• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.128-135
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• 2011

본 연구에서는 산업부산물로서 재활용율이 낮은 바텀애쉬와 혼화재를 이용하는 에코개념의 터널 보수용 초속경 그라우트 모르타르 개발을 목적으로 실시공 환경조건의 온도하에서 초속경 그라우트 모르타르의 기초적 특성에 대하여 검토하였다. 실험결과, 유동성 및 응결시간은 B > C > A type 순으로 크게 나타났으며, 온도조건별로는 상온보다 저온에서 더 지연되었다. 압축강도, 휨강도, 부착강도는 3 type 모두 비슷하게 나타났는데, 압축강도는 저온조건에서는 초기에 강도가 작았지만 장기재령에서는 상온조건과 유사한 강도가 나타났고, 휨강도는 초기에는 강도가 유사했지만 장기재령에서는 상온조건이 크게 나타났으며, 부착강도는 상온조건보다 저온조건이 평균 35 % 저하되었다. 길이변화는 A > C > B 순으로 저온조건이 상온조건보다 2배로 나타났으며 고로슬래그 미분말을 취환한 경우 현저히 감소되었다. 물흡수 계수 및 습기투과 저항성은 C > A > B 순으로 크게 나타났고 바텀애쉬를 치환할 경우 다공질의 영향으로 크게 증가되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.275-282
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• 2017

본 논문에서는 변형에 의해 유발된 패턴변화(pattern transformation)에 기반하여 압축(compression)과 인장(tension) 하중 모두에서 음의 포아송 비(negative poisson's ratio)를 나타내는 다공성(porous) 구조를 제안한다. 기존에 개발된 원형 구멍을 이용한 구조는 연결선(ligament)의 회전 모멘트 부족으로 인해 인장 시 양의 포아송 비를 나타내는 한계점이 있었으며, 타원형 구멍을 이용한 구조는 응력집중 현상으로 인하여 내구성(durability)이 약한 문제점이 있었다. 이에 본 연구에서는 휘어진 연결선의 배열을 통하여 인장하중 하에서의 회전 모멘트를 증가시키는 동시에 응력집중 현상을 완화하고 변형에너지(strain energy)를 구조물 전반에서 고르게 흡수하도록 설계하였다. 이를 통해 10%의 공칭 변형률(nominal strain) 범위 내의 압축과 인장 모두에서 음의 포아송 비를 가지며, 기존 모델에 비하여 강성(stiffness)과 내구성이 개선된 구조를 개발하였다. 비선형 유한요소해석을 통하여 기존 타원형 구멍 모델과의 비교를 수행하였으며 제안된 모델이 구조의 강성과 내구성 측면에서 현저히 개선됨을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.263-271
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• 2005

고인성 시멘트 복합재료(HPFRCC)는 시멘트페이스트 또는 모르타르에 고성능 단섬유를 보강하여 휨모멘트 및 인장력 작용하에서 변위(변형)경화특성 및 다수의 미세균열이 멀티플크랙 특성을 발휘함으로서 높은 인성 및 균열제어성능을 가진 재료로 최근 이들 성능을 활용하여 고성능 보수 보강재, 충격완충재, 강재의 피복재, 지진시 에너지 흡수 디바이스 등 다양한 용도로의 활용이 시도되고 있다. 그러나 이들 HPFRCC의 역학적 성능은 사용되는 섬유의 종류 및 형상에 따라 다르며 마이크로 크랙 및 매크로 크랙에 효과적인 섬유의 치수는 다른 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 마이크로 및 매크로 섬유의 종류, 각 섬유의 혼합조건을 변화시켜 HPFRCC의 압축 및 휨성상을 실험실증적으로 비교 검토함으로서 HPFRCC의 재료설계에 기초자료를 제시하고자 하였다. 그 결과, HPFRCC의 압축 및 휨성상은 사용된 마이크로 섬유의 종류에 따라 큰 차이를 보이고 있으며 PP섬유에 비하여 PVA섬유를 사용한 경우가 우수한 성능을 발현하였다. 또한, 각각의 마이크로 섬유에 매크로 섬유로서 PVA660을 혼합 사용한 경우 PVA200을 제외하고는 초기근열시 휨응력, 최대 휨응력, 변형능력 및 휨터 프니스 등의 휨성능이 향상되었다. 특히 PVA100과 PVA660을 혼합 사용한 경우 가장 우수한 성능을 발현하였으며, 휨시험시 전형적인 변위경화특성 및 멀티플크랙 특성을 나타내었다. 반면, 매크로 섬유로서 SF500을 혼합 사용한 경우의 휨응력-중앙변위 곡선은 기존의 FRCC와 유사한 경향을 보이고 있으며, 휨터프니스는 마이크로 섬유만 단독 사용한 경우에 비해 전반적으로 저하하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.1-8
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• 2019

