• 대한기계학회논문집A
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• 제30권11호
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• pp.1494-1501
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• 2006

Mechanical and physical properties of a copper alloy for a liquid rocket engine(LRE) combustion chamber liner application were tested at various temperatures. All test specimens were heat treated with the condition they might experience during actual fabrication process of the LRE combustion chamber. Physical properties measured include thermal conductivity, specific heat and thermal expansion data. Uniaxial tension tests were preformed to get mechanical properties at several temperatures ranging from room temperature to 600$^{\circ}C$. The result demonstrated that yield stress and ultimate tensile stress of the copper alloy decreases considerably and strain hardening increases as the result of the heat treatment. Since the LRE combustion chamber operates at higher temperature over 400$^{\circ}C$, the copper alloy can exhibit time-dependent behavior. Strain rate, creep and stress relaxation tests were performed to check the time-dependent behavior of the copper alloy. Strain rate tests revealed that strain rate effect is negligible up to 400$^{\circ}C$ while stress-strain curve is changed at 500$^{\circ}C$ as the strain rate is changed. Creep tests were conducted at 250$^{\circ}C$ and 500$^{\circ}C$ and the secondary creep rate was found to be very small at both temperatures implying that creep effect is negligible for the combustion chamber liner because its operating time is quite short.

• Composites Research
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• 제30권4호
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• pp.247-253
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• 2017

본 연구에서는 분자동역학 전산모사와 이중 입자 모델을 이용하여 질화붕소 나노튜브-폴리메틸메타크릴레이트 나노복합재의 기계적 물성과 계면특성을 규명하였다. 단일 벽 나노튜브가 고분자 기지에 함침된 가로등방성 나노복합재 단위 셀 구조를 모델링한 후, 각 방향으로의 일축인장 및 전단 전산모사를 통해 나노복합재의 강성행렬을 예측하였다. 또한 강성행렬의 방향 평균을 취해 나노튜브가 기지 내에 랜덤 분포하는 경우의 등방성 탄성계수를 도출하였다. 분자동역학 해석 결과를 계면의 완전 결합을 가정한 이중 입자 모델 예측해와 비교한 결과, 질화붕소 나노튜브와 고분자 기지간의 계면이 불완전한 것으로 확인되었다. 나노튜브 주위에 형성되는 흡착계면의 물성을 예측하기 위해 2단계 영역 분할 기법을 도입하였고 계면의 불완전 결합을 선형 스프링으로 묘사하였다. 그 결과 다양한 스프링 컴플라이언스 값에 따른 흡착계면의 물성을 역 해석을 통해 확인할 수 있었다.

• Earthquakes and Structures
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• 제10권3호
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• pp.523-538
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• 2016

Besides their spiritual significance, minarets are humanity's cultural heritage to the future generations due to their historical and architectural attraction. Currently, many historical masonry minarets are damaged and destroyed due to several reasons such as earthquakes and wind. Therefore, safety of these religiously significant buildings needs to be thoroughly investigated. The utmost care must be taken into account while investigating these structures. Our study investigated earthquake behavior of historical masonry minaret of Haci Mahmut Mosque. Destructive and non-destructive tests were carried out to determine earthquake safety of this structure. Brick-stone masonry material properties of structure were determined by accomplishing ultrasonic wave velocity, Schmidt Hammer, uniaxial compression (UAC) and indirect tension (Brazilian) tests. Determined material properties were used in the finite element analysis of the structure. To validate the numerical analysis, Operational Modal Analysis was applied to the structure and dynamic characteristics of the structure were determined. To this end, accelerometers were placed on the structure and vibrations due to environmental effects were followed. Finite element model of the minaret was updated using dynamic characteristics of the structure and the realistic numerical model of the structure was obtained. This numerical model was solved by using earthquake records of Turkey with time history analysis (THA) and the realistic earthquake behavior of the structure was introduced.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.21-28
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• 2006

