• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.476-483
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• 2023

본 연구에서는 철근-콘크리트 기둥의 3차원 유한요소 모델링을 통해 콘크리트 기둥 단면의 균열에 대한 철근의 부식과 하중의 영향을 해석적으로 분석했다. 철근 부식에 대한 콘크리트 계면 공극의 완충 효과를 반영했으며, 철근의 부식과정은 표면 하중을 통해 그 직경을 점진적으로 확장시킴으로써 구현했다. 이러한 변수들을 통한 해석적 접근을 통해 단면균열에 대한 (1) 기하학적 조건으로 대변되는 단면에서의 위치와 (2) 경계조건으로 대변되는 축방향 하중과 철근 부식량의 영향성을 분석했다. 철근-콘크리트 계면 균열은 계면 공극을 압도적으로 넘어서는 양의 부식이 진행된 조건에서 압축변형에 의해 발생됐으며, 기둥 표면의 균열은 축하중에 의한 인장변형으로 발생되며, 표면에서 발생된 균열은 기둥 단면의 내부로 발달됐다. 인장변형에 의한 계면균열은 축하중에 의존적이었으며, 단면의 피복부 균열 보다 선행적으로 발생됐다. 또한 축하중은 압축변형에 의해 발생되는 계면 균열의 분포와 속도에 영향을 미쳤으며, 인장 변형에 의한 균열에 지배적인 영향을 미쳤다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권5호
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• pp.453-460
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• 2015

후쿠시마 원전 사고 이후로 원자력 발전 플랜트의 배관 시스템에 가해지는 비틀림 하중의 영향에 대한 연구가 여러 연구자들에 의해서 수행되었다. 발전 플랜트의 원주방향 균열을 포함한 배관은 정상운전 조건이나 갑자기 발생한 사고에 의해서 굽힘과 비틀림과 같은 하중을 받을 수 있다. ASME 코드에서는 균열 배관의 구조건전성 확보를 위해서 한계하중 기법을 사용해서 완전소성 파단에 대한 결함평가를 제공한다. 최근 개정된 코드에 따르면, 복합하중은 막응력과 굽힘 응력만을 포함하고 있다. 실제로 운전 환경에서 비틀림 하중이 가해질 수 있음에도 불구하고, 비틀림 하중을 평가하는 방법론에 대해서는 언급하지 않았다. 본 논문에서는 한계하중 분석을 기반으로 원주방향 균열 존재하는 배관에 단순 굽힘과 단순 비틀림, 인장을 포함한 굽힘 비틀림 복합하중이 가해질 경우에 대한 유한요소해석 결과를 포함하고 있다. 전단면 완전항복 기준을 만족하는 한계하중 이론해를 제안하고 유한요소해석을 통해서 이를 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3D호
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• pp.499-509
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• 2006

프리캐스트 콘크리트 바닥판은 일반적인 현장타설 바닥판과 비교할 때 많은 장점을 가지고 있으며, 최근 국내에서도 도로교의 노후 바닥판 교체 공사 및 신설 도로교에 성공적으로 적용되고 있다. 하지만, 철도교에 프리캐스트 바닥판을 적용하기 위해서는 활하중, 장대레일 종하중, 시제동하중, 온도변화, 건조수축 등 도로교와 철도교의 하중 특성의 차이를 적절히 반영한 설계가 요구되며, 특히 횡방향 이음부의 연속성을 확보하여 일체화시키기 위해 바닥판 내부에 배치한 종방향 텐던의 적정한 프리스트레스 수준을 평가하는 연구가 요망된다. 따라서 본 연구에서는 철도교에 빈번히 적용되는 PSC 합성거더 철도교에 대하여 정밀한 3차원 유한요소해석을 통해 주요 설계하중이 유발하는 바닥판의 종방향 응력을 산정하였다. 그 결과 종방향 인장응력을 유발하는 지배적인 요인은 활하중보다는 바닥판의 온도 저하나 시동하중으로 나타났으며, 특히 온도의 영향은 설계기준상의 제안식 또는 이론식과도 비교해 가며 중점적으로 분석하였다. 종방향 인장응력을 상쇄하여 올바른 구조거동을 유도하기 위한 프리스트레스의 범위를 고찰한 결과, 대상 철도교에 대해 2.4 MPa 이상의 프리스트레스를 도입하는 것이 적정한 것으로 나타났으며 이는 도로교의 경우와 유사한 수준으로 평가되었다.

