층류 경계층 내 반구에 의해 유기되는 말굽와류를 흡입 제어했을 때 후류영역에서의 마찰저항 변화를 측정하였다. 이를 위해 회류수조에서 유동가시화를 실시하여 최적의 자유유속, 반구 크기 및 흡입제어 구멍 크기를 결정하였고, 반구 후류영역에 설치된 평판과 연결된 동력계로 표면 마찰저항 감소를 측정하는 실험을 수행하였다. 평판에 설치된 반구 전방에는 유입 유동에 의해 반구를 감싸는 말굽와류가 생성되며 그 주위 와도 방향에 의해 후류영역으로는 빠른 유속의 유동이 유입되어 머리핀 와류 생성을 촉진시킨다. 따라서 반구 전방에 생성되는 말굽와류 세기를 흡입 제어에 의해 약화시킴으로써 반구 좌우측으로 길게 형성된 유속방향 와류가 후류영역으로 공급하는 에너지는 감소하게 된다. 즉, 반구 전방의 말굽와류를 제어함으로써 후류영역으로부터 생성되는 헤어핀 와류 발생 주파수가 줄어 들게 된다. 염료 주입을 이용한 유동 가시화 영상을 해석한 결과로 머리핀 와류의 발생 빈도가 흡입제어에 의해 36.4 % 감소되었고, 후류 영역에서 측정된 표면 마찰저항은 2.3 % 감소되는 것으로 나타났다.

This study develops a new hybrid passive energy dissipation device for seismic rehabilitation of an existing structure. The device is composed of a friction damper combined with a steel plate with vertical slits as a hysteretic damper. Analytical model is developed for the device, and the capacity of the hybrid device to satisfy a given target performance is determined based on the ASCE/SEI 7-10 process. The effect of the device is verified by nonlinear dynamic analyses using seven earthquake records. The analysis results show that the dissipated inelastic energy is concentrated on the hybrid damper and the maximum interstory drift of the SMRF with damping system satisfies the requirement of the current code.

도로이용자는 안전하고, 평탄하고 쾌적한 고속도로를 요구하고 있다. 이에 도로관리자는 포장 유지보수 최소화로 막힘없는 고속도로를 구현하고, 고기능성 포장으로 도로이용자에게 쾌적한 주행성과 안정성을 제공하고자 한다. 따라서 도로이용자와 관리자 모두를 충족시키기 위하여 기존의 포장 형식 체계의 장점을 수용하고 단점을 극복할 수 있는 포장형식으로, 콘크리트 포장의 우수한 공용성과 아스팔트 포장의 주행쾌적성 및 기능성을 수용하여 고기능성 장수명 복합포장(Composite pavement) 시스템을 도입하였다. 복합포장은 고내구성 신설 콘크리트 강성기층 위에 고기능성 아스팔트 포장을 시공하여 내구성을 극대화하면서도 최고의 다기능성 포장 표면을 도로이용자에게 제공하는 포장형식이다. 반사균열의 억제가 가능한 연속철근 강성기층과 기층열화 방지와 경계면 부착성능 향상을 위한 불투수 중간층 설치하였다. 표층은 저소음 배수성 아스팔트 포장을 설치하여 우천시에도 미끄럼저항성을 확보할 수 있도록 하였으며, 타이어-노면 마찰 소음 감소로 도로이용자에서 쾌적한 주행성을 제공하였다. 고기능성 장수명 복합포장 구간의 기능성 평가는 복합포장 시공 후 약 1∼3개월 후인 2016년 12월에 1차 조사, 공용 약 6∼8개월인 2017년 5월에 2차 조사를 실시하였다. 시간경과에 따른 비교를 위하여 복합포장(Q-Pave)과 유사한 기간에 시공된 SMA와 종방향타이닝이 설치된 줄눈콘크리트포장(LT)도 함께 조사하였다. 미끄럼저항은 ASTM E 274 방법을 준용하였으며, 타이어-노면 마찰소음은 CPX방법(ISO 11819)을 준용하였다. 미끄럼저항 측정 결과, 그림 1에 나타낸 바와 같이, 아스팔트 포장에서 시공초기 아스팔트 유분으로 인한 초기 미끄럼 저항 값은 상대적으로 떨어지는데 비해 5개월 후의 미끄럼 저항은 평균 6.8이 회복함을 보이고 있다. 타이어-노면 마찰소음 조사결과를 그림2에 나타내었으며, 저소음・배수성(Q-Pave)을 표층으로 한 복합포장의 소음도가 가장 우수하였으며 5개월간 소음 변화량도 미미한 것으로 분석되었다.

터널 내 주행시 도로이용자에게 주행 쾌적성 및 안전성 향상을 위하여 터널 콘크리트 포장 표면에 고성능 표면처리 공법(NGCS : Next Generation Concrete Surface), 다이아몬드 그라인딩 공법(DG : Diamond Grinding) 등을 적용하고 있다. 최근 개통된 노선 중에서 표면처리 공법을 적용한 터널 포장에 대하여 미끄럼저항(ASTM E 274) 및 타이어-노면 마찰소음(ISO 11819)을 측정하였다. NGCS가 적용된 터널구간은 평택제천선 금성터널(공용 약 25개월), 울산포항선 양북1터널(공용 약 12개월), 서울양양선 인제터널(공용 약 1개월)이며, DG가 적용된 구간은 평택제천선 산척4터널(공용 약 25개월)이다. 미끄럼저항 측정결과를 그림 1에 나타내었다. NGCS 적용구간의 미끄럼 저항이 DG구간보다 다소 낮았으나 모두 유지관리기준을 만족하였다. 타이어-노면 마찰소음 측정결과를 그림2에 나타내었다. NGCS 적용구간이 DG 적용구간보다 소음이 더 작게 발생하는 것으로 분석되었다.

본 연구에서는 회전 원판 장치에 고분자-계면활성제의 혼합체를 첨가제로 사용하여 난류 유동장에서의 마찰저항 감소효과에 대해서 조사 연구하였다. 세가지의 분자량이 다른 PAA를 마찰저항 감소효과에 영향을 줄 수 있는 여러 인자들에 대헤서 살펴 보았다. 특히 이 연구에서는 이온성 고분자와 계면활성제의복합체가 마찰저항 감소현상에 어떠한 영향을 미치는 지에 대해서 연구하였다. 계면활성제와 고분자첨가제 사이의 형태학적 차이점에 특별한 관심을 가지고 실험을 하였으며 이온성 고분자의 pH에 대한 영향에 대해서도 조사하였다. 고분자와 계면활성제간의 복합체는 거대한 전해질과 같은 거동을 보이며 계면활성제가 고분자의 형태를 변화시켜 고분자의 크기를 확대시킨다. 따라서 이러한 복합체는 단일 고분자계와 비교해서 수력학적부피, 관성반경, 점도등의 값이 크게 나타나며 이렇게 팽창된 고분자는 난류 유동장에서의 마찰저항 감소효율을 증가시킨다.