• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.697-698
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• 2013

최근에 유연한 성질을 갖는 전자기기들의 수요가 증가하면서, 그에 따라서 유연 전자기기를 뒷받침 해줄 수 있는 에너지 저장체의 유연한 성질도 중요성이 점점 부각되고 있으며 많은 연구가 진행되고 있다. 유연한 에너지 저장체의 많은 연구들이 유연한 금속 박막이나 특수 공정처리가 필요한 고분자를 이용하고 있으나, 대부분의 유연 에너지 소자들은 에너지 저장체의 성능에 비해 고온과 산 약품과 같은 환경이 필요하며, 비용과 시간이 많이 소모되고 있다. 그에 반해 섬유는 앞에서와 같이 특수 공정 처리가 따로 필요하지 않으며 상온에서도 손 쉽게 이용 가능하며, 신축성이 뛰어난 장점이 있기 때문에 효율적, 비용적으로 유연한 에너지 저장체에 유리한 소재이다. 몸에 해로운 산과 같은 약품처리의 필요도 없으며, 용매를 흡수하는 능력이 뛰어나기 때문에 용매를 이용한 도포 방법을 사용하면 다양한 물질을 폭넓게 적용 가능하다. 그리고 적용 분야에 맞춰서 섬유의 종류를 조절하면 다양한 성질을 갖는 천 기반의 에너지 저장체가 형성되며, 면 섬유가 수소 결합과 높은 반데르 발스 결합에 의해 탄소나노튜브와 결합하여 높은 에너지 밀도를 갖는 에너지 저장체를 형성하는 것을 분석한 논문들도 보고되고 있다. 면 섬유의 특수한 성질을 이용하여 에너지 저장체를 제작하고 이를 확인하기 위해서 일반 합성 섬유인 polyester와 면 섬유를 비교 제작하였으며, 용매의 형태로 손쉽게 도포 가능한 물질은 탄소 계열의 활물질들이며, 탄소 나노 튜브나 그래핀 등이 분산된 용액을 이용해 천에 도포 가능하다. 탄소 계열의 활물질들은 대표적인 슈퍼캐패시터 물질이며, 천에 도포를 함으로써 천 기반의 슈퍼캐패시터를 제작하였다. 일반 합성 섬유 polyester와 CNT를 결합한 형태의 전극은 최대 에너지 축전 용량(Maximum specific capacitance)이 53.6 F/g으로 나타났으며, 면 섬유와 CNT를 결합한 형태의 전극은 최대 에너지 축전 용량이 122.1 F/g으로 나타났다. 따라서 면 섬유에서 높은 에너지 저장 능력을 보이는 것을 실험적으로 확인하였으며, 에너지 저장 능력이 뛰어난 면 섬유를 다음 전극 디자인에서도 일률적으로 적용하였다. 슈도캐패시터의 대표적 물질인 금속 산화물인 망간 산화물(MnO2)을 3전극 도금 시스템을 이용하여 에너지 축전 용량과 에너지 밀도를 올리는 전극을 제작하였다. 특히 망간 산화물의 형태는 표면적을 극대화하기 위해서 평균 지름은 200~300 nm 정도 되는 나노 입자의 형태로 제작하였다. 그 결과, 확연하게 에너지 축전 용량이 향상되었으며, 최대 에너지 축전 용량은 282.0 F/g, 에너지전력 밀도는 14.2 Wh/kg으로 나타나서 금속 산화물의 형태가 주는 효과를 확인할 수 있었다. 하지만 나노 입자의 형태로 제작된 금속 산화물은 문제점이 발생하였다. 금속 산화물의 전기 전도성이 매우 낮기 때문에, 전기 전도성에 비례해서 전력 밀도의 값이 표현되는데, 전기 전도성이 급격히 감소하기 때문에 전력 밀도도 급격한 감소가 나타난다. 다음과 같이 전기 전도성 물질을 첨가하는 방법은 추가의 공정이 필요한 단점이 있지만 오직 기계적인 인장응력만을 가해서 에너지 밀도와 전력 밀도를 증가시키는 전극을 제작하였다. 인장응력을 섬유 기반의 전극에 가했을 시에 가닥들간의 접촉 증가와 CNT가 정렬되면서 특정 변형률(strain) 이전에서는 전기 전도성이 최대 50% 이상 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 선행 연구에서 보고되었다. 이를 이용해서 전기 전도성과 직결되는 전력 밀도의 양도 증가시키고 에너지 밀도의 증가 여부까지 확인한 결과 인장을 가하기 전 면 섬유의 전력 밀도와 에너지 밀도는 6.4 kW/kg and 6.1 Wh/kg으로 나타났으나 30% 변형 인장 후에는11.4 kW/kg과 7.1 Wh/kg으로 나타났다. 그리고 망간 산화물을 첨가한 전극 역시 4.9 kW/kg과 14.2 Wh/kg으로 나타났었으나 인장 이후 전력 밀도는 14.2 kW/kg, 에너지 밀도는 17.6 Wh/kg으로 확연하게 증가한 것을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.27-35
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• 2008