이 연구는 기존에 연구에 의하여 개발된 고인성 섬유복합 모르타르에 고로슬래그미분말을 혼입하여 연성과 강도 측면에서 보다 개선된 재료를 개발함에 목적이 있으며 이를 위해 고로슬래그미분말이 혼입한 배합에 대하여 섬유-모르타르 경계면의 마이크로역학(micromechanics)적 특성과 모르타르 매트릭스의 파괴역학(fracture mechanics)적 특성을 파악하였다. 고로슬래그미분말이 혼입된 배합의 경우에는 고로슬래그미분말을 혼입하지 않은 경우와 비교하여 화학적 부착은 큰 변화가 없지만 마찰부착은 10% 정도 증가하는 것을 알 수 있었다. 한편 모르타르트의 쐐기쪼갬실험을 통해 결정된 매트릭스의 파괴인성은 고로슬래그미분말을 혼입하지 않은 경우보다 파괴인성이 약간 증가하는 것을 알 수 있었다. 결정된 섬유-매트릭스 경계면의 마이크로역학적 특성과 모르타르의 파괴역학적 특성을 이용하여 안정상태 균열이론(steady-state cracking theory)을 배경으로 1축인장 하에서 인장변형률 경화거동을 하는 고인성 섬유복합 모르타르의 기본배합과 물-결합재비의 범위를 선정하였다. 개발된 재료는 1축 인장 하에서 변형률 경화 거동을 나타내었으며 변형률은 3.6%, 인장강도는 약 5.3MPa를 나타냈으며 이는 고로슬래그미분말을 혼입하지 않은 섬유복합 모르타르보다 뛰어난 인장 변형 성능과 놀은 인장 강도이다. 고로슬래그미분말을 혼입할 경우 마찰부착과 파괴인성이 증가하는 효과는 안정상태의 균열이론을 만족시키는 데에 오히려 장해 요인이 된다. 그러나 결과적으로는 이러한 단점을 극복하고 오히려 우수한 인장변형 성능을 나타내었다. 즉, 변형률 경화 거동으로 표현되는 높은 연성에는 악영향을 주지 않으면서 매트릭스의 강도를 향상시키는 효과를 나타낸 것이다. 이러한 우수한 수준의 성능을 보인 이유는 고로슬래그미분말을 혼입함으로써 유동성과 섬유의 분산성이 크게 증진되었기 때문인 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.79-87
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• 1991

본 논문에서는 단조증가하중을 받는 철근콘크리트 쉘구조의 탄성, 비탄성, 극한영역등 모든 응력상태에 대한 재료적(材料的), 기하학적(幾何學的) 비선형(非線形) 해석(解析)을 위해서 유한요소법에 의한 수치해법(數値解法)을 개발하였다. 유한요소로서는 면회전단변형을 고려하여 Degeneration 방법에 의해 유도된 8절점 Serendipity 등매개변수 요소를 사용하였으며, 두께방향에 대한 철근과 콘크리트의 재료성질을 고려하기 위하여 층상화기법(層狀化技法)을 도입하였다. 기하학적(幾何學的) 비선형성(非線形性)은 Von Karman의 가정에 기본을 둔 total Lagrangian formulation에 의해 고려하였으며, 재료적(材料的) 비선형성(非線形性)에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 중에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열모델로서는 분산균열모델을 사용했으며, 철근에 대해서는 1축 응력상태로 가정하여 등가의 분산분포된 철근량으로 모델화하였다. 차후 논문( )의 수치예제를 통하여 본 논문의 해석방법이 기하학적(幾何學的), 재료적(材料的) 비선형성(非線形性)을 고려한 임의형상의 철근콘크리트 쉘구조의 해석에 적합한 방법임을 입증하고자 한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.503-509
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• 2011

ECC는 모르타르 매트릭스에 약 2% 이내 체적비의 합성 섬유를 보강하여 1축 인장 하에서 변형률 경화 거동과 다수의 미세균열을 발현하도록 제조한 높은 연성의 시멘트 복합 재료이다. 최근 ECC를 적용하는 연구가 구조물 보수보강 공법, 현장 타설 및 프리캐스트화 공법 등 다양한 형태로 진행되고 있으며, 특히 연성이 요구되는 구조 부재에 적용하고 하는 시도가 끊임없이 이루어지고 있다. 이 연구에서는 성능 저하된 철근콘크리트(RC) 보의 구조 성능 및 균열 제어 성능을 개선하기 위하여 ECC와 고장력 철근을 함께 활용하는 보강 공법을 다루고 있다. 이를 위하여 RC 보실험체를 제작 실험하여 구조 성능과 파괴 형태 등을 연구하였다. 실험 결과, ECC와 고장력 철근으로 보강된 RC보는 우수한 균열 제어 성능과 더불어 휨 내하력 및 휨 강성이 크게 향상되는 것으로 평가되었다. 이 연구 결과는 ECC와 고장력 철근을 활용한 보강 공법의 설계 및 현장 적용을 위한 기초 자료로 활용될 것이다.

• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.328-335
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• 2016

이 연구의 목적은 석회석 미분말을 사용하여 복합재료의 연성이 향상된 시멘트계 매트릭스 섬유복합재료(ECC)를 개발하고 이 재료로 제작된 구조부재의 휨성능을 평가하는 것이다. 재료 개발을 위하여 4가지 종류의 배합을 마이크로역학과 안정상태 균열 이론을 활용하였고, 이를 위하여 시멘트계 매트릭스의 파괴인성과 섬유-시멘트 매트릭스 경계면 특성을 파악하였다. 개발된 ECC의 1축 인장변형특성과 압축강도 특성이 실험적으로 평가되었다. 또한, 2개의 구조부재를 제작하여 휨실험을 수행하였고 그 결과를 재래식 콘크리트 구조부재의 성능과 비교하였다. 재료실험 결과로 석회석 미분말의 혼입률 증가에 따라 압축강도는 감소하지만 연성은 증가하였다. 부재 실험 결과, ECC 구조부재는 재래식 콘크리트 구조부재에 비하여 높은 휨연성, 높은 휨내력, 작은 균열폭을 나타내었다.

• Composites Research
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• 제23권3호
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• pp.50-57
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• 2010

섬유 보강 시멘트계 복합재료의 성능 예측 및 평가에 있어서 중요한 영향을 미치는 섬유 분포 특성을 정량적으로 평가하기 위해서는 복합재료의 단면 이미지에서 섬유를 정확히 검출하여야 한다. 이 논문은 형광원리를 이용하여 합성섬유를 매트릭스로부터 개별적으로 검출하기 위한 기초 연구로써 섬유 보강 시멘트계 복합재료 중의 하나인 ECC에 일반적으로 사용되는 PVA 섬유, PET 섬유, PE 섬유, 그리고 PP 섬유의 형광특성을 분석하였다. 또한 하이브리드 된 경우 합성섬유들 간의 상대 형광 광도값의 차이를 비교하여 종류별로 구분하기 위한 최적의 파장대를 선정하였으며, 그 파장대에서 두 분류대상을 구별할 수 있는 최적의 경계값을 통계적 방법을 이용하여 산출하였다. 또한 형광 현미경을 이용하여 각 섬유를 촬영하여 상대적인 밝기값을 비교하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.349-355
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• 2020

이 연구의 목적은 섬유의 혼입량과 종류에 따른 고강도 섬유보강 복합재료의 정적하중에서의 압축강도 및 인장거동과 비상체 하중 하에서의 충격 저항성을 조사하고자 한다. 이를 위하여 3가지 배합을 설계하였고, 압축강도, 직접인장, 그리고 고속 비상체 충돌 실험을 수행하였다. 실험결과 섬유의 혼입량은 압축강도에 비하여 인장강도에 큰 영향을 미치며, 하이브리드 섬유 사용으로 인장변형성능이 향상되는 것으로 나타났다. 강섬유의 혼입량은 충격 저항성에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 하이브리드 섬유를 사용하면 충격 저항성이 더욱 향상되는 것으로 나타났다. 다만, 단일 섬유 사용에 비하여 실험체별성능 차이가 크게 발생하는 것으로 나타났다.

• Composites Research
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• 제20권2호
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• pp.21-26
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• 2007

이 논문은 합성섬유를 이용하여 포틀랜드 시멘트 모르타르를 보강한 복합재료인 ECC(Engineered Cementitious Composite)의 설계 과정과 건설현장에 이 복합재료를 적용할 수 있도록 시공성을 부여한 연구 내용을 정리하였다. 이 연구에서는 다양한 시공성, 즉 자기충전(self·consolidating)과 스프레이 시공성을 갖는 ECC를 제작하기 위하여 단계적인 재료 개발 방법론을 채택하였다. 우선 마이크로역학(micromechanics)과 안정상태균열이론(steady-state cracking theory)을 이용하여 골재와 섬유를 선정한 후, 굳기 전 재료의 레올로지를 제어하는 방법으로 시공성을 구현하였다. 여기서, 굳기 전 재료의 레올로지를 제어하기 위하여 화학첨가제(chemical admixtures)와 광물첨가재(mineral admixtures)의 양을 소량으로 조절하는 방법을 사용하였다. 이러한 방법을 활용함으로써 굳기 전에는 다양한 시공성을 나타내면서, 굳은 후에는 높은 연성(인장변형경화 거동)을 나타내는 실용적인 ECC 복합재료를 개발하였다.