• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.335-335
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• 2011

Instability of a thin film attached to a compliant substrate often leads to emergence of exquisite wrinkle patterns with length scales that depend on the system geometry and applied stresses. However, the patterns that are created using the current techniques in polymer surface engineering, generally have low aspect ratio of undulation amplitude to wavelength, thus, limiting their application. Here, we present a novel and effective method that enables us to create wrinkles with a desired wavelength and high aspect ratio of amplitude over wavelength as large as to 2.5:1. First, we create buckle patterns with high aspect ratio of amplitude to wavelength by deposition of an amorphous carbon film on a surface of a soft polymer poly(dimethylsiloxane) (PDMS). Amorphous carbon films are used as a protective layer in structural systems and biomedical components, due to their low friction coefficient, strong wear resistance against, and high elastic modulus and hardness. The deposited carbon layer is generally under high residual compressive stresses (~1 GPa), making it susceptible to buckle delamination on a hard substrate (e.g. silicon or glass) and to wrinkle on a flexible or soft substrate. Then, we employ glancing angle deposition (GLAD) for deposition of a high aspect ratio patterns with amorphous carbon coating on a PDMS surface. Using this method, pattern amplitudes of several nm to submicron size can be achieved by varying the carbon deposition time, allowing us to harness patterned polymers substrates for variety of application. Specifically, we demonstrate a potential application of the high aspect wrinkles for changing the surface structures with low surface energy materials of amorphous carbon coatings, increasing the water wettability.

• 지질공학
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• 제21권4호
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• pp.295-304
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• 2011

방사성폐기물처분장 주변 암반의 수많은 불확실성을 이해하기 위해서는 무결암에서 발생하는 균열의 성장과 거동 분석은 필수이다. 이에 본 연구에서는 처분장과 유사한 지질적 구조적 특성을 지닌 한국원자력연구원 내에 위치한 지하처분연구시설에서 채취한 화강암 시료를 이용하여 균열의 성장과 이에 따른 손상도를 AE parameter와 모멘트텐서해석법을 이용하여 분석하였다. 시료의 균열개시 균열결합 균열손상응력은 최대강도의 0.45배, 0.73배, 0.84배인 것으로 나타났다. 모벤트텐서해석법을 이용한 결과 응력 초기에는 인장균열의 발달이 우세하였으나 응력 수준이 증가함에 따라 전단균열이 발달하였다. 또한 시료에 균열손상응력 이상의 응력이 가해지면 파괴면을 중심으로 불안정한 전단균열이 발생하였으며 이는 파괴에 직접적인 역할을 하는 것으로 해석되었다.

• 공업화학
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• 제19권4호
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• pp.427-431
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• 2008

해수 하에서 경시변화에 따른 경질 폴리우레탄 폼의 물성변화를 알아보기 위해 이소시아네이트 인덱스를 변화시키며 경질 폴리우레탄 폼(PUF)을 합성하였다. 해수 하에서 이소시아네이트의 인덱스가 90, 100, 130, 150으로 증가함에 따라 PUF의 인장강도는 각각 10%, 3%, 7%, 4%씩 감소하였고, 압축강도는 각각 7%, 6%, 5%, 4%씩 감소하였다. PUF의 물성저하를 규명하기 위해 PUF의 기공을 확인한 결과 기공의 변화는 없었다. 해수 하에서 PUF의 유리전이온도($T_g$), 인장 모듈러스는 증가하였는데 적외선 스펙트럼 분석결과 우레아, 알로파네이트, 바이우렛이 증가하는 것을 알 수 있었다. 해수 하에서 PUF는 가교도 증가하고 이로 인해 폼이 brittle하게 형성되어 $T_g$의 증가에도 불구하고 기계적 물성이 저하된 것으로 사료된다. 해수 하에서 PUF의 물성변화를 고찰하기 위해 만능시험기, 시차 주사 열량계, 주사 전자 현미경, 적외선 분광계를 이용하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권6호
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• pp.87-94
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• 2007

