막 구조물의 비선형 문제는 많은 연구자들에 의해 연구가 있었고 현재 또한 많은 연구가 이루어지고 있다. 막 구조물은 해석방법에 따라 그 수렴성이 민감하게 반응하기 때문이다. 이러한 비선형 문제는 매우 복잡하고 정교한 연구가 수반되어야 하며 고도의 기술을 필요로 하기 때문에 해석방법에 대한 접근이 초기형상결정단계부터 어려운 실정이다. 따라서 본 논문에서는 해석할 때에 발생하는 해의 발산과 면재의 쏠림 현상에 대한 해결책으로 막 구조물 설계 시에 많이 사용되는 삼각형 평면요소에 대해서 선재로 치환하여 해석하는 방법을 제안하고, 카테나리 예제를 대상으로 해석을 수행하여 해의 수렴성 및 신뢰도를 고찰한다.

막 구조는 자유로운 형태, 경량성, 내구성, 햇빛 투광성 및 균질성 때문에 전 세계적으로 현대 건축물에 다양하게 사용되어 왔다. 새로운 막 재료의 개발로 새로운 건축 구조설계에 대한 가능성을 열어가고 있다. 최근 주로 사용되는 막 구조의 지붕 재료에는 PVC, PVF, PVDF, PTFE 코팅 막재 및 ETFE 막재가 수로 사용되고 있다. 건축용 막은 내화성, 강도 부족, 인열강도, 내구성 및 탄성 등에 대한 몇가지 문제점들을 가지고 있다. 이러한 문제점들을 평가하기 위해서 본 연구에서는 PVDF 코팅 폴리에스터 막재에 대한 인장강도, 인열 강도 및 반복하중거동 시험을 실시하여 건축용 막재의 기초적인 역학적 특성을 분석하고자 한다. 막재의 탄성계수는 337.30~1257.63N/㎟, 신율은 17.90~26.91%로 주어졌다.

ETFE 필름 막재는 Ethylen Tetra Fluoro Etylene의 약자로, 무색의 투명한 막재료이다. ETFE 필름 막재는 내화학성이 있고 매우 가벼운 장점이 있는 것으로 알려져 있다. ETFE 필름 막재는 50㎛에서 300㎛의 두께가 주로 사용되며, 인장강도는 40MPa에서 60MPa 300%에서 400%정도이다. 본 연구에서는 최근 해외에서 초대형 박구조물의 박재료로 시용되는 ETFE 필름 막재에 대한 기초적 역학적 특성을 조사하기 위하여 인장시험을 수행하였다. 인장시험으로부터 인장강도, 인장연신율, 영계수(Young's Modulus) 등 건축 설계 시 필요한 기초적 자료를 제공하고자 한다.

본 연구는 막구조물의 장력 측정을 위한 휴대용 막장력측정기기의 개발을 목적으로 한다. 2축시험기에 장착된 막의 장력을 간이 측정기에 의해 측정하여 구한 실험 데이터를 근거로 효율적인 2축방향 막 장력측정기기를 개발하는데 그 목적이 있다. 연구결과 개발된 휴대용 간이 장력측정기기는 정량적이고 정성적인 측면에서 데이터의 정밀도가 매우 높아 향후 상용제픔으로도 개발이 가능함을 알 수 있었다.

본 논문에서는 케이블-막구조의 요소이동을 고려한 해석 기법을 제시하기 위하여 초기평형형상해석 및 응력해석과 요소이동성을 고려한 해석으로 구분하여 연구함으로서 이론적인 접근을 통해 요소이동성을 평가하였으며, 요소이동을 고려한 해석으로 ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian) 유한요소법을 이용하여 작성된 알고리즘을 제시하여 다양한 예제의 검증을 통해 제안방법을 평가하였다.

