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압축반복 시험을 통한 초고성능 자동복원 댐퍼용 폴리케톤의 재료적 성능 비교평가 KCI 등재

Comparative Evaluation of Polyketone Material Performance for Ultrahigh Performance Self-Restoring Dampers through Repeated Compression Tests

  • 언어KOR
  • URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/441128
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복합신소재구조학회 논문집 (Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures)
한국복합신소재구조학회 (Korean Society for Advanced Composite Structures)
초록

지진이라는 재해는 인류가 직면하고 있는 재해 중 가장 파괴적인 자연재해 중 하나로 인명, 자연을 포함한 인프라, 경제에도 지대한 영향을 끼질 수 있다. 세계적으로도 최근 수년간 환태평양 조산대를 기점으로 지진의 빈도가 꾸준히 증가해왔으며 강도 또한 상승해져왔다. 규모가 7 가량을 넘는 지진부터는 인류가 대처하기 힘들만큼 많은 에너지가 발생되며 특히나 우리나라와 밀접히 인접해 있는 일본의 경우 난카이 대지진과 같은 이슈가 발생하여 그 경계의식이 높아진 실정이다. 따라서 이에대한 지진 에너지를 효과적으로 흡수하고 분살시킬 수 있는 댐퍼장치들이 많이 발명되었고 여기에 적용되는 많은 압축 소재들이 개발되고 있다. 현재까지는 많은 댐퍼 장치가 고무를 압축재료로 사용하고 있으며 이를 대체하기 위해 폴리우레탄이라는 고분자 재료가 개발되었지만 낮은 하중에도 쉽게 변형이 발생하는 한계가 발생하는 문제가 있다. 따라서 본 연구에서는 폴리케톤이라는 물질을 재료적 성능 평가를 통해 제안한다. 폴리 케톤은 합성될 때 일산화탄소를 매개로 하기 때문에 탄소저감에도 효과적인 물질이다. 이러한 폴리케톤을 폴리우레탄과 반복 압축 실 험을 통해 비교하였으며 시편의 길이, 선행압축의 유무 등의 변수를 적용하여 실험을 진행하였다. 이후 힘-변형 그래프, 최대 압축성능, 에너지 소산 능력, 초기회복력 등의 성능을 확인하였다. 실험 결과 모든 결과가 폴리케톤이 폴리우레탄보다 우수한 성능을 나타냈으며 내진 구조용 압축소재로서의 적용 가능성을 입증하였다.

Earthquakes are among the most destructive natural disasters, considerably affecting human life, infrastructure, nature, and the economy. In recent years, the frequency and intensity of earthquakes worldwide have been steadily increasing. Earthquakes exceeding magnitude 7 release enormous energy, thus posing significant challenges for humanity. This is particularly evident in Japan, which is geographically close to Korea and has experienced significant seismic events such as the Great Nankai Earthquake, thereby heightening awareness of seismic risks. In response to this, various damper devices have been developed to effectively absorb and dissipate seismic energy, accompanied by the development of numerous compression materials for use in these devices. Traditionally, rubber has been the material of choice for dampers. However, polyurethane, a polymer material developed as a potential replacement, has shown issues with deformation, even under low loads. Accordingly, following a performance evaluation, this study proposes the use of a material called polyketone. Polyketone is synthesized using carbon monoxide, making it an effective option for carbon reduction. We conducted a series of repeated compression experiments to compare the performance of polyketones with that of polyurethanes, varying factors such as specimen length and the presence of precompression. We evaluated performance metrics such as force-strain graphs, maximum compression performance, energy dissipation capacity, and initial recovery force. The experimental results indicated that polyketones consistently outperformed polyurethanes, demonstrating their suitability as compression materials for earthquake-resistant structures.

목차
ABSTRACT
1. 서 론
2. 본 론
    2.1 내진 구조용 압축소재의 물적 특성
    2.2 내진 구조용 압축소재의 압축 실험
    2.3 내진 구조용 압축소재의 압축 실험 결과분석
3. 결 론
ACKNOWLEDGMENT
REFERENCES
국문초록
저자
  • 이헌우(인천대학교 건설환경공학과 박사과정) | Lee Heon-Woo (Ph.D. Candidate, Department of Civil and Environment Engineering, Incheon National University, Incheon, Korea)
  • 노진원(인천대학교 건설환경공학과 석사과정) | Noh Jin-Won (M.Sc. Student, Department of Civil and Environment Engineering, Incheon National University, Incheon, Korea)
  • 김영찬(인천대학교 산학협력단 연구원) | Kim Young-Chan (Researcher, Industry-Academic Cooperation Foundation, Incheon National University, Incheon, Korea)
  • 허종완(인천대학교 도시환경공학부 정교수) | Hu Jong-Wan (Professor, Department of Civil and Environment Engineering, Incheon National University, Incheon, Korea) Corresponding author