• 지질공학
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• 제32권1호
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• pp.59-72
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• 2022

본 연구는 부산 기장지역의 백악기 흑운모 화강암에 대하여 삼차원 개별체 수치해석 기반의 응력-변형 해석을 수행하고 절리성 암반의 강도 및 변형특성을 평가하였다. 절리성 암반의 역학적 특성에 대한 규모효과 및 REV를 규명하기 위한 워크플로우가 제시되었으며 연구지역에서 결정된 REV(representative elementary volume) 크기의 DFN(discrete fracture network) 큐브 블록에 대한 블록강도, 변형계수, 전단탄성계수, 체적탄성계수 등의 강도 및 변형 파라미터가 산정되었다. 연구지역의 역학적 REV 크기는 15 m 큐브로 평가되었으며 DFN 큐브 블록의 평균 블록강도 및 평균 변형계수는 각각 신선암의 52.8% 및 57.7%로 추정되었다. 연구지역의 절리성 암반은 역학적으로 뚜렷한 직교이방성을 나타내는 것으로 평가되었으며 삼차원 수치해석을 통하여 산정된 변형 파라미터를 이용하여 선형-탄성의 직교이방성 구성모델이 도출되었다. 연구지역에 대한 직교이방성 구성모델은 등가의 연속체 해석을 통한 터널 및 지하공간의 안정성 평가에 활용될 수 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권11호
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• pp.1265-1272
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• 2014

본 논문에서는 CZM(Cohesive Zone Model)을 이용하여 돔 분리형 복합재 압력용기 접착 체결부의 점진적 파손 해석에 대한 연구를 수행하였다. 접착 요소(cohesive element)의 물성을 도출하기 위해 모드I, II 그리고 혼합모드에 대한 층간파괴인성들을 시험을 통해 도출하였다. 이때, 모든 시험편은 복합재 압력용기와 동일한 필라멘트 와인딩 제작공정을 통해 제작되었다. 이중 겹치기 이음(double-lap joint) 시험은 접착제의 전단강도와 CZM을 이용한 점진적 파손해석의 신뢰도 검증을 위해 수행하였다. 그 결과, 접착제의 전단강도는 시험으로부터 32MPa을 얻었고, 시험과 해석의 오차는 약 4.4%의 오차가 발생하여 CZM이 접착 체결부의 점진적 파손 거동을 비교적 잘 모사함을 확인하였다. 최종적으로 신뢰성이 검증된 CZM을 복합재 압력용기 접착 체결부에 적용하여 운용하중조건에서의 점진적 파손해석을 수행한 결과, 전체 200mm를 갖는 접착 체결부 길이의 약 5.8%만이 점진적 파손이 발생하는 것으로 나타나 복합재 압력용기의 구조 안전성에는 영향을 주지 않음을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.761-768
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• 2005

1950년대 또는 1970년대 건설되어 노후화 된 철근콘크리트 공동주택을 리모델링 하거나 재 건축해야할 필요성이 증대하고 있다. 노후 된 공동주택을 리모델링 하는 것은 그 건물이 구조적으로 결함이 있기 때문이 아니라 대부분 건물의 거주성을 향상시키기 위함이다. 특히 노후 된 건물의 대부분은 작은 평형의 공동주택으로 리모델링하여 평면을 확장시키는 경우가 많다. 현재 우리나라에서는 리모델링 공사 사례가 많지 않기 때문에 리모델링 공사의 평면 확장 기술이 부족한 실정이다. 이 연구에서는 12개의 부분 실험체와 19개의 전체 실험체를 제작하여 활절점으로 연결된 바닥판 접합부의 파괴모드와 내력을 실험적으로 평가하였다. 실험체의 주요 변수는 전단연결철근의 종류(D13과 D19), 간격(150mm, 300mm, 450mm), 기존 바닥판 철근의 위치이다. 실험결과에서 바닥판 연결부의 강도는 ACI 318-02보다 크게 평가되었다. 이는 콘크리트 파괴면의 각도가 ACI 기준보다 작아 콘크리트 파괴 투영 면적이 크기 때문이다. 또한 모든 실험체는 콘크리트 파괴를 나타내어 접합부의 내력을 향상시키기 위해서는 철근의 간격이나 직경을 변화시키기보다는 콘크리트의 내력을 향상시켜야 함을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권6C호
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• pp.203-212
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• 2011

