• 대한토목학회논문집
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• 제32권5C호
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• pp.231-238
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• 2012

록볼트는 터널 주변 원지반의 소성영역 확대를 방지하고 원지반의 안정성을 증가시키므로 굴착면 개방에 따른 취약점을 보완하여 2차 변형을 억제하는 주 지보재 역할을 할 수 있어 지반조건이 불량한 경우에는 시스템 볼팅하는 것이 일반적이다. 시스템 볼팅은 보통 굴착방향과 수직하게 설치하게 되는데 장소가 협소하거나 시공여건상 볼트 삽입이 어려운 곳에서는 짧은 볼트를 연결하여 사용하거나 경사지게 설치하는 경우가 있다. 본 연구에서는 록볼트 보강효과를 분석하기 위하여 경사 볼트로 보강된 지반을 단순보로 가정한 실내모형시험을 실시하였다. 경사볼트의 설치각도, 종방향 및 횡방향 설치간격, 토피고 등을 변화시켜 99회의 모형시험을 수행하였으며, 단순보로 조성된 모형지반의 토피하중에 의한 처짐량 및 연직토압을 측정하였다. 모형시험결과 볼트의 설치각도가 $75^{\circ}$ 이하인 경우 처짐량이 급격히 증가하는 경향이 나타났으며, 모형지반의 이완하중 발생률도 모형볼트의 설치각도가 $75^{\circ}$ 이하인 경우 급격히 증가하는 것으로 나타나 경사 볼트의 최적 설치각도는 $90^{\circ}{\sim}75^{\circ}$ 범위인 것으로 판단하였다. 또한, 볼트의 종방향 및 횡방향 설치간격이 좁아질수록 보강효과가 증가하는 것으로 나타났다.

• Composites Research
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• 제34권5호
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• pp.317-322
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• 2021

적층 복합재의 특성상 두께 방향 물성이 취약하여 비틀림, 저속충격, 피로 하중 등 복합 하중을 받게 되면 재료 내부의 미세크랙 진전을 통해 층간분리 현상이 발생하게 된다. 이를 방지하고자 Z-pinning, Stitching 등 다양한 3차원 보강 공법과 구조물의 미세균열을 실시간으로 검출하는 구조 건전성 감시 기법이 꾸준히 연구되고 있다. 본 논문에서는 I-fiber 스티칭 공법으로 보강된 Single-lap joint를 Co-curing 방법으로 제작하였으며, 제작된 시편의 강도 및 파손신호 검출 특성을 평가하였다. 균열과 파손신호 검출을 위하여 전기저항법과 AE법을 사용하였으며, 신호분석을 위한 전용회로를 제작하여 인장시험 중의 파손신호를 분석하였다. 실험결과, I-fiber 스티칭으로 보강된 Single-lap joint 시편은 보강이 없는 Co-cured single-lap joint 시편에 비해 강도가 약 44.6% 향상되었다. 또한, I-fiber로 보강된 Single-lap joint 시편은 강도 향상과 더불어 전기저항법과 AE법에 의한 파손 검출이 모두 가능하므로 파손 모니터링에도 효과적인 구조임을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제31권6호
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• pp.323-331
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• 2018

스테인리스 강으로 제작된 요철핀의 보강이 복합재 모자형 체결부의 풀오프 강도에 미치는 영향을 시험으로 연구하였다. 요철핀에는 물리적, 화학적 표면처리를 수행하였고, 체결부의 외피와 보강재가 만나는 영역에 두께방향으로 핀을 삽입하였다. 모자형 체결부 시편은 요철핀을 포함하여 일체성형으로 제작하였다. 사용된 요철핀의 지름은 0.3, 0.5, 0.7 mm로 세 가지이다. 핀의 삽입밀도는 외피와 보강재가 만나는 면적 기준으로 0.5, 2.0% 두 가지이다. 요철핀과 일반핀의 효과를 비교하기 위하여 0.3 mm 일반핀을 2.0% 밀도로 삽입한 시편을 추가로 제작하여 시험을 수행하였다. 0.3, 0.5, 0.7 mm의 요철핀을 0.5%의 밀도로 삽입한 시편의 강도는 보강되지 않은 시편 대비 각각 45, 19, 9% 높게 나타났고, 2.0% 밀도의 경우 강도는 각각 127, 45, 11% 높게 나타났다. 시험 결과 지름이 동일할 경우 밀도가 높을수록, 밀도가 동일할 경우 지름이 작을수록 보강효과가 더 높게 나타나는 것을 알 수 있었다. 요철핀과 일반핀의 효과를 비교한 결과 2.0% 밀도로 0.3 mm 직경의 핀을 이용하여 보강할 경우, 요철핀 보강시편이 일반핀 보강 시편보다 64% 높은 강도를 보였다. 본 연구의 결과로부터 요철핀 보강이 복합재 모자형 체결부의 풀오프 강도 향상을 위한 효과적인 방법이 될 수 있음을 확인하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제31권4호
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• pp.159-165
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• 2021