• Composites Research
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• 제17권5호
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• pp.39-46
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• 2004

본 연구에서는 공간적으로 보강된 복합재(SRC)의 강도를 예측하였다. 각 방향의 라드(rod)와 라드의 체적에 비례하는 기지의 강성으로 표현되는 구조요소(structural element)를 정의하고, 이 구조요소에 파손판단식을 적용하여 SRC의 강도를 예측하였다. 라드의 파손판단식의 경우는 최대파손변형률을, 기지의 경우는 수정된 Tsai-Wu 파손판단식을 각기 적용하였다. 또한 SRC의 강도를 예측하기 위해서 라드와 SRC의 물성치를 측정하였다. 측정된 물성치는 라드의 인장 파손변형률, 3D SRC의 압축 파손변형률, $45^{\cir}$ 회전된 방향에서의 인장 및 압축 강도와 전단강도들이다. 3D/4D SRC의 강도분포는 각 SRC의 라드방향에서 크게 나타나고 라드에서 벗어날수록 작은 강도 값을 보였다. 강도의 전체분포를 보다 빠르게 계산하기 위해서 하중증분을 유동적으로 사용하였고, 하중이력을 구할 때는 균일한 하중이력을 사용하였다. 3D SRC의 라드방향 압축실험결과 해석의 비교에서 초기 기울기는 서로 잘 일치하였고, 강도값은 18% 정도의 차이를 보였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 춘계학술대회 논문요약집
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• pp.116-116
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• 2004

편마비 환자의 보행운동 개선을 위한 보조기구로 족부보장구(Ankle Foot Orthosis, A.F.O.)가 활용되고 있다 족부보장구는 Fig. 1에 제시한 바와 같이 보행특성상 무수히 반복되는 충격과 굽힘하중을 받는다. 따라서 족부보장구용 재료는 피로특성이 우수한 탄소섬유 강화재(Carbon Fiber Reinforced Plastic, 이하 CFRP)를 주로 사용한다. 그러나 CFRP의 상용재인 프리프레그(prepreg)는 강한 이방성의 단방향 섬유이므로 섬유방향과 하중작용방향의 관계에 매우 민감하다.(중략)

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1996년도 춘계학술발표회논문집(3)
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• pp.359-364
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• 1996

'93.4월에 고리원자력 4호기 운전중(원자로 출력 100%, 발전기 출력 975MWe) 주증기 차단밸브 (MSIV)의 닫힘으로 인해 발전소가 정지되었다. 밸브분해 점검결과 밸브스템이 Back Seat Ring 조립부위 Notch 부위에서 Steam Flow와 평행한 방향으로 절단되어, 밸브스템의 손상원인을 규명하기 위한 본 연구에서는 피로해석절차도에 따라 S-N 곡선에 근거하여 피로해석을 수행하였다. 피로해석결과 밸브스템의 초기균열 생성원인은 Stem Notch 부위의 제작결함과 발전소 정지시 밸브를 급속히 닫을 때 작용하는 충격하중등에 의해 발생된 것으로 추정되며 인장평균응력과 관내 유체의 진동하중의 변동응력이 조합하여 피로균열을 가속시켜 파손을 일으킨 것으로 사교된다.

• Composites Research
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• 제12권6호
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• pp.31-42
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• 1999

항공우주산업에서 무게를 증가시키지 않고 비행구조물의 구조적 성능을 증가시키는 것은 굉장한 잇점을 갖는다. 본 연구에서는 복합재료 평판의 무게를 증가시키지 않고 좌굴하중과 인장 파단하중을 동시에 증가시키는 혁신적인 설계 방법에 대해서 연구하였다. 원공이 있는 복합재료 적층판에서 곡선 섬유층과 직선 섬유층을 조합하여 적층판을 구성할 때 좌굴하중과 인장파단 하중이 동시에 증가되는 현상에 대하여 유한요소 해석을 사용하여 알아보았다. 원공의 크기와 적층 순서를 달리하면서 곡선섬유를 이용한 효과가 얼마나 되는지 알아보았다. 또한, 각각의 경우에 대해서 파단이 어떻게 일어나는가도 관찰하였다. 곡선섬유 평판을 제작하기 위해서는 연속적이고 부드럽게 변하는 fiber path가 필요하다. 여기서는 유한요소로 구한 섬유 방향을 사용하여 제작이 가능한 부드럽게 이어지는 fiber path를 구하는 간단한 방안을 제시하였다.

