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핫프레스 공정 기반 CF-PEKK 복합재의 근적외선 고속가열에 의한 열적 열화 반응의 메커니즘 분석 (Analysis of Thermal Degradation Mechanism by Infrared High-speed Heating of CF-PEKK Composites in Hot Press Forming)

  • 이교문;박수정;박예림;박성재;김윤해
    • Composites Research
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    • 제35권2호
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    • pp.93-97
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    • 2022
  • 열가소성 복합재의 핫프레스 성형공정에서 근적외선 가열의 적용은 소재를 성형온도까지 고속가열함으로써 공정 전체의 생산성을 확보할 수 있으나, 고에너지, 높은 성형온도, 고속가열에 의해 소재의 열화가 발생하여 재용융 성능 등의 소재 특성이 저하될 수 있다. 이에 본 연구는 고성능 항공소재로 활발히 연구개발되고 있는 Carbon fiber reinforced Polyetherketoneketone(CF/PEKK) 복합재에 적합한 핫프레스 성형공정의 최적화된 공정조건을 확립하기 위하여 근적외선 고속가열을 적용하였을 때, CF/PEKK 복합재에서 발생할 수 있는 열화 메커니즘과 그 특성을 형태학적, 열적 특성 및 기계적 성능 시험을 통해 평가하였다. 열화 반응에 따른 메커니즘 규명은 광학현미경을 활용하여 PEKK의 결정구조의 형태학적 조사를 기반으로 분석하였다. 그 결과, 열화가 진행됨에 따라 구결정의 크기가 감소하며 최종적으로 완전 열화 시 구결정이 소멸되는 것을 확인하였다. 열적 특성은 용융온도, 결정화온도, 발열량이 열화가 진행됨에 따라 감소하는 경향이 관찰되며, 460℃ 장시간 노출에서 결정구조가 소멸된 것을 확인하였다. 랩전단강도(Lap shear strength)시험 결과, 열화된 표면에서는 낮은 접합강도가 관찰되며, 접합면 분석에서 특정 면에서는 열에 의한 용융 특성이 나타나지 않았다. 결론적으로 CF/PEKK 복합재의 근적외선 고속가열 적용에 있어 특정 온도에서 열화 진행되며, 이에 구결정의 형태학적 변화와 열가소성 소재의 재용융 특성의 저하를 확인하였다.

플렉서블 기판의 레이저 투과 용접 및 기계적 특성 평가 (Laser Transmission Welding of Flexible Substrates and Evaluation of the Mechanical Properties)

  • 고명준;손민정;김민수;나지후;주병권;박영배;이태익
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제29권2호
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    • pp.113-119
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    • 2022
  • 플렉서블, 웨어러블 디바이스 등을 포함한 차세대 전자 기기의 기계적 신뢰성 향상을 위하여 다양한 유연 접합부에서 높은 수준의 기계적 신뢰성이 요구되고 있다. 기존 고분자 기판 접합을 위한 에폭시 등의 유기 접착소재는 접합부 두께 증가가 필연적이며, 반복 변형, 고온 경화에 의한 열기계적 파손 문제를 수반한다. 따라서 유연 접합을 위해서 접합부 두께를 최소화하고 열 손상을 방지하기 위한 저온 접합 공정 개발이 요구된다. 본 연구에서는 플렉서블 기판의 유연, 강건, 저 열 손상 접합이 가능한 플렉서블 레이저 투과 용접(flexible laser transmission welding, f-LTW)를 개발하였다. 유연 기판 위 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)를 박막 코팅하여 접합부 두께를 줄였으며, CNT 분산 빔 레이저 가열을 통한 고분자 기판 표면의 국부적 용융 접합 공정이 개발되었다. 짧은 접합 공정 시간과 기판의 열 손상을 최소화하는 레이저 공정 조건을 구축하였으며 고분자 기판과 CNT 접합 형성 메커니즘을 분석하였다. 또한 접합부의 강건성 및 유연성 평가를 위해 인장강도 시험, 박리 시험과 반복 굽힘 시험을 진행하였다.

