• 한국재료학회지
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• 제26권2호
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• pp.73-78
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• 2016

$TiO_2$ nanoparticles were synthesized by a sol-gel process using titanium tetra isopropoxide as a precursor at room temperature. Ag-doped $TiO_2$ nanoparticles were prepared by photoreduction of $AgNO_3$ on $TiO_2$ under UV light irradiation and calcinated at $400^{\circ}C$. Ag-doped $TiO_2$ nanoparticles were characterized for their structural and morphological properties by X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), and transmission electron microscopy (TEM). The photocatalytic properties of the $TiO_2$ and Ag-doped $TiO_2$ nanoparticles were evaluated according to the degree of photocatalytic degradation of gaseous benzene under UV and visible light irradiation. To estimate the rate of photolysis under UV (${\lambda}=365nm$) and visible (${\lambda}{\geq}410nm$) light, the residual concentration of benzene was monitored by gas chromatography (GC). Both undoped/doped nanoparticles showed about 80 % of photolysis of benzene under UV light. However, under visible light irradiation Ag-doped $TiO_2$ nanoparticles exhibited a photocatalytic reaction toward the photodegradation of benzene more efficient than that of bare $TiO_2$. The enhanced photocatalytic reaction of Ag-doped $TiO_2$ nanoparticles is attributed to the decrease in the activation energy and to the existence of Ag in the $TiO_2$ host lattice, which increases the absorption capacity in the visible region by acting as an electron trapper and promotes charge separation of the photoinduced electrons ($e^-$) and holes ($h^+$). The use of Ag-doped $TiO_2$ nanoparticles preserved the option of an environmentally benign photocatalytic reaction using visible light; These particles can be applicable to environmental cleaning applications.

• 한국재료학회지
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• 제22권10호
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• pp.504-507
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• 2012

Synthesis of RGO (reduced graphene oxide)-CdS composite material was performed through CBD (chemical bath deposition) method in which graphene oxide served as the support and Cadmium Sulfate Hydrate as the starting material. Graphene-based semiconductor photocatalysts have attracted extensive attention due to their usefulness for environmental and energy applications. The band gap (2.4 eV) of CdS corresponds well with the spectrum of sunlight because the crystalline phase, size, morphology, specic surface area and defects, etc., of CdS can affect its photocatalytic activity. The specific surface structure (morphology) of the photocatalyst can be effective for the suppression of recombination between photogenerated electrons and holes. Graphene (GN) has unique properties such as a high value of Young's modulus, large theoretical specific surface area, excellent thermal conductivity, high mobility of charge carriers, and good optical transmittance. These excellent properties make GN an ideal building block in nanocomposites. It can act as an excellent electron-acceptor/transport material. Therefore, the morphology, structural characterization and crystal structure were observed using various analytical tools, such as X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and Raman spectroscopy. From this analysis, it is shown that CdS particles were well dispersed uniformly in the RGO sheet. Furthermore, the photocatalytic property of the resulting RGO-CdS composite is also discussed in relation to environmental applications such as the photocatalytic degradation of pollutants. It was found that the prepared RGO-CdS nanocomposites exhibited enhanced photocatalytic activity as compared with that of CdS nanoparticles. Therefore, better efficiency of photodegradation was found for water purification applications using RGO-CdS composite.

• Composites Research
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• 제36권4호
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• pp.259-263
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• 2023

