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대형 진동대 실험 및 수치해석을 이용한 다자유도 기둥 구조물과 군말뚝 기초의 지반-구조물 상호작용 평가 (Evaluation of the Soil-Structure Interaction of a MDOF Column Type Structure on Group Piles Based on the Large Scale 1g Shaking Table Test and the Numerical Analysis)

  • 채종훈;윤형철;안재훈;정종원
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제38권4호
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    • pp.47-58
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    • 2022
  • 동적 하중 재하시 지반-구조물 상호작용 확인을 위해 최근까지 단말뚝을 고려한 진동대 실험이 많이 시행됐다. 그러나, 실제 구조물의 대부분은 군말뚝 기초로 지지되는 기둥 형태의 다자유도 구조물이므로 본 연구에서는 이를 고려하여 대형 진동대 실험 및 수치해석을 통해 지반-구조물 상호 작용을 분석하였다. 연구 결과, 다자유도 기둥 구조물은 가속도의 증가 및 구조물의 고유 진동수와의 일치 여부에 따라 말뚝의 모멘트는 증가하였다. 또한, 동적 p-y 곡선의 기울기는 가속도 및 입력 진동수의 변화에 상관없이 일정한 기울기를 나타내었다. 다자유도 기둥 구조물의 동적 p-y 중추 곡선 및 군말뚝의 모멘트에 대한 분석 결과, 반복하중에 의해 배후말뚝 조건인 양 측면말뚝보다 선두말뚝의 중심말뚝에서 큰 지반 저항력을 나타내며, 군말뚝 효과는 기존 연구와는 상이하게 7D 이상에서도 발현되는 것으로 나타났다.

CANDU 핵연료봉의 열적 휨 모형 및 예측 (A Generalized Model for the Prediction of Thermally-Induced CANDU Fuel Element Bowing)

  • 석호천;심기섭;박주환
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제27권6호
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    • pp.811-824
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    • 1995
  • CANDU 핵연료봉의 휨 열적 휨 멘트와 수력학적 견인력 및 기계적 하중에 기인하는 휨 모멘트에 의하여 일어난다. 여기서, 연료봉 휨은 연료봉 축방향 중심선으로부터의 측면 처짐으로 정의한다. 본 논문에서는 연료봉 축방향 중심선에 대한 비대칭 온도불포에 의해 핵연료 피복관 자체와 피복관과 소결체의 상호작용 부위에서 발생하는 열적 휨만을 취급한다. 이를 위해 1).소결체와 피복관사이의 기계적 상호작용을 무시한 조건에서의 핵연료 피복관의 휨과 2) 소결체와 피복관의 온도 변화에 기인하여 발생하는 소결체와 피복관 사이의 기계적 상호작용을 고려한 조건에서의 연료봉 휨을 혼합 고려하고, 각각에서 피복관의 비대칭 온도분포가 (i) 냉각재의 불완전한 혼합에 따른 비균질 냉각재 온도, (ii) 핵연료 피복관과 냉각재 사이의 비균질한 열전달 계수, (iii) 핵연료내 반경 방향으로의 중성자속 감쇄에 의한 비대칭 열 발생 등의 복합적효과에 의해 발생되는 것으로 고려하여 피복관의 대칭온도 분포까지 포함 할 수 있는 열적 휨의 일반적 해석 공식을 제시하였다. 본 휨 공식에 사용되는 모든 변수에 대한 민감도 분석을 통해, 핵연료봉 길이, 피복관 내경, 냉각재 평균 온도 및 변화 인자, 소결체 -피복관 기계적 상호 작용 인자, 중성자속 감쇄 인자, 핵연료 열팽창 계수, 피복관-냉각재 열전도 계수 등의 변화가 피복관 두께, 피복관-냉각재 열전달 계수, 피복관 열팽창 계수, 핵연료-피복관 열전달 계수 등의 변화보다 핵연료봉의 열적 휨에 상대적으로 더욱 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다.