유한요소해석 기반 확대머리 이형철근 상세 따른 RC보의 구조성능 효과 분석 (Structural Behavior of RC Beams with Headed Bars using Finite Element Analysis)

  • 김건수;박기태;박창진
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제25권5호
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    • pp.40-47
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    • 2021
  • 본 연구에서는 확대머리 정착이음을 갖는 연결부의 상세에 따른 구조거동을 유한요소해석을 통해 분석하였다. 복잡한 접촉조건과 비선형 거동을 나타내는 연결부의 유한요소해석을 위하여 외연적 동해석을 활용한 준정적 해석 기법을 적용하였다. 기존 실험결과와 해석결과를 비교하여 유한요소모델의 정확성을 검토하였으며, 준정적 해석 기법은 확대머리 연결부의 비선형성을 잘 반영하는 것을 확인하였다. 다양한 정착길이, 횡방향 철근지수를 갖는 21가지 유한요소모델을 활용하여 구조해석을 수행한 결과 정착길이와 횡방향 철근지수의 증가는 강도와 연성도를 증가 시키는 것을 확인하였으나, 충분한 구조성능을 확보하기 위해서는 두 가지 설계변수 모두 일정수준을 확보해야 함을 확인하였다. 최근 개정된 확대머리 정착이음 설계기준에서는 정착길이와 횡방향 철근지수를 모두 고려하는 설계식을 제시하고 있으며, 본 연구의 결과에서도 정착길이 뿐만 아니라 횡방향 보강철근이 매우 중요한 영향을 미치는 것을 확인하였다.

Steel Bar를 이용한 리기다소나무 목재옹벽의 내력 평가 (Strength Evaluation of Pinus rigida Miller Wooden Retaining Wall Using Steel Bar)

  • 송요진;김건호;이동흡;황원중;홍순일
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제39권4호
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    • pp.318-325
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    • 2011
  • 현장에서 시공성이 용이함과 동시에 강도 성능이 뛰어난 steel bar를 이용한 리기다소나무 옹벽을 제작하여 내력평가를 실시하였다. Steel bar를 이용한 목재옹벽은 횡목 4단과 종목 3단으로 적층하였으며, 높이 770 mm, 길이 2,890 mm, 폭 782 mm로 제작하였다. 적층 방법은 18 mm로 선공한 최상단과 최하단 횡목을 Steel bar에 삽입하며, 깊이 64 mm, 폭 18 mm의 슬릿을 낸 나머지 횡목과 종목을 Steel bar에 끼워 넣어 적층하였다. 완성 된 옹벽은 수평 재하 시험을 통한 내력 평가와 화상처리(AlCON 3D OPA-PRO system)를 통하여 구조물의 변형을 측정하였다. Steel bar옹벽에는 1개의 긴 횡목과 2개의 종목으로 구성된 접합부(Type-A)와 반턱으로 이음된 2개의 짧은 횡목이 2개의 종목으로 구성된 접합부(Type-B)가 공존하며, 이들을 각각 3개씩 제작하여 접합부의 압축형 전단내력 평가를 실시하였다. Steel bar옹벽의 수평 재하 시험결과 정각재 목재옹벽(박준철 등, 2010)보다 1.6배 이상의 강도를 나타냈으며, 이때 목재와 접합부의 파단은 발생하지 않았다. 접합부의 압축형 전단 내력 실험결과 Type-A의 평균 최대 하중은 130.13 kN, Type-B의 평균 최대 하중은 130.6 kN으로 측정되었다. 실험 결과 Steel bar를 이용한 목재옹벽은 정각재 목재옹벽보다 시공성이 우수하며 강도 또한 높게 측정되었다.

