공항 활주로의 균열 및 파손은 항공기의 이착륙 시 발생하는 충격과 기체의 엔진에서 발생하는 열, 그리 고 외부환경조건 등과 같은 다양한 요인으로 인해 발생하게 된다. 활주로 포장 파손이 결과적으로 기체에 악영향을 미칠 수 있기 때문에 적절한 유지보수가 신속히 이루어져야 한다. 포틀랜드 시멘트 콘크리트의 경우 우수한 강도와 내구성능, 구조적 특성, 그리고 경제성과 같은 장점을 지니고 있기 때문에 유지보수 재료로 활발히 사용되고 있으나, 낮은 인장강도와 접착강도로 인해 보수재료 자체에 균열이 발생하거나 기 존 포장과 새로 타설된 재료의 계면 사이에서 조기 균열이 발생하여 추가적인 유지보수를 진행해야하는 상 황이 발생할 수 있다. 이러한 기존 시멘트 콘크리트의 단점을 개선하고자 새로운 포장 재료에 대한 연구가 많은 학자들에 의해 진행되어왔으며, 대표적인 재료로는 시멘트 수화물이 아닌 에폭시와 같은 고분자 재료 가 결합재를 대신하는 폴리머 콘크리트(Polymer concrete)가 있다. 폴리머 콘크리트의 경우 우수한 내약 품성과 기계적 물성, 그리고 빠른 경화시간을 가지기 때문에 신속한 시공이 요구되는 활주로 유지보수 분 야에 적합하나, 기존 포장 재료와 상이한 열팽창계수로 인해 환경하중이 반복되는 동안 보수재료보다 강도 가 낮은 기존 포장 부분에서 파손이 발생할 수 있으므로 이를 미리 예측할 수 있는 모니터링 시스템의 구 축이 필요하다. 또한, 다양한 하중조건과 외부 온도조건에 노출되는 보수부의 특성상 구조물의 파손과 내 구성능의 저하를 효과적으로 모니터링 할 수 있는 기술의 필요성이 이전부터 제시되어왔다.

본 연구는 격자수, 첫 번째 격자까지의 거리(YP+), 난류모델 그리고 이산화 방법에 따른 해의 변화량을 조사하였다. 대상선박은 KVLCC이며, 격자구성과 유동해석은 상용코드인 Gridgen V15와 FLUENT를 사용하였다. 검토는 2가지 파트로 나누어서 수행하였다. 첫 번째 파트는 격자수, 난류모델 그리고 이산화 방법의 조합에 따른 해의 영향성을 평가하였다. 두 번째 파트는 적합한 YP+ 선정에 초점을 두었다. 격자수와 이산화 방법이 동일한 경우 마찰저항은 난류모델에 따라 약 1 % 내에서 차이를 보였으나, 압력저항은 약 9 %의 큰 차이를 보였다. YP+와 이산화 방법이 동일한 경우 YP+를 30과 50으로 설정하였을 때 마찰저항은 난류모델에 따라 약 1 % 내에서 차이를 보였으나, 100에서는 약 3 % 차이를 보였다. 반면, 압력저항은 YP+값에 무관하게 난류모델에 따라 약 10 % 차이를 보였다. 난류모델과 이산화 방법이 동일한 경우 격자 수 변화 따라 마찰저항, 압력저항 그리고 전 저항 모두 큰 차이를 보이지 않았다. 난류모델과 이산화 방법이 동일한 경우 YP+의 변화에 따라 마찰저항은 5~8 %의 큰 차이를 보였고, 압력저항은 큰 차이를 보이지 않았다.

