간행물
복합신소재구조학회 논문집 KCI 등재 Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures
- 발행기관 한국복합신소재구조학회
- 자료유형 학술지
- 간기 격월간
- ISSN 2093-5145 (Print)2288-0232 (Online)
- 수록기간 2010 ~ 2024
- 주제분류 공학 > 토목공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 532DDC 624
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Vol.15 No.6 (2024년 12월) 8건
1.
2024.12
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최근 국내 지진발생 빈도 및 규모가 증가하면서 원자력 발전소의 안전성 향상에 대한 요구가 높아지고 있다. 이에 국내 원 전 업계에서는 안전정지지진의 수준을 상승시키는 등 원자력 안전사고 대응능력을 향상시키기 위하여 노력하고 있다. 원자력 안전사고 에 대한 평가는 지진취약도 평가를 통해서 이루어질 수 있으며, 원자력기기의 정확한 내진성능평가를 위해서는 파괴한도실험이 필요하 다. 본 연구에서는 원전의 대표적인 안전기기 중 하나인 Motor Control Center에 대하여 초기 상태와 가속열화 상태에 대하여 파괴한도 실험을 수행하고 취약도를 분석하였다. 취약도 평가에 사용되는 요구응답스펙트럼은 설계용과 울진지역의 Uniform Hazard Spectrum을 이용하여 도출된 보수적인 요구응답스펙트럼이 사용되었다. 분석결과 MCC는 열화 상태에서 초기 상태에 비하여 내진성능이 미소하게 낮게 평가되었으며, 보다 정확한 내진성능평가를 위해서는 입력지진에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
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2.
2024.12
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본 연구는 수소 탱크를 고정하는 강재 볼트의 부식으로 인한 성능 저하 문제를 해결하기 위해 내부식성 복합재료로 알려진 Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) 및 Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP)를 활용한 앵커 시스템을 제안하고, 이를 지진 하 중 하에서의 안전성 평가를 통한 적용 타당성 검토를 수행하였다. 연구에서는 현장 조사를 통해 실제 사용 중인 수소 탱크의 설계 제 원을 확보한 후 이를 바탕으로 유한요소해석을 수행하였으며, AC 156 인공 지진파를 적용하여 FRP 앵커 볼트와 기존 강재 앵커의 성 능을 비교 분석하였다. 주요 분석 결과, FRP 앵커 볼트를 적용한 수소 탱크는 강재 앵커 볼트에 비해 고유 진동수가 21% 증가하여 구 조적 강성이 향상됨을 확인하였다. 또한, 가속도 응답 분석 결과 FRP 앵커 볼트는 상부 가속도를 감소시켜 지진 하중에 대한 저항성을 증진하는 것으로 나타났다. 응력 해석에서는 FRP 앵커 볼트가 강재 앵커 볼트에 비해 유효 응력이 약 91% 감소하여, 구조적 안전성이 크게 개선되었다. 그러나, FRP 앵커 볼트 적용 시 기초 콘크리트에 가해지는 쪼갬 인장 응력이 강재 앵커 대비 최대 3.5배 증가하는 것으로 나타났으며, 이에 따라 FRP 앵커 볼트 사용 시 기초 콘크리트의 보강이 필요할 것으로 사료된다. 이러한 연구 결과는 수치해석 에 국한된 결과로, 향후 실제 지진 하중을 모사한 실험적 검증이 필요하다. FRP 앵커 볼트의 적용 가능성은 향후 연구를 통해 광범위 하게 평가될 것이며, 이를 통해 수소 인프라의 내구성과 안전성을 더욱 강화할 수 있을 것으로 기대된다.
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3.
2024.12
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대한민국에 인접한 일본은 2024년 8월 규슈의 미야자키현에서 규모 7.1에 달하는 지진이 발생하고 일본 정부에서 ‘거대 지 진 주의보’를 발령할 만큼 많은 지진이 일어나고 있다. 이와 같이 지진에 대한 대비책으로 많은 내진설계가 대두되고 있지만 고층 구 조가 다량 분포한 대한민국에서는 제진구조가 내진설계에 적합하다. 따라서 본 연구에서는 편심가새골조에 아치구조를 대입한 쌍타원 형 가새를 제안한다. 쌍타원형 가새는 구조물을 연성구조로 최적화하며 아치구조가 적용되어 가새의 파단도 줄일 수 있을 것으로 기대 된다. 이에 대한 특성을 평가하기 위해 유한요소해석을 수행하였으며 아치를 형성하는 타원의 이심률을 변수로 두어 11가지 종류의 쌍 타원형 가새를 모델링하였다. 이후 힘-변위그래프, 최대하중, 에너지소산과 같은 결과를 도출하여 쌍타원형 가새의 특성을 평가하였다. 이를 통해 쌍타원형 가새가 적용되는 빔의 안정성을 고려하고 적용하면 구조물을 안전하게 지진으로부터 보호할 수 있을 것으로 기대 되었다.
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4.
