• Design & Manufacturing
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• 제15권2호
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• pp.23-29
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• 2021

The specific strength of magnesium alloy is four times that of iron and 1.5 times that of aluminum. For this reason, its use is increasing in the transportation industry which is promoting weight reduction. At room temperature, magnesium alloy has low formability due to Hexagonal closed packed (HCP) structure with relatively little slip plane. However, as the molding temperature increases, the formability of the magnesium alloy is greatly improved due to the activation of other additional slip systems, and the flow stress and elongation vary greatly depending on the temperature. In addition, magnesium alloys exhibit asymmetrical behavior, which is different from tensile and compression behavior. In this study, a jig was developed that can measure the plane deformation behavior on the surface of a material in tensile and compression tests of magnesium alloys in warm temperature. A jig was designed to prevent buckling occurring in the compression test by applying a certain pressure to apply it to the tensile and compression tests. And the tensile and compressive behavior of magnesium at each temperature was investigated with the developed jig and DIC equipment. In each experiment, the strain rate condition was set to a quasi-static strain rate of 0.01/s. The transformation temperature is room temperature, 100℃. 150℃, 200℃, 250℃. As a result of the experiment, the flow stress tended to decrease as the temperature increased. The maximum stress decreased by 60% at 250 degrees compared to room temperature. Particularly, work softening occurred above 150 degrees, which is the recrystallization temperature of the magnesium alloy. The elongation also tended to increase as the deformation temperature increased and increased by 60% at 250 degrees compared to room temperature. In the compression experiment, it was confirmed that the maximum stress decreased as the temperature increased.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.73-82
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• 2022

이 논문은 72m 초고강도 콘크리트 섬유보강 콘크리트 프리스트레스트 박스거더의 비선형 거동을 해석하는 3차원 해석방법을 제시하였다. UHPC재료의 비선형 거동을 나타내기 위해 콘크리트 손상소성(CDP)모델을 채택하였다. 제시된 응력-변형률 관계 곡선에 근거한 수치해석 모델은 50m UHPC 프리스트레스트 박스 거더 휨실험결과로 검증하였다. 검증된 해석모델을 사용하여 72m UHPC 프리스트레스트 박스거더의 휨거동을 파악하는데 적용하였다. 각 하중단계에 따른 하중 변위관계, 응력상태 및 연결부분 상세를 해석하였다. 하중-변위관계 곡선과 설계하중 및 극한하중 비교 결과는 UHPC 박스거더 휨거동을 해석하는 적절한 수단으로써 비선형 유한요소법의 적용성을 입증하고 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.67-72
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• 2022

콘크리트는 강알칼리성으로 인해 철근의 부식을 방지하는 장점이 있으나, 해중에 침지되면 해수의 평균 pH 8~9 보다 높은 pH 12~13의 강알칼리 성분을 용출하여 주변의 미생물 및 해양생물의 생태환경 및 성장에 악영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 3D 프린터로 제작되는 인공어초용 저알칼리 모르타르 배합을 도출하기 위하여 저알칼리 모르타르의 역학적 특성 및 내구성능을 평가하였다. 강도 특성 평가결과 결합재로 실리카퓸, 플라이애시, 알파형반수석고 모두 혼입한 α-35배합에서 Plain 을 제외하고 가장 우수한 특성을 나타내었으며, 인공어초 품질기준인 27MPa를 확보할 수 있는 것으로 나타났다. pH는 알파형반수석고 혼입시 수산화칼슘 생성 억제와 황산칼슘 생성으로 인해 pH저감 효과가 우수한 것으로 나타났다. 염소이온침투저항성 실험결과, 실리카퓸 및 플라이애시 혼입시 일부 내염성이 개선되었으며, 알파형반수석고 와 혼합사용한 α-35 배합에서 3844C의 가장 우수한 염소이온침투저항성을 확인하였다. 길이변화율 측정결과, 알파형반수석고 35%대체시 OPC배합조건보다 33.5% 개선된 수축저항성을 나타내었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.159-167
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• 2022

본 연구에서는 보통 포틀랜드시멘트를 사용한 콘크리트와 광물질 혼화재료 및 알칼리활성화제를 첨가한 4종류의 배합으로 시편을 제작한 후 X선 회절분석, 미세구조분석, 압축강도, 동결융해저항성 및 SEM Image 분석을 실시하여 각 배합별 강도발현, 상대동탄성계수, 중량변화 등을 측정하여 기초물성 평가를 진행하였다. 페로니켈슬래그 혼입 삼성분계 시멘트는 보통포틀랜드 시멘트 배합(OPC)과 비슷한 수화물을 생성하는 경향을 보였으며, MgO 성분으로 인한 팽창성 수화물은 확인되지 않았다. 페로니켈슬래그를 혼입 시 3성분계 시멘트(30SP20FN)의 경우 OPC와 비교 시 공극률이 커지는 경향을 보였지만, 알칼리활성화제를 첨가할 경우 공극 분포가 변화하는 경향을 보였다. 또한, 알칼리활성화제의 첨가는 30SP20FN의 장기강도발현을 앞당기는 효과를 보였으며, 18~26 % 가량 강도가 증가함을 확인하였다. 30SP20FN의 경우 dilution effect로 인한 낮은 수화도의 영향으로 동결융해저항성이 떨어졌지만, 알칼리활성화제를 첨가할 경우 높은 상대동탄성계수를 유지하였으며, 동결융해 저항성이 우수한 것을 알 수 있었는데, 이는 변화된 공극 분포 때문인 것으로 사료된다. 본 연구에서 실시한 상대동탄성계수 측정 실험에 사용된 콘크리트 시편 모두 300 사이클에서 상대동탄성계수가 60 % 이상으로 우수한 동결융해 저항성을 나타내었다. 동결융해 작용을 받은 콘크리트의 미세구조를 분석한 결과, OPC 및 30SP20FN 콘크리트의 경우 비정질의 수화물이 서로 결합되어 있지 않고, 미세 균열이 발생함을 확인한 반면, 알칼리 활성화제를 혼입한 배합의 경우 균질한 내부 구조를 유지하였다.