스트론튬계 상전이물질은 특정한 온도에서 물질의 상태가 변함에 따라서 열을 흡수하거나 방출하게 된다. 본 연구의 목적은 스트론튬계 상전이물질의 혼입이 플라이애시 치환 모르타르 및 고로슬래그 치환 모르타르의 수화발열 및 역학적 특성에 미치는 영향을 실험적으로 평가하는 것이다. 스트론튬계 상전이물질의 혼입량은 결합재 질량의 1, 2, 3, 4, 5%로 하였다. 총 12개 수준의 모르타르 배합에 대해서 모르타르 흐름성능, 간이수화열온도상승, 압축 및 휨강도 실험을 각각 수행하였다. 실험결과 본 연구에서 사용한 스트론튬계 상전이물질은 모르타르의 수화열 저감 및 수화지연에 효과적인 것으로 판단된다. 특히 플라이애시 치환 모르타르의 최대온도 상승량은 고로슬래그 치환 모르타르의 최대온도 상승량에 비해 낮게 나타났다. 플라이애시 및 고로슬래그 치환 모르타르의 압축강도는 상전이물질 혼입량이 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.19-26
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• 2021

격자 구조체는 강도 및 강성, 초경량 및 에너지 흡수 능력 등의 우수성을 가지고 있어서 전방위 산업에서 주목을 받고 있으나, 다양한 장점에도 불구하고 복잡한 형상에 따른 제조 공정의 어려움으로, 현재까지 광범위한 상용화 및 사용은 제한되고 있다. 한편 적층 제조는 전통적인 제조 방법으로는 불가능한 복잡한 기하학적 형상 제조가 가능한 기술로써, 격자 구조체 제조를 위한 최적 기술로 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 3차원 좌표 방법으로 단위 셀을 형성하고, 단위셀의 바운더리 박스 크기 및 스트럿 반경에 따른 상대 밀도의 관계식을 도출하였다. 본 연구에서는 Simple Cubic(SC), Body-Centered Cubic(BCC) 및 Face-Centered Cubic(FCC)을 모델링 소프트웨어를 사용하여 상대 밀도 맞춤형 구조체를 설계하였다. 본 연구에서 제안한 상대 밀도 산출식 정확도는 SC, BCC 및 FCC에서 98.3 %, 98.6 % 및 96.2%의 신뢰성을 확보하였다. 격자 구조체를 대상으로 시뮬레이션 수행 결과, 동일한 셀 배열 조건에서는 상대 밀도가 커짐에 따라 항복 하중이 커지고, 동일 배열 조건에서는 SC, BCC, FCC 순으로 압축 항복 하중이 작아지는 결과가 나타났다. 최종적으로 20 mm × 20 mm × 20 mm 크기의 구조체는 SC 단위 셀을 3×3×3 배열로 구성하는 것이 압축 하중에 대한 구조적 최적화가 가능한 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권11호
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• pp.83-92
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• 2021