The effects of the applied stretch and MgADP binding on the structure of the actin and myosin cross-bridges in rabbit fibers in the rigor state have been investigatedwith improved resolution by x-ray diffraction using synchrotron radiation. To clarify the structure of the ATP hydrolysis intermediates formed by actin and myosin cross-bridges,the effects of various phosphate analogs in the of MgADP on the structure of the thin and thick filaments in glycerinated rabbit muscle fibers in the rigor state investigated by x-ray diffraction with a short exposure time using synchrotron radiation. These results strongly suggest that when MgADP and phosphate analogs such as metallofluorides(BeF3 and AlF4)and vanadate(VO4(Vi)) were added the rigor fibers in the presence of the ATP-depletion backup system, the intensities of the actin-based layer lines were markedly weakened. We found that the intensity of the 14.5 nm-based meridional reflections increase by 20-50% when phosphate analogs such as metallofluorides(BeF3 and AlF4) and vanadate(VO4(Vi)) was added to the rigor muscle.

제올라이트 분리막을 형성시키기 위하여 결정핵으로 작용할 수 있는 동일한 제올라이트 입자들을 다공성 지지체 위에 균일하게 도포하는 기술을 개발하고자 하였다. 제올라이트 입자들을 수용액에 분산시킨 다음 이 수용액을 튜브형 다공성 세라믹 지지체에 일정 유속으로 공급하고, 세라믹 지지체의 반대편에 진공을 유지하여 일부 수용액이 지지체를 통과하면서 동시에 제올라이트 입자들을 지지체 표면에 도포하였다. 수용액 상에 분산된 제올라이트의 농도, 도포시간 그리고 분산 수용액의 공급속도 등이 결정핵 도포량에 미치는 영향을 고찰하였다. 공급유속이 100 mL/min, 도포시간이 4분인 경우 농도가 0.01 wt%에서 0.3 wt%로 증가할수록 도포량이 0.0019 g에서 0.0208 g으로 증가하였다. 농도가 0.01 wt%, 공급유속이 100 mL/min인 경우 도포시간이 1분에서 4분으로 증가하는 경우 도포량이 0.0004 g에서 0.0019 g으로 증가함을 알 수 있었다. 또한 농도가 0.3 wt%이고, 도포시간이 1분일 때 유속이 100 mL/min에서 300 mL/min으로 빨라진 경우 도포량이 0.002 g에서 0.01 g으로 증가함을 알 수 있었다. 그러나 도포량이 증가할수록 제올라이트 분리막을 통한 물과 에탄올의 총투과속도는 감소함을 확인할 수 있었다.

휨이나 압축에 저항할 수 없는 막재료에 적절한 장력을 도입함으로써 안정화 되는 막구조물은, 유지 관리면에 있어서 막면에 도입되어 있는 장력을 설계대로 유지하는 것이 매우 중요하지만, 준공후 막면에 도입되어 있는 장력을 정확하게 파악하기가 어렵다. 저자들은, 직방형의 경계를 가지는 막을 가청역의 음파를 이용해 진동시키고, 진동하는 막의 공진진동수를 측정함으로써 간접적으로 막장력을 측정하는 방법을 제안하고, 막을 진동시키는 음파로서 정현파와 화이트 노이즈를 이용해 검증실험을 해 왔다. 본 논문은 주요 막재료를 이용해 행한 막장력 측정 이론의 검증을 위한 실험 결과와, 실재하는 막구조물의 장력측정을 통해, 본 측정장치의 정확성과 폭 넓은 적용성 및 측정에 있어서의 안정성을 검증한다.

막 구조는 형태의 다양성, 막의 가벼움과 내구성, 투광성 및 균질성 때문에 현대 건축물에 다용하게 사용되어 새로운 건축세계를 열어가고 있다. 본 논문은 대공간 건축 구조물에 주로 사용되는 유리섬유 막 재료의 역학적 특성에 대한 연구이다. 현재 주로 사용되는 건축용 막 재료의 종류에는 PVC, PVF, PVDF, PTFE, ETFE 막재들이 있다. 본 연구에서는 이러한 건축용 막재료에 대한 역학적 시험 방법을 정립하고, PTFE 코팅 유리섬유 막재에 대한 인장강도, 인열강도 및 반복하중 시험 등을 실시하여 건축용 막 재료의 역학적 특성을 분석하고자 한다.