낮은 응력 단계에서 모래의 인장강도는 포화도 또는 흡입력에 따라 증가하다. 최대값에 도달한 후 감소한다. 최대인 장강도는 어느 포화도에서든 발생될 수 있다. 본 연구에서는 이러한 습윤 모래의 인장강도를 정확히 예측할 수 있는 이론이 제시되었다. 이 이론은 닫힌 형태의 식으로 pendular, funicular, capillary 세 가지로 구분되는 함수특성곡선 전체 영역을 하나로 통일하여 표현하였다. 낮은 응력 단계에서 내부마찰각 ${\phi}_t$, 공기침투압(air entry pressure)의 역수값 ${\alpha}$, 간극크기범위변수(pore size spectrum parameter) n 등 세 가지 변수가 이론에 사용되었다. 공기침투압 역수값이 최대인장강도를 지배하는 주 요인으로 작용하고, 최대인장강도가 발생될 때 포화도는 오직 간극크기범위변수에만 의존한다.

• 한국섬유공학회:학술대회논문집
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• 한국섬유공학회 2003년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.155-156
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• 2003

시멘트는 압축강도가 크고 내구성이 좋으며 가격이 저렴한 우수한 토목건축재료이다. 그러나 인장강도가 낮아서 사용 시 발생하는 휨에 의한 인장변형에 의하거나 양생 후 해 표면 크랙이 발생하는 결점이 있다. 이러한 결점을 보완하기위해 크랙의 발생 억제, 성장 지연을 목적으로 시멘트에 보강용 섬유를 투입하고 있다[1]. 시멘트에서의 보강섬유의 역할은 크랙발생에 필요한 에너지를 최대한 증가시키켜 시멘트가 경화되기 시작할 때, 구속에 의해 발생하는 인장응력 및 균열을 억제하구 내부에 형성되는 결함을 방지함에 있다[2]. (중략)

• 한국결정성장학회지
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• 제6권1호
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• pp.73-87
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• 1996

새로 개발된 분말침투 및 연속 다중함침법에 의해 제조된 세라믹 섬유 복합체의 기 계적 물성을 3점 곡강도 빛 인장 시험을 통하여 평가하였다. 정확한 물성 측정을 위하여 strain g gauge 빛 acoustic emission 측정 장비가 사용되였다. 실험 시편은 $Al_20_3$직포$Al_20_3$와 SiC직포/SiC를 기본 재료로 하고 있으며, 일방향으로 배열왼 SiC 섬유(Textron SCS - 6)/SiC 복합체를 비교 목적으로 제작 시험하였다. 이론 밀도의 약 73%인 SiC 직포/SiC 복합체의 최대곡강도는 300 MPa이고, 기지내 균열이 처음 발생하는 응력은 77 MPa였다. 인장강도는 곡강도의 1/3 정 도의 낮은 값을 나타내였고, 인장 시험중의 첫번째 기지 균열 응력 또한 곡강도 시험에서 얻은 값보다는 상당히 낮은 값을 보여주였다. 곡강도 물성에 비교하여 상대적으로 낮은 인장물성은 WeibuH 통계 처리 방법에 의하여 응력을 받고 있는 부피의 차로 정량적으로 해석하였다. 해석 결과, 직포가 충으로 배열된 복합체의 최대 인장강도는 응력을 받는 섬유의 길이에 의존하며, 기지내 균열이 생기는 첫번째 응력은 응력을 받는 부피에 의해 결정됨을 보여주었다. SiC 휘스 커를 기지에 보장함으로써 복합체의 기지파괴 strain을 향상시키는 이유로, 첫번째 기지 균일 응력이 증가됨을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.403-407
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• 2010