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탄소성 방법과 유한요소법에 의한 붕괴 토류벽의 거동차이 분석 (Characteristics of Collapsed Retaining Walls Using Elasto-plastic Method and Finite Element Method)

  • 정상섬;김영호
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제25권4호
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    • pp.19-29
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    • 2009
  • 본 연구에서는 실제 붕괴가 발생한 토류벽을 대상으로 해석 기법에 따른 시공단계별 거동특성을 분석하기 위하여, 단계별 굴착에 따른 토류벽의 변위, 휨모멘트, 토압분포, 예상 활동 파괴면을 수치해석을 통해 분석하였다. 특히 수치해석에 사용되는 해석기법으로, 벽계와 지반의 상호작용이 고려되는 전단강도 감소기법과 상호작용을 고려하지 않는 탄소성 해석으로 나누어 해석기법에 따른 벽체의 거동 차이를 비교 하였다. 본 연구결과, 벽체의 휨모멘트와 토압은 해석기법에 따른 차이가 크지 않았지만, 지표 근처에서의 벽체 변위는 큰 차이를 나타냈다. 또한 실측 데이터와의 비교결과 탄소성 해석을 통한 해석 결과가 전단강도 감소기법을 통한 해석 결과보다 전체적으로 변위 및 파괴면 예측에서 과소 평가 되는 것으로 나타났다. 따라서, 전단강도 감소기법을 통한 유한요소 해석은 벽체의 시공 안정성 및 붕괴 후 원인 분석 등의 좀 더 세밀한 검토가 필요한 작업에서 유용하게 사용할 수 있으며, 탄소성 해석기법은 1차적인 설계 정도에 사용하여야 할 것으로 판단된다.

상수리나무 채종원에서 수형목 풍매차대 35가계의 생장 및 가지특성 (Growth and Branch Characteristics of 35 Half-sib Families in a Seed Orchard of Quercus acutissima)

  • 전병환;강규석;한상억;오창영;김장수;김계환
    • 한국육종학회지
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    • 제41권3호
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    • pp.228-235
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    • 2009
  • 상수리나무 실생채종원에서 수형목 풍매차대 35 가계의 생장 및 가지특성 변이에 대한 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 채종원 임령 12년생 때의 평균 수고는 9.96 m, 평균 흉고 직경 14.50 cm, 평균 지하고 1.04 m, 평균 수관폭 6.80 m, 평균 가지각도는 $18.82^{\circ}$이었고 평균 통직성 등급은 2.58로 조사되었다. 수고생장에 있어서 075 및 052 가계가 우수하였던 반면에 0511 및 0517 가계는 불량한 것을 나타났다. 또한 흉고직경 생장에 있어서는 075 및 0413 가계가 우수하였고 0725 및 0511 가계가 불량하였다. Pearson 상관 및 Spearman 순위상관 계수는 2006년과 2008년 조사에서 가지각도를 제외한 조사된 모든 형질에 있어서 정의 상관이 있는 것으로 나타났다. 아울러 수고 생장 및 흉고직경 생장이 우수한 가계가 통직성에서도 우수한 것으로 조사되었다. 분산분석 결과, 수고, 흉고직경, 원주재적 및 통직성에 있어 가계간 고도의 유의적인 생장 차이가 있는 것으로 나타났다. 그리고 지하고, 수관폭 및 가지각도에 있어서도 가계간 차이가 인정되었다. 채종원 임령 10년 및 12년의 경우에 개체유전력 보다는 가계유전력이 더욱 높게 추정되었다. 특히 가계유전력이 높게 추정된 수고, 흉고직경 및 통직성은 강한 유전적 영향을 받고 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과로부터 개체선발보다는 가계선발에 의하여 더욱 높은 개량효과가 추정됨을 알 수 있었다. 가계선발에 의한 각 조사형질별 개량효과 기대치를 추정한 결과 가지각도에서 개량효과가 가장 높은 것으로 추정되었으며, 그 다음으로 흉고직경, 수고 순이었다. 최종적으로 생장 및 가지특성에 대한 분산분석, 유전력, 유전변이량 등에 근거하여 생장형질별 가중치를 부여하여 가계별 육종가를 추정하였다. 이러한 육종가는 상수리나무 채종원에서 유전간벌을 적용하는데 있어 선발 기준 등 기초 자료로 이용될 수 있을 것이다.