금속패드가 Sn계 무연솔더의 저주기 피로저항성에 미치는 영향 (Effects of Surface Finishes on the Low Cycle Fatigue Characteristics of Sn-based Pb-free Solder Joints)

  • 이규오;유진
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제10권3호
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    • pp.19-27
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    • 2003
  • 플립칩 전자패키지에서 칩과 기판(PCB)를 연결할 때, 통상적으로 칩쪽은 금속패드/UBM 처리를 기판 쪽은 표면처리를 한 후 솔더로 연결하는데, 이 때 사용되는 UBM이나 표면처리에 따라, 칩/솔더, PCB/솔더에 생성되는 금속간 화합물의 종류와 두께 및 솔더의 조성이 변하게 되어 궁극적으로 솔더 접합부의 기계적 신뢰성에 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 Cu와 Au/Ni의 두가지 금속 패드가 무연솔더의 저주기 피로특성에 어떠한 영향을 미치는 지에 대해 고찰해 보았다. 저주기 피로 실험은 Cu나 Au/Ni이 표면처리 된 기판에 무연솔더 (Sn-3.5Ag, Sn-3.5Ag-1.5Cu, Sn-3.5Ag-XBi(X=2.5, 7.5), Sn-0.7Cu)를 리플로하여 총변위를 변화시키면서 상온에서 시행하였다. 기판의 표면처리에 관계없이 Sn-3.5Ag, Sn-3.5Ag-XCu(X-0.75, 1.5), Sn-0.7Cu 합금이 Sn-3.5Ag-7.5Bi 합금보다 피로저항성이 현격히 좋았으며, Au/Ni 표면처리한 솔더 접합부가 Cu 처리한 경우보다 피로저항성이 뛰어난 것으로 나타났다. 파괴 후 단면을 조사한 결과 계면에 형성된 금속간 화합물 내에 미세균열이 발견되었는데, Cu 표면처리를 사용한 경우 더 많은 미세균열이 생성된 것을 볼 수 있었다. Sn-3.5Ag, Sn-3.5Ag-Cu(X=0.75, 1.5), Sn-0.7Cu 합금의 경우 금속간 화합물 내에 생기는 미세 균열이 거시 균열로 성장하지 않고 파단은 항상 솔더 내부로 일어난 반면. Bi를 함유한 솔더의 경우, 기판의 표면처리에 상관없이 금속간 화합물/솔더 계면으로 균열이 생성 진전되어 다른 솔더합금에 비해 열악한 피로저항성을 나타내는 것으로 보인다. 이것은 Bi의 금속간화 합물/솔더 입계 편석이나 Bi 합금이 다른 합금에 비해 높은 경도값을 가지는 것에 인한 것으로 보여 진다.

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자궁경부암 병기 IB, IIA, IIB에서 방사선 단독치료성적 : I 생존기간 및 재발양상에 관한 분석 (Irradiation Alone in Stage IB, IIA, and IIB Cervix Cancer : I Analysis of Survival and Failure Patterns)

  • 안성자;정웅기;나병식;남택근;최호선;변지수
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제15권2호
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    • pp.129-136
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    • 1997
  • 목적 : 본병원에서 방사선 단독치료를 받은 자궁경부암 환자의 생존율 및 재발 양상을 분석 하고 이에대한 결과를 비교 분석함으로서 치료방법에 대한 평가를 하고자 하였다. 대상 및 방법 : 1987년 5월부터 1991년 12월까지 자궁경부암병기(FIGO) IB, II A, II B 로 근치목적의 방사선치료를 완료한 220명의 환자를 대상으로 후향적 분석을 시행하였다. 이중 병기 IB환자는 1995년에 개정된 FIGO 분류법에 의해서 분석당시 IB1과 IB2로 재분류를 시행하였다. 방사선치료는 외부방사선치료와 강내조사를 병용하였으며 방사선치료 후 6개월에서 국소종양의 치유여부를 판정하였다. 추적기간은 3개월에서 115개월까지 였으며 평균 62개월이었고 추적율은 $93.6\%$(206/220) 였다. 결과 : 병기별 5년 생존율은 IB1(N=50), IB2(N=15), II A(N=58), II B(N=97)에서 각각 $94\%,\;87\%,\;69\%,\;56\%$였다. 생존과 관계있는 예후인자로는 병기(p=0.00), 진단시 혈색소치(p=0.00), 진단시 종양표지자 수치(p=0.02), 종양의 크기(0.00), 골반단층촬영에서의 임파선전이(p=0.04) 등이 통계적인 유의수준을 보였으나 다요인 분석에서는 병기만이 유일하게 통계적인 유의수준의 차이를 보였다. 판정이 가능한 214명의 방사선치료에 따른 국소종양제어율은 $81\%$였으며, 병기별로보면, IBI, IB2, II A, II B 각각 $100\%,\;86.7\%,\;84.5\%,\;68.1\%$의 결과를 보였다. 치료 후 재발율은 $15.5\%$(27/174)였으며, 병기별로 보면 IBI, IB2, II A, II B 각각 $8\%,\;0\%,\;22.4\%,\;19.4\%$였다. 결론 :촌기 자궁경부암 환자의 치료결과는 이미 보고되어 있는 다른 결과와 비교시 비슷한 수준을 보이나 진행된 II B 환자에서는 낮은 생존율의 결과를 보이고 있으며 이에대한 원인분석과 치료방법의 개선이 필요하다 하겠다.