본 연구에서는 CNT 첨가에 따른 유리섬유/에폭시의 강도 변화를 관찰하기 위해서 에폭시 기지 상에 CNT를 분산 시켜 유리섬유 표면에 도포하였다. 제작된 유리섬유/에폭시/CNT 복합재의 특성을 강도 측정기를 이용해 평가하고, 파괴 메커니즘을 분석하기 위해서, 원자힘현미경과 전자현미경을 활용하여 분석하였다. 원자힘현미경 이미지들을 기반으로 line trace 분석을 통해 CNT 소재의 굵기 및 길이를 분석한 결과, 대부분의 CNT는 약 10 ㎛ 이상의 길이와 평균적으로 47.72 ± 4.0 nm의 두께를 가진것으로 확인되었다. 3 wt%로 혼합한 유리섬유/에폭시/CNT 복합재의 경우 대조 시편인 유리섬유/에폭시와 비교 시, 740.17 ± 111.05 N/mm²에서 816.56 ± 200.26 N/mm²로 약 10 % 이상의 인장 강도 향상이 관측되었다. 전자 현미경을 이용한 파단면 분석 결과, 에폭시 기지 층에 분산된 CNT가 복합재의 길이 방향으로 배열되어 있음이 관찰되었으며, 유리섬유/에폭시/CNT에 하중 인가 시, 에폭시 층에서 생성된 크랙들의 성장을 에폭시 수지상에 분산된 CNT들이 넥킹 역할을 하면서, 복합재의 인장 강도 향상이 되었다고 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6C호
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• pp.267-275
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• 2009

강관합성말뚝은 외부 강관의 합성 구속효과에 의해 말뚝강도가 커지고, 연성파괴 거동이 발생한다. 본 연구에서는 해상 지반에 근입된 말뚝에 대하여 말뚝재료의 항복거동 및 지반의 탄소성 거동을 함께 고려할 수 있는 3차원 수치해석을 수행하여 하중-변위 거동 및 강관합성말뚝의 보강효과를 분석하였다. 이를 위하여 강관, 콘크리트, 강관합성말뚝에 대하여 각각 말뚝직경과 재하방향에 따른 변수연구를 수행하였다. 그 결과, 수직방향 극한지지력의 경우 강관합성말뚝은 강관말뚝과 비교하여 평균 1.90배, 콘크리트 말뚝에 대하여는 평균적으로 동일한 지지력을 보여주었다. 허용변위 기준에서의 수평방향 지지력의 경우 강관합성말뚝은 강관말뚝에 비하여 평균 1.46배, 콘크리트 말뚝에 비하여 평균 1.25배 큰 것으로 나타났다. 그리고, 허용변위 기준에서의 강관합성말뚝의 말뚝두부 변위는 평균적으로 강관말뚝의 약 78%, 콘크리트 말뚝의 약 53%로 나타나 강관합성말뚝의 변위억제 효과가 큰 것으로 나타났다. 본 해석조건에서 강관합성말뚝의 수직방향 극한지지력 증가효과는 작았지만 수평방향 재하시의 강관합성말뚝의 변위억제 효과에 의해 현장타설말뚝의 경제적인 설계가 가능할 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제44권3호
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• pp.415-423
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• 2016

원통형 단판적층재는 단판 테이프를 원형 실린더에 감아서 제작된 제품이다. 단판 테이프는 단판을 직사각형으로 제단한 후 섬유 수직방향으로 재봉하여 제작하였다. 단판의 수종과 재봉사의 종류 및 재봉사의 조합을 다르게 제작한 단판테이프로 인장강도 실험이 실시되었다. 라디에타 소나무 단판에 강화 재봉사를 사용하여 재봉선 3줄로 제작한 단판 테이프의 인장강도 성능이 가장 우수하였다. 또한 단판 테이프의 이격 및 끊어짐 현상이 개선되어 원통형 단판 적층재의 작업성이 향상되었다. 원통형 단판적층재는 단판 테이프의 종류와 직물형 유리섬유의 보강 유무 및 단판 적층 수를 다르게 제작하여 낙엽송 원목과 휨강도 성능을 비교 검토하였다. 직물형 유리섬유를 체적비 11%로 보강한 시험편은 휨 파괴계수가 보강하지 않은 시험편보다 65% 향상되었다. 재봉선 2줄 단판 테이프로 제작한 원통형 단판적층재는 단판 테이프 간 Butt joint에서 파단이 발생하였다. 하지만 재봉선 3줄 단판 테이프로 제작한 원통형 단판적층재는 섬유방향으로 파단이 발생하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.490-498
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• 2020