애시디싸이오바실러스 페로악시댄스에 의한 황철석 산화에 따른 표면 조직의 변화 (Surface Texture Changes due to the Oxidation of Pyrite by Acidithiobacillus Ferrooxidans)

  • 유재영;고현진;송홍규
    • 한국광물학회지
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    • 제24권3호
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    • pp.235-244
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    • 2011
  • 애씨디싸이오바실러스 페로악시댄스(Acidithiobacillus ferrooxidans; Af)에 의한 황철석의 산화 기작을 이해하기 위해 황철석-용액간 접종 배취실험 (batch experiment)을 수행하고, 주기적으로 용액의 화학 조성과 함께 반응 황철석의 표면을 주사전자현미경 (scanning electron microscope; SEM)으로 관찰하였다. 반응 용액의 Fe 농도 분석 결과는 Af가 뚜렷이 구분되는 성장 적응기와 증식기를 거침을 나타내었다. Af 성장 적응기 동안에 황철석 표변에 부착된 개체가 관찰됨으로써 이 기간 동안의 황철석이 Af에 의해 직접용탈 산화됨이 확인되었다. 하지만 부착된 개체가 많이 발견되지 않는 점과 Fe가 주로 Fe(III)로 존재한다는 점 등으로 인해 적응기간 동안 Af가 황철석을 주로 직접용탈을 통해 용해 시켰다고 확신하기는 어렵다. Af 성장 적응기의 중반 이후부터 증식기 직전까지 Fe 함량이 크기 증가 하지 않고 정체되는데, 이는 이 시기에 Af에 의한 황철석의 산화가 직접 또는 간접 용탈식 산화든, Af가 산화 기작의 전환을 위해 적응 기간을 분명히 필요로 하는 것으로 보인다. SEM 관찰 결과 황철석의 표면에서 Af의 세포 분열이 관찰되었다. 이 세포분열 외형을 따라 황철식이 그대로 용식된 모습을 보여주는데, 이는 Af에 의한 산화 속도가 매우 불균등하며 산화가 진행되는 동안에는 농도의 변화로 부터 계산되는 속도보다 훨씬 빠르게 진행됨을 나타낸다. Af의 접종이 이루어진 황철석의 표면에 훨씬 많은 부식홈이 관찰되어 이 미생물에 의한 산화가 무기적인 산화보다 훨씬 빨리 진행됨을 지시한다. Af에 의한 부식 홈은 좁고 깊어, 이것이 적응기-증식기 전이에 영향을 끼쳤을 가능성이 있다.

검사별 radioimmunoassay시약 조사 및 비교실험 (Radioimmunoassay Reagent Survey and Evaluation)

