• 한국세라믹학회지
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• 제52권6호
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• pp.410-416
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• 2015

Recently, a new $Y_2O_3$ coating deposited using the EB-PVD method has been developed for erosion resistant applications in fluorocarbon plasma environments. In this study, surface crack formation in the $Y_2O_3$ coating has been analyzed in terms of residual stress and elastic modulus. The coating, deposited on silicon substrate at temperatures higher than $600^{\circ}C$, showed itself to be sound, without surface cracks. When the residual stress of the coating was measured using the Stoney formula, it was found to be considerably lower than the value calculated using the elastic modulus and thermal expansion coefficient of bulk $Y_2O_3$. In addition, amorphous $SiO_2$ and crystalline $Al_2O_3$ coatings were similarly prepared and their residual stresses were compared to the calculated values. From nano-indentation measurement, the elastic modulus of the $Y_2O_3$ coating in the direction parallel to the coating surface was found to be lower than that in the normal direction. The lower modulus in the parallel direction was confirmed independently using the load-deflection curves of a micro-cantilever made of $Y_2O_3$ coating and from the average residual stress-temperature curve of the coated sample. The elastic modulus in these experiments was around 33 ~ 35 GPa, which is much lower than that of a sintered bulk sample. Thus, this low elastic modulus, which may come from the columnar feather-like structure of the coating, contributed to decreasing the average residual tensile stress. Finally, in terms of toughness and thermal cycling stability, the implications of the lowered elastic modulus are discussed.

• 대한치과보철학회지
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• 제44권6호
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• pp.683-689
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• 2006

Statement of problem. Interfacial toughness is important in the mechanical property of layered dental ceramics such as core-veneered all-ceramic dental materials. The interfaces between adjacent layers must be strongly bonded to prevent delamination, however the weak interface makes delamination by the growth of lateral cracks along the interface. Purpose. The purpose of this study was to determine the effect of the reaction layer on the interfacial fracture toughness of the core/veneer structure according to the five different divesting. Materials and methods. Thirty five heat-pressed Lithia-based ceramic core bars (IPS Empress 2), $20mm{\times}3mm{\times}2mm$ were made following the five different surface divesting conditions. G1 was no dissolution or sandblasting of the interaction layer. G2 and G3 were dissolved layer with 0.2% HF in an ultrasonic unit for 15min and 30 min. G4 and G5 were dissolved layer for 15min and 30min and then same sandblasting for 60s each. We veneered bilayered ceramic bars, $20mm{\times}2.8mm{\times}3.8mm$(2mm core and 1.8mm veneer), according to the manufacturer's instruction. After polishing the specimens through $1{\mu}m$ alumina, we induced five cracks for each of five groups within the veneer close to interface under an applied indenter load of 19.6N with a Vickers microhardness indenter. Results. The results from Vickers hardness were the percentage of delamination G1:55%, G2:50%, G3:35%, G4:0% and G5:0%. SEM examination showed that the mean thickness of the reaction layer were G1 $93.5{\pm}20.6{\mu}m$, G2 $69.9{\pm}14.3{\mu}m$, G3 $59.2{\pm}20.2{\mu}m$, G4 $0.61{\pm}1.44{\mu}m$ G5 $0{\pm}0{\mu}m$. The mean interfacial delamination crack lengths were G1 $131{\pm}54.5{\mu}m$, G2 $85.2{\pm}51.3{\mu}m$, and G3 $94.9{\pm}81.8{\mu}m$. One-way ANOVA showed that there was no statistically significant difference in interfacial crack length among G1, G2 and G3(p> 0.05). Conclusion. The investment reaction layer played important role at the interfacial toughness of body ceramic bonded to Lithia-based ceramic.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.29-35
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• 2015