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굽힌 후 편 철근의 겹침 이음 및 기계적 이음을 갖는 벽-슬래브 접합부의 반복하중에 대한 거동 (Cyclic Behavior of Wall-Slab Joints with Lap Splices of Coldly Straightened Re-bars and with Mechanical Splices)

  • 천성철;이진곤;하태훈
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제24권3호
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    • pp.275-283
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    • 2012
  • 초고층 건축물의 선행 코어 후행 슬래브 접합부, 지하 연속벽과 바닥구조의 접합부, 임시 개구부 등 신구 콘크리트 접합부의 철근 이음을 위하여, 다수의 커플러를 전단키가 있는 얇은 강판에 설치한 철근 이음용 매립 강판이 최근 개발되었다. 이 공법을 사용한 접합부의 구조 성능을 검증하기 위하여, 벽체-슬래브 접합부에 대한 반복하중 실험을 실시하였다. 비교를 위해 기존에 사용되는 굽힌 철근 박스를 이용한 접합부와 이음이 없는 접합부도 함께 실험하였다. 실험 결과 철근 이음용 매립 강판을 사용한 접합부는 이음이 없는 접합부와 동일하게 [인장철근 항복]-[충분한 휨변형]-[압축 콘크리트 압괴] 후 압축 철근의 좌굴로 파괴되었다. 따라서 설계에서 가정한 충분한 연성 거동을 확인할 수 있었다. 반면, 굽힌 철근 박스를 사용한 접합부의 경우, 탄성구간에서는 철근 이음용 매립 강판과 유사하게 거동하였으나, 측면 피복 콘크리트가 빨리 탈락되었으며, 슬래브 상하부면의 겹침이음 구간에 부착 균열이 다수 발생하였다. 최종적으로 이음 없는 실험체 및 철근 이음용 매립 강판을 사용한 실험체에 비해 강도와 변형능력이 저하되었다. 또한 굽힌 후편 철근을 겹침이음한 실험체가 철근 이음용 매립 강판을 적용한 경우에 비해 강성 저하가 빠르게 진행되었다. 굽힌 후편 철근의 탄성계수는 직선 철근에 비해 낮고, 완전한 직선으로 펼 수 없기 때문에 인장력을 받으면서 일부 구간이 펴지므로 접합부의 강성을 저하시킨 것으로 판단된다. 2종류의 철근 지름(D13, D16)과 강종(SD300, SD400)에 대해, 철근이음용 매립 강판을 적용한 접합부는 공칭 강도를 충분히 상회하였다. 그러나 굽힌 후 편 철근을 사용하면 강종이 높을수록 그리고 지름이 굵을수록 휨강도가 저하되었다. 따라서 굽힌 후 편 철근의 사용에 주의가 필요하다.

