In this study, we proposed a standard model for the design, construction and demonstration of the technology development and substantiation of small hydrogen powered vessel in order to respond to the alternative fuel-using vessel market that requires the use of low-carbon/carbon-free fuel as a greenhouse gas reduction measure. The hydrogen fuel cell-based electric propulsion system developed through this is optimized through performance and durability tests on the land-based test site (LBTS), and the electric propulsion system applied to this result is mounted on a small hydrogen propulsion vessel and operated. Simultaneously, through the digital twin technology between the LBTS and the hydrogen-propelled vessel on the sea, the technology that can predict and diagnose the problems that can occur in the electric propulsion system of the vessel is applied to carry out the empirical study of the hydrogen-propelled vessel. In addition, we propose a commercialization model by analyzing the economic feasibility of the demonstration vessel.
Despite the significant features of fiber-reinforced cementitious composites (FRCCs), including better mechanical, fractural, and durability performance, their high content of cement has restricted their use in the construction industry. Although ground granulated blast furnace slag (GGBFS) is considered the main supplementary cementitious material, its slow pozzolanic reaction stands against its application. The addition of nano-sized mineral modifiers, including nano-silica (NS), is an alternative to address the drawbacks of using GGBFS. The main object of this empirical and numerical research is to examine the effect of NS on the strain-hardening behavior of cementitious composites; ten mixes were designed, and five levels of NS were considered. This study proposes a new method, using a four-point bending test to assess the use of nano-silica (NS) on the flexural behavior, first cracking strength, fracture energy, and micromechanical parameters including interfacial friction bond strength and maximum bridging stress. Digital image correlation (DIC) was used for monitoring the initiation and propagation of the cracks. In addition, to attain a deep comprehension of fiber/matrix interaction, scanning electron microscope (SEM) analysis was used. It was discovered that using nano-silica (NS) in cementitious materials results in an enhancement in the matrix toughness, which prevents multiple cracking and, therefore, strain-hardening. In addition, adding NS enhanced the interfacial transition zone between matrix and fiber, leading to a higher interfacial friction bond strength, which helps multiple cracking in the composite due to the hydrophobic nature of polypropylene (PP) fibers. The findings of this research provide insight into finding the optimum percent of NS in which both ductility and high tensile strength of the composites would be satisfied. As a concluding remark, a new criterion is proposed, showing that the optimum value of nano-silica is 2%. The findings and proposed method of this study can facilitate the design and utilization of green cementitious composites in structures.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.27
no.5
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pp.16-22
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2023
In this study, a salt water immersion test was performed on concrete specimens simulating the concrete mix design of the nuclear power plant, and the correlation between the amount of chloride and the XRF component according to the depth of the concrete was analyzed. The amount of chloride on the surface of the nuclear power plant concrete increased slightly with increasing immersion time in salt water, but the amount of chloride in the depth of 5.5 mm or more showed a clear tendency to increase with increasing immersion time in salt water. As a result of analyzing the correlation between the amount of chloride in concrete and the XRF component, the concrete with 20% FA substitution compared with the OPC concrete showed a very high correlation between the composition ratio of Cl ions and the evaluation result of salt damage resistance by XRF component analysis. Accordingly, it was confirmed that chlorine ion analysis and salt damage resistance performance evaluation by XRF component analysis were possible through repeated data accumulation in the nuclear power plant concrete mix with 20% fly ash replacement.
Young-Wook Kim;Sun-Gyu Tae;Young-Soo Kim;Diana Kim;Young-Il Jang
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.28
no.3
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pp.59-65
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2024
In this study, in order to improve the mechanical properties and durability of asphalt mixtures, a modifier (CSM, Cationized Silicate Modifier) was applied to asphalt to derive optimal mixing ratio conditions. Design of asphalt mixture using modified asphalt binder was conducted, and moisture resistance and dynamic stability were evaluated for optimal mixing conditions. The evaluation results showed that it exceeded the standards stipulated in the relevant guidelines, and as a result of conducting a water permeability test on the optimal mixing condition, it was confirmed that impermeable performance was secured. As a result of examining the noise reduction performance through field test, a noise reduction performance of about 10 dB was secured compared to before paving. It will be necessary to secure reliability through continuous noise generation evaluation in the future.
Termites are a serious threat to wood-based products in Indonesia. This study investigated the termite resistant property of glulam made from polystyrene-modified wood. Three tropical fast-growing wood species, namely mangium (Acacia mangium), manii (Maesopsis eminii), and rubberwood (Hevea brasiliensis), were prepared for flat-sawn laminae. After getting air-dried condition, the laminae were impregnated with polystyrene using potassium peroxydisulphate as a catalyst followed by polymerization at 80℃. Polystyrene-impregnated and control glued-laminated lumbers (glulams) were manufactured, and solid wood was provided. Three wood species and three wood products with six replicates were exposed in a field in Bogor, Indonesia, for four months, and before the tests, their density and moisture content were measured. At the end of the field tests, the weight loss and protection levels of each test sample were determined. A completely randomized factorial design was used for data analysis. The weight percentage gains for mangium, manii, and rubberwood were 22.30%, 18.22%, and 10.44%, respectively. The results showed that manii belonged to low-density wood, whereas the other two woods were medium-density wood, and the moisture content was the ambient moisture content, typical of the Bogor area. Regarding weight loss and protection level, mangium was the most durable against subterranean termite attacks, followed by rubberwood and manii. Among the wood products, the polystyrene-impregnated glulam presented the highest durability, followed by the control glulam and solid wood. Therefore, mangium and rubberwood polystyrene-impregnated glulams are recommended for future product development.