2024.12
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국내에서 지진 발생빈도가 증가함에 따라 다가구주택 필로티기둥의 내진보강이 필수적이다. FRP 패널은 경량성과 고강도를 갖춘 내진 보강재료 사용되고 있으나, 상대적으로 낮은 임계온도로 인해 화재에 취약하다. 따라서 FRP 패널로 보강된 RC 기둥의 내화 성능을 확보할 방안이 필요하다. 본 연구에서는 FRP 패널로 보강된 RC 기둥의 내화성능을 평가하기 위해, FRP 패널의 열적특성(비열, 열전도율, Weight loss)을 확인하는 소재시험을 진행하였다. 또한, FRP 패널로 보강된 RC 단주기둥에 뿜칠을 도포하고, 표준화재 1시간 동안의 온도거동을 분석하였다.
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5.
2024.12
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이 연구는 상변화 물질(PCM)을 함침시킨 경량 골재(LWA)를 활용한 고강도 콘크리트의 개발에 중점을 두고 있다. 상변화 온도가 5.5°C인 Tetradecane을 PCM으로 사용하였으며, LWA(Expended shale, ES)가 PCM 운반체 역할을 수행하였다. ES의 공극 은 진공 함침 기법을 통해 PCM으로 충전하였고, PCM-ES 복합체의 누출을 방지하기 위해 이중 코팅 처리가 추가로 이루어졌다. PCM-ES에 대한 시차주사열량계 시험 결과, 발열 및 흡열 엔탈피가 각각 96 J/g와 97 J/g로 나타났다. 콘크리트 혼합물은 밀도 최적 화를 위해 마이크로 실리카(MS), 실리카 분말(S), 실리카 모래를 사용하여 설계되었으며, PCM-ES는 실리카 모래의 25% 및 50%를 체 적 기준으로 대체하였다. 기계적 강도 테스트 결과, PCM-ES 콘크리트는 25% 및 50% 대체 시 각각 56.39 MPa와 45.94 MPa의 압 축 강도를 기록하였다. 열 성능 테스트는 다양한 주변 온도 조건에서 PCM-ES 콘크리트의 거동을 확인하기 위해 수행되었다. PCM-ES 콘크리트는 15°C에서 −5°C까지의 세 가지 열 사이클 시험을 진행하였으며, 이 과정에서 내부 온도가 지속적으로 모니터링 되었다. 결과적으로 주변 온도가 −5°C로 떨어지더라도 콘크리트 내부 온도는 0°C 이상을 유지하는 것으로 나타났다.
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6.
2024.12
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탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 복합재는 높은 인장 강도, 강성, 내식성 및 경량 특성으로 인해 콘크리트 부재의 내부 보강 재로 점점 더 선호되고 있다. 그러나 많은 구조물들이 수명 동안 부식성 환경에 노출되어 CFRP 복합재의 내구성을 저해할 수 있다. 본 연구에서는 ASTM D7705 표준의 가속 시험 프로토콜에 따라 CFRP 그리드를 60°C의 알칼리 및 산성 용액에 침지하여 가혹한 환 경에 노출시켰다. 실험은 인장 시험, 무게 변화 분석. 및 주사 전자 현미경(SEM)을 포함하여 재료의 열화를 평가하였다. 실험 결과, CFRP 그리드는 알칼리 환경보다 산성 환경에서 더 우수한 저항성을 나타냈다. 알칼리 환경에서는 수지 열화의 영향을 크게 받았으나, 산성 환경에서는 180일 동안 약 1.58%의 인장 강도 감소만을 보였다.
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7.
2024.12
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본 연구에서는 박스 구조물의 부재력 예측을 위한 다양한 딥러닝 모델의 정확성을 비교하고자 하였다. 이를 위해 상용 유한 요소 프로그램인 MIDAS를 이용하여 300개의 유한요소모델을 작성하고, 수치해석을 수행하여 딥러닝 모델에 적용하기 위한 학습데이 터를 생성하였다. 또한, 딥러닝 모델의 정확성을 비교하기 위해 MLP, CNN, RNN 및 LSTM과 같은 다양한 신경망 모델과 Adam, SGD, RMSprop 및 Adamax 등 최적화 알고리즘을 교차 적용하여 16개의 딥러닝 모델을 생성하였다. 그 결과 Adam 최적화 알고리즘 이 모든 모델에서 가장 우수한 성능을 보여주었으며, 특히 MLP 모델에서 가장 높은 R2 값을 나타내었다. 이를 통해, 박스 구조물의 부재력 예측을 위한 최적의 딥러닝 모델 구성은 Adam optimizer와 MLP 구조임을 확인하였다.
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8.
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본 연구는 SCGPA(Spent Coffee Grounds Pellet Ash)를 활용하여 다양한 혼합비율로 시멘트 복합체를 제작함으로써 SCGPA 의 신규 건설 재료로서의 적용 가능성을 확인하는 것을 목적으로 한다. 강도 시험 결과, 28일 압축강도 36.31 MPa 및 휨강도 12 MPa 를 나타낸 혼합비가 최적 혼합비로 도출되었으며, SCGPA의 시멘트 치환율이 증가함에 따라 복합체의 전반적인 강도 특성이 감소하는 경향성을 발견하였다. SEM 및 XRD 분석 결과, SCGPA는 최대 10%의 적절한 치환율을 적용할 경우 큰 강도의 저하를 일으키지 않고 시멘트 대체재로 기능할 수 있음이 확인되었다. 본 연구 결과를 바탕으로, 고품질의 굵은 골재를 함께 사용하여 콘크리트를 생산할 경 우, 30 MPa 이상의 압축강도를 가진 구조용 콘크리트도 제조할 수 있을 것으로 기대된다.
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