최근 연구되고 있는 해상 초대형 부유 콘크리트 구조물의 제작은 현장 타설이 어렵다는 단점이 있으므로 프리캐스트 콘크리트로 제작한 모듈을 수상에서 인양 후 프리스트레스력으로 접합 및 제작하는 것을 목표로 한다. 그러나 해상 환경에서 발생하는 다양한 하중 및 예상되는 상부 구조물에 의한 하중을 고려하였을 때, 프리스트레스력으로 접합되는 콘크리트 모듈 간의 접합부의 안정적인 거동 및 성능이 요구된다. 이에 프리스트레스력이 적용되기 전 가접합에 수중용 에폭시를 이용한 접합 방법이 고려되고 있는데, 수중용 에폭시는 고점성의 재료로서 내부에 공극이 발생하기 쉽다. 이를 해결하기 위하여 마이크로 실리카를 혼입하여 공극을 감소시킨 수중용 에폭시를 이용하여 콘크리트 부유체의 접하 거동에 대한 평가가 요구된다. 그러므로 이번 연구에서는 마이크로 실리카를 혼입한 수중용 에폭시를 이용하여 가접합하고 프리스트레싱을 적용한 시험체를 제작하여 성능을 평가하였다. 마이크로 실리카를 혼입한 수중용 에폭시로 접합된 콘크리트 모듈은 프리스트레싱만을 적용한 시험체에 비하여 균열 발생 및 응력 집중 현상이 완화되었으며, 최대 하중 및 변위는 일체형 RC 시험체에 비하여 10% 미만의 감소율을 나타내어 모듈형 콘크리트 부유체의 수상 접합을 위한 안정적인 접합재료로 사용 가능할 것으로 보인다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권7호
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• pp.929-933
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• 2010

3 차원 패키징을 위해 열가압 공정으로 제조된 Cu-Cu 접합 계면의 접합 특성을 평가하기 위해 4 점 굽힘 실험을 수행하였다. Cu가 코팅된 Si 웨이퍼 2 장을 $350^{\circ}C$에서 1 시간 동안 15kN 의 하중으로 접합시킨 후, 동일한 온도에서 1 시간동안 어닐닝을 수행하였다. 접합된 웨이퍼를 $30\;mm\;{\times}\;3\;mm$ 크기로 잘라 시험편을 준비하였다. 시험편의 중심에 깊이 $400\;{\mu}m$의 노치를 가공하였다. 시험기에 광학계를 부착하여 노치에서의 크랙 발생과 계면에서의 크랙 진전을 관찰하였다. 일정한 테스트 속도로 실험을 수행하여, 이에 상응하는 하중을 측정하였다. Cu-Cu 접합 계면 에너지는 $10.36\;J/m^2$ 으로 측정되었으며, 파괴된 계면을 분석하였다. 표면 분석 결과, $SiO_2$와 Ti의 계면에서 파괴가 일어났음을 확인하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제14권2호
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• pp.69-78
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• 1978

알루미나이징강에 대하여 초기마모영역에서 rolling-sliding 마모시험을 한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 2차 확산재의 내마모성이 가장 우수하고 처녀재에 비하여 저응력 레벨에서 약 18%, 고응력에서 약 40%의 마모감소를 나타낸다. 2) 2차 확산재는 피복층과 합금층 경계부근의 공공생성으로 인하여 예상보다 내마모성이 낮다. 3) 알루미나이징강의 rolling-sliding 접촉에 의한 마모파양의 형태는 spalling 이며 spalling crack은 합금속의 경계부근에서 발생한다.