This study investigated the open hole tensile (OHT) properties of carbon fiber/epoxy composites and compared them to bolt joint tensile (BJT) properties. The net nominal modulus and strength (1376 MPa) were found to be higher than the gross nominal strength (1041 MPa), likely due to increasing hole size. The OHT and BJT specimens exhibited similar stiffness, as expected without bolt rotation causing secondary bending. OHT specimens experienced a sharp drop in stress indicating unstable crack propagation, delamination, and catastrophic failure. BJT specimens failed through shear out on the bolt side and bearing failure on the nut side, involving fiber kinking, matrix splitting, and delamination, resulting in lower strength compared to OHT specimens. The strength retention of carbon fiber/epoxy composites with open holes was 66%. Delamination initiation at the hole's edge caused a reduction in the stress concentration factor. Filling the hole with a bolt suppressed this relieving mechanism, leading to lower strength in BJT specimens compared to OHT specimens. Bolt joint efficiency was calculated as 15%. The reduction in strength in bolted joints was attributed to fiber-matrix splitting and delamination, aligning with Hart Smith's bolted joint efficiency diagram. These findings contribute to materials selection and structural reliability estimation for carbon fiber/epoxy composites. They highlight the behavior of open hole and bolt joint configurations under tensile loading, providing valuable insights for engineering applications.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2021년도 봄 학술논문 발표대회
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• pp.12-13
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• 2021

Methods for the manufacture, erection, and assembly of heavy frame modules were proposed. Interferences among precast members were prevented by using bolted metal plates for dry precast beam-to-column joints during assembly with a clearance for tolerance implementing grouted concrete filler plates instead of metal filler plates. Clearances for tolerances were provided to avoid conflictions among components during erection phases. These gaps were, then, grouted by high-strength mortar. The constructability of new connections of a beam-to-column joint using bolted metal plates for precast structures was examined using a full-scale assembly test in which practical observations indicated that members could be aligned and placed accurately in both horizontal and vertical directions, leading to a fast and convenient assembling. Bolt holes of the endplate were properly aligned using couplers with 30 mm fastened length embedded in the columns. The assembly test demonstrated the erection safety and structural stability of the proposed joints that were without filler plates when they were subjected to heavy loads at the time of their erection. The facile and rapid assembly of precast beam-to-column connections with a 30 mm tolerance was observed. The proposed assembly method is rapid, sustainable, and resilient, replacing the conventional methods of concrete frame construction, offering a connection that can be used in constructing infrastructure, such as buildings and pipe-rack frames.

• Computers and Concrete
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• 제32권4호
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• pp.351-363
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• 2023

Reducing the self-weight of reinforced concrete structures problem is discussed in this paper by using two types of self-weight reduction, the first is by using lightweight coarse aggregate (crushed brick) and the second is by using styropor block. Experimental and Numerical studies are conducted on (LWAC) lightweight aggregate reinforced concrete slabs, having styropor blocks with various sizes of blocks and the ratio of shear span to the effective depth (a/d). The experimental part included testing eleven lightweight concrete one-way simply supported slabs, comprising three as reference slabs (solid slabs) and eight as styropor block slabs (SBS) with a total reduction in cross-sectional area of (43.3% and 49.7%) were considered. The holes were formed by placing styropor at the ineffective concrete zones in resisting the tensile stresses. The length, width, and thickness of specimen dimensions were 1.1 m, 0.6 m, and 0.12 m respectively, except one specimen had a depth of 85 mm (which has a cross-sectional area equal to styropor block slab with a weight reduction of 49.7%). Two shear spans to effective depth ratios (a/d) of (3.125) for load case (A) and (a/d) of (2) for load case (B), (two-line monotonic loads) are considered. The test results showed under loading cases A and B (using minimum shear reinforcement and the reduction in cross-sectional area of styropor block slab by 29.1%) caused an increase in strength capacity by 60.4% and 54.6 % compared to the lightweight reference slab. Also, the best percentage of reduction in cross-sectional area is found to be 49.7%. Numerically, the computer program named (ANSYS) was used to study the behavior of these reinforced concrete slabs by using the finite element method. The results show acceptable agreement with the experimental test results. The average difference between experimental and numerical results is found to be (11.06%) in ultimate strength and (5.33%) in ultimate deflection.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.35-45
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• 2013