  • 김지나;안재석;전영우;윤상혁;김윤철
    • 핵의학기술
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    • 제25권1호
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    • pp.34-40
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    • 2021
  • [목 적] 의료기관의 핵의학 검사실에서 신규검사를 도입하거나 사용하던 시약을 변경하게 되는 경우 절차에 따라 검사의 특성이 분석되고 시약에 대한 평가가 이루어져야 한다. 그러나 요구되어지는 비교실험을 모두 수행하기 위해서는 몇 가지 필요한 조건이 충족되어야 하는데, 첫째 각 검사별로 수행하기에 충분한 검체량이 준비되어야하며, 둘째 비교실험에 적용 가능한 다양한 시약의 공급이 가능해야한다. 충분한 비교실험이 이루어졌다고 하더라도 변경된 시약에 의한 데이터 변동이 전체 환자데이터 변동을 의미하는 것에는 한계가 있으므로 검사실에서 시약이 변경되는 것에 대한 부담이 있다. 이러한 다양한 어려움으로 검사실에서의 시약변경은 제한적으로 이루어지고 있다. 본원에서는 원할한 경쟁 입찰을 도입하기 위하여 검사별로 radioimmunoassay(RIA)시약을 전수조사하고 비교실험을 통해 검사실에서 사용가능한 시약범위를 설정하였다. 이 과정을 공유하고자 하였다. [대상 및 방법] 본원 핵의학 검체 검사실에서 시행하고 있는 검사는 위탁검사를 제외하고 총 20종목이다. 각각의 검사별로 외부정도관리와 기관간 정도관리 결과보고서를 참고로 사용가능한 RIA시약을 전수 조사하였고, 각 시약에 대한 메뉴얼을 확보하였다. 각각의 시약마다 메뉴얼을 확인하여 검사 방법과 incubation시간, 검사 시 필요한 검체량, 시약량 등을 확인하여 본 검사실에서 사용가능한지 여부에 따라 시약 1차 선정을 하였다. 1차 선정된 시약을 100 test기준으로 2 kit씩 공급받아 데이터 상관성시험, 민감도, 회수율, 희석시험을 진행하였고, 비교실험 결과에 따라 시약을 2차 선정하였다. 1, 2차 선정을 통과한 시약을 경쟁 입찰리스트로 제출하였다. 검사 시약을 단수로 지정할 경우에는 1차, 2차 선정 과정에서 얻은 자료로 단수지정 사유서를 작성하였다. [결 과] 각각의 시약마다 매뉴얼을 확인하여 시약 1차 선정에서 제외되는 경우는 각 검사의 현재 Turn Around Time(TAT)보다 길어지는 경우와 검사 시 사용 시약량이 많아 장비사용이 불가능한 경우였다. 1차 선정에서 사용가능한 시약이 1개인 경우는 5종목 squamous cell carcinoma antigen(SCC Ag), 𝛽-human chorionic gonadotropin(𝛽-HCG), vitamin B12, folate, free testosterone 이었고, 2개인 경우는 8종목 (CA19-9, CA125, CA72-4, ferritin, thyroglobulin antibody(TG Ab), microsomal antibody(Mic Ab), thyroid stimulating hormone-receptor-antibody(TSH-R-Ab), calcitonin), 3개인 경우는 5종목(triiodothyronine(T3), Free T3, Free T4, TSH, intact parathyroid hormone(intact PTH)), 4개인 경우는 2종목(carcinoembryonic antigen(CEA), TG)이었다. 2차 최종 선정결과 사용가능한 시약이 3개인 것은 T3, Free T3, Free T4, TSH, CEA, 2개인 것은 TG Ab, Mic Ab, TSH-R-Ab, CA125, CA72-4, intact PTH, calcitonin이었다. 단수 지정된 종목은 ferritin, TG, CA19-9, SCC, 𝛽-HCG, vitamin B12, folate, free testosterone이었다. 2차 선정에서 제외된 사유에는 비교실험을 위한 시약공급이 안된 경우와 데이터 재현성에 문제가 있었던 경우, 데이터 변동에 대한 수용이 불가능하다고 판단되는 경우였다. 비교실험 시 가장 문제가 되는 부분은 검체 수집이었다. 검사건수가 많고 검사 시 필요한 검체량이 적은 경우에는 문제가 되지 않았지만, 검사건수가 적은 경우(월 100건 이하)에는 다양한 농도 검체를 수집하기가 어려웠으며, 한번 검사 시 필요한 검체량이 상대적으로 많은 경우(100 uL이상)에는 회수율시험을 진행하기가 어려웠다. 또한 민감도 측정이나 희석시험을 위한 희석액이나 표준액0 물질이 부족한 경우도 문제점 중의 하나였다. [결 론] 검사시약 변경을 위한 비교실험 시 다양하고 충분한 검체 수집을 위해 적정한 준비기간이 필요하다. 또한 1회 검사 시 필요한 검체량 및 시약량에 따라 비교실험 시 필요한 총 검체량, 시약량 범위를 설정해 놓는다면 비교실험을 진행할 때마다 검체 수집과 실험계획을 세우는 데 부담이 줄어들 것이다.

임플랜트 식립부위 형성시 골조직의 온도변화에 관한 연구 (A STUDY ON THE TEMPERATURE CHANGES OF BONE TISSUES DURING IMPLANT SITE PREPARATION)