New piezoelectric and triboelectric materials for energy harvesting are being widely researched to reduce their processing cost and complexity and to improve their energy conversion efficiency. In this study, BaTiO3 films of various thickness were deposited on Ni foams by R.F. magnetron sputtering to study the piezoelectric and triboelectric properties of the porous spongy structure materials. Then piezoelectric nanogenerators (PENGs) were prepared with spongy structured BaTiO3 and PDMS composite. The output performance exhibited a positive dependence on the thickness of the BaTiO3 film, pushing load, and poling. The PENG output voltage and current were 4.4 V and 0.453 ㎂ at an applied stress of 120 N when poled with a 300 kV/cm electric field. The electrical properties of the fabricated PENG were stable even after 5,000 cycles of durability testing. The triboelectric nanogenerators (TENGs) were fabricated using spongy structured BaTiO3 and various polymer films as dielectrics and operated in a vertical contact separation mode. The maximum peak to peak voltage and current of the composite film-based triboelectric nanogenerator were 63.2 V and 6 ㎂, respectively. This study offers new insights into the design and fabrication of high output nanogenerators using spongy structured materials.
Bonding carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) laminates have been extensively employed in the restoration of steel constructions. In addition to the mechanical properties of the CFRP, the bond strength (PU) between the CFRP and steel is often important in the eventual strengthened performance. Nonetheless, the bond behavior of the CFRP-steel (CS) interface is exceedingly complicated, with multiple failure causes, giving the PU challenging to forecast, and the CFRP-enhanced steel structure is unsteady. In just this case, appropriate methods were established by hybridized Random Forests (RF) and support vector regression (SVR) approaches on assembled CS single-shear experiment data to foresee the PU of CS, in which a recently established optimization algorithm named Aquila optimizer (AO) was used to tune the RF and SVR hyperparameters. In summary, the practical novelty of the article lies in its development of a reliable and efficient method for predicting bond strength at the CS interface, which has significant implications for structural rehabilitation, design optimization, risk mitigation, cost savings, and decision support in engineering practice. Moreover, the Fourier Amplitude Sensitivity Test was performed to depict each parameter's impact on the target. The order of parameter importance was tc> Lc > EA > tA > Ec > bc > fc > fA from largest to smallest by 0.9345 > 0.8562 > 0.79354 > 0.7289 > 0.6531 > 0.5718 > 0.4307 > 0.3657. In three training, testing, and all data phases, the superiority of AO - RF with respect to AO - SVR and MARS was obvious. In the training stage, the values of R2 and VAF were slightly similar with a tiny superiority of AO - RF compared to AO - SVR with R2 equal to 0.9977 and VAF equal to 99.772, but large differences with results of MARS.
Kawan Anil;Seung Hui Yu;Seung Hoon Yu;J. A. Park;I. S. Shin;S. J. Lee;Y. B. Kim;Y. B. Kown;D. G. Han;Soon Jae Yu;Heetae Kim;Seong Bae Park
Journal of the Semiconductor & Display Technology
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v.23
no.1
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pp.84-87
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2024
A water sterilization system is developed utilizing a 275 nm-wavelength LED light source equipped with a TIR lens. The system's light source is constructed by combining a 275 nm-wavelength UVC LED, known for its germicidal properties, with a TIR lens having a direction angle of 6.8 degrees. The optical simulation software 'LightTools' is employed to design and optimize the intensity of deep ultraviolet sterilizing light irradiation, its distribution, and sterilization capacity. In the inactivation experiment with E. coli, the water sterilizer system achieved a sterilization rate of 78.92 % while maintaining a water flow capacity of 50 L/min. Compared to the conventional mercury lamp light source water sterilizer system, the UVC LED water sterilizer system addresses environmental concerns related to mercury usage and offers advantages in terms of lifespan and durability.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.12
no.6
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pp.233-240
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2008
This paper presents an experimental study on the air contents and the chloride penetration in offshore concrete depending on the types of forms. Three types of concretes(plain, MSF, and FA concretes) with four kinds of forms(wood, coating wood, steel, and polypropylene film) were investigated. The test results show that the air contents in the concrete cured with steel and polypropylene forms were higher than those with wood and coating wood forms. The concrete with wood forms has the least air content. The variation of chloride ingress time was large depending on the types of forms on the same concrete, i.e. 13.2, 20.3, and 17.7% for Plain, MSF, and FA concretes, respectively. Consequently, the surface conditions of forms should be considered for design of durable concrete.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.12
no.3
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pp.93-100
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2008
The use of fiber reinforced polymer (FRP) composites is significantly growing in construction and infrastructure applications where durability under harsh environmental conditions is of great concern. In order to examine the applicability of FRP rebar as a reinforcement in flexural member, flexural tests were conducted. 12 beams with different FRP materials such as CFRP, GFRP and Hybrid FRP and reinforcement ratio were tested and analyzed in terms of failure mode, moment-deflection, flexural capacity, ductility index and sectional strain distribution. The test results were also compared with the theoretical model represented in ACI 440.1R06. Test results indicate that the flexural capacity of the beams reinforced by FRP bars can be accurately predicted using the ultimate design theory. They also show that the current ACI model for computing the deflection overestimates the actual deflection of GFRP series and underestimates the deflection of CFRP series.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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