강화재의 복잡한 배열로 인하여 복합재 구조에 대한 유한요소 모델링은 상당히 까다로운 문제가 될 수 있다. 본 논문에서는 복합재 구조에 대하여 효율적으로 주기 격자망을 생성시킬 수 있는 기법을 제안한다. 먼저 육면체 유한요소로 구성된 규칙적인 격자망을 준비하고, 이를 복합재 내의 강화재에 대한 표면 정보에 맞추어 깎아낸다. 강화재와 기지재 사이에서 깎여진 육면체 유한요소는 임의의 절점과 면을 가질 수 있는 다면체 유한요소에 해당한다. 일관된 알고리즘을 이용하여 육면체 유한요소를 깎아내기 때문에 강화재와 기지재 사이의 요소는 자동적으로 적합한 형태로 구성된다. 또한 대표체적영역 내에서 강화재의 주기성을 추가적으로 고려하면, 대표체적영역에 대한 각각의 주기 경계 쌍에서 절점과 요소의 형태가 모두 일치하는 주기 격자망을 효율적으로 생성시킬 수 있다. 그러므로 별도의 처리 없이 대표체적영역에 주기 경계조건을 부여할 수 있다. 수치예제에서는 본 논문에서 제안한 기법의 효용성을 검증한다.

최근에 지어진 건축물의 경우 지진에 대한 안전성을 확보하고 있지만, 내진설계 도입 이전의 건축물은 지진에 대해 매우 취약하다. 본 연구에서는 내진성능이 부족한 기존 저층 RC구조물의 지진 발생 시 안전성 확보를 위한 내진보강 방안으로 격자강판 전단벽을 제안하고 내진성능평가를 수행하였다. 횡력저항요소로 사용된 격자강판 전단벽의 탄소성 이력특성값은 실험결과를 토대로 횡력저항 기여도등을 평가하여 작성된 이선형곡선을 적용하였다. 비탄성 정적해석을 통해 대상구조물의 성능점을 찾아내어 적용 지진하중에 대한 응답과 성능수준을 평가하였다. 격자강판 전단벽을 적용한 경우, 보강 전에 비하여 응답변위가 약 42% 저감되는 것을 확인할 수 있었으며, 성능점에서 거의 탄성거동을 보여주고 있어 목표성능인 인명안전수준을 만족시켰다. 또한 반응수정계수를 산정하여 내진보강 효과를 검증하였으며, 보강 전과 후에 각각 2.17에서 3.25로 증가하여 설계기준을 초과하였다. 따라서 격자강판 전단벽에 의해 대상 구조물의 강도 및 강성보강이 적절히 수행된 것으로 판단된다.

풍동 내 난류를 생성하기 위해서는 난류격자를 사용한 수동적 방법이나 난류발생장치를 활용한 능동적 방법을 활용한다. 그 중 격자에 의한 방법은 상대적으로 손쉽게 다양한 크기의 난류강도를 구현할 수 있다. 격자에 의해 생성된 난류의 강도는 격자요소의 크기, 격자요소의 간격, 격자로부터 측정점까지의 거리에 좌우된다. 단일 격자요소에 의해 발생된 난류에 대하여 세 가지 요소의 효과를 먼저 분석하였다. 격자의 크기가 커질수록, 격자요소 간의 간격이 가까워질수록, 그리고 격자로부터 측정점의 거리가 가까울수록 난류강도가 상승하는 경향을 확인하였다. 1m의 폭을 갖는 풍동에서 측정점 기준 좌우 350mm 내의 범위에 대해 측정된 난류는 적정 수준의 균질성도 확보하고 있었다. 교량 거더의 연직 와류진동을 평가하기 위해 필요한 수준의 연직 난류강도를 2.5%로 보고 이와 같은 낮은 수준의 난류강도를 구현할 수 있는 격자를 제작하였으며, 그 과정에서 파악된 현상 등을 제시하였다.

CD와 DVD에서 발생하는 빛의 회절을 정량적으로 분석하기 위해 본 연구에서는 회절격자와 CD, DVD에의한 회절무늬를 비교하였다. SEM 측정을 통해 격자간격을 비교하였고, 입사각과 회절각을 측정하여 이론적인 격자간격을 계산하였다. 또한, 다양한 파장을 갖는 Ar-ion 레이저에 의해 발생된 1차 회절광의회절각과 세기를 측정하여 그 결과를 정량적으로 비교하였다. 비교결과, DVD는 회절격자와 CD보다 더좁은 격자간격을 가졌으며, 그 회절광은 다른 회절광에 비해 강했다. 또한, 회절격자와 CD에 비해 더 좁은 격자간격과 더 강한 회절광을 가진 DVD에서 보다 우수한 회절성능이 관찰되었다.