연성 구조물은 축강성은 강하고 휨 강성이 매우 작은 재료를 주 구조재로 사용하므로 초기강성에 매우 민감한 구조체이다. 막 구조물을 설계하기 위해서는 우선 초기장력 도입으로 인한 구조물의 형상을 정확히 알아야 한다. 이를 위해서 모형을 통한 모델링이나 컴퓨터를 이용한 형상해석이 요구되며, 초기장력의 도입으로 형성되는 막 구조물의 곡면은 일반적으로 등장력 곡면이다. 따라서 연성 구조물의 해석과 설계는 기존의 강성구조물과는 다른 형상해석, 응력-변형해석, 재단도 작성 및 시공해석의 3단계 해석이 요구되어진다. 본 연구는 재단도 작성 프로그램 NASScut를 이용하여 경계면 곡률의 오차를 최소화 할 수 있는 삼각형 Re-mesh 패턴을 제안하고, 재단도를 작성한다.

연성구조시스템 중 하나인 막 구조물은 대공간 구조물에 많이 사용되어진다. 막 구조물은 축강성이 강하고 휨강성이 매우 작은 재료로서 구조물의 설계는 강성구조물과는 달리 형상해석, 응력-변형해석 그리고 재단도 등의 일련의 과정을 필요로 한다. 막 구조물의 형상해석은 일반적으로 초기 불안정 상태의 막 면에 초기강성을 부여함으로서 평형상태에 이르게 되는 역학적 메커니즘을 가지고 있으며, 이와 같은 곡면을 해석적으로 구하는 데는 해석상의 수렴 및 발산 그리고 오차 발생에 따른 문제를 해결해야만 한다. 본 논문에서는 막 구조물의 초기곡면을 형성하기 위한 형상탐색기법에 대한 수렴 및 오차에 관하여 연구하고, 적용된 예제의 해석 결과를 바탕으로 해가 수렴해 가는 과정 및 제어변수에 따른 수렴속도 및 효율성을 살펴본다.

막 구조물을 설계하기 위해서는 우선 초기장력 도입으로 인한 구조물의 형상을 정확히 알아야 한다. 이를 위해서 모형을 통한 모델링이나 컴퓨터를 이용한 형상해석이 요구되며, 초기장력의 도입으로 형성되는 막 구조물의 곡면은 일반적으로 등장력 곡면이다. 이와 같은 특성을 가진 막 구조물은 모형만을 대상으로 형상을 구할 때에는 정량적으로 형상의 정보를 얻기가 힘들고, 형상해석만을 수행한 경우는 예기치 않은 문제가 발생하기도 한다. 또 설계자의 의도에 따른 형상은 실질적으로 등장력 곡면에 부합되지 않는 경우가 많고, 심지어 실현 불가능한 발생한다. 따라서 설계프로세스에 따른 구조물의 형상에 부합되면서 실현가능한 형상으로의 초기형상 결정과정은 막 구조물의 설계에 있어서 무엇보다 중요한 과정이다. 본 연구에서는 건축 설계프로세스에 따른 모델링과 수치적 형상해석과의 결과에 대한 차이를 살펴보고 피드벡 과정을 통하여 막 구조물의 초기형상을 결정하는 프로세스에 대해서 연구한다.

공간구조물의 성능기초 내진설계를 위한 기초연구의 하나로 강구조 골조막 구조의 탄소성 지진응답 특성을 분석하였다. 하부 골조의 가새의 선행좌굴을 유도하여 상부에의 지진 에너지 전달을 저감할 수 있음을 보여주고 있다.

경량 연성구조시스템 중 하나인 막 구조물은 대공간 구조물에 많이 사용되어진다. 막 구조물은 축강성이 강하고 휨강성이 매우 작은 재료를 주 구조재로 사용하기 때문에 다른 구조물과 달리 구조설계에서는 형상해석, 응력-변형해석 그리고 재단도 등의 일련의 과정을 필요로 한다. 재단도의 작성에는 구조물의 크기나 곡률 그리고 재료적 강성에 따라 많은 변수가 작용하며 다른 설계과정과는 매우 다르다. 따라서 일반 구조설계용 프로그램은 막 구조물의 구조설계에 부적당하다. 본 연구에서는 막 구조물의 측지선을 이용한 재단도 작성 프로그램을 개발하고, 예제를 통해 재단도 작성결과를 비교 고찰하도록 한다.