본 논문은 암반지층에 설치되는 굴착벽체의 안전하고 경제적인 설계 및 시공을 위해 절리가 형성된 암반지층에서 발생하는 토압의 크기 및 분포특성을 조사한 것이다. 이러한 목표를 위해, 먼저 기존 선행연구의 한계성 및 문제점을 파악하고 이를 극복하기 위해 암반지층의 다양한 절리특성 등을 고려할 수 있는 개별요소법(DEM)에 근거한 불연속체 수치해석적 매개변수 연구를 수행하였다. 매개변수로는 암반종류 및 절리상태(절리면의 전단강도 및 절리경사각)가 고려되었으며, 지반과 굴착벽체의 상호작용을 반영하면서 각 요소의 영향이 고려된 토압크기 및 분포특성이 파악되었다. 뿐만 아니라, 암반지층에서 발생된 토압과 토사지반에서의 경험토압인 Peck토압과의 상호 비교가 이루어졌다. 비교결과 절리가 형성된 암반지층에서 발생된 토압의 크기 및 분포는 암반의 종류 및 절리상태에 따라서 크게 영향을 받은 것으로 나타났고 토사지반에 있어서 Peck의 경험토압과 비교하여 서로 다른 특징을 나타내었다. 이와 같이 조사된 결과는 향후 절리가 형성된 암반지층에서의 굴착벽체 설계를 위한 토압산정에 필요한 정보 및 기초자료로서 활용될 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.37-47
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• 2018

본 연구에서는 상대밀도와 세립분 함유율이 현장타설말뚝의 인발저항 성능에 미치는 영향을 평가하기 위하여, 다양한 상대밀도 및 세립분 함유율 조건에 대한 직접전단시험 및 모형말뚝 인발실험을 수행하였다. 직접전단시험으로부터 세립분 함유율에 따른 내부마찰각과 점착력의 변화특성을 정량적으로 파악할 수 있었으며, 인발실험 결과에서는 말뚝의 인발저항 성능에 미치는 상대밀도와 세립분 함유율의 영향을 확인할 수 있었다. 또한, 두 실험 결과를 비교 분석한 결과, 말뚝의 인발저항 성능에 대한 지반의 내부마찰각과 점착력의 기여도는 세립분 함유율 약 13%를 전후로 하여 서로 다르게 나타남을 알 수 있었다. 따라서 현장타설말뚝 설계 시 수행되는 마찰저항 성능 평가는 지반의 세립분 함유율에 따른 강도정수($c-{\phi}$)를 고려해야 할 것으로 평가되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.557-567
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• 2007

아파트의 지하주차장은 보 아래로 각종 설비 배관이 배치되기 때문에 층고가 $300{\sim}400mm$ 정도 추가로 필요하다. 본 연구에서는 설비 배관에 의한 층고 증가를 방지할 수 있도록 설비 배관이 배치되는 부분의 깊이를 줄이고 대신 강재 보를 매입하여 보강한 PC 보의 상부를 현장콘크리트로 타설하여 마무리하는 하이브리드 보 (hybrid beam)를 제안하였다. 그리고 이 하이브리드 보의 휨 거동을 검토하기 위해서 강재 의의 형상, 보의 깊이를 줄인 부분의 길이, 시공 단계 및 콘크리트 양생 후인 합성 단계, 슬래브 및 전단연결재 포함 여부 등을 주요 실험 변수로 실물 실험체 9개를 제작하고 휨 실험을 수행하였다. 그 결과, 본 연구에서 제안한 하이브리드 보는 합성 단계인 경우 강재 보의 형상, 보의 깊이를 줄인 부분의 길이, 슬래브 및 전단연결재의 포함 여부에 관계없이 설계 내력을 상회하는 우수한 휨 거동을 보여주는 것을 확인하였다. 시공 단계에서는 구조적 안정성 및 시공 품질의 확보를 위하여 가설 지지대 (support)가 필요한 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.35-44
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• 2006

