In this work, TiO2 3D nanostructures (TF30) were prepared via a facile wet chemical process using ammonium hexafluorotitanate. The synthesized 3D TiO2 nanostructures exhibited well-defined crystalline and hierarchical structures assembled from TiO2 nanorods with different thicknesses and diameters, which comprised numerous small beads. Moreover, the maximum specific surface area of TiO2 3D nanostructures was observed to be 191 m2g-1, with concentration of F ions on the surface being 2 at%. The TiO2 3D nanostructures were tested as photocatalysts under UV irradiation using Rhodamine B solution in order to determine their photocatalytic performance. The TiO2 3D nanostructures showed a higher photocatalytic activity than that of the other TiO2 samples, which was likely associated with the combined effects of a high crystallinity, unique features of the hierarchical structure, a high specific surface area, and the advantage of adsorbing F ions.

In this study, the effects of kaolin addition on the properties of reticulated porous diatomite-kaolin composites are investigated. A reticulated porous diatomite-kaolin composite is prepared using the replica template method. The microstructure and pore characteristics of the reticulated porous diatomite-kaolin composites are analyzed by controlling the PPI value (45, 60, and 80 PPI) of the polyurethane foam (which are used as the polymer template), the ball-milling time (8 and 24 h), and the amount of kaolin (0–50 wt. %). The average pore size decreases as the amount of kaolin increases in the reticulated porous diatomite-kaolin composite. As the amount of kaolin increases, it can be determined that the amount of inter-connected pore channels is reduced because the plate-shaped kaolin particles connect the gaps between irregular diatomite particles. Consequently, a higher kaolin percentage affects the overall mechanical properties by improving the pore channel connectivity. The effect of kaolin addition on the basic properties of the reticulated porous diatomite-kaolin composite is further discussed with characterization data such as pore size distribution, scanning electron microscopy images, and compressive strength.

As the importance of three-dimensiona (3D) nano patterns and structures has recently emerged, interest in the study of 3D structures of block copolymers has increased. However, most existing studies on block copolymer 3D patterns on substrates are limited to simple 3D structures such as a multi-layered forms. In this study, we propose an experimental method for realizing free-standing 3D block copolymer patterns on substrates using an e-beam lithographic template and film transfer method. The block copolymer 3D structure formed in wide hole templates are similar to simple multi-layered structures; however, as the width of the hole template become narrower, more complex block copolymer 3D structures are formed in which the upper and lower layer structures are interconnected. Furthermore, we introduce a method to fabricate novel block copolymer structures in which the 2D planar structures are connected to 3D complex structures. Proposed 3D block copolymer fabrication method provides a framework for generation of unconventional 3D structures of block copolymer, which can be useful for next generation 3D devices.

This paper presents the novel observation model, called Modified Spherical Signature Descriptor(MSSD), capable of representing 2D image generated from 3D point cloud data. The Modified Spherical Signature Descriptor has a uniform mesh grid to accumulate the occupancy evidence caused by neighbor point cloud data. According to a kind of area such as wall, road, tree, car, and so on, the evidence pattern of 2D image looks so different each other. For the parameter learning of Convolutional Neural Network(CNN) layers, these 2D images were applied as the input layer. The Convolutional Neural Network, one of the deep learning methods and familiar with the image analysis, was utilized for the urban structure classification. The case study on CNN practice was introduced in detail in this paper. The simulation results shows that the classification accuracy of CNN with 2D images of the proposed MSSD was improved more than the traditional methods' one.

PURPOSES: In this study, a three-dimensional nonlinear finite element analysis (FEA) model for airport concrete pavement was developed using the commercial program ABAQUS. Users can select an analysis method and set the range of input parameters to reflect actual conditions such as environmental loading.METHODS : The geometrical shape of the FEA model was chosen by considering the concrete pavement located in the third-stage construction site of Incheon International Airport. Incompatible eight-node elements were used for the FEA model. Laboratory test results for the concrete specimens fabricated at the construction site were used as material properties of the concrete slab. The material properties of the cement-treated base suggested by the Federal Aviation Administration(FAA) manual were used as those of the lean concrete subbase. In addition, preceding studies and pavement evaluation reports of Incheon International Airport were referred for the material properties of asphalt base and subgrade. The kinetic friction coefficient between the concrete slab and asphalt base acquired from a preceding study was used for the friction coefficient between the layers. A nonlinear temperature gradient according to slab depth was used as an input parameter of environmental loading, and a quasistatic method was used to analyze traffic loading. The average load transfer efficiency obtained from an Heavy falling Weight Deflectomete(HWD) test was converted to a spring constant between adjacent slabs to be used as an input parameter. The reliability of the FEA model developed in this study was verified by comparing its analysis results to those of the FEAFAA model.RESULTS : A series of analyses were performed for environmental loading, traffic loading, and combined loading by using both the model developed in this study and the FEAFAA model under the same conditions. The stresses of the concrete slab obtained by both analysis models were almost the same. An HWD test was simulated and analyzed using the FEA model developed in this study. As a result, the actual deflections at the center, mid-edge, and corner of the slab caused by the HWD loading were similar to those obtained by the analysis.CONCLUSIONS : The FEA model developed in this study was judged to be utilized sufficiently in the prediction of behavior of airport concrete pavement.

