• 터널과지하공간
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• 제22권2호
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• pp.144-156
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• 2012

본 논문에서는 TBM의 굴진성능 평가를 위한 실내시험 중 하나인 압입시험의 시험과 결과 분석방법에 대하여 연구하였다. 압입시험은 암석의 굴진저항 및 취성도를 나타내는 여러 지수들을 산정하고 이를 통해 TBM의 굴진율 및 추력을 직접적으로 추정할 수 있는 유용한 실험으로 알려져 있으나 국내에서는 아직 관련된 연구가 수행된 바 없으며 규격화된 시험방법이나 결과해석방법 역시 제시되지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 압입시험의 시험 장비를 재구성하여 제작하였고 다양한 조건에 대하여 시험을 수행하여 합리적인 시험방법과 시편의 크기에 대하여 고찰하였다. 또한 국내의 6개 암종에 대하여 압입시험을 수행하고 하중지수의 산정방법에 대하여 연구하였으며 하중지수로써 PLI와 MLI를 제안하였다. 본 연구에서 제안된 지수인 PLI와 MLI는 동일한 암종을 대상으로 수행된 선형절삭시험결과와 밀접한 상관관계를 보였으며 하중지수를 통해 개략적으로 예측된 단일 디스크커터의 수직하중은 실험값과 10% 오차를 보였다. 압입시험은 TBM의 성능예측을 위한 유용한 실험법임을 확인할 수 있었으며 본 연구는 이를 위한 기초연구로서 그 활용도가 높을 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권12호
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• pp.1503-1512
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• 2013

본 논문에서는 cohesive zone 모델을 이용한 유한요소해석에 기초해 압입 파괴인성 평가식을 제시한다. 먼저 Vickers 압입균열해석에 기초해 다양한 물성변수(항복변형률 ${\varepsilon}_o$, 푸아송비 ${\nu}$, 영률 E)의 들이 균열크기에 미치는 영향을 분석하고, 파괴인성을 압입 시 측정되는 최대하중과 균열길이로 나타낼 수 있는 수식을 회귀로 얻었다. 아울러 접촉길이 a, E/H (H: 경도) 등을 추가 압입변수로 선정해 다양한 형태의 파괴인성평가법을 제시했다. 이후 동일 압입하중에서 압입자각 및 압입자 형태와 균열 크기의 관계를 분석해 Vickers 압입 파괴인성평가법을 다양한 압입자 형태로 확장했다. 본 연구에서 제안된 평가식을 이용하면 압입시험으로 얻어지는 데이터로부터 바로 취성재료의 파괴인성을 예측할 수 있다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제26권4호
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• pp.95-100
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• 2019

연속압입시험법은 기존의 잔류응력 측정기법에 대한 대체기법으로 많은 분야에서 연구되고 있다. Knoop 압입자는 이러한 압입시험에서 잔류응력의 방향성을 결정하기 위해 이용되어 왔다. 기존 연구에 의하면 Knoop 압입자의 두 가지 응력환산계수의 비는 실험적으로 0.34로 고정되어 있는 것으로 알려져 있으나 이에 대하여 정량적인 분석이 부족하고, 깊이에 따른 실험결과는 미비하여 산업현장에 적용하기에 장벽이 존재한다. 본 연구에서는 연속압입시험법을 이용한 잔류응력의 방향성 측정을 위하여 응력환산계수의 비를 유한요소해석을 이용하여 측정하였다. 본 연구에서는 유한요소해석을 이용하여 압입깊이에 따른 응력환산계수의 비를 분석하고자 하였다. 이론적인 Knoop 압입자와 시편을 모델링하여 일축 잔류응력 상태에서 각각의 응력환산계수를 산출하였다. 압입자 장축 및 단축 방향의 응력환산계수를 주어진 깊이에 따라 예측할 수 있는 모델을 제시하였고, 그 원인을 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.98-106
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• 2016