본 연구에서는 공극률이 큰 포항지역 이암의 특성을 평가하고자 유효공극률 측정, 전자 현미경(SEM) 관찰 및 X-선 회절분석(XRD), 슬레이킹, 팽창, 수침기간에 따른 일축압축강도 특성을 분석하였다. 16개의 시험편(정육면체, 5cm)에 대한 시험결과, 유효공극률(porosity)은 평균 14.67%로 일반적인 이암 공극률보다 높은 공극률을 보였으며, 전자 현미경(SEM) 관찰을 통해 실제로 공극률이 큼을 확인하였다. X-선 회절분석결과 팽윤성 점토광물 함유량은 2.3~4.1%(녹니석, 카올린)로 선행연구 된 포항지역 이암보다 낮은 점토 함유량을 보였다. 슬레이크 내구성 지수는 37.73~87.73%로 저~중정도 내구성을 보여 선행연구 결과 대비 다소 낮은 내구성을 보였으며, 팽윤성은 30분간 장축방향 최대 흡수팽창 변화률 1.79~1.82%로 급격하게 팽창함을 확인하였다. 수침에 따른 일축압축강도 감소 특성은 수침 10분 경과 후 만에 시험편이 급격히 풍화되어 강도가 감소하여 기존 포항지역 이암과 관련된 선행연구의 결과와도 상이함을 확인하였다. 이것은 연구대상 이암의 큰 공극률 때문으로 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제24권4호
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• pp.393-402
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• 2024

토분에 대한 기준은 한국산업표준(KS)의 KS F 2527(콘크리트용 골재)에서 규정하고 있지 않으며 명확한 품질기준과 시험방법이 없으며 학계 및 산업계의 관련 연구도 부족한 상황이다. 또한 골재를 생산하는 업계와 사용하는 업계등 실무에서는 토분 문제가 경제성과 직결됨으로 운영상 관리가 되지 않는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 골재 토분 문제에 대한 현황 및 관련 기준, 발생원인을 조사하고 토분이 콘크리트에 미치는 영향에 대해 연구 한 결과 토분의 화학적 조성은 점토에서 흔히 조성되는 Al₂O₃, Fe₂O₃, SiO₂로 나타났으며 XRD 분석결과 흡수성이 높은 몬모릴나이트와 일라이트 광물로 구성되어 있는 것으로 확인하였다. 또한 국내·외 토분의 품질규정 조사결과 KS F 2527(콘크리트용 골재)에서 제시하고 있는 밀도 및 흡수율은 토분의 함유량의 어느 정도에 대하여 간접적으로 유추해 볼 수 있는 수치에 불과한 실정이다. 또한 토분이 콘크리트의 성능에 미치는 영향을 분석한 결과 토분의 첨가량이 증가함에 따라 콘크리트의 유동성을 확보하기 위해서는 단위수량 증가가 필요하며 이로인해 압축강도 또한 감소 되는 것으로 사료된다.

• 터널과지하공간
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• 제32권1호
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• pp.30-58
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• 2022

고준위방사성폐기물 심지층처분장은 공학적방벽과 천연방벽의 다중방벽으로 이루어져 있으며 각 방벽재 사이의 상호작용에 의해 처분시스템의 전반적인 장기 건전성이 영향을 받게 된다. 특히 공학적방벽재인 압축 벤토나이트 완충재와 천연방벽인 근계암반의 상호작용에 의한 완충재의 침식 및 파이핑 현상은 사용후핵연료의 붕괴열 발산, 지하수 유입 저지 및 핵종 이동 저지의 역할을 수행하는 완충재의 성능을 저하시키기 된다. 처분 초기에 벤토나이트 완충재가 흡수할 수 있는 물의 양보다 많은 유량이 근계암반의 절리로부터 유입되면 잉여 지하수로 인한 수압이 발생하고 이로 인해 완충재 자체 및 갭채움재 주변으로 파이핑 현상이 발생할 수 있다. 또한 지하수와 벤토나이트 완충재의 물리-화학적 상호작용으로 인하여 완충재의 표면의 팽윤 및 겔/졸화로 인하여 완충재의 표면에서 침식이 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 침식 및 파이핑 현상이 발생하는 조건과 이로 인한 완충재의 건전성을 명확하게 평가하는 것이 처분장의 장기건전성 평가를 위해 반드시 필요하다. 처분선진국들에서는 주로 실내 및 공학규모 실험이 수행되고 있으며 일부 전산 모델 개발이 진행되고 있는 상황이지만 실험에서 관측된 현상들을 복합적으로 모사할 수 있는 전산 모델은 개발되지 않았다. 국내에서도 다양한 침식/파이핑 시나리오에 대한 연구나 열-수리-역학-화학적 복합거동을 고려한 연구는 수행되지 않았다. 본 기술 보고에서는 현재까지 수행된 국내외 벤토나이트 침식 및 파이핑 연구와 이들이 주로 고려한 영향인자를 파악하였다. 실험값을 검증하기 위해 제안된 전산 모델들을 소개하고 향후 완충재 침식 및 파이핑 현상 규명을 위한 연구 수행 방향에 대해 정리하였다. 본 논문에서 검토한 다양한 시험 및 모델링 사례를 바탕으로 향후 국내 심층처분장환경을 고려한 압축 벤토나이트 완충재 침식 및 파이핑 관련 연구가 필요하다고 판단된다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.51-51
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• 2017