일반적으로 현장지반은 대부분 일정량의 세립분을 포함하고 있으므로 세립분 함유량을 고려한 지반 거동에 관한 연구가 요구된다. 이와 더불어, 기초 지반은 하중초기단계부터 상당한 비선형 거동특성을 나타내고 있어, 응력단계에 따른 지반의 비선형성 또한 매우 중요한 고려사항이다. 본 연구에서는 일련의 실내시험을 수행하여 지반의 전단강도 및 비선형 감쇠 특성을 도출하고자 하였으며, 수정 Hyerbolic 모델을 적용하여 분석된 실트질 모래 지반의 비선형 거동특성은 실트함유량과 상대밀도에 의해 정량화되었다. 실트질 모래 시료의 응력-변형률 곡선을 도출하기 위해 세립분 함유량을 변화시켜가며 일련의 삼축압축시험이 수행되었다. 또한 비선형 특성의 정규화에 요구되는 미소변형률 구간의 초기전단탄성계수의 도출을 위해서 삼축압축시험의 시료조건과 유사한 시료에 대해 공진주시험이 수행되었다. 또한 실트함유량별로 도출된 비선형 특성치는 상대밀도의 영향이 가장 큰 것으로 나타났으며, 상대밀도 증가에 따라 파괴시의 탄성계수의 비인 f값은 감소하고, 지반강성도 감쇠율을 나타내는 9의 경우 증가하는 경향을 나타내었다. 이와 더불어 비선형 특성치를 상대밀도 $D_R$을 간극비로 환산한 절대적 간극비 $e_{sk}$에 따른 정량화 결과의 경우, $e_{sk}$의 증가에 따라 f값은 증가하고 g값은 감소하는 경향을 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.593-601
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• 2001

철근콘크리트구조에서 철근의 인장력이 발휘되기 위해서는 적절한 정착길이 또는 갈고리가 필요하다. 그런데, 접합부와 같이 배근이 집중되는 곳이나 대구경 고강도철근이 필요한 경우 정착을 위한 정착길이나 갈고리의 제작 및 배근작업이 어려우며 콘크리트의 충진성도 저하될 수 있다. 또한 갈고리부분의 과도한 응력집중으로 국부적인 지압파괴나 slip이 발생될 우려도 있다. 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방안으로 정착판을 철근 단부에 부착한 기계적 정착공법이 제안되고 있다. 본 연구는 기계적 정착공법의 기초가 되는 정착장치의 요구성능과 정착설계법을 고찰하고 인발실험를 통해 정착장치의 앵커기능을 확인하고자 한다 인발실험 결과, 본 연구에서 설계된 정착장치는 앵커로써의 기능을 적절히 발휘하여 기존 CCD 이론식과 매우 근접한 내력을 발휘하였다 철근항복내력 이상의 정착내력을 지니는 경우, 항복하중까지 콘크리트에 아무런 손상이 발생되지 않았으며, 정착판 후미에서 콘크리트와의 상대변위는 0.2mm이하로 콘크리트에 손상을 유발시키지 않을 것으로 판단되었다. 따라서, 본 연구의 설계과정으로 제작된 기계적 정착장치를 통해 콘크리트에 유해한 손상 없이 필요한 정착내력을 확보할 수 있다. 그러나, 철근간 간격이 좁아 파괴면이 중첩되는 경우에는 정착내력이 크게 저하되어, 순수한 콘크리트 내력만으로 기계적 정착설계가 이루어지는 경우 상당한 매립깊이가 요구된다. 따라서, 실제 구조물의 정착설계를 위해서는 인접부재와의 골조거동(frame action)에 따른 구속효과와 전단보강근의 영향을 고려할 필요가 있다. 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.603-610
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• 2006

