• 한국건축시공학회지
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• 제22권6호
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• pp.663-672
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• 2022

왕겨분말 혼입 지오폴리머의 황산마그네슘 저항성을 평가하기 위해, 비교대상으로 보통 콘크리트, 실리카 흄 혼입 콘크리트, 플라이애시와 고로슬래그를 혼입한 2성분계 지오폴리머를 비교대상으로 선정하여 황산마그네슘 용액침지시험을 실시하였다. 재령별 압축강도를 이용하여 산출한 황산염 열화지수는 황산마그네슘 용액 침지재령 56일에서 보통 콘크리트의 경우 6.75%이었으나, 왕겨분말 혼입 지오폴리머의 경우 모든 시편에서 1.28~1.87%의 낮은 수준을 보였다. 이는 실리카 흄 혼입 콘크리트의 2.48%보다 낮게 나타나 왕겨분말이 황산마그네슘 침식 저항성에 큰 도움이 되는 것으로 판단된다. 또한, 콘크리트 내부 미세균열과 외부열화에 대한 평가를 위해 시험체의 중량변화율의 경우 황산마그네슘 용액 침지재령28일 이후부터 모든 시험체에서 중량이 크게 변화하였으며, 침지재령 56일에서 보통 콘크리트는 3.78%로써 황산마그네슘에 의한 열화가 가장 심각한 수준임을 알 수 있었다. 그러나, 왕겨분말 혼입 지오폴리머의 경우 0.9~1.45%의 작은 중량변화율을 보였다. 지오폴리머 내의 에트린자이트 생성 정도를 X선 회절 분석법을 통하여 확인하였으며, 왕겨분말 혼입 지오폴리머에서는 소량으로 생성되어 있는 것을 확인할 수 있어, 황산마그네슘 침식 저항성에 높은 상관성이 있음을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권5호
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• pp.5-17
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• 2022

말뚝(pile)은 연약한 지반에 구조물을 설치하기 위하여 지중에 관입시키는 매개체로서, 특히 PHC말뚝은 설계기준강도 80MPa 이상의 고강도 콘크리트를 사용하여 제작하므로 압축력과 휨모멘트에 대한 저항성이 우수하다. 또한 강관 말뚝 대비 경제성에서 유리하며 공장에서 생산되므로 품질확보 및 관리가 용이하다. 하지만 PHC말뚝의 설계 시 지지력에 영향을 미치는 주면마찰력은 단순히 경험식 또는 N값 등을 이용한 추정치에 의한 설계가 이루어지고 있으며, 특히 최근 빈도수가 급증하고 있는 국내 지진에 대하여 PHC말뚝 주면부에 형성되는 지반과의 접촉면 동적거동에 관한 실험적 연구 사례는 미미한 실정이다. 또한 지반 내 지하수의 pH 값과 같은 지반환경적 요소 역시 고려되지 않고 있다. 본 연구에서는 지하수의 pH 값을 고려하여 산성, 중성, 염기성 용액에 1개월간 수침시킨 콘크리트 시료를 점토의 구성광물인 카올리나이트 시료와 접촉시키고, 반복 단순전단시험을 수행하였다. 반복 단순전단시험은 상재압 0.2MPa 및 0.4MPa에 대하여 각각 수행하였고 그 결과를 비교하였다. 또한 접촉면의 동적 거동을 합리적으로 표현하기 위하여 교란상태개념(Disturbed State Concept)을 도입하여 교란상태함수를 구성하는 매개변수를 도출하였다. 그 결과 염기성 수침시료에 대하여 접촉면의 교란도가 가장 급격히 증가하였고 구속압이 작을 경우 보다 작은 누적 전단변형률에서 조기에 접촉면이 파괴상태에 근접하는 결과를 나타내었다. 또한 이러한 경향을 정량적으로 표현하는 교란상태함수의 매개변수를 새로이 제시하였다.