VOC Free Epoxy Resin/Dicyandiamide 경화물의 배합비 변화에 따른 물리적 특성 및 열적특성 분석 (The Physical and Thermal Properties Analysis of the VOC Free Composites Comprised of Epoxy Resin, and Dicyandiamide)

  • 김대연;김순천;박영일;김영철;임충선
    • 청정기술
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    • 제21권1호
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    • pp.76-82
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    • 2015
  • 휘발성 유기 화합물(volatile organic compounds, VOC)이 없는 접착제가 환경 보호 및 산업체 종사자의 건강을 보호하기위해 산업계에서 많은 관심을 받고 있으며, 본 논문에서는 에폭시 수지를 용매처럼 사용하여 유기용매를 사용하지 않아 유해 물질을 발생시키지 않으면서 상온에서 보관성이 좋은 잠재성 접착소재의 조성물 배합비에 관한 연구를 수행하였다. 바인더 재료인 에폭시 수지에 다양한 경화제 함량을 사용하여 기계적 강도, 열적 특성, 충격 특성 및 전단강도 실험을 진행하여 에폭시 수지 대비 경화제의 최적 조성비를 파악하는 실험을 실시하였다. 에폭시 경화물 시험편의 탄성계수, 인장강도, 신율 등의 기계적 강도는 만능시험기(universal testing machine, UTM)로 측정하였고, 각 조성물의 충격저항성 및 접착 강도 또한 충격시험기(izod impact tester)와 UTM으로 측정하였다. 인장강도, 탄성계수, 신율 및 충격 강도에서는 화학양론비에 근접한 에폭시 수지 대비 0.9당량의 경화제 함량 조성물에서 다른 함량 조건에 비해 우수한 결과를 보여주었으며, 동역학분석기(dynamic mechanical analysis, DMA)를 통한 열적 특성 조사에서는 0.7 당량의 경화제 함량 조성물에서 가장 높은 tanδ 값이 관찰되었다. 주사전자현미경을 이용한 에폭시-경화제 경화물의 파단면 모폴로지 관찰에서는 경화제 함량증가에 따라 파단면에서 crack에 의한 물결모양의 미세한 선들이 증가함을 보여주었다. 경화물의 시험시편 실험 결과를 통해서 0.9 당량의 경화제 함량 경화물이 기계적 강도가 우수하고 0.7 당량 조성물의 경화 시험편이 열적 및 접착 강도 측면에서 뛰어남을 알 수 있었다. 또한 잠재성 경화제를 사용한 조성물의 점도 변화를 측정하여 상온에서의 저장 안정성이 뛰어남을 확인하였다.

국내(國內)의 천연기념물(天然記念物) 보존(保存) 관리(管理) 실태(實態) (A Study on the Present Conditions of Conservation & Management of the Natural Monuments of Korea)

