• 화약ㆍ발파
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• 제39권2호
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• pp.1-14
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• 2021

최근에는 GPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units)와 같은 고성능 연산장치의 보급과 함께 국방, 우주항공분야에서 암질재료에 대한 충격실험을 대신할 수 있는 3차원 동적해석기법의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 그러나 높은 충격하중을 수반하는 암 발파 또는 소형미사일 등의 지중 관통과 같은 과정을 실험적으로 관찰하거나 계측하는 것은 암질재료의 비 균질성 및 불투명성 때문에 어려움이 있었다. 본 연구에서는 고속충돌에 의한 암석의 파괴 거동을 모사하기 위하여 3차원 동적 파괴 과정 해석 기법 (3D-DFPA)를 개발하였으며, 연산속도를 향상시키기 위하여 순차해석(explicity analysis) 및 접촉요소검색(Searching algolitm of contact elements)에 GPGPU연산이 가능한 알고리듬을 적용하였다. 제안된 동적파괴과정해석 기법에 대한 검증을 위해 Straight Notched Disk Bending (SNDB) 석회암시료에 대한 동적파괴인성시험을 모사하였고, 충격응력파의 전파과정, 암석-충격봉 경계면에서 반사 및 전달과정, 암석 시료의 파괴과정을 비교분석하여, 개발된 해석기법에 대한 검증을 수행하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.77-84
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• 2012

Diatom 성분이 함유된 자연 퇴적토층의 공학적 특성은 대상층의 변형 및 강도의 특이한 특성 때문에 다수의 연구자에 의해 수 십년간 연구되어 왔다. 원반형 혹는 원통형 모양을 한 diatom의 존재는 재료의 낮은 압축성, 높은 투수성, 높은 전단강도 특성을 나타내게 하며, 이러한 특이한 차이점들은 큰 내부입자 간극과 모난 입자의 결합력으로 diatom의 특성을 나타낸다. 이러한 현상은 흙의 공학적 특성을 변화시켜서 지반개량 재료로써 diatom을 이용할 수 있음을 의미한다. 본 논문은 diatom 개량토의 공학적 특성을 연구하기 위해 diatom-kaolin 혼합토의 공학적 특성을 통상적인 지반공학 실험 및 탄성파를 이용한 미소변형 실험, 전자기파를 이용한 전기저항 측정실험 등을 통하여 평가하였다. 실험 결과에 따르면, diatom 함유량에 따라 흙의 공학적 개선이 이루어진 것을 확인할 수 있었으며, 높은 응력에서 diatom 입자의 결합이 파괴되어 일부 공학적 특성이 저감되는 것을 확인 할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제17권4호
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• pp.53-60
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• 2004

본 연구에서는 1차원 파동방정식을 적용한 낙추충격시험 시스템을 제작하여 CFRP 적층판의 충격흡수특성 및 충격 강도평가를 하였으며 그 결과가 유효함을 보였다. 충격흡수에너지에 대해서는 충격에너지가 대략 6.8J이상에서는 동일한 T300 섬유와 적층배향으로 구성된 직교이방성 시험편이 의사등방성(quasi-isotropic)보다 높게 나타났으나 T700 섬유의 경우에는 크게 차이가 나타나지 않았다. 또한 동일한 T300 섬유와 적층수로 구성된 시험편이 T700섬유로 된 시험편보다 높게 나타났으나 T700 섬유의 의사등방성 시험편의 경우에는 크게 차이가 나타나지 않았다. 초음파 C-스캐너를 이용하여 내부손상영역을 관찰하여 시험편의 손상면적과 흡수에너지의 상관관계를 평가하였다. 또한 저속충격손상으로 인한 파면을 파괴메카니즘을 규명하기 위해 주사전자현미경으로 관찰하였다.

