• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제24권5호
• /
• pp.119-125
• /
• 2020

에폭시 계열의 합성수지와 골재를 혼합함으로써 진동저감 성능을 크게 증가시킨 고감쇠 콘크리트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 이러한 폴리머 혼입 고감쇠 콘크리트는 배합 시, 시멘트와 물을 사용하지 않으므로, 일반 콘크리트에 비해 경화시간이 매우 짧고, 물리적 특성 및 동특성 등이 매우 우수하여, 층간소음 및 진동 저감이 요구되는 건축구조물에의 폭넓은 활용이 기대되고 있다. 한편, 폴리머 혼입 고감쇠 콘크리트의 활용성을 넓히기 위한 방안으로, 보강재 분야에 대한 연구가 다양하게 진행되어 왔으나, 폴리머 콘크리트가 일반 콘크리트 및 기존 방진보강재를 완전히 대체하기 위해서는 물리적 특성, 동적 물성, 생산성 및 현장 적용성 등을 고려하여 진동저감 성능에 대한 전반적인 검토가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 폴리머 콘크리트의 에폭시 혼입비율별 물리적, 동적 특성을 일반 콘크리트와 비교한 결과, 탄성계수는 비슷한 반면, 압축, 인장, 휨강도가 상당히 우수한 결과를 보였으며, 특히 인장강도는 4~10배 이상 큰 차이를 보였으며, 주파수 응답함수와 감쇠비를 Modal 시험과 유한요소해석 모델을 통해 도출하여 검토한 결과, 폴리머 콘크리트의 동적 강성이 일반 콘크리트 보다 20% 크게 나타났고, 감쇠비는 약 3배 정도 높은 것으로 나타났다.

• 산업식품공학
• /
• 제23권2호
• /
• pp.118-124
• /
• 2019

본 연구는 쌀과 차전자피를 기본 원료로 하여 glycerol monostearate (GMS), polyglycerol ester (PGE), sugar ester (SE)를 첨가한 압출성형물의 물리적 특성을 살펴보았다. 압출성형 공정변수는 원료 사입량 100 g/min, 스크루 회전속도 200 rpm, 사출구 온도 140℃, 수분함량 16%로 조절하였다. 압출성형 후 직경팽화율, 비길이, 밀도, 겉보기 탄성계수, 파괴력, 조직감, 색도, 수분용해지수, 수분흡착지수, 미세구조를 측정하였다. 직경팽화율은 대조군에서 4.71±0.17로 가장 높았고 GMS 0.5% 첨가군에서 3.52±0.08로 가장 낮았다. 비길이와 밀도는 대조군에서 가장 낮았다. 겉보기 탄성계수와 파괴력은 PGE 0.1% 첨가군에서 2.61E+04 N/㎡, 15.20±3.55 N/㎠로 가장 높았으며 대조군에서 1.36E±04 N/㎡, GMS 0.5% 첨가군에서 10.47±2.32 N/㎠로 가장 낮았다. 부착성은 대조군에서 -36.00±5.48 g으로 가장 높았고 GMS 0.5%와 SE 0.1% 첨가군에서 -24.00±5.48g, -24.00±5.58 g으로 가장 낮았지만 유화제 첨가군 사이에서 유의적인 차이가 없었다. 색도는 유화제 첨가군에서 명도가 증가하는 경향을 보였고 총 색도차는 감소하였다. 수분 용해지수와 수분 흡착지수는 대조군에서 41.73±0.48%, 8.09±0.05 g/g으로 가장 높았다. 미세구조는 대조군에서 기공의 크기가 가장 컸으며 유화제 첨가군에서 더 작은 기공 조직을 나타내었다. 차전자피 압출성형물에서 유화제의 첨가는 기공의 크기와 경도를 감소시켜 부드러운 조직감을 나타내었고 수분용해지수, 수분흡착지수, 부착성을 감소시켜 차전자피 압출성형물의 물성을 조절할 수 있는 것을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제22권1호
• /
• pp.9-17
• /
• 2021

