지진은 예상하지 못한 위치와 규모로 지반을 흔들어서 막대한 물적 및 인적 피해를 발생시킨다. 따라서 지진으로 인 한 진동을 최소화하고 피해를 방지하기 위하여 다양한 내진 기술 개발 연구가 수행되고 있다. 최근에는 우수한 성능을 나타내 는 다양한 신소재가 개발되고 있으며 이를 접목된 내진 기술 개발 연구가 하나의 트렌드가 되고 있다. 본 연구에서는 반영구적 이고 자동복원이 가능한 신소재를 적용한 새로운 개념의 영구마찰 자동복원 댐퍼를 제안하고 핵심 부재에 대한 물리적 특성 검 증 연구를 수행한다. 영구마찰 자동복원 댐퍼의 핵심은 복원 특성을 나타내는 초탄성 형상기억합금과 폴리우레탄을 부재로 장 착시키고 추가적인 마찰 특성을 나타내는 네오디뮴 영구자석을 사용하였다. 이러한 핵심 부재는 재료실험을 통해 특성을 검증 하였고 도출된 거동 응답 결과를 통해 영구마찰 자동복원 댐퍼의 구조실험 예측 거동을 도출하였다. 우수한 복원 성능을 나타 내는 영구마찰 자동복원 댐퍼는 최대 하중 성능과 에너지 소산 능력이 우수하여 구조물에 적용 시 강한 지진에도 버티면서 발 생된 손상도 회복 시킬 수 있을 것으로 기대된다.

The new rotary friction damper was developed using several two-nodal rotary frictional components with different clamping forces. Because of these components, the rotary friction damper can be activated by building movements due to lateral forces such as a wind and earthquake. In this paper, various dependency tests such as displacement amplitude, forcing frequency and long term cyclic loading were carried out to evaluate on the structural performance and the multi-slip mechanism of the new damper. Test results show that the multi-slip mechanism is verified and friction coefficients are dependent on displacement amplitute and forcing frequency except long term cyclic loading.

Various hybrid dampers have been developed as increasing tall buildings in Korea. To minimize the installment space and cost, the new hybrid friction damper was developed using friction components. It is composed of two one-nodal rotary frictional components and a slotted bolted frictional connection. Because of these components, hybrid friction damper can be activated by building movements due to lateral forces such as a wind and earthquake. In this paper, displacement amplitude dependency tests were carried out to evaluate on the structural performance and the multi-slip mechanism of the hybrid damper. Test results show that the multi-slip mechanism is verified and friction coefficients are increasing as displacement amplitudes are increasing.

최근 지진의 빈도가 증가하면서 전력 시설물에 대한 피해 역시 심각한 상황이다. 요즘 들어 Hanger, Brace, Snubber와 같이 주요기기들을 연결하는 배관지지 시스템의 중요성이 강조되고 있다. 배관의 손상은 발전소 가동에 전체적인 영향을 미치기 때문에 손상을 주는 요인으로부터 보호할지지 장치가 필요하게 된다. 이러한 장치들은 배관에 작용하는 직․간접적인 진동과 충격을 저감시키는 역할을 하기 때문에 배관의 손상을 방지할 수 있다. 본 논문에서는 마찰진자 원리를 이용한 기계식 댐퍼를 개발하고 특성시험을 통해 장치 성능을 검증한 내용을 기술하였다. 또한 자체 개발한 설계 프로그램을 통해 예상된 해석값과 시험값을 비교분석하였고 결과적으로 설계의 신뢰성을 향상시켰다.

The friction damper can be used for improving the seismic resistance of existing buildings. The damper is often installed in bracing members. The energy dissipation capacity of the damping systems depends on the type of the structure, the configuration of the bracing members, and the property of dampers. In Korea, there are numerous low- to mid-rise reinforced concrete moment frames that were constructed considering only gravity loads. Those frames may be vulnerable for future earthquakes. To resolve the problem, this study developed a toggle bracing system with a high density friction damper. To investigate the improvement of reinforced concrete frames after retrofit using the developed damped system, experimental tests were conducted on frame specimens with and without the damped system. The results showed that the maximum strength, initial stiffness and energy dissipation capacity of the framed with the damped system were much larger than those of the frame without the damped system.

본 연구는 구조물의 내진보강을 위하여 사용되는 제진장치의 일종인 마찰댐퍼의 개발에 관한 것으로 기존의 마찰댐퍼의 마찰재로 적용되고 있는 고무, 금속 등의 재료를 초고분자 복합재로로 대체하여 작은 진동 및 큰 진동에도 대응할 수 있는 속도의존형 마찰댐퍼를 개발하였다. 이를 실험적으로 검증하기 위하여 5, 25, 50, 100, 150mm/sec의 속도변화에 따른 마찰댐퍼의 마찰력과 마찰계수의 변화를 관찰하였다. 실험결과 속도변화에 따라 마찰댐퍼의 성능과 마찰계수가 변화하는 것을 확인할 수 있었다.

수직거동 마찰댐퍼 시스템의 내진보강공법의 유효성을 판단하기 위해 제진장치의 반복가력실험과 1980년대 비내진 상세를 가지는 R/C건축물을 대상으로 하는 실물 2층 골조를 제작하여 유사동적실험을 실시하였다. 실험결과 수직거동 마찰댐퍼 시스템으로 보강된 실험체는 동일 가속도(200 gal)에서 기준 실험체 대비 최대하중은 약 1.6배 증가하였고, 응답변위는 0.4배로 저감되어 본 연구에서 개발된 수직거동 마찰댐퍼 내진보강공법의 유효성이 검증되었다.