게코 접착 시스템은 보(beam)의 형상을 가지는 seta와 접착패드 역할을 하는 spatula로 구성된다. 본 논문에서는 보 접착 모델(ahhesive beam contact model)을 사용하여 게코(gecko) 접착 시스템의 접착 메커니즘의 해석을 수행한다. 보 접착 모델은 접촉면에서 불균일한 응력 분포를 가지는 특징이 있으며, 접촉면에서의 최대 인장 응력(tensile stress)에 의하여 접착/분리 메커니즘이 결정된다. 접착패드 역할을 하는 spatula는 최대 인장응력을 감소시키는 역할을 하며, 이로 인해 접착력이 증가한다. 역방향 하중에 대해서는 spatula에 의하여 최대 압축 응력(compressive stress)이 감소하며, 이러한 현상에 의하여 접착력과 분리력의 비대칭성이 발생한다. 본 연구에서는 보 접착 모델의 해석을 위해 유한요소법(Finite Element Method)을 사용되며, spatula effect를 위한 해석 결과가 제시된다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.167-174
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• 2011

본 연구는 특수 구간의 도로 포장에 포스트텐션 콘크리트 포장(PTCP: Post-Tensioned Concrete Pavement) 공법을 적용하기 위한 설계 방안을 제시하기 위하여 수행되었다. 본 연구에서 고려한 특수 구간으로는 기존의 포장에서 많은 문제점이 발생하는 도심지 버스전용차로 정류소 구간과 고속도로 암거 설치 구간을 선정하였다. 이러한 특수 구간의 PTCP 설계는 응력 기준 설계와 피로파손 기준 설계로 이루어지며 두 설계 결과 중에서 보수적인 결과를 설계에 적용한다. 응력 기준 설계에서는 유한요소해석을 통해 극한의 하중조건을 고려하여 발생할 수 있는 최대 인장응력을 산정한 뒤 이를 감소시켜서 최대 인장응력이 허용휨강도 이하가 되도록 텐던의 개수와 긴장 간격을 산정하였다. 피로파손 기준 설계에서는 AASHTO 피로파손 공식을 기반으로 긴장 설계를 수행하였다. 연구결과, 버스전용차로 정류소 구간과 암거 설치 구간에 PTCP 공법을 적용할 수 있는 설계 방안을 수립하였다.

• 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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• 제8권3호
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• pp.579-588
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• 2018

소재들에는 플라스틱 수지와 섬유 및 단일 금속 등으로 만들어진 소재들과 경량 특성들을 가지는 복합소재, 각 소재들의 장점들을 취합하여 내구성을 극대화시키는 방식의 이종재료 등이 있다. 본 연구에서는 경량 복합소재인 CFRP에 주목하여 단일 소재로서 보편적으로 쓰이는 소재들인 스테인리스 강, 알루미늄과의 강도 특성을 CFRP와 비교 및 분석하고, 데이터를 확보하기 위해 각 소재 별로 동일한 규격의 소형 인장 시험편(C-T specimen)을 설계하여 시뮬레이션 인장 해석 연구를 수행하였다. 연구 결과, CFRP 시험편 모델의 경우 최대 변형량은 약 0.0148mm, 최대 응력은 약 59.104MPa, 최대 변형률 에너지는 약 0.00529mJ로 나타났으며, 스테인리스 강 시험편 모델의 최대 변형량은 약 0.0106mm, 최대 응력은 약 42.22MPa, 최대 변형률 에너지는 약 0.002699mJ로 나타났고, 알루미늄 시험편 모델의 최대 변형량은 약 0.023mm, 최대 응력은 약 33.29MPa, 최대 변형률 에너지는 약 0.00464mJ로 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같이 본 연구에서 도출한 데이터들을 향후 복합소재에 대한 연구에서 기초적인 데이터로서 활용하고자 하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.137-145
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• 2003