• Composites Research
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• 제13권5호
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• pp.18-30
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• 2000

일축방향 섬유강화 복합재료 C링의 최적설계를 위하여, 이의 점 하중 하에서의 점탄성적 하중완화거동을 해석하였다. 이를 위하여 곡선보의 굽힘 이론을 이용하여 탄성학적 처짐과 굽힘 강성의 해석을 수행한 후 상당원리(correspondence theorem)를 이용하여 점탄성학적 하중완화 거동을 해석하였다. 일축방향 섬유강화 복합재료의 직교이방성 뿐만 아니라 복합재료의 인장강성과 압축강성의 차이에서 기인하는 비대칭물성도 함께 고려하였다. 그 결과 C링의 단면의 두께가 반지름에 비해 충분히 작은 보라면 보이론만으로도 정확하게 곡선보를 해석할 수 있고 하중완화 이론값 또한 실험값과 잘 일치하고 있음을 알 수 있었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제5권1호
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• pp.23-33
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• 1996

시설하우스에 이용되는 시설자재의 규격화와 품질개선을 유도하기 위하여 피복자재의 종류별, 두께별로 물리적 기계적 특성을 시험 분석하였다. 피복재의 물리적 기계적 특성은 충격강도, 인장 인열강도 및 파장별 투과율을 측정하였으며, 시험한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 다트식 낙추시험에서 연질필름의 충격 강도는 피복재가 두꺼울수록 파괴하중이 증가하여 50% 파괴수준의 하중이 158-213g 범위에 있었으며, LDPE 필름이 대체로 높게 나타났다. 2. 충격파괴정도를 보면 전혀 파괴되지 않는 최대 충격하중이 62-192g 범위였으며, 0.05mm에 비해 0.1mm 두께의 필름이 충격에 견디는 힘이 1.8-3.2배 더 강한 것으로 나타났다. 3. 인장하중은 0.95-2.22kg 범위로 피복재 길이 방향이 높고, LDPE 필름이 높게 나타났으며, 신장율은 345-1020% 범위로 길이보다 폭방향이 1.4-2.7배 더 신장되는 것으로 나타났다. 4. 인열강도는 80.S-121.7kg/cm의 범위로 LDPE 필름이 높고 EVA가 낮은 것으로 나타났으며, 길이방향보다 폭방향이 더 큰 값으로 나타났다. 5. 연질필름의 종류별 광투과특성은 자외선 영역에서 87-92%로 큰 차이가 나타나지 않았으나 가시광선 영역에서 높은 투광율을 나타내었다.

• Composites Research
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• 제14권3호
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• pp.42-50
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• 2001

본 연구에서는 집중하중을 받는 일방향 보강 섬유 금속 적층판의 손상 개시 모델을 연구하였다. 기존의 복합재료 적층판의 해석에 사용하는 일타 전단변형이론을 수정하여 섬유 금속 적층판의 하중 변위 관계를 구하였고, 유한 요소 해석을 통하여 응력을 계산한 다음 Tsai-Hill failure criterion과 Miser yield criterion을 사용하여 섬유층과 금속판의 파괴 지수를 계산하는 방법으로 섬유 금속 적층판의 손상 개시를 모델링하였다. 단순 인장과 원통형 굽힘 하중에서의 적층 각도에 따른 섬유 금속 적층판의 파괴 지수 분포를 통하여 해석의 타당성을 검증하였으며, 이를 바탕으로 집중하중을 받는 경우 섬유 방향에 따른 파괴 지수를 계산하였다. 계산된 파괴 지수를 손상 개시 하중과 비교하기 위하여 압입 시험을 수행하였다. 압입 시험은 섬유 방향의 영향을 보기 위하여 양단 고정인 경계 조건에서 수행하였다. 손상 개시 하중은 압입 선도의 앞 부분을 Hertz식을 이용하여 회귀 분석한 곡선이 실제 하중 곡선과 달라지는 점으로부터 결정하였다. 다양한 섬유 방향에 따른 압입 시험을 수행하였으며 각각의 손상 개시 하중을 파괴 지수와 비교하였다.