빌딩, 자동차, 선박, 항공기 등에서 원형 아치의 사용 증가로 인해 이러한 구조물의 동적 거동 해석에 있어 괄목할 만한 성과가 있어 왔다. 탄성 원형 아치의 안정성 거동 해석분야는 많은 연구자들의 관심분야였다. 전통적으로 미분방정식의 해법은 유한차분법 혹은 유한요소법으로 해결해왔다. 복잡한 기하학적 구조 및 하중으로 인한 과도한 컴퓨터 용량의 사용과 복합알고리즘 프로그램의 어려움을 극복하기 위하여 미분구적법(DQM)이 많은 분야에 적용되어왔다. 상미분방정식 혹은 편미분방정식의 해를 구하기 위한 효율적인 방법 중의 하나는 미분구적법이다. 또한 비선형 구조, 하중, 혹은 재료 물성 치로 인한 과도한 컴퓨터 용량의 사용과 복합알고리즘 프로그램의 어려움을 극복하기 위하여 미분구적법(DQM)이 지금도 많이 사용된다. 본 연구에서는, DQM을 이용하여 중면 신장 및 회전 관성의 영향을 고려한 원형 아치의 내 평면 진동을 분석하였다. 다양한 매개변수 비, 경계 조건, 그리고 열림 각에 따른 기본 진동수를 계산하였다. DQM 결과는 활용 가능한 다른 엄밀해 혹은 다른 수치해석과 비교하였다. 해석결과에 따르면 DQM은, 적은 격자점을 사용하고도, 엄밀해 결과와 일치함을 보여주었고, 중면 신장 및 회전 관성이 원형 아치의 기본 진동수에 미치는 영향을 분석할 수 있게 했다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제25권1호
• /
• pp.59-66
• /
• 2021

세계적으로 자연재해의 빈도와 규모가 증가하고 있으며, 이러한 자연재해는 토목구조물에 다양한 손상을 유발할 수 있다. 이 중 가장 심각한 손상을 유발할 수 있는 자연 재해 중 하나가 지진이다. 따라서 지진에 대하여 구조물의 안전성을 확보하기 위해 다양한 연구들이 진행되고있다. 지진시 토목구조물의 안전성이나 메커니즘에 대한 연구는 대부분 축소모형실험을 바탕으로 진행되고 있으며, 이는 토목구조물의 규모를 고려하였을 때 실구조물실험이 불가능하기 때문이다. 이러한 축소모형연구에서는 Iai가 제안한 상사법칙이 주로 인용되고 있으나, Iai가 제안한 상사법칙을 적용할 경우 축소모델 제작에 필요한 구조부재의 선정에 많은 어려움이 따르게 된다. 이는 Iai가 제안한 상사비를 적용할 경우 구조물의 재료특성인 탄성계수에 상사비를 적용하여야 하기 때문이다. 따라서 이논문에서는 실제구조물과 동일한 재료특성을 갖는 축소모형에 적용되는 상사비를 Iai의 상사법칙에 근거하여 적용하고, 유한요소해석을 통하여 축소모형과 실구조의 동특성을 비교·분석하였다. 이 논문에서 적용한 상사법칙에 근거한 축소모형실험을 통해 산정된 구조물의 특성이 실구조물의 특성을 더욱 정확히 반영할 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
• /
• 제31권6호
• /
• pp.561-577
• /
• 2021

고준위방사성폐기물 심층처분장 내 압축 벤토나이트 완충재는 지하수 유입으로 인해 포화되어 팽윤하고, 이때 발생하는 팽윤압으로 인해 벤토나이트가 처분공 주변 암반 균열 내로 침투하게 된다. 침투한 벤토나이트는 지하수 흐름에 노출되어 공학적방벽 외부로 침식될 수 있고, 이러한 벤토나이트 완충재의 침식 및 질량 유실은 공학적방벽의 물리적 건전성에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서 심층처분시스템의 장기 건전성을 평가하기 위해 지하수 유입과 완충재의 암반 균열 침투에 따른 완충재와 근계암반 사이의 상호작용이 평가되어야 한다. 본 연구에서는 유사정적 공진주 시험기를 이용하여 벤토나이트 완충재의 암반 균열 침투가 근계암반의 역학적 거동에 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 국내 심층처분장의 완충재 재료로 고려되는 경주 벤토나이트와 한국원자력연구원의 지하처분연구시설에서 채취한 화강암 디스크를 이용해 완충재 충전물이 포함된 등가연속체 절리 암반 시편을 모사하였고, 수직응력 및 포화여부에 따른 탄성파 속도 변화를 측정하여 절리면의 절리수직강성 및 절리전단강성 변화를 유추하였다. 본 연구에서 수행한 실내실험 결과는 향후 불연속면을 고려한 처분시스템 성능평가 해석의 입력변수로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제9권2호
• /
• pp.135-142
• /
• 2021