본 논문에서는 편심코아를 가지는 저층 필로티 건물의 내진거동을 해석하고 결과를 분석하였다. 본 논문에서는 저층 필로티 건물의 시공사례 중 KBC2005기준에 준하여 설계된 편심코어를 가지는 건물들의 설계자료를 수집하여, 대표적인 편심 필로티 건물을 프로토타입으로 선정하여 KDS41기준에 준하여 내진거동을 해석하고 결과를 분석하였다. 연구결과 편심코어를 가지는 필로티 건물의 경우 X방향은 소성거동, Y방향은 탄성거동을 하는 것으로 평가 되었다. 연구대상 건물의 층간 변위를 확인한 결과 최대변위 δ=67.51mm로 코어가 평면 중심에 위치하는 경우보다 층간 변위량이 더 큰 것으로 평가 되었다. 해석결과에서 층간 변위 비율은 법적 규준 이내인 것으로 평가되었다. 또한 변위 비율은 1층 필로티 구간이 2~4층 부분보다 확연히 높은 걸로 평가 되었으며, 저층 필로티 구조물의 경우 1층 라멘조 부분이 횡력에 취약한 것으로 평가되었다. 편심코어로 인하여 구조물 전체의 강성중심이 질량중심과 이격되어 있어 코어 반대쪽의 필로티 기둥에서 항복과 소성힌지 발생이 시작되므로 내진설계와 내진보강시 이에 대한 고려가 필요하다. 따라서, 편심코어를 가지는 저층 필로티 건물의 내진설계 및 내진보강시 필로티 구조의 횡변위 감소와 횡력저항능력을 보강할 필요가 있다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.179-188
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• 2012

기후변화가 구조물의 안정성에 미치는 영향을 분석하기 위해 여러 수심에서 가상적으로 설계된 직립방파제의 성능을 평가하였다. 성능평가에서는 기후변화영향인 해수면 상승과 파고 증가를 고려한 성능설계법이 사용되었다. 성능설계법의 파랑변형 계산과정에서 많은 시간이 요구되는 문제를 극복하기 위해 범용 SWAN 모형에 인공신경망을 결합하였다. 학습된 인공신경망에 심해유의파고와 심해주파향 그리고 조위가 입력되면 구조물 위치에서 유의파고와 주파향이 신속하게 계산된다. 전반적으로 구조물의 안정성은 기후변화영향으로 감소하였지만 수심에 따라 서로 다른 경향을 보였다. 쇄파대 밖에서는 수심이 증가할수록 해수면 상승의 영향은 감소하고 파고 증가의 영향은 증가하였다. 한편, 쇄파대 내에서는 수심이 감소할수록 파고 증가와 해수면 상승의 영향 모두 감소하였다. 하지만 파고 증가의 영향이 해수면 상승의 영향보다 컸다. 이와 같은 결과를 반영하여 직립방파제의 유지보수 및 보강 대책을 수립해야 할 것이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.88-98
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• 2011

조적조 구조물은 전 세계적으로 중 저층 주거시설, 상업시설, 종교용 건축물, 학교, 관공서 등의 용도로 폭넓게 사용되어 왔다. 그러나 조적벽체는 조적개체와 모르타르의 이질재료를 접착하여 쌓는 방식의 구조벽체로 지진과 같은 횡력 발생 시 접착력을 잃거나 미끄러지면서 파괴될 수 있다. 본 연구는 이러한 문제점을 해결하고자 조적식 구조물의 내진보강 기법을 제안하였으며, 진동대 실험을 통하여 내진 성능을 검증하였다. 진동대 실험 결과, 본 연구에서 제안한 내진보강 기법을 이용한 벽체는 한국 건축설계 기준이 제시하는 내진 기준인 0.14g와 미국 IBC에서 제시하는 내진 기준인 0.4g에서 모두 최종 파괴에 도달하지 않았다. 그러나, 0.14g 이상의 지진을 경험한 면외방향 실험체의 경우 급격한 강성저하가 관찰되어, 적절한 보수 보강이 필요할 것으로 예측된다.

• Elastomers and Composites
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• 제48권2호
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• pp.172-179
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• 2013

고분자 소재의 충격강도 증대를 위해 충격보강제를 이용하는 경우가 많다. 본 연구에서는 충격보강제가 함유된 나일론6에 대해서 충격보강 원리를 분석하고자 충격시험을 모사하였다. 이를 위해 나일론6에 포함된 충격보강제인 고무 첨가제의 모델링을 시도하였다. 모델링을 토대로 충격시험을 모사하고 충격시편 단면에서의 응력 분포 및 방향을 통해 충격강도 증대 원리를 관찰하였다. 시편 단면에서 충격보강제 유무에 따른 해석을 하여 비교하였고, 충격보강을 위해 사용되는 고무첨가제의 표면처리 여부에 따른 해석도 수행하여 응력을 비교하였다. 해석결과 노치에서 발생한 응력이 내부로 전파되면서 충격보강제 주변으로 경로가 바뀌면서 응력이 감소되는 현상이 나타났다. 특히 충격보강제를 함유한 시편에서 노치부 표면의 응력이 낮았다. 또한, 크랙이 발생하는 방향과 직각인 방향의 주 응력 크기도 충격보강제를 포함한 시편에서 낮게 나타났다. 이로 인해 크랙의 전파가 감소되고 충격강도가 증대되었다고 분석된다. 이러한 컴퓨터모사 방법은 복합재료의 물성 증대 원인을 파악하는데 활용할 수 있다고 판단된다.