• Composites Research
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• 제31권5호
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• pp.221-226
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• 2018

변형률 속도 $100s^{-1}{\sim}10000s^{-1}$ 범위에서 사용되는 홉킨스바(SHPB)는 재료의 동석 거동 특성을 확인하기 위해 가장 널리 사용되는 장치이다. SHPB 시험은 입력봉 및 전달봉에서 측정된 변형률을 사용하여 시험편의 응력, 변형률 및 변형률 속도를 얻을 수 있는 응력파 전달 이론을 기반으로 한다. 본 연구에서는 고 변형률 속도에서 폴리프로필렌 자기보강 복합재료(SRPP)의 동적 특성을 얻기 위해 직접 SHPB를 설계 및 제작하였다. 또한 본 연구를 통해 제작된 SHPB에서 얻은 변형률 데이터의 신뢰성 확보를 위하여 Digital Image Correlation (DIC)를 통해 얻은 변형률 데이터와의 비교를 진행하였다. 이는 SRPP 시편의 고속 압축 시험을 통해 이루어 졌으며 SHPB를 통하여 얻은 데이터와 DIC를 통해 얻은 변형률 데이터의 유사함을 확인하였고 이를 통하여 장비의 신뢰성을 검증하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제23권1호
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• pp.47-54
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• 2005

본 연구에서는 $PFC^{3D}$를 사용하여 시멘트 모르타르와 굵은 골재로 이루어진 콘크리트 기둥의 발파과정에서 나타나는 폭발과 파괴현상을 모사하여 보았다. 폭원모델링 과정에서는 공내입자들의 반경을 팽창/수축시키는 기법을 통해 공벽입자들에 접촉력의 형태로 폭발압력을 부여하는 방법을 사용하였다. 현장 발파실험에서는 철근콘크리트 기둥을 대상으로 초안폭약을 사용하여 발파하고 그 파괴거동을 고속카메라를 이용하여 관찰하였다. 모사과정에서는 철근의 규격과 입자요소의 크기에 따른 해석시간을 고려하여 모르타르와 굵은 골재로 이루어진 콘크리트 기둥을 대상으로 제안된 폭원모델링 기법을 적용하여 해석을 실시하였다. 해석결과 나타난 저항선의 이동속도는 $17\~24\;m/s$로서 실험치 $14\~18\; m/s$를 약간 상회하고 있으나 제안된 폭원모델링 기법을 사용한다면 암석이나 기타 재료들에 대한 발파과정에서 나타는 파괴거동을 수치적으로 보다 유사하게 모사할 수 있을 것으로 판단된다.

• 화약ㆍ발파
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• 제22권4호
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• pp.7-15
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• 2004

본 연구에서는 PFC3D를 사용한 폭원모델링 기법을 제안하고, 제안된 기법을 시멘트 모르타르와 같은 연약재료의 발파에 적용하여 그 적용성을 시험해 보았다. PFC3D는 개별요소법(DEM)을 기반으로 하고 있어 응력파의 전파와 재료의 동적 파괴현상을 모사하는데 적합한 코드로 분류된다. 폭원모델링 과정에서는 공내입자들의 반경을 팽창/수축시키는 기법을 통해 공벽입자들에 접촉력의 형태로 폭발압력을 부여하는 방법을 사용하였으며, 입력하중에 따라 공벽에서 유발되는 접촉력을 계산단계마다 측정 및 보정함으로써 폭발압력의 크기를 제어할 수 있도록 하였다. 시멘트 모르타르 블록의 발파모델링 과정에서는 기존의 외력을 이용하는 방법과 본 연구에서 제안하고 있는 접촉력을 이용하는 기법을 각기 적용함으로써 연약재료의 파괴과정을 정성적으로 비교하여 보았다. 해석결과, 제안된 폭원모델링 기법을 적용한다면 암석이나 콘크리트와 같은 공학재료들이 발파과정에서 보이는 파괴거동을 수치적으로 보다 유사하게 모사 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제50권12호
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• pp.639-647
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• 2001

We present an integrated optical microswitch, composed of silicon waveguides, gold-coaled silicon micromirrors, and electrostatic contact actuators, for applications to the optical signal transceivers. For a low switching voltage, we modify the conventional curled electrode microactuator into a electrostatic microactuator with touch-down beams. We fabricate the silicon waveguides and the electrostatically actuated micromirrors using the ICP etching process of SOI wafers. We observe the single mode wave propagation through the silicon waveguide with the measured micromirror loss of $4.18\pm0.25dB$. We analyze major source of the micromirror loss, thereby presenting guidelines for low-loss micromirror designs. From the fabricated microswitch, we measure the switching voltage of 31.74V at the resonant frequency of 6.89kHz. Compared to the conventional microactuator, the present contact microactuator achieves 77.4% reduction of the switching voltage. We also discuss a feasible method to reduce the switching voltage to 10V level by using the electrode insulation layers having the residual stress less than 30MPa.