• 감성과학
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• 제24권4호
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• pp.17-28
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• 2021

본 연구의 목적은 현실, 가상현실에서 시야각 수준을 세분화하여 지각된 거리에 미치는 영향을 규명하는 것이다. 본 연구는 가상현실조건 제시에 현실조건 환경을 모방한 복제품을 사용하여 두 관찰조건을 동등하게 구성하였다. 시야각 조작을 위해 현실조건에서 시야각을 제한하는 안경을 사용하였고, 가상현실조건에서 HMD를 통해 현실과 동등한 방법으로 시야각을 제한함으로써 두 관찰조건에서 시야각 수준을 동일하게 조작하였다. 실험에 참여한 성인 18명은 현실, 가상현실 각 관찰조건에서 머리 움직임을 제한한 후 조건에 따라 상이한 제한된 시야로 대상을 관찰하였다. 이후 참가자들은 정신적으로 대상까지 걷는데 소요된 시간을 측정하는 상상보행 측정방법을 통해 지각된 거리를 보고하였다. 대상은 3 m, 4 m, 5 m 거리에 제시되었으며 각 거리수준마다 3회 반복측정 하였다. 측정한 시간 측정치는 거리로 환산하여 분석에 사용하였다. 실험 결과, 가상현실조건의 거리추정치는 현실조건보다 작았다. 또한 시야각 수준이 감소함에 따라 거리추정치가 감소하였다. 현실조건에서 거리추정치는 시야각 수준에 따라 달라지지 않았다. 그러나 가상현실조건에서 거리추정치는 시야각 수준이 감소함에 따라 감소하는 경향을 보였다. 논의에서 본 실험결과와 시사점, 한계점 및 추후 연구 방향에 대해 제시하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제40권3호
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• pp.19-32
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• 2022

수소는 다른 연료에 비해 에너지효율이 높고 유해물질이 배출되지 않아 미래의 청정에너지원으로 인식되고 있다. 그러나 수소는 밀도가 낮아 운반 및 저장시에 부피가 커서 압축하거나 특별한 운반체를 사용해야 하며, 공기중에 노출 시 화재나 폭발의 위험성이 있다. 수소-공기 혼합물의 폭발에 관한 실험이나 수치해석적 연구가 진행되어 오고 실물 수소 충전소를 대상으로 한 폭발 시뮬레이션에 관한 연구사례는 극히 드물다. 본 연구에서는 실제 수소 충전소를 대상으로 Lidar 스캐닝을 수행하여 point cloud 데이터를 획득하고 수소 충전소 3 차원 구조 모델을 작성한다. 3 차원 구조모델은 Ansys 사 AUTODYN 에 적용되어 수소 충전소의 수소폭발을 가정한 TNT 등가량의 폭발 시뮬레이션을 실시하고 주변에 전파하는 폭발압력을 계산하여, 수소 충전소 폭발에의한 주변 보안 건물의 안전거리에 관한 정보를 제공한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.167-174
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• 2022

이 연구의 목적은 감쇠능력이 우수한 재료로 구성된 DUS(damping-up system)의 동적특성을 평가하고 일반 행어볼트와의 성능을 비교하는데에 있다. 주요변수는 고무의 종류 및 경도(𝜂_H) 그리고 프리스트레스력(고무의 응력-변형률 관계에서 압축변형률(𝜂_R)로부터 환산된 값)이다. 동적특성은 고유진동수(𝜔_n), 최대 응답가속도(A_m), 증폭계수(𝛼_p), 최대 상대변위(𝚫_m) 및 감쇠비(𝜉_D)로부터 평가되었다. 실험결과 DUS의 A_m, 𝛼_p 및 𝚫_m 는 일반 행어볼트 보다 각각 46.3%, 46.6% 및 62.9% 낮았으며, 𝜉_D는 3.89배 높았다. 특히 DUS의 𝛼_p 는 평균 1.3으로서 KDS 41 17 00의 강성요소에서 제시하는 값과 비슷한 반면, 일반 행어볼트의 𝛼_p 는 2.45로 연성요소에서 제시하는 값과 비슷하였다. 결과적으로 DUS의 최적상세는 𝜂_H가 50인 NR(natural rubber)과 45인 EPDM(ethylene propylene diene monomer)을 권장하며, 이들의 𝜂_R는 5%로 추천한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.39-46
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• 2022