본 연구의 주 목적은 다양한 요인에 의해 케이블-막구조물에 요소이동이 발생할 때, 당초 해석 시 가정되었던 좌표나 응력상태의 변화에 대해 막과 케이블 사이에 발생하는 요소이동의 방향이나 크기를 산정하고, 요소이동이 발생한 후 응력상태의 변화를 규명하는 것이다. 먼저 케이블 보강 막구조물의 요소이동 문제를 해석하기 위한 이론적 배경인 ALE 유한요소법의 개념을 소개하고, ALE 개념이 도입된 케이블-막구조물에서의 요소이동을 고려한 강성매트릭스를 작성하여 해석 프로그램을 개발한다. 개발된 프로그램의 타당성을 검증하기 위해 다양한 예제 해석을 수행한다.

방사능 오염도 측정에 사용하기 위한 이중구조 고분자막이 폴리설폰과 세륨활성화된 이트륨실리케이트(CAYS)를 이용하여 제조되었다. 제조된 막은 순수 고밀도 고분자 지지층과 이에 제막된 고분자 용액의 상전환 공정에 의해 고형화된 CAYS 함침 활성층의 이중구조로 구성된다. 제막공정에서 대기방치 공정이 생략되었을 때 CAYS를 포함하는 활성층은 전형적인 비대칭 구조를 지니며, CAYS 입자들이 고분자 구조 사이에 박혀있는 형상을 지닌다. 제막공정에서 대기에 방치하는 시간이 증가할수록 막의 형상은 스폰지 구조를 띠며 CAYS는 고분자 구조로부터 분리되어 막 내부에 셀 같은 공간에 밀집되어 존재함을 보였다. 한편, 두 충 사의 계면형상은 고분자 고형화 과정에서의 상전환 속도와 밀접한 관련되었으며, 대기방치 시간의 증가에 따라 계면의 구분이 뚜렷하게 나타나지 않았다. 방사능 탐지 특성에서 스폰지 구조를 지니는 막의 고분자 구조는 방사성핵종이 통과할 수 없는 밀집된 형상을 지니면서 탐지효율의 감소를 초래하는 것으로 나타났다.

The Space structures may have large freedom in scale and form. And especially Hybrid structures are received much attention from the view points of their light weight and aesthetics. Hybrid systems are stable structures which are reticulated spatial structures composed of compressive straight members, struts and cables and Membranes. In this paper, The Hybrid Unit System are suggested using the Membrane and Cable elements based on the Tensegrity Unit system. Also, The Hybrid System of double-layered single curvature is presented. We analyze the force density method allowing form-finding for Tensegrity systems. And We analyze the shape analysis by the LARSH which is the program for nonlinear analysis.

연성구조물의 일종인 막구조물은 대공간 구조물을 보다 효과적으로 구축할 수 있다. 연성구조물은, 축강성은 강하고 휨강성이 매우 작은 재료를 주 구조재로 사용하므로 초기강성에 매우 약한 구조체이다. 초기강성을 확보하기 위해서는 초기응력의 도입이 필수적이고, 초기강성을 갖기 전에는 불안정현상을 나타내지만, 초기강성의 도입과 함께 안정상태가 된다. 초기 불안정 구조물에 초기강성을 도입함으로써 야기되는 대변형 현상을 파악하기 위해서는 기하학적 비선형을 고려한 형상해석이 요구된다. 본 연구에서는 비선형 해석프로그램인 NASS를 이용하여 해석을 수행한다. 해석모델은 Barrel Vault형 지붕 막구조물을 대상으로 하며, 직교이방성을 고려한 형상해석 및 응력-변형해석을 수행한 후 안정성을 검토한다.