• Composites Research
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• 제35권1호
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• pp.38-41
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• 2022

고 변형률 속도에서 폴리프로필렌-유리 장섬유 복합재료(PP-LGF)와 열가소성 올레핀(TPO) 소재의 동적 압축 특성을 얻기 위해 홉킨슨바(Split-Hopkinson Pressure Bar (SHPB))를 이용하여 실험을 진행하였다. SHPB는 변형률 속도 100 s^-1~10000 s^-1 범위에서 재료의 동적 기계적 물성을 확인할 수 있는 장치이다. SHPB 시험은 입력봉과 전달봉에서 측정된 탄성파를 이용하여 시편의 응력, 변형률 및 변형률 속도를 얻을 수 있는 탄성파 전달 이론을 기반으로 한다. 또한 SHPB에서 얻은 변형률 데이터의 검증을 위해 시편을 초고속카메라로 촬영하여 DIC 기법을 통해 얻은 변형률 데이터와 비교 진행하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.306-318
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• 2018

지난 이십여 년 간 우리나라 연안에 집중적으로 거치된 직립식 방파제의 내진 성능을 검토하기 위한 예비 수치모의를 포항, 경주, Hachinohe1, Hachinohe2, Ofunato, 인공지진파를 대상으로 수행하였다. 예비 수치모의 결과 지진으로 인한 전단파가 지반을 통해 전파되는 과정에서 지진에너지가 장주기 대역으로 이동한 Hachinohe2의 경우 항 외곽시설의 활동량이 상당하다는 것을 확인하였다. 지진으로 인한 전단파는 항만시설이 거치된 지표방향으로 증폭되며, 지진에너지의 상당부분은 장주기 대역으로 이동된다. 이 중 장주기 대역으로 이동되는 현상은 지반의 점성 혹은 내부 마찰에 기인하며, 전단파 증폭은 구속 응력의 감소로 인해 지표면 방향으로 감소하는 전단계수와 내습하는 전단파 횟수 누적에 따른 지반 강도 감소에 기인하는 것으로 판단된다(Das, 1993). 이러한 인식에서 본고에서는 먼저 전단파 횟수 누적에 따른 전단계수의 감소의 기술이 가능한 Hardin과 Drnevich(1972) 모형과 파동방정식에 기초하여 수치모형을 구성하고, 이어 전단파 횟수 누적에 따른 전단계수의 감소가 전단파 전파과정에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위한 수치모의를 수행하였다. 이 과정에서 비선형 응력-변형률 관계를 설명하기 위해 $Newmark-{\beta}$ 방법과 수정 Newton-Raphson 방법을 차용하였다(Chopra, 1995). 모의결과 전단파가 지표면으로 전파되면서 상당한 확률 질량이 상대적으로 큰 진폭과 장주기 쪽으로 이동하는 것을 확연하게 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제47권4호
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• pp.519-532
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• 2019

The objectives of this study were to evaluate the effects of shelling ratio and resin content on the properties of bamboo oriented strand board (BOSB) from betung (Dendrocalamus asper) and to determine the correlation between the results of dynamic and static bending tests. Strands were steam-treated at $126^{\circ}C$ for 1 h under 0.14 MPa pressure and followed by washing with 1% NaOH solution. Three-layer BOSB with the core layer perpendicular to the surface was formed with shelling ratios (face:core ratio) of 30:70; 40:60; 50:50; 60:40 and binded with 7% and 8% of phenol formaldehyde (PF) resin with the addition of 1% of wax. The evaluation of physical and mechanical properties of BOSB was conducted in accordance with the JIS A 5908:2003 standard and the results were compared with CSA 0437.0 standard for commercial OSB (Grade O-1). Non-destructive testing was conducted using Metriguard Model 239A Stress Wave Timer which has a wave propagation time from 1 to $9,999{\mu}s$ and a resolution of $1{\mu}s$. BOSB with 8% resin content showed better physical and mechanical properties than those with 7% resin content. The increase of the face layer ratio improved the strength of BOSB in parallel direction to the grain. The results suggested that shelling ratio of 50:50 could be used as a simple way to reduce PF resin requirements from 8% to 7% and to meet the requirements of CSA 0437.0 standard. The results of non-destructive and destructive tests showed a strong correlation, suggesting that non-destructive test can be used to estimate the bending properties of BOSB.