철근콘크리트 구조물의 외부 비부착 보강방식은 다른 보강기법과 비교하여 설치가 빠르며 간단하다는 장점을 가진다. 고장력 인장봉을 사용한 보강방식은 강판 또는 탄소섬유쉬트 부착공법과는 달리 설치를 위한 콘크리트 표면가공이 필요치 않고 환경적인 조건에 영향을 받지 않는다. 본 연구를 통해 개발된 보강방식은 정착핀 또는 정착판을 통하여 보의 단부에서 고장력 인장봉과 RC보를 연결하는 보강방식이다. 여기에 편심기를 통하여 외부보강 강봉이 RC보의 곡률에 대응하도록 하였다. 본 논문에서는 보강된 RC보에 관한 총 10개의 실험체 제작하여 실험을 실시하였다. 실험의 주요 변수는 보강재료의 직경, 강봉 보강의 깊이와 개수이다. 본 논문에서는 본 연구를 통하여 개발된 보강공법으로 보강된 RC보의 구조적 거동을 기술하였으며, 보강된 RC보의 실험 결과를 무보강 실험체와 비교하였다. 실험결과 제안된 보강방법은 무보강 실험체와 비교하여 매우 우수한 강도 증진효과를 나타내었고 편심장치의 사용은 효율성을 향상시켰다. 또한, 두개의 편심기를 사용한 실험체는 1개의 편심장치를 사용한 실험체에 비해 모멘트 성능이 우수하였고, 외부보강 강봉은 보의 휨강도 뿐만 아니라 전단강도를 향상시키는 결과도 가져왔다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2003년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.46-49
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• 2003

Cu have been widely used as signal transmission materials for electrical electronic components owing to its high electrical conductivity. However, it's size have been limited to small ones due to its poor mechanical properties, Until now, strengthening of the copper at toy was obtained either by the solid solution and precipitation hardening by adding alloy elements or the work hardening by deformation process. Adding the at toy elements lead to reduction of electrical conductivity. In this aspect, if carbon nanofiber is used as reinforcement which have outstanding mechanical strength and electric conductivity, it is possible to develope Cu matrix nanocomposite having almost no loss of electric conductivity. It is expected to be innovative in electric conduct ing material market. The unidirectional alignment of carbon nanofiber is the most challenging task developing the copper matrix composites of high strength and electric conductivity In this study, the unidirectional alignment of carbon nanofibers which is used reinforced material are controlled by drawing process in order to manufacture the intermediary materials for the carbon nanofiber reinforced Cu matrix nanocomposite and align mechanism as well as optimized drawing process parameters are verified via experiments and numerical analysis. The materials used in this study were pure copper and the nanofibers of 150nm in diameter and of $10~20\mu\textrm{m}$ In length. The materials have been tested and the tensile strength was 75MPa with the elongation of 44% for the copper it is assumed that carbon nanofiber behave like porous elasto-plastic materials. Compaction test was conducted to obtain constitutive properties of carbon nanofiber. Optimal parameter for drawing process was obtained by experiments and numerical analysis considering the various drawing angles, reduction areas, friction coefficient, etc Lower reduction areas provides the less rupture of cu tube is not iced during the drawing process. Optimal die angle was between 5 degree and 12 degree. Relative density of carbon nanofiber embedded in the copper tube is higher as drawing diameter decrease and compressive residual stress is occurred in the copper tube. Carbon nanofibers are moved to the reverse drawing direct ion via shear force caused by deformation of the copper tube and alined to the drawing direction.