본 연구에서는 국산 PS 강봉의 직경, 반복최소응력 및 반복최대응력 등을 실험변수로 하여 직접 인장 피로실험을 수행하였다. 정적 인장실험 결과, 국산 PS 강봉의 응력 - 변형률 곡선과 극한강도 등을 얻었다. 또한, 피로실험에서의 특징적인 실험결과는 PS 강봉의 직경은 피로 수명에 중요한 인자가 아니며, 반복 최소응력의 크기는 국산 PS 강봉의 피로수명에 매우 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 피로실험결과를 통계 분석하여 PS 강봉의 응력 범위 및 반복 최소응력 등을 변수로 하는 피로강도 예측식을 제안하였다. 피로실험 중, 시편중앙에 설치한 Extensometer를 이용하여, 변형률의 변화를 측정하였으며, 측정된 변형률 변화현상에서 탄성계수의 변화현상을 구하였다. 변형률 증가현상은 3단계의 형태 즉, 초기에 급격한 증가 후 서서히 증가하며 파괴 직전에 급격하게 증가하는 형태로 나타났다. 탄성계수의 변화현상은 변형률 변화현상과 유사하게 감소하는 것으로 나타났으며 응력수준은 탄성계수 변화에 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권5호
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• pp.219-234
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• 1998

초기수평 응력상태를 모사하여 응력이 변형계수에 미치는 영향을 검토 하기 위하여 암석 시료에 대하여 공내재하 변형 실내시험을 했다. 실험은 수평 응력의 크기, 응력비, 측정지점을 변화 시켜서 변형계수를 측정하였다. 측정결과 응력의 크기가 증가함에 따라 변형계수가 증가하며 최대 최소응력비가 커짐에 따라 변형계수는 최소응력 방향에서는 증가하고, 최대응력 방향에서는 감소하는 경향을 보였다. 이는 측정 위치에서 접선음력의 크기 변화에 따른 것으로 초기응력의 크기, 방향 및 내압의 크기에 따라 응력이 압축, 인장 또는 압축-인장상태로 바뀌기 때문이다. 따라서 변형 계수 측정시 이들의 영향을 분석한 후 결과치를 해석하여야 한다. 이와 같은 해석은 공내재하 변형 측정 결과 뿐만 아니라 내압이 있는 가스 저장 또는 압축터널 설계 및 터널 계측 결과 해석에도 적용 되어야 한다.

• 한국가스학회:학술대회논문집
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• 한국가스학회 2003년도 추계학술발표회 논문집
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• pp.53-58
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• 2003

API 5L X65 배관에 50mm이상의 단관을 삽입하여 용접하였을 경우, 삽입된 단관 길이 변화에 따른 용접부 기계적 특성 평가 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 단관삽입 용접부위의 거시적 조직관찰, 미소경도측정, 인장시험, 굽힘시험을 수행한 결과, 단관삽입 용접부의 건전성에는 문제가 없는 것으로 평가되었다. 2. 단관삽입 용접부의 원주방향 최대 인장 잔류응력의 크기는 단관 삽입 길이에 관계없이 약 150MPa로서 그리고 최대 압축 잔류응축은 약 300MPa로 측정되었다. 모재의 항복강도가 492MPa인 것과 비교하여보면 단관 삽입 용접에 의한 잔류응력의 영향은 매우 작은 것으로 평가되었다.