• Composites Research
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• 제35권5호
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• pp.303-308
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• 2022

PIC(Piecewise Integrated Composite)는 적층 복합재의 기계적 특성을 향상시키기 위해 다양한 적층 순서를 모자이크 방식으로 할당하여 복합 구조를 설계하는 새로운 개념이다. 또한 머신 러닝은 인공 지능의 하위 범주로, 컴퓨터가 데이터에서 지속적으로 학습하고 데이터를 기반으로 예측하는 능력을 개발한 다음 추가 프로그래밍 없이 조정하는 과정을 의미한다. 본 연구에서는 구조적 강성을 높이기 위해 기계학습을 기반으로 넓고 얇은 LCD 디스플레이를 운반 및 이송하기 위한 테이퍼 박스형 빔형 PIC 로봇 암이 설계되었다. 필수 학습 데이터는 예비 FE 해석 과정에서 유한 요소 모델 중 의도적으로 배치된 참조 요소에서 수집되었다. 또한 인장, 압축 또는 전단과 같은 지배적인 외부 하중 유형을 판단하기 위해 각 유한 요소에 대한 3축 특성 값을 얻었다. 학습 데이터를 이용하여 머신 러닝 모델을 훈련하고 평가되었으며, 정확도 레벨을 만족한 머신 러닝 모델을 이용해 요소의 로딩 유형을 예측하였다. 특정 하중 유형에 대해 우세한 것으로 알려진 세 가지 유형의 적층 각도 순서가 PIC 로봇 암에 모자이크 방식으로 할당되었습니다. 이후 굽힘형 FE 해석을 수행한 결과 PIC 로봇 암이 기존의 단일 적층 각도 순서로 제작된 복합재 로봇 암에 비해 강성이 증가된 것으로 나타났다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권9호
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• pp.3250-3259
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• 2022

A new approach to the use of rice straw as a difficult-to-recycle agricultural waste was proposed. Potassium aluminosilicate was obtained by spark plasma sintering as an effective material for subsequent immobilization of ¹³⁷Cs into a solid-state matrix. The sorption properties of potassium aluminosilicate to ¹³⁷Cs from aqueous solutions were studied. The effect of the synthesis temperature on the phase composition, microstructure, and rate of cesium leaching from samples obtained at 800-1000 ℃ and a pressure of 25 MPa was investigated. It was shown that the positive dynamics of compaction was characteristic of glass ceramics throughout the sintering. Glass ceramics RS-(K,Cs)AlSi₃O₈ obtained by the SPS method at 1000 ℃ for 5 min was characterized by a high density of ~2.62 g/cm³, Vickers hardness ~ 2.1 GPa, compressive strength ~231.3 MPa and the rate of cesium ions leaching of ~1.37 × 10^-7 g cm^-2·day^-1. The proposed approach makes it possible to safe dispose of rice straw and reduce emissions into the atmosphere of microdisperse amorphous silica, which is formed during its combustion and causes respiratory diseases, including cancer. In addition, the obtained is perspective to solve the problem of recycling long-lived ¹³⁷Cs radionuclides formed during the operation of nuclear power plants into solid-state matrices.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.92-100
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• 2022

본 논문에서는 SC가 시멘트 복합재료의 균열 자기치유 성능 및 역학적 회복성능에 미치는 영향을 평가하기 위하여 캡슐화된 팽창성 무기재료 기반 고상 치유재를 제조하였다. SC는 시멘트 복합재료에 혼합하여 기초특성, 투수시험, 하중 재부하 시험을 평가하였다. SC는 시멘트 복합재료의 플로우를 다소 향상되었으며, 압축강도는 약 10 % 감소하였다. 또한 휨강도의 경우 약 30 % 감소하였다. SC를 시멘트 복합재료에 5 % 혼합할 경우, Plain의 균열 자기치유율이 약 𝜟10 % 수준을 향상시키는 효과가 있는 것으로 나타났으며, 하중 재부하 실험 결과, Plain의 역학적 회복율을 약 𝜟20 % 수준을 향상시키는 것으로 나타났다. 균열 자기치유율과 하중 재부하 시험에 의한 역학적 회복율의 상관관계를 분석한 결과, SC로 인하여 Plain의 치유면적을 증대시킬 수 있는 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.482-488
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• 2022