철근콘크리트 구조물의 설계 방법으로 한계상태설계법이 적용되면서 해석이나 설계 시 극한상태까지 고려하도록 하고 있다. 실제로 철근콘크리트 부재가 휨을 받을 때 전단철근에 의한 구속 효과가 존재하지만, 설계 시에는 비구속 콘크리트의 재료 곡선을 적용하도록 하고 있다. 본 연구에서는 휨 부재에 대한 구속콘크리트 모델의 적합성을 평가하기 위하여 복철근 직사각형 단면을 가지는 RC 단순보에 대하여 4점 휨 실험을 수행하였고, 영상분석기법을 이용하여 부재의 항복 후 거동을 상세하게 분석하였다. 상세한 분석을 위하여 DIC 기법을 영상분석 기법으로써 채택하였고, 기존 계측 방법과 계측 결과를 비교함으로써 DIC 기법의 타당성을 검증하였다. DIC 기법의 결과로 산출된 콘크리트 표면의 변형률 분포도를 얻을 수 있었고, 이를 통하여 단면의 평균 변형률 분포를 산출하였다. 평균 변형률 분포도를 이용하여 기존 구속콘크리트 모델을 재료곡선으로 적용한 응력 분포도를 도출할 수 있었다. 실험 결과와 기존 모델 적용 결과의 비교를 통하여 직사각형 단면을 가지는 RC 휨 부재에 대한 구속콘크리트 모델의 적합성을 평가하였다.

• 청정기술
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• 제28권3호
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• pp.203-209
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• 2022

본 연구에서는 태양광 폐모듈 해체과정에서 회수한 실리콘을 재활용하여 기계구조용 메커니컬 실을 제조하는 공정에 대해 전과정평가 방법에 의한 환경성평가를 수행하였다. 재활용 실리콘은 고순도 정제 후 탄소와 반응시켜 β-SiC 입자로 합성하고 압축 성형, 소결 및 열처리를 거쳐 제품을 생산한다. 현장 데이터 수집 및 환경부 LCI DB를 활용하여 각 단계별로 자원고갈, 산성화, 부영양화, 지구온난화, 오존층파괴, 광화학산화물 등 6개 영역의 환경영향을 산정하였다. 영향범주 별 환경영향은 지구온난화 45 kg CO₂, 광화학산화물 2.23 kg C₂H₄으로 크게 나타났으며 가중화 분석결과 광화학산화물, 자원고갈 및 지구온난화에 의한 환경영향이 98.7%로 높은 기여도를 차지하였다. 원료 실리콘과 탄소를 미분쇄 혼합하는 습식공정과 β-SiC 과립화 공정이 주요한 환경영향 유발요인이므로 건식공정으로 전환 및 대기 배출되는 용매는 회수하여 재이용하는 시스템으로 개선이 필요하다. 폐모듈 실리콘의 재활용에 의해 자원고갈의 영향은 53.9%, 지구온난화는 60.7% 감소하며 가중화 결과 전체적인 환경영향이 27% 감소하는 것으로 분석되어 폐모듈 재활용은 자원절약과 탄소중립 실현의 주요 수단이 될 수 있음을 LCA 분석으로 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.103-110
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• 2022