본 연구에서는 기존의 낮은 순환골재 품질을 개선하기 위해 다중 회전 날개 및 가이드 판을 순환골재 파쇄장치에 설치하였다. 신기술의 파쇄 효율을 평가하기 위해 시뮬레이션 분석을 실시한 결과, 가이드판을 설치함에 따라 파쇄 드럼 내부에서 대부분의 투입물이 파쇄되고, 다중 회전 날개 및 가이드판이 파쇄물의 상승 회류를 유도하기 때문에 파쇄 효율이 높은 것으로 나타났다. 이를 통하여, 다중 회전 날개와 가이드 판을 적용한 파쇄장치는 기존 순환골재 파쇄장치보다 파쇄효율 및 경제성이 우수한 것으로 확인되었다. 또한, 신기술로 생산한 순환골재는 기존 순환골재에 비해 골재 표면에 부착된 시멘트 페이스트 및 모르타르의 양이 적었으며, 이를 혼입한 콘크리트에서 역학적 성능 및 탄성계수 저하 현상이 감소하는 것으로 확인되었다. 하지만, 신기술로 생산한 순환골재는 표면에 남아있는 미세 시멘트 페이스트 및 모르타르로 인해 콘크리트의 탄산화 저항성이 천연골재 수준으로 개선되지는 못하였다. 따라서, 순환골재를 혼입한 콘크리트의 내구성 저하 현상을 개선하기 위한 장치 개선 또는 결합재 개발 등의 추가 연구 및 실험이 필요하다고 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제25권5호
• /
• pp.173-181
• /
• 2021

철근콘크리트 구조물은 다양한 환경에 노출되어 수분 침투로 인한 철근 부식이 발생하며, 부식으로 인한 구조물의 내구성능 저하 문제가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 철근에 비해 인장강도, 비부식성, 경량화 등 뛰어난 장점을 가진 FRP 보강근에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. FRP 보강근은 철근과 달리 항복 구간이 없으므로 파괴 시까지 선형탄성거동이 나타나고 탄성계수가 낮아 과도한 처짐이 발생할 수 있으므로 한계상태 조건에 대한 적용성 검토가 필요하다. 한계상태에서 FRP 보강 콘크리트 의 휨 설계 시 ACI 440.1R은 FRP 보강근의 재료적 불확실성을 고려하여 환경감소계수와 강도감소계수를 모두 적용하여 휨강도가 크게 낮아진다. 따라서 본 연구에서는 국내·외 다양한 문헌을 조사하여 유효단면이차모멘트 제안식의 처짐 해석 결과와 실험결과를 비교하였으며, ACI 440.1R 및 Fib bulletin 40의 설계휨강도를 분석하였다. 실험 결과에 따른 휨강도는 ACI 440.1R에 비해 Fib bulletin 40의 설계휨강도와 유사한 경향이 확인되었으며, 인장지배단면에서 ACI 440.1R은 설계휨강도를 보수적으로 평가하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제24권7호
• /
• pp.61-73
• /
• 2008