본 연구는 공업용 응용이 많은 알루미늄 또는 구리와 같은 재료를 나노 압입 시험기에 의하여 탄생계수 및 경도 값을 얻을 때 파일-업(pile-up) 현상이 생기는 경우 계측 값을 교정할 수 있는 방법에 대해 다룬다. 나노 압입 시험기에 의해 얻어지는 탄성계수와 경도의 측정치는 접촉면적의 피팅 (fitting) 식에 의존하게 되는데 이는 오로지 싱크-인(sink-in) 재료에만 유효하다. 그러므로 싱크-인이 아닌 파일-업인 많은 무른 공학재료들에 있어서는 그 접촉면적이 실제보다 적게 계산되고 따라서 탄성계수와 경도는 높게 계산된다. 본 연구에서는 이미 탄생계수를 알고 있는 파일-업 거동을 보이는 재료의 경우에 경도 값을 교정하는 방법을 제안한다. 이 방법을 경금속인 Al 6061 T6와 C 12200에 적용하기 위해 인장시험, 나노 압입시험, 압입자국 측정, 그리고 유한요소해석을 수행하였다. 압입 자국 측정과 유한요소해석을 흥하여 두 재료 모두 파일-업 거동이 발생하는 것을 알 수 있었다. 제안한 교정 방법은 싱크-인 접촉면적 값을 파일-업 접촉면적 값으로 늘려 주었고 경도 측정값을 낮추어 주었다. 교정된 경도 값은 별도의 연구에서 다룬 변형률 구배 소성을 고려한 유한요소해석 결과와 잘 일치하였다.

• 한국가스학회지
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• 제12권2호
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• pp.92-98
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• 2008

가스배관 열화부재의 실시간 역학물성 측정기술로 계장화 압입과 압입흔적 입체측정의 융합이 시도되었다. 압입하중-변위곡선을 계장화 압입시험으로 획득한 후 반사식 레이저 스캔너를 이용하여 압입흔적을 3차원으로 관찰하였다. 압흔 단면프로파일로부터 소성역 크기와 실제 접촉경계를 분석할 수 있었고, 두 값을 이용하여 소재의 항복강도와 경도를 계산하였다. 항복강도는 단축 인장시험에서 얻어진 값과 유사한 경향을 나타내었고, 경도는 재료쌓임 영향으로 압입곡선에서 계산된 값에 비해 $20{\sim}30%$ 낮은 값을 나타내었으나 최대 인장강도와 정량적인 관련성이 있음을 확인할 수 있었다. 덧붙여 압입하중 인가부의 형태를 수정하여 압입시험과 동시에 압흔주변 형상변화를 측정하기 위한 시스템도 고안되었다.

• 한국산업안전학회:학술대회논문집
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• 한국안전학회 2000년도 추계 학술논문발표회 논문집
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• pp.3-8
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• 2000

현재 재료의 기계적 특성을 평가하기 위한 가장 표준화된 방법은 일축인장시험이다. 일축인장시험은 다양한 기계적 물성을 제공하나, 일정 크기 이상의 시편을 요구하므로 실제 산업현장에서 사용되고 있는 구조물의 안전성 평가에 이용하기 어렵다. 이러한 단 점을 개선할 수 있는 시험법으로 최신압입시험법이 제안되었다.(중략)

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권7호
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• pp.5-13
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• 2015

압입강관말뚝공법은 기초보강, 상부 및 지하 증축, 부등침하 복원 등에 사용되는 공법으로 유압잭을 이용하여 좁은 공간에서 시공이 가능한 기초 보강공법이다. 이 공법의 특징은 협소한 공간, 낮은 층고, 근접 시공이 가능하고, 무소음 및 무진동 공법이며 슬라임을 배출하지 않아서 시공현장을 청결하게 유지할 수 있다. 또한 모든 말뚝을 유압잭의 압입하중으로 시공하므로 시공 중 지지력 확인이 가능하다. 본 연구에서는 압입강관말뚝에 대하여 하중전이시험을 수반한 말뚝 정재하시험을 수행하여 압입강관말뚝의 하중지지 거동 특성을 파악하였다. 그리고 말뚝 시공 후 경과시간에 따른 압입강관말뚝의 지지거동의 변화를 확인하기 위하여 총 4회의 정재하시험을 실시하였다. 재하시험 결과, 압입강과말뚝의 허용지지력은 최소 637kN 이상으로 나타났고, 재하하중의 81~86%를 마찰하중이 지지하는 것으로 나타났다. 그리고 대체적으로 2개월이 경과하면 단위주면마찰력은 최대값에 도달하는 것으로 평가되었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제33권2호
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• pp.165-172
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• 2013