정식기는 주로 노외에서 사용되므로 사용자에 따라 극심한 작업환경 하에 놓일 수 있다. 사용 중 정식기 호퍼에 토양이나 자갈, 돌 등에 의해 반복적인 하중이 가해지거나 순간적인 충격하중이 가해져 취약부가 파손될 가능성이 있으므로, 토양과 직접 맞닿는 삽날부의 경우 내구성을 고려한 설계/제작이 필수적이다. 본 연구에서는 보행형 반자동 정식기 개발에서 고추묘와 같은 초장이 긴 작물의 묘를 효과적으로 이식할 수 있도록 개선된 삽날에 대해 기존 삽날과 강도 및 강성을 비교하고, 그 결과가 삽날의 내구성에 미칠 영향에 대하여 고찰하였다. 실험에는 양날 개폐 방식의 기존 및 개선삽날 2종이 사용되었으며, 각각 3회씩 정적 강도를 평가하였다. 실제 정식기 사용시 하중이 가해지는 방향은 삽날에 수직한 방향의 압축하중으로 이를 모사하여 일정변위 속도로 삽날에 하중을 가하였으며, 시험 진행시 DAQ 시스템을 통해 실시간으로 하중 및 변위 데이터를 저장하여 시험 종료 후 해당 데이터를 이용하여 $P-{\delta}$ 선도를 도출하였다. 시험 결과 기존삽날의 평균 최대하중이 개선삽날에 비해 높은 것으로 나타났으며, 최대 하중이 나타나는 지점의 변위의 경우, 기존삽날이 개선삽날에 비해 짧게 나타났다. 정적 강도측면에서 개선삽날이 기존삽날에 비해 최대 강도가 낮은 것으로 판단할 수 있으나, 실제 호퍼의 내구성에 영향을 줄 수 있는 주요 인자는 반복적으로 가해지는 비교적 낮은 수준의 충격하중으로 볼 수 있다. 이러한 관점에서 볼 때 일정 수준 이상의 강도를 가지면서, 기존삽날에 비해 낮은 강성을 가지는 개선삽날이 변형을 통한 충격에너지 흡수로 오히려 삽날 조립체(호퍼)의 내구성 측면에서 유리할 수 있다. 따라서 향후에는 기존 및 개선삽날을 적용한 호퍼에 대해 피로시험을 수행하여 관련 내용을 실험적으로 검증하고자 한다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.235-242
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• 2016

본 연구에서는 순환골재의 다량활용 일환으로 품질이 천연골재에 비해 매우 열악하고 관리가 어려운 것으로 알려져 있는 순환잔골재 만을 사용하여 그 치환률에 따른 모르타르의 성상변화에 대해 검토하였다. 실험결과, 골재 자체의 입도는 표준입도분포 범위를 벗어났고 조립률이 다소 높게 나타났다. 또한 모르타르로 제작한 경우, 완전히 제거되지 않은 시멘트페이스트의 다공성과 흡수성으로 인해 유동성 및 공기량 저하, 건조수축량 증가 등 불리한 조건들이 나타났지만, 강도 측면에서는 천연잔골재를 사용한 모르타르의 강도를 상회하는 결과가 나타나 물-시멘트비 조정과 화학혼화제의 적절한 사용을 통해 목표로 하는 일반강도 이상의 강도확보가 가능하며, 프리캐스트 콘크리트 제품에는 순환잔골재의 다량 사용이 가능한 것으로 나타났다.