다수의 말뚝을 캡(확대기초)으로 연결하여 하중을 지지하는 다주식 기초에 대하여 캡의 연결부를 강결합 조건과 힌지결합 조건으로 구분하여 말뚝 반력 해석의 합리성을 분석하였으며, 널리 사용 중인 탄성변위법과 라멘식 프레임 해석에 기반한 비선형 해석기법을 비교하여 검토하였다. 특히 실제 해상 장대교량의 조건을 대상으로 상부구조와 기초를 연계한 전체 구조계 해석 결과를 분석하여 말뚝머리 구속 조건에 대한 기초 부재 단면력 산정의 적정성을 파악하였다. 이를 위해 캡과 연결된 각 말뚝에서 발생하는 휨모멘트, 전단력, 압축력 등 반력을 산정하고 PM상관도 분석과 지지력 산정을 통해 말뚝 부재의 안정성을 검토하였다. 일반적인 규모의 교량, 또는 강성이 크지 않은 말뚝을 적용한 기초에서는 말뚝-캡 결합 조건에 따른 말뚝 단면 설계의 차이가 현저하지 않으나, 말뚝이 지면 위로 일정 길이 이상 돌출되는 다주식 기초의 해상교량에서는 말뚝머리를 힌지로 고려할 경우 지중부에서 매우 큰 휨모멘트와 전단력이 유발되며, 말뚝머리의 수평변위량이 극단적으로 증가하였다. 해상 장대교량에 대해서는 비현실적 가정조건에 기반한 탄성변위법 보다는 말뚝머리를 캡에 강결합하고 말뚝이 탄성판에 지지된 보로 간주하는 라멘(rahmen) 모델링을 통해 상부구조와 연계한 전체 구조계 해석을 수행하는 것이 바람직하다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제24권5호
• /
• pp.107-115
• /
• 2008

본 연구는 1차압밀 중의 크리프의 영향과 Yin이 제안한 탄-점-소성 모델에 대한 적용성을 검토하였다. 탄성모델을 이용한 일반적인 압밀이론은, 1차압밀 과정을 표현할 수 있으나 2차압밀을 표현할 수 없다. 이러한 결과는 2차압축을 표현할 수 있는 점성에 기인하며, 때로는 Ladd 등(1977)이 제안한 가정 A 및 B와 같은 스케일효과(실험실 공시체와 현장조건 사이의 점토층 두께의 차이)와 관련되어진다. 통상적으로 1차압밀 중의 크리프의 존재는 많은 연구자에 의해 확인되어졌으며, 가정 B가 잘 맞는 것으로 되어있다. 한편, 대형압밀시험을 통해 가정 A와 B의 중간적인 특성이 Aboshi(1973)에 의한 가정 C로써 제안되어졌다. 본 연구에서는 1차압밀 중의 침하-시간관계에 대한 크리프의 영향을 명백히 하기 위해, peat와 점토에 대해 분할형 압밀시험기를 이용하여 가정 B의 압밀시험을 행하였다. 그리고 Yin의 탄-점-소성 모델을 이용하여 실험결과를 해석하였다. 얻어진 결과는 다음과 같다. 1차압밀 종료시에 분할 공시체의 압축은 과잉간극수압 소산속도의 차이에 의해 동일하지 않았다. 또한 분할형 압밀시험기에 의해 측정된 평균변형률과 Yin의 EVP 모델을 이용한 해석치는 잘 일치하였다. 그러나 과잉간극수압의 소산에 대해서는 측정치가 Yin 모델에 비해 빨리 소산되었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제24권7호
• /
• pp.5-16
• /
• 2008

국내에서는 대부분의 도로터널이 병설터널로 건설되어 왔다. 그러나 이러한 병설터널을 건설할 때 충분한 터널 간 이격거리를 확보하지 못한다면 터널의 안정성에 문제가 될 수 있다. 근접 병설터널의 적정 이격거리에 대하여 일반적으로 지반이 완전 탄성체일 경우에는 터널 간 중심 간격이 굴착 직경(D)의 2배, 지반이 연약 지층인 경우 5배 이상으로 하면 터널 상호간에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 균일재료를 사용하여 근접 병설터널에 대한 축소 모형실험을 수행하고 굴착과정 중에 터널 주변에서 발생하는 변위를 측정하였다. 터널 간 이격거리가 근접터널의 거동에 미치는 영향을 조사하였다. 실험 결과는 터널 굴착과정과 파괴 단계에서 발생된 변위 벡터와 균열양상으로 표현하였다. 터널 굴착과정 중 천단부에서 발생하는 변위를 분석하여보면, 후행터널 굴착으로 추가적으로 선행터널에서 발생하는 변위는 터널 간 중심 간격이 터널직경의 두 배(2.0D)까지는 이격거리가 증가함에 따라 감소하는 경향을 보인다. 그러나 중심 간격이 2.0D를 넘으면 추가변위는 발생하지 않았다.