콘크리트 충전강관 기둥은 우수한 구조성능에도 불구하고 폐단면이라는 특성 상 내다이아프램 형태의 접합부 제작이 어려워 시공성에 다소 문제가 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 미리 내다이아프램이 설치된 ㄷ형태의 부재 두 개를 용접하여 각형강관을 제작하는 방법을 제안한다. 접합부의 상부 다이아프램은 수평플레이트를, 하부는 수직 플레이트를 사용하였다. 본 연구는 제시된 접합부의 구조적 성능을 평가하기 위해 접합부 상 하부를 6개의 단순인장 실험과 실대 크기인 2개의 T형 기둥-보 접합부에 대해 반복가력 실험을 수행하였다. 단순인장 실험에서의 주요변수는 상부 다이아프램의 형태와 가력방향이며 하부 다이아프램은 수직 플레이트의 두께와 구멍 개수이고, 실대형 접합부의 변수는 가력방향이다. 실험결과 모서리 절삭형태는 큰 영향이 없었으며 강축방향이 약축방향보다 초기강성이 16~24% 높았다. 수직 플레이트의 구멍개수와 두께가 증가함에 따라 최대내력이 각 약 5% 증가하였다. 실대형 T형 접합부의 가력축에 따른 내력 차이는 크지 않았으며 보의 전소성모멘트에 도달할 때까지 안정적인 거동을 나타냈다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.559-567
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• 2012

초탄성을 고려한 비선형 구조의 레벨셋 기반 위상 및 형상 최적설계 방법을 개발하였다. 전체 영역에서 재료의 극단적인 불균형 분포로 기인하는 부정확한 접강성행렬(tangent stiffness matrix)로 인해, 비선형 문제의 위상 최적설계는 심각한 수렴성의 어려움을 겪는다. 이를 해결하기 위해, 임의의 형상을 표현할 수 있는 레벨셋 방법의 장점을 이용하여 정확한 접강성 행렬을 구하기 위해 명시적인 경계(explicit boundary)를 이용하였다. 레벨셋 함수로 표현되는 임의의 영역을 암시적 고정 격자(implicit fixed grid)를 이용하여 계산하는 것 대신에 명시적으로 그 영역을 이산화하기 위해 딜라우네이 삼각화 기법(Delaunay triangulation scheme)을 이용하였다. 레벨셋 방정식을 풀기 위해 최적화 조건으로부터 라그란지안(Lagrangian; 목적함수)가 감소하는 방향이 되도록 속도장을 결정하였다. 실제 영역 바깥쪽 속도장은 Adalsteinsson와 Sethian(1999)가 제안한 속도확장 기법을 이용하여 구하였다. 레벨셋 기반의 최적화 기법에 위상 민감도를 이용하여, 최적화 과정에서 원하는 시기와 위치에 위상 변화가 가능하도록 하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.377-387
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• 2014

본 연구는 지진에 대한 구조물의 손상을 최소화 하기 위하여 슬립 저항력을 활용한 새로운 형태의 마찰 댐퍼형 가새 시스템의 설계와 개발을 주로 다루고자 한다. 가새 부재 내에서 전단력에 의한 마찰 거동으로 상당량의 에너지를 수동적으로 소산하기 위하여 플레이트 전단 이음부 위에 슬롯 형태의 볼트 구멍을 설치한다. 여기에 전단 마찰 거동으로 인해 발생되는 잔류변형을 줄이고자 상온에서 원형복원이 가능한 초탄성 형상합금 와이어를 꼬아서 만든 연선을 설치하여 댐퍼 시스템 내에 복원성을 증진 시켰다. 기존에 주로 사용된 수동적인 변위 제어 장치와 비교하여 본 연구에서 다루고자 하는 자동복원이 가능한 마찰 댐퍼형 가새 시스템은 중심 가새 프레임 구조물에 손쉽게 설치하여 지진발생 후에 구조물에 발생하는 층간 잔류변위를 최소화하여 유지 보수에 소모되는 비용의 대폭적인 절감을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 자동복원이 가능한 마찰 댐퍼형 가새 시스템의 역학적인 거동 메커니즘을 살펴보고 실험값으로 보정되어 신뢰성을 확보한 스프링 모델을 사용하여 해석을 실시하였다. 시스템에 다양한 설계 변수를 적용하여 복원성과 에너지 소산 능력 측면에서 제안된 댐퍼의 성능 동향을 분석을 하고 최적의 설계 방식을 제안하고자 한다. 마지막으로 자동복원이 가능한 마찰 댐퍼를 중심 가새 프레임 구조물에 설치하여 비선형 동적 해석을 실시하고 기존의 시스템과 비교하여 성능적인 우수성을 입증하고자 한다.