The recently constructed buildings are ensuring seismic safety with enhanced design criteria. But, the buildings unapplied enhanced design criteria are very weak. In this study, steel grid shear wall is proposed as a solution of seismic retrofit to ensure safety of the existing buildings for the earthquake. And the structural performance experiments were carried out under axial force and cyclic lateral loads. The two specimens were made of a reference RC frame and steel grid shear wall in-filled RC frame. The test setup configured with two dynamic actuators, for the axial force with a 500kN capacity actuator and for the cyclic lateral load applied with the 2,000kN actuator. Compared with control specimen, the strength, stiffness, ductility, energy dissipation capacity of the seismic retrofit structures is evaluated.

시각장애우와 청각장애우에서 상실된 감각기능을 대체할 목적으로 촉각제시장치를 이용할 경우 효과적으로 촉각을 제시하기 위하여 대조군, 시각장애군, 청각장애군, 합병증성 시각장애군에서 신체 부위에 따른 촉각인 지능을 컴퍼스와 JVP dome을 이용하여 각각 두점식별력과 격자해상능을 측정하였다. 컴퍼스를 이용한 두점식별력은 대조군에서 손가락이 가장 높은 민감도를 보였으나 남녀의 차이는 보이지 않았다. 시각장애군과 청각 장애군은 대조군과 비교하여 손가락에서는 차이를 보이지 않았으나 팔과 다리 부위에서는 낮은 민감도를 보였다. JVP dome을 이용한 격자해상능은 대조군에서 다섯 손가락 모두에서 상호간의 차이를 보이지 않았으며, 또한 남녀의 차이도 보이지 않았다. 시각장애군은 대조군과 비교하여 다섯 손가락 모두에서 높은 민감도를 보였으며, 청각장애군은 대조군과 차이를 보이지 않았다. 그러나 합병증성 시각장애군은 대조군 및 시각장애군과 비교하여 두점식별력 및 격자해상능에서 모두 낮은 민감도를 보였다. 이상의 연구결과는 촉각제시장치를 이용할 경우 자극 부위와 방법을 고려해야 하며, 감각상실의 원인 질환에 따라 촉각인지능에 차이가 있음을 시사한다.

이 연구에서는 기존의 탄성파 모델링 알고리즘에 지진 송신원을 적용하고, 음향-탄성파 결합 매질을 구현하여 남극대륙 주변과 같은 극지해역에서 발생할 수 있는 지진파의 거동을 모사한다. 기존의 변위근사 유한차분법과 달리 속도-응력 식으로 구성되는 엇격자 유한차분법의 경우 다양한 송신원을 구현하는데 적합하므로 변위-속도-응력 식에 기초하여 개발된 3차원 엇격자 유한차분법 알고리즘과 이중 우력(Double Couple Forces)을 이용하여 구현한 지진 송신원을 접목시켜 지진파의 거동을 모사한다. 좌수향 주향이동단층, 정단층, 역단층 형태의 지진 송신원에 대해서 개발된 알고리즘을 검증한 결과 이론적으로 예측되는 P파의 초동을 정확히 모사할 수 있었고, 섭입대 모델에 대한 수치모형실험 결과 섭입대에서 역단층에 의해 발생된 후 대륙지각, 해양지각 및 해양에서 전파되는 지진파의 거동양상이 정확하게 모사되는 것을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 하위 요소로(sub-element) 구성된 3차원 대칭 단위 요소들로 조합된 트러스 격자 구조물의 연속적 인 물성치를 제안하였다. 개별적인 트러스 격자 물성치는 균질화 작업을 통하여 유효한 응력과 변형률 관계로 이 루어진 연속적인 물성치 모델로 나타낼 수 있다. 미시적인 규모(micro scale) 스트럿의 인장이나 압축 응답에 의 한 축강성은 전체 격자재료의 대부분의 강도를 차지하고, 이러한 스트럿의 부피 분율(fraction)은 효과적인 강도 뿐만 아니라 복제 가능한 단위 요소로 이루어진 격자판의 상대밀도에 큰 영향을 주었다. 그러므로 균질한 강성부 재로 구성된 연속적인 구성모델은 미시적인 규모로 간주되는 스트럿의 강도, 내부응력 상태 및 부피 분율과 관련 된 역학적인 특성들을 포함하고 있다는 것을 확인할 수 있었다. 미시적인 규모의 응력에서 소성흐름은 균질한 구 성식에서 파생된 거시적인 규모에서의 (macro-scale)응력 표면에 있는 연속적인 응력함수의 영역을 확장한다. 따 라서 본 연구를 통하여 3차원 대칭 단위요소 구조물의 기본 기하학을 조사하고 압력에 의존적인 마크로 규모에서 의 (macro-scale) 응력함수를 예측하는 연속적인 소성모델을 공식화하였다.