• Smart Structures and Systems
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• 제21권5호
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• pp.623-635
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• 2018

In order to study the mechanical behavior of shield tunnel segments during assembly stage, the in-situ tests and FDM numerical simulation were conducted based on the Foguan Shiziyang Tunnel with large cross-section. Analysis for the load state of the assembling segments in different assembly steps as well as the investigation for the changing of inner forces and longitudinal stress of segments with assembling steps were carried out in this paper. By comparing the tested results with the simulated results, the conclusions and suggestions could be drawn as follows: (1) It is the most significant for the effects on axial force and bending moment caused by the assembly of adjacent segment, followed by the insertion of key segment while the effects in the other assembly steps are relative smaller. With the increasing value of axial force, the negative bending moment turns into positive and remains increasing in most monitored sections, while the bending moment of segment B1and B6 are negative and keeping increasing; (2) The closer the monitored section to the adjacent segments or the key segment, the more significant the internal forces response, and the monitored effects of key segment insertion are more obvious than that of calculation; (3) The axial forces are all in compression during assembling and the monitored values are about 1.5~1.75 times larger than the calculated values, and the monitored values of bending moment are about 2 times the numerical calculation. The bending moment is more sensitive to the segments assembly process compared with axial force, and it will result in the large bending moment of segments during assembling when the construction parameters are not suitable or the assembly error is too large. However, the internal forces in assembly stage are less than those in normal service stage; (4) The distribution of longitudinal stress has strong influence on the changing of the internal forces. The segment side surface and intrados in the middle of two adjacent jacks are the crack-sensitive positions in the early assembly stage, and subsequently segment corners far away from the jacks become the crack-sensitive parts either.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권5호
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• pp.137-147
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• 2012

무철근 교량 바닥판은 콘크리트 내부의 철근을 없애고 거더를 Strap으로 횡구속시켜 Arching action을 극대화시킨 교량 바닥판이다. 본 연구에서는 무철근 바닥판의 균열제어를 목적으로 FRP bar의 배치량을 변수로 하여 내하력과 균열, 연성도, 파괴시 응력수준 등을 판단하여 FRP bar 최소 배치량을 제시하였다. 실험결과 Steel strap 무철근 바닥판은 최소 0.15% FRP 보강근만 배치하여도 내하력과 연성이 확연히 향상됨을 확인하였다. FRP bar를 보강한 무철근 바닥판에 대하여 피로실험을 수행하였으며 200만회 반복하중 재하후 균열, 잔류 처짐 등에서 장기 사용성에 문제가 없음을 확인하였다. 교량 바닥판은 대체로 펀칭전단 파괴를 하며 2방향 슬래브의 전단강도식을 적용할 수 있으나 ACI, AASHTO 등에서는 바닥판의 비선형 파괴형상과 횡구속에 의한 Arching 효과를 명확히 고려하지 못하기 때문에 실제 파괴강도보다 과소평가 한다. 본 연구에서는 Steel strap 바닥판의 실제 파괴형상과 Strap에 의한 횡구속도를 고려한 펀칭전단강도식을 제안하였으며 이는 실험결과와도 비교적 잘 일치하는 결과를 보여주었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.107-115
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• 2011

본 연구에서는 열차 진행에 따른 진동이 지하철 박스구조물에 미치는 영향에 대해서 분석을 수행하였다. 이를 위하여 지하철 본선에 센서를 설치하고 지하철이 운행 시간대의 열차진동 데이터를 획득하였다. 센서의 위치는 하부보, 측벽, 상부슬래브에 설치하였고, 자갈도상부와 콘크리트도상부의 하부보와 측벽에 각각 센서를 부착하여 부재의 위치 및 도상의 종류에 따른 진동의 영향을 분석하였다. 하부보와 상부슬래브의 동적응답을 분석한 결과 하부보의 진동속도에 비하여 상부슬래브의 진동속도는 작은 것으로 분석되었고, 상부슬래브 균열의 폭에 대한 변화도 없는 것으로 분석되어 진동의 영향이 상부슬래브까지 미치지 않는 것으로 분석되었다. 자갈도상과 콘크리트도상의 위치에서 하부보와 측벽의 가속도를 비교한 결과 콘크리트 도상의 약간 큰 것으로 나타났으나 그 차가 크지 않아 도상의 차이에 따른 정량적인 분석은 추후에 추가적인 연구를 통하여 분석하여야 할 것으로 판단된다. 구조물의 진동을 평가하기 위해서 가속도 이력을 속도이력으로 변환하여 기존의 승강장에서 수집된 진동 속도 데이터와 비교하였으며, 승강장보다는 본선의 진동속도가 더 빠른 것을 확인할 수 있었다. 금번 연구를 통하여 정밀안전 시에 지하철의 진동을 측정하여 구조물의 평가를 처음으로 시도하였으며 추후 연구에서는 측정 분해능을 보다 세밀하게 하고 측정 개소를 다양화하여 보다 세밀한 분석을 수행하는 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.11-20
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• 2013