폐콘크리트로부터 생산된 순환골재의 사용은 환경보존과 자원의 재활용 관점에서 매우 유용하며, 순환골재 콘크리트에서 압축, 인장, 휨 및 부착강도, 탄성계수 등이 중요한 기계적 특성요소로 작용하게 된다. 특히 압축을 받는 순환골재 콘크리트의 응력-변형률 관계 및 파괴진전 양상 규명은 순환골재 콘크리트를 사용한 구조물 설계 및 수치해석 등 이론적 연구에서도 매우 중요한 의미를 가진다. 따라서 본 연구에서는 순환골재 콘크리트의 파괴진전특성을 규명하기 위하여 압축하중을 받는 콘크리트의 미세균열 등 손상특성을 검출하기 위하여 AE 기법을 사용하였다. 압축거동특성 및 AE 신호특성을 분석한 결과, 순환굵은골재 콘크리트의 균열 및 파괴거동은 천연 및 순환잔골재를 사용한 콘크리트와 상이한 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.5-13
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• 2014

본 논문에서는 준설토를 활용한 경량혼합토(LWFS)의 연약지반개량 적용성에 대해 검토한 내용을 다루었다. 현재까지 제시된 경량혼합토의 공학적 특성에 관한 연구결과를 종합 분석하여 경량혼합토의 물성을 정리하였으며, 그 결과를 토대로 임의의 현장조건을 가정하여 경량혼합토공법과 SCP 공법 및 DCM 공법 적용 시에 대한 3차원 수치해석을 수행하였다. 연약지반개량공법 비교해석 결과, 경량혼합토 공법을 적용하는 경우 SCP 공법을 적용하는 수준 이상의 침하관리가 가능하며, 경량혼합토의 목표성능에 따라 침하발생 수준을 조절할 수 있는 것으로 검토되었다. 또한 DCM 공법과 비교 시 경량혼합토 재료의 경량성으로 과잉간극수압 발생량이 현저히 작아져 잔류침하를 최소화할 수 있는 것으로 검토되었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제35권4호
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• pp.463-474
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• 2020

In this paper, the influence of adding multi-walled carbon nanotube (MWCNT) on the pull behavior of steel and GFRP bars in ultra-high-performance concrete (UHPC) was examined experimentally and numerically. For numerical analysis, 3D nonlinear finite element modeling (FEM) with the help of ABAQUS software was used. Mechanical properties of the specimens, including Young's modulus, tensile strength and compressive strength, were extracted from the experimental results of the tests performed on standard cube specimens and for different values of weight percent of MWCNTs. In order to consider more realistic assumptions, the bond between concrete and bar was simulated using adhesive surfaces and Cohesive Zone Model (CZM), whose parameters were obtained by calibrating the results of the finite element model with the experimental results of pullout tests. The accuracy of the results of the finite element model was proved with conducting the pullout experimental test which showed high accuracy of the proposed model. Then, the effect of different parameters such as the material of bar, the diameter of the bar, as well as the weight percent of MWCNT on the bond behavior of bar and UHPC were studied. The results suggest that modifying UHPC with MWCNT improves bond strength between concrete and bar. In MWCNT per 0.01 and 0.3 wt% of MWCNT, the maximum pullout strength of steel bar with a diameter of 16 mm increased by 52.5% and 58.7% compared to the control specimen (UHPC without nanoparticle). Also, this increase in GFRP bars with a diameter of 16 mm was 34.3% and 45%.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제30권5호
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• pp.54-59
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• 2016

구조재료 중에서 강재는 불연성 재료이지만 열전도가 높고, 온도상승에 의하여 강성의 저하가 높은 편이다. 일반적으로 강재의 항복강도 및 탄성계수는 $350^{\circ}C$에서 70%, $600^{\circ}C$에서 50% 이하로 감소하기 때문에 고온에서의 철골구조의 재하능력은 급격히 감소하게 된다. 통상 내화구조로 인정받기 위해서는 공인기관으로부터의 품질시험을 거쳐야 한다. 하지만, 실물내화실험은 공간과 시간의 제약, 고비용의 문제점을 안고 있으므로, 본 연구에서는 ABAQUS 프로그램의 유한요소법을 이용한 열해석을 수행하여 압축을 받는 H-형강기둥의 내화실험과의 비교로 해석모델의 신뢰성을 입증하고, 실물실험의 보완책으로의 가능성을 제시한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.72-79
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• 2015