Solar cells have been more intensely studied as part of the effort to find alternatives to fossil fuels as power sources.The progression of the first two generations of solar cells has seen a sacrifice of higher efficiency for more economic use ofmaterials. The use of a single junction makes both these types of cells lose power in two major ways: by the non-absorptionof incident light of energy below the band gap; and by the dissipation by heat loss of light energy in excess of the band gap.Therefore, multi junction solar cells have been proposed as a solution to this problem. However, the 1st and 2nd generation solarcells have efficiency limits because a photon makes just one electron-hole pair. Fabrication of all-silicon tandem cells using anSi quantum dot superlattice structure (QD SLS) is one possible suggestion. In this study, an SiOx matrix system was investigatedand analyzed for potential use as an all-silicon multi-junction solar cell. Si quantum dots with a super lattice structure (Si QDSLS) were prepared by alternating deposition of Si rich oxide (SRO; SiOx (x=0.8, 1.12)) and SiO2 layers using RF magnetronco-sputtering and subsequent annealing at temperatures between 800 and 1,100oC under nitrogen ambient. Annealing temperaturesand times affected the formation of Si QDs in the SRO film. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) spectra and x-rayphotoelectron spectroscopy (XPS) revealed that nanocrystalline Si QDs started to precipitate after annealing at 1,100oC for onehour. Transmission electron microscopy (TEM) images clearly showed SRO/SiO2 SLS and Si QDs formation in each 4, 6, and8nm SRO layer after annealing at 1,100oC for two hours. The systematic investigation of precipitation behavior of Si QDsin SiO2 matrices is presented.

Silicon quantum dots (Si QDs) in a superlattice for high efficiency tandem solar cells were fabricated by magnetron rf sputtering and their characteristics were investigated. SiC/Si1-xCx superlattices were deposited by co-sputtering of Si and C targets and annealed at 1000˚C for 20 minutes in a nitrogen atmosphere. The Si QDs in Si-rich layers were verified by transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction. The size of the QDs was observed to be 3-6 nm through high resolution TEM. Some crystal Si and -SiC peaks were clearly observed in the grazing incident X-ray diffractogram. Raman spectroscopy in the annealed sample showed a sharp peak at 516 cm-1 which is an indication of Si QDs. Based on the Raman shift the size of the QD was estimated to be 4-6 nm. The volume fraction of Si crystals was calculated to be about 33%. The change of the FT-IR absorption spectrum from a Gaussian shape to a Lorentzian shape also confirmed the phase transition from an amorphous phase before annealing to a crystalline phase after annealing. The optical absorption coefficient also decreased, but the optical band gap increased from 1.5 eV to 2.1 eV after annealing. Therefore, it is expected that the optical energy gap of the QDs can be controlled with growth and annealing conditions.