본 연구의 목표는 수직분할된 철근콘크리트 전단벽의 철근상세에 따른 강성 및 강도 저감에 대해 실험적으로 평가하는 것이다. 본 연구에서는 수직분할에 따른 강도 및 강성 저감효과를 확인하기 위해 실 스케일 실험체 4개를 제작하여 반복 횡가력 실험을 수행하였다. 실험결과, 수직분할에 따라 강도 및 강성이 감소되는 것을 확인하였다. 특히 강도 저하율보다 강성 저하율이 큼에 따라 수직분할에 따른 하중 재분배 시 극한강도에 대한 안전성을 확보할 수 있을 것으로 기대된다. 균열양상을 확인한 결과, 분할된 벽체 중 압축지배를 받는 벽체에서 사인장 균열이 발생하였기 때문에 강도 평가 시 휨 강도 뿐만 아니라 전단저항 메커니즘을 같이 고려해야 한다. 벽체 단면 수직철근의 변형률 분포 분석 결과, 분할 후 두 개의 중립축이 발생하며 상부에서는 반전된 변형률 분포가 나타나 이중 곡률을 갖는 벽체의 양상을 보였다. 추후 연구에서는 벽체의 유효높이를 고려한 강성 저감률 평가가 필요하며 추가로 벽체 형상비 등 추가 변수에 대한 평가 및 유한요소해석을 이용한 다양한 벽체에 대한 해석적 연구가 필요하다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권9호
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• pp.17-23
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• 2022

시멘트를 활용한 도로 기층은 경제적이며, 수정 및 보완이 용이하여 도로 포장 품질 관리가 우수하다. 또한, 시멘트는 점착력이 없는 사질토에 점착력을 부여하고 점성토에서는 점착력을 영구적으로 유지하는 역할을 하여, 강도 증가 및 압축률 감소 등의 내구성 향상의 장점으로 많이 활용되고 있다. 그러나 시멘트는 강도면에서 우수하나 건조수축에 의한 균열이나 파손이 발생하면 유지보수가 어렵고, 시멘트에서 용출되는 6가 크롬으로 인해 지반의 pH가 상승하여 지하수 오염과 같은 환경 문제가 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 현장에서 발생하는 현장토와 시멘트계 고화재를 활용하여 환경성과 내구성을 고려한 도로 기층 대제재의 활용성을 평가하고자 한다. 도로 기층의 현장 적용성을 평가하기 위해 환경안정성실험 및 시멘트계 고화재를 일정 비율로 혼합하여 동결융해실험 및 습윤건조실험을 수행하였다. 실험범위는 시멘트계 고화재 10%, 20%, 30%의 배합비와 재령 기간 7일, 28일로 적용하여 시멘트계 고화재 혼합비율에 따른 조기 강도 및 기준 강도를 평가하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.227-233
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• 2022

3D 프린팅은 다수의 레이어(layer)를 적층하여 물체를 제작하는 기법으로, 복잡한 형상을 가지는 물체를 비교적 쉽게 제작할 수 있다. 이를 건설 산업에 접목한 3D 콘크리트 프린팅(3D concrete printing)은 콘크리트 타설 시 거푸집을 사용하지 않으며, 비교적 적은 작업량과 인력이 요구되므로 경제적인 시공이 가능하나, 출력된 3D 프린팅 콘크리트는 일반 콘크리트 대비 다소 낮은 강도가 예상된다. 따라서, 본 연구에서는 3D 프린팅 콘크리트 시편의 물성을 분석하였다. 3D 프린팅 콘크리트 시편 출력을 위해 Ultimaker Cura 소프트웨어로 형상 및 출력 경로를 설계하고, 이를 바탕으로 3D 프린터를 제어하는 G-code를 생성하였다. 연구에서 사용된 3D 프린터의 출력 성능과 콘크리트의 적층성, 유동성 등을 고려하여 최적의 배합비를 선정하였고, 시편 출력에 활용하였다. 시편 출력 시 동일한 치수를 가지는 몰드 시편을 함께 제작하여 비교·분석에 사용하였다. 각 시편의 물성은 휨강도 시험과 압축강도 시험을 통해 각각의 강도를 측정하였고, 비교·분석하여 3D 프린팅 콘크리트 시편의 물성을 확인하였다.