5층 이하 비내진상세를 가지는 철근콘크리트 건축물의 지진시 긴급 위험도 평가를 위한 부재의 정량적 손상도 평가 기준을 제시하기 위하여 실대형 크기의 철근콘크리트 1층 1경간 골조 실험체의 정적실험을 실시하였다. 실험결과, 실험체는 기둥의 휨항복후 전단파괴에 의하여 파괴되었으며, 기둥과 접합부에 균열, 압괴 등의 손상이 발생한 반면, 보에는 균열 등의 손상이 거의 발생하지 않았다. 이와 같이 비내진상세를 가지며 휨항복후 전단파괴하는 철근콘크리트 기둥의 손상도를 5단계로 분류하고 손상단계별 한계상태를 평가하기 위한 정량적 기준으로서 지진시 상대적으로 측정이 용이한 잔류 층간변형각과 잔류 균열폭을 이용하였다. 손상한계상태의 잔류 층간변형각 및 잔류 균열폭은 실험결과에 따른 손상한계상태의 최대 층간변형각과의 관계에 의하여 결정하였으며, 한계 최대 층간변형각은 실험결과에 의한 부재의 하중-변형 관계 및 손상발생 현황을 바탕으로 결정하였다. 한계 잔류 층간변형각은 해당 최대 층간변형각에 의한 잔류 층간변형각 중의 최대값 이상이 되도록 하였으며, 한계 잔류 균열폭은 해당 최대 층간변형각에 의한 잔류 전단균열폭의 최소값 및 잔류 휨균열폭의 평균값으로 결정하였다. 한편, 본 논문을 통하여 제시한 손상한계상태의 잔류 층간변형각과 잔류 균열폭은 지진으로 동일한 부재 변형이 발생할 경우 내진설계가 실시된 부재를 대상으로 하는 국외 손상도 평가 기준에 의한 값보다 작은 것으로 나타났다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.825-831
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• 2017

본 연구에서는 외부하중을 고려하여 Fulton과 Vasiliev가 제안한 돔형상 식을 적용하여 복합재 압력용기의 돔형상을 설계하고 해석하였다. 돔형상 설계변수로는 0.1 ~ 0.5 의 오프닝 반경비와 40kN ~ 200kN의 추력을 적용하고, 해석에는 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하였다. 복합재 압력용기 내면과 외면의 섬유방향 변형률을 계산한 결과, Fulton 돔의 경우 ${\rho}_0$가 커질수록 변형률 기울기가 작아지고, Vasiliev 돔은 뚜렷한 경향성이 나타나지 않는다. 또한 ${\rho}_0{\leq}0.1$일 경우 모든 추력에서 Fulton 돔이 변형률 기울기가 더 큰 것을 확인 할 수 있었다. 0.1<${\rho}_0$<0.35인 경우 주어진 추력 범위에서 변형률 기울기가 역전되는 형상을 보이며, $0.35{\leq}{\rho}_0$에서는 모든 구역에서 Vasiliev 돔이 변형률 기울기가 더 크게 나타나 압력용기의 설계에 적용하는 것이 효과적이라고 판단된다. 또한 복합재 압력용기의 변형률 기울기로 인해 발생하는 수지균열을 고려한 돔형상 설계가 필수적이다.