이 논문에서는 해안구조물에 대한 실질적이고 효율적인 구조신뢰성평가 기법을 제시하였다. 제안기법은 파랑, 조류 등의 하중관련 변수 그리고 콘크리트의 탄성계수와 압축강도, 지반정수 및 경계조건 등과 같은 저항관련 설계변수의 불확실성을 명확히 고려한 복잡한 해안구조물의 신뢰성을 평가할 수 있다. 라틴 하이퍼큐브 샘플링(LHS), 몬테카를로 시뮬레이션(MCS) 및 유한요소법을 합리적으로 결합한 제안기법에서 LHS기반 MCS는 신뢰성평가에 필요한 샘플링 수를 대폭 줄여주므로 계산노력이 획기적으로 감소된다. 검증예제를 통하여 제안기법이 상대적인 정확도를 보장하며 계산상의 효율성이 우수한 것으로 확인되었다. 또한 실제의 케이슨형식 방파제 구조물을 대상으로 한 수치예제를 통하여 그 적용성과 효율성을 입증하였다. 특히 유한요소법 또는 유한차분법과 같은 알고리즘 형태의 암시적 한계상태함수를 갖는 경우와 비선형해석, 복합재료, 다양한 기하형상 등을 복잡한 구조거동을 고려해야 하는 실제적인 구조물의 신뢰성평가에 적합한 것으로 판단된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.765-768
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• 2008

UHPC에서의 실리카 퓸은 강도와 유동성 증진에 있어 매우 중요한 요소라 할 수 있으며 그 사용량은 시멘트에 대해 25%이상(중량비)을 보편적으로 사용하고 있으나 실리카 퓸의 사용량에 따른 UHPC에 미치는 영향을 파악하는 노력들이 필요하다. 이에 본 연구에서는 실리카 흄의 사용량에 따른 유동성, 압축강도, 탄성계수, 휨강도의 역학적 특성과 SEM 및 MIP(Mercury Intrusion Porosimetry)를 통한 내부조직을 검토하였다. 검토결과, 적절한 실리카 퓸의 사용은 유동성과 강도를 증진시키는데 이는 포졸란 반응에 의한 수화물질의 증대와 필러역할에 의한 콘크리트 내부의 밀도가 효과적으로 증진되어 강도가 증가한 것을 MIP 실험을 통해 알 수 있었다. 또한 시멘트에 대해 중량비로 $10{\sim}25%$ 범위 내에서는 비슷한 역학적 특성을 나타내는 것으로 판단된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.441-444
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• 2008

본 연구에서의 초고성능 콘크리트(Ultra High Performance Concrete, UHPC)는 모래, 시멘트, 실리카퓸, 석영미분말, 강섬유 및 고성능감수제 등으로 구성되며, 평균입경 약 0.5mm이하의 아주 작은 입자들로 구성된다. 일반적으로 석영미분말는 일정크기 이상의 공극을 메움으로써 물리적 성능개선의 효과가 있으며 또한 높은 $SiO_2$함량을 가지므로 고온 또는 고압의 양생조건에서 시멘트 수화물과의 화학반응을 통해서도 성능 향상효과가 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 상압, $90^{\circ}C$ 증기양생 조건에서 석영미분말의 입자크기가 초고성능 콘크리트의 역학적 특성에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 알아보고자 하였으며, 평가항목으로는 굳지 않은 상태에서의 유동성과 굳은 상태에서의 압축강도, 극한변형률, 탄성계수 및 휨강도를 평가하였다. 석영미분말의 입경크기의 영향은 약 $2{\mu}m$에서 $26{\mu}m$까지의 범위에서 고려하였으며, 입경 크기가 작을수록 유동성 및 강도특성이 모두 향상되는 것으로 나타났다.