한 철골보를 접합한 복합구조의 일종이다. 접합부는 기둥을 관통하는 볼트를 사용하여 단부평판 접합하게 된다. 따라서 건식공법이 가능하여 작업환경이 양호하고 공기단축이 가능하며 해체가 용이한 장점이 있다. 하지만 실험을 통해 PCS 시스템의 내진성능을 분석한 결과 강도, 강성, 에너지소산 능력은 ACI 기준에 만족하였으나, 초기 강성의 경우 실험체 모두 ACI 기준에 부족하였다. 초기강성이 저하된 요인을 조사하여 접합부 강성을 증가시킬 수 있는 방안을 마련하고자 컴퓨터 시뮬레이션을 하였다. ABAQUS를 사용하여 네오프랜 패드의 유무와 두께, 단부평판과 기둥의 접촉면 형상, 볼트 긴장력의 크기, 단부평판의 강성 등과 같이 접합부 강성에 영향을 주는 변수들로 연구를 수행하였다. 그 결과 기둥과 단부평판 사이의 초기 변형이나 네오프랜과 같은 채움재와 단부평판의 낮은 강성이 초기 강성을 저하시키는 것으로 조사되었다. 접합부 성능을 개선하는 방안으로 볼트간격을 조정하거나 스티프너로 보강하여 단부평판의 강성을 높이는 방법도 효과가 있었으나, 볼트의 긴장력을 증가하는 방법이 가장 효과적이었다. 단부평판의 상하부에 분리형 네오프랜 패드를 끼워 갭의 영향을 최소화하는 방법도 꽤 우수하였다.