  • 김평일;김영수;장경수;김창회
    • 대한치과보철학회지
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    • 제40권1호
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    • pp.1-17
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    • 2002
  • The purpose of this study is to examine the possibility of thermal injury to bone tissues during an implant site preparation under the same condition as a typical clinical practice of $Br{\aa}nemark$ implant system. All the burs for $Br{\aa}nemark$ implant system were studied except the round bur The experiments involved 880 drilling cases : 50 cases for each of the 5 steps of NP, 5 steps of RP, and 7 steps of WP, all including srew tap, and 30 cases of 2mm twist drill. For precision drilling, a precision handpiece restraining system was developed (Eungyong Machinery Co., Korea). The system kept the drill parallel to the drilling path and allowed horizontal adjustment of the drill with as little as $1{\mu}m$ increment. The thermocouple insertion hole. that is 0.9mm in diameter and 8mm in depth, was prepared 0.2mm away from the tapping bur the last drilling step. The temperatures due to countersink, pilot drill, and other drills were measured at the surface of the bone, at the depths of 4mm and 8mm respectively. Countersink drilling temperature was measured by attaching the tip of a thermocouple at the rim of the countersink. To assure temperature measurement at the desired depths, 'bent-thermocouples' with their tips of 4 and 8mm bent at $120^{\circ}$ were used. The profiles of temperature variation were recorded continuously at one second interval using a thermometer with memory function (Fluke Co. U.S.A.) and 0.7mm thermocouples (Omega Co., U.S.A.). To simulate typical clinical conditions, 35mm square samples of bovine scapular bone were utilized. The samples were approximately 20mm thick with the cortical thickness on the drilling side ranging from 1 to 2mm. A sample was placed in a container of saline solution so that its lower half is submerged into the solution and the upper half exposed to the room air, which averaged $24.9^{\circ}C$. The temperature of the saline solution was maintained at $36.5^{\circ}C$ using an electric heater (J. O Tech Co., Korea). This experimental condition was similar to that of a patient s opened mouth. The study revealed that a 2mm twist drill required greatest attention. As a guide drill, a twist drill is required to bore through a 'virgin bone,' rather than merely enlarging an already drilled hole as is the case with other drills. This typically generates greater amount of heat. Furthermore, one tends to apply a greater pressure to overcome drilling difficulty, thus producing even greater amount heat. 150 experiments were conducted for 2mm twist drill. For 140 cases, drill pressure of 750g was sufficient, and 10 cases required additional 500 or 100g of drilling pressure. In case of the former. 3 of the 140 cases produced the temperature greater than $47^{\circ}C$, the threshold temperature of degeneration of bone tissue (1983. Eriksson et al.) which is also the reference temperature in this study. In each of the 10 cases requiring extra pressure, the temperature exceeded the reference temperature. More significantly, a surge of heat was observed in each of these cases This observations led to addtional 20 drilling experiments on dense bones. For 10 of these cases, the pressure of 1,250g was applied. For the other 10, 1.750g were applied. In each of these cases, it was also observed that the temperature rose abruptly far above the thresh old temperature of $47^{\circ}C$, sometimes even to 70 or $80^{\circ}C$. It was also observed that the increased drilling pressure influenced the shortening of drilling time more than the rise of drilling temperature. This suggests the desirability of clinically reconsidering application of extra pressures to prevent possible injury to bone tissues. An analysis of these two extra pressure groups of 1,250g and 1,750g revealed that the t-statistics for reduced amount of drilling time due to extra pressure and increased peak temperature due to the same were 10.80 and 2.08 respectively suggesting that drilling time was more influenced than temperature. All the subsequent drillings after the drilling with a 2mm twist drill did not produce excessive heat, i.e. the heat generation is at the same or below the body temperature level. Some of screw tap, pilot, and countersink showed negative correlation coefficients between the generated heat and the drilling time. indicating the more the drilling time, the lower the temperature. The study also revealed that the drilling time was increased as a function of frequency of the use of the drill. Under the drilling pressure of 750g, it was revealed that the drilling time for an old twist drill that has already drilled 40 times was 4.5 times longer than a new drill The measurement was taken for the first 10 drillings of a new drill and 10 drillings of an old drill that has already been used for 40 drillings. 'Test Statistics' of small samples t-test was 3.49, confirming that the used twist drills require longer drilling time than new ones. On the other hand, it was revealed that there was no significant difference in drilling temperature between the new drill and the old twist drill. Finally, the following conclusions were reached from this study : 1 Used drilling bur causes almost no change in drilling temperature but increase in drilling time through 50 drillings under the manufacturer-recommended cooling conditions and the drilling pressure of 750g. 2. The heat that is generated through drilling mattered only in the case of 2mm twist drills, the first drill to be used in bone drilling process for all the other drills there is no significant problem. 3. If the drilling pressure is increased when a 2mm twist drill reaches a dense bone, the temperature rises abruptly even under the manufacturer-recommended cooling conditions. 4. Drilling heat was the highest at the final moment of the drilling process.