Friction dampers are categorized as displacement-dependent energy dissipation devices, because their damper force is independent from frequency and velocity. They have found large practical application in seismic retrofitting of existing structures due to their low cost and simple installation. A typical friction damper consists of series of steel plates tighten together with high durability steel bolts in order to achieve more reliable friction through the interfaces. This study developed a multi-friction damper by laminating friction materials. In order to verify the performance of the multi-friction dampers, experimental tests were performed.

The failure of piping in nuclear power plants and various plant facilities is mainly caused by vibration due to fluid pressure, dead load, temperature expansion and earthquake load in the pipe. Repeated stresses due to vibration cause local fatigue failure on pipe joints where stress is concentrated, which is a factor that hinders the safety of the structure. Therefore, the vibration problem is solved by installing devices to solve the vibration problem in the pipe where vibration frequently occurs. In this study, we developed a damper that damps the dynamic load generated by piping using the friction pendulum principle, and analyzed the behavior curve of the MER-Spring specimen to be used.

이 논문에서는 원자력발전소나 각종 플랜트 시설물에서 배관을 보호하기 위하여 마찰방식을 이용한 댐퍼를 개발하여 성능을 분석 하는 연구를 수행하였다. 마찰방식댐퍼는 MER-Spring에 압축력을 가하여 베어링과 샤프트에 마찰력을 발생시켜 진동을 감쇠시키는 장치이 다. 댐퍼의 성능을 분석하기 위하여 MER-Spring과 마찰재의 재료특성을 분석하고, 마찰의 영향에 대한 연구를 수행하였으며, 이에 대한 거동 방정식을 수립하였다. 또한 재료의 변형 여부를 판단 및 수립된 거동방정식의 신뢰성 검토를 위하여 시작품을 제작하였고 시편으로 제작된 댐 퍼의 성능 시험과 유한요소 해석을 통하여 이를 분석하였다. 그 결과, 재료의 신뢰성이 확인되었고 마찰계수는 속도에 따른 보정이 필요하며, 반복재하 실험 및 유한요소해석 결과 우수한 결과를 나타냄을 확인하였다. 또한, 추후에 동적하중에 대한 검토가 수행되어 이 연구의 성과가 더 넓은 범위에 적용되었으면 한다.

In this paper, to protect the piping in nuclear power plants and various plant facilities, we have developed a damper using the friction method and carried out a study to analyze the performance. Friction typed damper means a device for attenuating vibration by generating a frictional force to the bearing and the shaft by applying a compressive force to the MER-Spring. In order to analyze the performance of the damper, the properties of MER-Spring and friction materials were analyzed, a study on the effects of friction was carried out, and the behavior of this equation was established. And, to determine whether deformation of the material and to examine the reliability of the behavior of equation established, prototypes was produced and, through a performance test and finite element analysis of a damper made of specimens, they were analyzed.

We have experienced cracking around column bottom and safety check places on a bridge due to lamp post shaken by traffic and wind. So we need to take a measure to decrease stress on lamp post by suppressing vibration. In this study, We have tested how much we can reduce the stress by using an anti vibration damper.

사장교 케이블은 초기 큰 인장력으로 축강성이 매우 크지만, 횡방향 휨강성은 약하다. 풍하중이나 교통하중은 케이블을 심각하게 진동시켜 사장교의 사용성에 부정적 영향을 끼친다. 그러므로 장대교량에 감쇠장치를 설치하는 진동 저감 계획이 절실히 요구된다. 마찰댐퍼는 교통하중이나 풍하중과 같은 동적하중이 작용하는 케이블 진동에서 진폭과 지속시간을 대폭 감소시킬 수 있는 효과적인 장치임을 알 수 있다. 케이블 진동은 댐퍼제작방법과 설치위치 및 형상에 따라 효율이 달라질 수 있다. 그럼에도 불구하고 본 실험연구의 마찰댐퍼 설치전 후 제진성능효과 분석결과는 향후 사장케이블의 진동을 저감시키는 기본 자료로 활용할 수 있다.

최근 세계 곳곳(중국, 아이티, 칠레, 필리핀, 대만 등)에서 대규모의 지진이 발생되하여 각국에서는 내진 설계가 되어 있지 않은 건축물들의 파괴로 인해 인명 및 재산 피해가 속출하는 상황들이 발생됨에 따라 우리나라도 지진에 대한 관심과 경각심이 고조되고 있다. 최근, 제진장치를 이용한 구조물의 에너지 흡수 특성의 정량화 및 제진장치를 장착한 구조물의 제진특성평가 등의 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 또한, 다양한 제진장치를 장착한 건축물의 증가와 더불어 신설 건축물 뿐만 아니라 기존 건축물의 내진개수와 지진응답저감을 목적으로 제진장치가 점차 널리 활용 되고 있다. 제진장치의 하나인 전단형 마찰댐퍼는 감쇠성능이 온도나 주파수에 대해 비교적 안정적인 거동을 나타내고 있어 신뢰성이 높아 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 전단형 마찰댐퍼의 실재하실험을 실시하여 이력거동 특성을 파악하였다. 특히, 접지면적과 두께를 확대하여 마찰력을 높여주는 평와셔 그리고 특수열처리로 제작 된 접시형의 스프링와셔를 사용한 전단형마찰댐퍼의 마찰내력을 비교 검토하였다.