발전설비 구조물은 기대 수명동안의 안전성을 확보하기 위하여 정해진 규격에 부합하도록 설계하여 건설된다. 하지만 가동 중 다양한 복합 환경에 노출됨에 따라 구조물을 이루고 있는 재료의 열화 현상이 가속화 되어 예상하지 못한 파손이 발생할 수 있기 때문에, 용접부와 같은 구조물의 취약부에 대하여 기계적 물성을 정확하게 측정하는 기술은 안전과 직결되는 필수적인 연구 분야이다. 인장시험 등의 기존의 역학물성 측정 시험법들은 특정 크기의 시편을 요구하고 파괴적인 시험이기 때문에 가동 중 구조물에 적용하는 것이 불가능하였다. 이러한 한계점을 극복하고자 비파괴적이고 간편한 방법으로 다양한 역학물성 평가가 가능한 연속압입시험법이 각광받는 시험법으로서 연구되고 있다. 본 연구에서는 연속압입시험에서 압입자 하부에 발생하는 응력장 해석을 기반으로 하여 인장물성 및 잔류응력을 평가할 수 있는 최신 기법을 소개한다. 또한, 원전 구조물의 취약부로 알려진 용접부에 대하여 실험을 수행하여 산업상에서 연속압입시험이 건전성 평가에 유용하게 적용할 수 있음을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.237-248
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• 2014

TBM의 사양을 설계하고 굴진성능을 예측할 때 실대형 선형절삭시험을 통하여 설계변수를 획득하는 것이 매우 효과적인 방법인 것으로 알려져 있다. 하지만 선형절삭시험을 위해서는 대형 시편을 획득하고 큰 하중용량의 시험을 수행하는 과정에서 상당한 비용과 노력이 소모된다는 단점이 있다. 따라서 선형절삭시험을 대체하는 경험적 예측 모델, 즉 CSM모델과 NTNU모델을 사용하여 몇 가지 지수를 산정하고 이로부터 설계변수를 추정하는 경우가 많다. 본 연구에서는 압입시험 및 세르샤 마모시험을 이용하여 TBM의 사양(추력, 토크)과 굴착에 따라 소요되는 디스크 커터의 개수를 추정하는 방법에 대하여 고찰하였다. 압입시험과 세르샤 마모시험은 TBM의 설계 변수를 추정하기 위한 유용한 시험법이나 그 활용법이 연구 되고 있지 못한 실정이다. 이 연구에서는 압입시험과 세르샤 마모시험결과를 간단한 형태의 지수형태로 도출하고 이를 선형절삭시험 및 실제 굴진자료와 비교하여 상관관계를 도출하고 이로 부터 디스크 커터의 작용력 및 수명을 예측하였다. 또한 이 일련의 계산 과정을 프로그램화 하였으며, 터널의 연장 정보, TBM의 기계정보, 구간별 암석의 물성을 입력변수로 하여 구간별 굴진율과 TBM 사양 및 운영조건, 디스크 커터의 소모개수를 예측할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제33권9호
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• pp.859-869
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• 2009

물성치와 하중-변위곡선을 일대일 대응 시킬 수 있는 함수를 생성함으로써, 미지 재료에 대한 압입시험 데이터로부터 바로 재료물성을 찾는 압입물성평가 기법을 제시했다. 원뿔형 압입 유한요소해석으로 압입자 중심각이 압입 하중-변위 곡선에 주는 영향을 살펴 보았다. 이로부터 한 압입자 중심각에 대해 같은 Kick's law 계수 C를 갖는 두 재료들이 압입자 중심각이 변하면 서로 다른 C 값들을 가짐을 확인했다. 이어 영률, 항복강도, 변형경화지수와 하중-변위곡선 사이의 상관관계들을 분석하고, 항복변형률이 변형경화 지수와 더불어 중요한 변수임을 확인했다. 이 두 특성들을 바탕으로 이중원뿔형 압입 물성평가 수식들을 작성했다. 1회 압입 후 재료의 영률을 평가하고, 두 압입자를 이용해 얻은 하중-변위 곡선들로부터 곡률계수들을 구해 항복변형률과 변형경화 지수를 구했다. 제시된 물성평가법은 압입 하중-변위곡선들로부터, 압입자 물성과 선단반경에 상관없이, 평균오차 2% 내에서 재료 물성값들을 준다.