이 연구에서는 하수관거에 대한 수중불분리성 보수재료 개발을 위해 결합재 조성에 따른 내구성능을 평가하였다. 배합조건에 따른 모르타르의 내부 구조 분석 결과, CAC 배합의 경우 내식성 문제가 야기될 수 있는 Ca(OH)₂를 형성하지 않고 알루미나겔(Al₂(OH)₃)를 형성 함으로서 내식성이 우수한 것으로 확인되었다. 압축강도 시험결과, OPC가 가장 낮은 강도를 나타내었으며, CAC100 > CAC100P > C12A7 > CSA > CAC80순으로 나타나 기존연구결과와 유사한 경향을 나타내었다. 염소이온침투저항성 및 동결융해시험 결과 동일한 내구성능을 나타내었으며 알루미나시멘트(CAC 및 C12A7의) 계열은 OPC보다 우수한 경향을 나타내었지만 CSA는 내부 팽창균열로 인해 내구성능이 낮은 것으로 판단된다. 화학저항성 시험결과, CAC100P 배합이 가장 우수한 화학저항성을 나타내었다. 이는 보수재 내부에 형성된 알루미나겔과 폴리머 분자가 결합하여 매트릭스가 치밀해졌기 때문으로 판단된다.

• 한국버섯학회지
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• 제21권3호
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• pp.185-189
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• 2023

야생버섯 및 재배버섯들 중에서 생장이 우수한 균주를 선발하기 위하여 PDA 배지 상에서 생육이 빠른 9 균주를 선발하였다. 톱밥배지에서 균주별 균사체의 생장을 알아보기 위하여 참나무 톱밥과 미강 80% : 20% (w/w) 비율로 혼합한 배지에서 선발된 치마버섯(No. 7), 상황버섯(No. 29), 아까시재목버섯(No. 39), 영지(No. 52) 균주를 접종하여 14일간 배양한 결과, 영지(No. 52) 균주의 균사체 생장이 가장 우수한 것으로 나타났으며, 기질 건조 후 취급비율도 영지버섯 균사체를 배양한 배지에서 가장 우수하였다. 수확후배지(SM)와 참나무 톱밥(OS) 혼합비율 50% : 50% (w/w), 60% : 40% (w/w), 80% : 20% (w/w)로 배지를 제조하여 선발 균주인 영지(No. 52) 균주를 접종하여 배양한 결과, 균사체의 직경은 수확후배지(SM) : 참나무 톱밥(OS) = 60% : 40% (w/w) 혼합배지에서 균사체 생육과 취급비율이 우수한 것으로 나타났다. 영지(No. 52) 균주를 접종하여 배양한 균사체 소재 사각시편의 압축강도는 300.7 - 302.4 kgf로 스티로폼에 비하여 약 4배 정도 강도가 우수하였으나 탄력성은 없는 것으로 확인되었다. 위와 같은 결과는 버섯농가의 고민거리인 수확후배지를 활용한 균사체 복합소재 개발을 통하여 수확후배지의 새활용을 위한 높은 가능성을 확인하였으며, 향후 기초적인 자료로 활용도가 높으리라 기대된다.

• Composites Research
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• 제36권4호
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• pp.253-258
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• 2023

교통수단의 발전은 이동이 불편한 장애인들의 이동권 보장을 실현하였지만 차량사고시 발생할 수 있는 장애인 탑승객의 안전 향상은 일반 승객좌석에 비해 낮다고 할 수 있다. 특히 갑자기 발생할 수 있는 후방 추돌 사고의 경우 장애인 탑승객의 머리와 목 부상에 취약한 것이 현실이다. 이에 본 연구에서는 휠체어 운송 차량의 후방 추돌 시 차량내 장애인 탑승객의 머리와 목 상해지수 개선을 위해 headrest를 관상면으로 3등분한 multi-layer headrest foam이 제안되었다. 간이 모델을 통한 저속 후방 추돌 해석을 통해 foam의 다양한 압축 특성을 부여하기 위한 stress scale factor의 범위가 선정되었으며, 해당 범위를 parameter로 지정하여 GA최적화가 수행되었다. 최적화결과를 통해 layer의 압축 특성에 따른 HIC와 NIC간의 상간관계 분석이 이뤄졌으며, HIC는 Front layer, NIC는 Mid layer의 압축 특성에 가장 민감하게 반응하였고 Rear layer의 압축 특성은 가장 낮게 나타났다. Validation model에 일반headrest와 최적화된 multi-layer headrest를 각각 배치하여 저속 후방 추돌 sled test 해석을 수행하였으며, 일반headrest대비 multi-layer headrest에서의 HIC와 NIC가 낮게 도출되었다. multi-layer headrest에서의 압축 거동 역시 명확하게 나타나 multi-layer headrest가 일반headrest대비 머리와 목의 상해지수 개선에 효과적인 것이 검증되었다.