• 기술혁신학회지
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• 제17권1호
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• pp.242-263
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• 2014

기관간 협력생태계의 효율은 연구기관의 연구생산성에 중요한 영향을 미친다. 특히 서로 다른 전문분야와 자원을 보유한 한국의 정부출연연구기관이 신생융합기술 시대에 선도적으로 대처하기 위해서는 효율적인 협력체제의 구축이 매우 중요하다. 협력활동의 결과로 나타나는 연구성과는 협력네트워크의 구조적 특성에 큰 영향을 받게 된다. 따라서 효율적인 협력생태계의 조성을 위해서는 협력네트워크의 정밀한 분석이 선행되어야 하며 형성되는 네트워크 구조에 대한 정밀한 사전기획이 필요하다. 본 논문은 정부출연연구기관의 협력네트워크의 구조적 특성이 논문발표 성과에 미치는 영향을 분석한다. 2008년부터 2012년까지 한국의 정부출연연구기관이 발표한 SCI논문을 바탕으로 네트워크분석과 패널회귀분석결과, 4가지 네트워크 중심성(연결정도, 매개성, 근접성, 고유벡터)과 구조적 공백이 논문성과에 중요한 영향을 미친다. 4가지의 네트워크 중심성 중 근접중심성과 고유벡터 중심성이 가장 중요한 요소인 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 현재 추진되는 정부출연연구기관의 개방적 협력생태계조성을 위한 정책에 중요한 점을 시사한다. 모든 기관의 협력활동 빈도를 단순히 늘리기 보다는 협력활동이 적은 기관의 협력을 우선 늘림으로써 근접중심성을 제고하는 것이 연구성과 제고에 더 효과적이다. 또한 협력활동이 적은 기관과 기존에 협력이 활발한 기관과의 협력을 우선적으로 추진함으로써 고유벡터중심성을 높이는 것이 출연연구기관의 협력을 통한 연구성과 제고에 더욱 효과적인 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.225-235
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• 2020

초음파 탐상은 다양한 콘크리트 구조물의 비파괴검사에서 활용된다. 본 연구에서는 골재형상을 고려한 골재-모르타르 모델 생성과 초음파 전파 해석을 수행하였다. 실제 골재형상을 반영하기 위해 이미지처리를 통한 골재-모르타르 단면으로부터 모르타르와 골재 영역을 파악하고, 영역 경계형상을 보존하면서 격자를 생성하는 기법을 개발하였다. 개발된 기법에서는 모든 격자가 4각형으로 생성된다. 골재-모르타르 모델을 통해 초음파 전파 해석을 수행하였고 모델을 반무한체로 간주하기 위해 CALM 기반 경계흡수 조건을 적용하였다. 골재 및 결함을 포함한 이미지로부터 격자를 생성한 뒤, 결함 영역에 포함된 격자를 제거하여 공극결함을 모사하였다. 본격적인 결함탐지 전 선행 해석을 통해 모델 동특성을 고려한 적절한 가진 주파수를 결정 및 가진 신호형상을 설계하였다. 이후 case 별초음파 전파 해석을 통해 신호를 획득하고 신호 에너지 맵핑 작업을 통해 내부 결함을 가시화 하였다. 가시화 결과, 골재에 의한 다수반사 및 산란현상이 관찰되지만 결함부에서 신호 에너지는 가장 높게 나타났으며 모든 해석 case에서 결함위치 추정이 가능하였다. 또한 균열의 경우 형상파악도 가능하였다.