경위선이 비교적 넓은 간격으로 표시된 종이지도(이하 지도)에서 임의 지점의 경위도 좌표 값을 파악하는 것은 매우 불편하다. 따라서 휴대용GPS 단말기(이하 휴대용GPS)에 표시된 현재 위치의 경위도 좌표 값으로 지도상에서 그 위치를 파악하는 것도 역시 불편하다. 이러한 문제들로 풍부한 지리정보가 담겨져 있는 지도임에도 불구하고 휴대용GPS와 병용하는 것은 결코 쉽지 않다. 더욱 지도상에 다수의 좌표선과 해당 좌표 값 및 측지계가 표시되어 있지 않으면 휴대용GPS와 함께 사용하는 것은 불가능에 가깝다. 본 연구에서는 지도기반 평면격자좌표계란 새로운 기법을 이용하여 어떠한 형태의 지도라도 휴대용GPS와 편리하게 병용할 수 있는 방법을 모색해보고자 한다. 지도기반 평면격자좌표계(Map Based Rectangular Grid, 이하 평면격자좌표계)란 직접 지도에 임의로 기획하는 좌표계로서 축척에 관계없이 지도의 가로･세로 방향으로 1cm 간격마다 한 단위씩 수치가 증가하도록 구성한 좌표계이다. 휴대용GPS의 좌표계 설정에서 사용자가 직접 좌표계 속성을 입력할 수 있는 기능을 통해 임의의 위치 좌표 값을 지도에 기획한 평면격자좌표 값으로 표시할 수 있으므로 보다 편리하고 신속하게 지도상에서 임의의 위치 파악이 가능해진다. 또한 이 좌표계의 특성상 지도상에서 특정 지점의 평면격자좌표 값을 편리하고 신속하게 파악할 수 있을 뿐만 아니라 해당 수치를 휴대용GPS에 그대로 입력하여 특정지점(Waypoint)으로 저장할 수도 있다. 하지만 사용되는 지도에 따라 휴대용GPS에서 다소 복잡한 좌표계 설정을 재시도해야 하고, 취득한 평면격자좌표의 값은 상대적 좌표 값이라는 단점을 지니고 있다.

광섬유의 클래딩 부분을 별도의 고정구에 직접 부착하는 방식으로 고정하여, 변형발생 시 광케이블을 구성하는 재료들 사이에서 발생하는 미끄러짐(Slip)현상을 방지하고, 외력에 의해 발생하는 변형을 정확하게 측정이 가능하도록 함과 기존 광섬유격자센서가 자체적으로 압축변형의 측정이 곤란한 점을 개선하기 위해 미리 긴장(Pre-Strain)상태를 유지하기 위하여 두 개의 접점사이를 볼트와 너트로 조절하여 프리스트레인 가변이 가능하도록 하여 인장/압축변형 측정을 가능하게 한 광섬유격자센서 패키지를 사용하는 지하구조물 변위 모니터링시스템이 본 연구에 의해 개발되었다. 이러한 광섬유격자센서 패키지는 콘크리트 라이닝구조물에 콘크리트의 불균일성을 극복하고 대표성을 가지기 위해 1미터 게이지 길이를 갖도록 하여 모니터링시스템에 적용되었으며, 대구 지하철 지하구조물에 현재 운영 중인 이 시스템은 한국전력 공동구 설치공사가 진행되면서 구조물에 미치는 영향을 판단하기 위한 모니터링시스템으로 적용되었다.

본 논문에서는 거더교 형식을 갖는 교량구조물의 격자 유한요소모델에 대한 모델개선을 위해 하이브리드 유전자 알고리즘에 기초한 유한요소 모델개선기법을 제안하였다. 하이브리드 유전자 알고리즘은 유전자 알고리즘과 심플렉스 최적화방법에 기초한 직접탐색기법으로 구성하였다. 제안된 기법에 적용할 수 있도록 고유진동수, 모드형상 및 정적 처짐에 대한 계측값과 유한요소해석 결과를 사용한 적합함수를 제시하고, 강성과 질량을 동시에 개선할 수 있도록 이들 세 가지 적합함수의 선형 조합 형태를 갖는 다중목적함수를 제시하였다. 제안된 방법은 2경간 연속 격자 유한요소모델의 수치예제와 단경간 플레이트 거더교에 대하여 검증하였다. 수치예제의 경우, 랜덤 노이즈를 고려한 계측오차의 영향을 수치해석적으로 평가하였다. 수치해석과 실험적 검증을 통해, 제안된 방법이 거더교 형식의 교량에 대한 유한요소 모델개선에 적합하고 효과적임을 검증하였다.