  • 나명하;이진희;이재근
    • 한국전통조경학회지
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    • 제28권2호
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    • pp.127-136
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    • 2010
  • 본 연구는 국내의 천연기념물 지정 제도, 지정 현황, 관리 실태에 대한 사례를 조사 분석하여 천연기념물 전반에 대한 개선방안을 도출하고자 한 것으로 주요 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 재화(財貨)적 의미가 담긴 문화재라는 용어 대신 큰 틀에서 국가유산 내에 문화유산과 자연유산으로 분류체계를 개선하고, "문화재보호법"에서 자연유산 관련 조항을 분리하여 자연유산 관련 법령을 신설 제정하거나, 별도의 장을 마련하여 법령을 정비해야 한다. 둘째, 천연기념물 지정 기준은 동 식물을 함께 묶어 규정하고 있어 불합리하므로 이를 분리하고, 지질 광물, 천연보호구역 등도 명료화하여 천연기념물 지정 시 지정 기준을 명확히 명시할 수 있도록 보완하며, 산업화와 근대화 과정에서 도입된 역사성 있는 식물도 제도(등록기념물 등)를 마련하여 보존될 수 있도록 하여야 한다. 셋째, 천연기념물 지정 명칭 부여를 명확한 기준과 원칙에 새로운 유형을 정하도록 지침을 마련한다. 넷째, 천연기념물 자원을 발굴하여 지정을 적극 확대해 나가야 한다. 다섯째, 식물은 노거수가 절반 이상으로 편중되어 있어 새로운 자원(습원식물군락, 해안 및 사구식물군락 등)을 찾아 지정하고, 지질은 지금까지 지정하지 못한 약수, 온천, 화석 등의 다양한 자원을 발굴하여 훼손되기 전에 시급히 지정해야 한다. 여섯째, 우리의 삶과 함께 해 온 역사성과 문화성 등이 깃들어 있는 대상으로 세계적, 국가적으로 보호할 가치가 충분하다면, 자연환경 분야 등 타 법률로 보존되고 있더라도 천연기념물로 지정하여 가치를 높여 나가야 한다. 일곱째, 천연기념물 관리 실태를 분석해 본 결과, 천연기념물 관련 예산 증액과 조직 확대, 지방자치단체 전문인력 확보, 민간단체 및 자원봉사자 참여 방안 마련, 문화재위원회(천연기념물분과)의 개편 등이 필요하다. 여덟째, 국립문화재연구소 자연문화재연구실을 자연유산연구소로 확대 개편하여 조사 연구 복원 전시 교육 기능을 체계적이고 효율적으로 추진할 수 있도록 하여야 한다. 아홉째, 천연기념물의 주요 훼손 사례를 분석해 보면, 크게 인위적인 피해와 자연적인 피해로 나눌 수 있다. 인위적인 피해로는 독극물(약물), 복토, 과습, 화재, 공사 및 유지 관리, 불법 훼손, 어로 행위, 원유 유출 사고 등이 있으며, 자연적인 피해로는 낙뢰, 태풍(강풍 등), 폭설, 병충해 및 질병 등이 있다. 본 연구는 천연기념물 전반의 현황분석을 통하여 천연기념물의 제도, 지정, 관리에 대한 구체적 개선 방안을 제시하였다는 데 의의를 두고 있으며, 본 결과로부터 파생되는 세부 항목의 연구는 차후 연구과제로 남겨두고자 한다.

NRC 보-기둥 접합부의 구조적 거동 평가 (Structural Behavior Evaluation of NRC Beam-Column Connections)

  • 전지환;이상윤;김승훈
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제26권1호
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    • pp.73-80
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    • 2022
  • 본 연구에서는 공장에서 L형강을 이용하여 선조립한 NRC 보와 NRC 기둥을 현장에서 볼트 조립하는 NRC 보-기둥접합부 상세를 개발하였다. 개발된 접합부 상세는 NRC-J형과 NRC-JD형이다. NRC-J형은 NRC 기둥 측면의 강재 플레이트와 NRC 보의 엔드플레이트의 측면과 하부면에 TS볼트로 인장접합하는 방식이다. NRC-JD형은 전단에 대해서 NRC 보와 NRC 기둥의 측면을 고력볼트접합하고, 휨에 대해서 접합부를 관통하는 철근연결재와 보의 보강재를 겹침이음하도록하는 강접합 방식이다. 접합부 내진성능평가를 위하여, 두 가지 NRC 보-기둥 접합부 상세를 가지는 NRC-J 실험체, NRC-JD 실험체와 RC 보-기둥 접합부 상세를 가지는 RC-J 실험체 등 3개의 실험체를 제작하였다. 반복횡하중가력 실험결과, 모든 실험체의 최종 파괴형상은 보-기둥 접합면에서 보의 휨파괴로 나타났다. 정가력에 의한 실험체 최대내력은 RC-J 실험체에 비하여 NRC-J 실험체와 NRC-JD 실험체가 각각 10.1%, 29.6% 크게 나타났다. 두가지 NRC 접합부 상세 모두 KDS 기준(KDS 41 3100)의 합성중간모멘트골조 모멘트접합부에서 요구되는 최소 총층간변위각 0.03 rad 이상의 연성능력을 확보는 것으로 평가되었다. 부재각 5.7%에서 NRC-J실험체, NRC-JD 실험체가 RC실험체에 비해 약 34.8%, 61.1% 큰 누적 에너지 소산능력을 보유하고 있었다. NRC 보-기둥 접합부의 실험내력이 KDS 기준식에 의한 이론내력에 비하여 30%~53% 큰 것으로 평가되어, 기준식이 보유성능을 안전측으로 평가하였다.