Defects of zeolite membranes often lower their separation performance. Thus, the investigation of the defects is highly critical in achieving high separation performance. While general characterization methods (e.g. scanning electron microscopy; SEM) that examine the membrane surface cannot detect defects, the FCOM measurement is able to identify the defective structure inside the zeolite membrane using dye molecules of appropriate size [1]. In this work, various dyeing conditions (times and concentrations) were applied to a MFI zeolite membrane in an attempt to investigate the defective structure. Furthermore, the quantitative analysis is practiced to measure the defects in numerical form.

In recent years, the number of earthquakes has increased worldwide. There has been an extreme increase on the Korea Peninsula, which is considered a safety zone for earthquakes. In particular, in the event of earthquakes, most structures on the Korea Peninsula are severely damaged, because most are not designed to withstand them. Damage to and destruction of civil structures, such as bridges, nuclear facilities, and dams, is worse than that of other structures. It is necessary to evaluate and predict the extent of damage by earthquake magnitude, as the magnitude of earthquakes is increasing as well as the frequency. A major feature of the occurrence of earthquakes is uncertainty. For this reason, it is necessary to adopt a stochastic approach, and studies using this approach are increasing. However, although there have been several studies on bridges and nuclear facilities, there have been few studies on probabilistic seismic risk evaluation for multi-functional weirs. Thus, this study presents 3D multi-functional weirs and performs a time history analysis by using LS-DYNA, a general structure analysis program. Probabilistic seismic fragility assessment is conducted by Monte Carlo simulation.

미국 및 프랑스의 경우, 초대형 항공기 출현, 항공기 기어 형상의 변화 및 항공교통의 지속적인 수요로 인하여 과거 노모그래프를 사용하는 설계법으로 포장을 설계하는데에 많은 한계가 있었다. 이러한 연유로 미국 FAA 및 프랑스 LCPC등은 포장 구조 시스템을 해석하고 이를 근거로 포장의 공용성을 예측하는 역 학적 경험적 설계법을 개발하였고, 현재도 개선 중에 있다. 줄눈 콘크리트 포장인 공항 콘크리트 포장의 경우 아스팔트 포장과는 달리 조인트를 가지는 이유로 다층탄성해석 프로그램을 통한 설계법에서 최근에 는 3차원 유한요소방법을 이용한 설계법으로 변화하고 있다. 본 연구는 국내의 역학적-경험적 공항포장 설계법을 개발하기 위해 FAA에서 개발한 공항포장용 3차원 유한요소프로그램인 FEAFAA를 참고하여 범용 해석 프로그램인 ABAQUS로 이를 개선한 모형을 구축하 였고, 기존 개발된 줄눈 콘크리트 포장용 3차원 유한요소해석 프로그램인 FEAFAA, EverFE 등과 비교하 여 구축 모형을 검증하였다. 그리고 항공기의 이동하중에 대한 포장의 거동을 해석할 수 있는 동적 해석 모형으로 확장하였고, 향후 인천공항공사의 현장 시험을 통해 모형에 대한 검증을 수행할 예정에 있다.

A seismic response analysis method for three-dimensional floating offshore structures due to seaquakes is developed. The hydrodynamic pressure exerted on the structure is calculated taking into account the compressibility of the sea water, the fluid-structure interaction, the energy absorption by the seabed, and the energy radiation into infinity. To validate developed method, the hydrodynamic pressure induced by the vibration of a floating massless rigid circular disk is calculated and compared with an exact analytical solution. The developed method is applied to seismic analysis of a support structure for a floating offshore wind turbine subjected to the hydrodynamic pressures induced from a seaquake. Analysis results show that earthquake response of a floating offshore structure can be greatly influenced by the compressibility of fluid, the depth (natural frequencies) of the fluid domain, and the energy absorption capacity of the seabed.

본 논문은 철근콘크리트 구조물의 지진해석에 관한 국제 벤치마크 프로젝트인 SMART-2013을 통해 3차원 비대칭 철근콘크리트 건물의 고유진동수와 재료 비선형성을 고려한 지진응답을 계산한 결과를 제시한다. 이를 위해 콘크리트와 철근의 비선형 재료모델을 구성하고 대표부피요소에 대한 국부테스트를 수행하여 비선형 모델의 성능을 평가하였다. 이러한 SMART-2013 철근콘크리트 건물의 비선형 유한요소모델에 대해 모드해석과 저강도 지진하중에 대한 선형 시간이력해석을 수행한 결과, 구조물의 고유진동수, 변위 및 가속도 시간이력이 SMART-2013 프로젝트에서 제시한 실험값들과 유사하였다. 또한 Northridge 지진에 대한 변위 및 가속도 응답의 시간이력과 최대층간상대변위의 응답스펙트럼을 계산하여 고강도 지진 하중에 대한 이 철근콘크리트 건물의 거동을 평가하였다.

3차원 구조광 스캐너를 이용하여 비파괴적, 비접촉적 으로 식물 잎 면적을 측정하는 방법을 고안하고자 하였 다. 3차원 구조광 스캐너를 이용하여 측정한 콩의 잎 면 적은 엽면적 측정기로 측정한 잎 면적과 높은 상관관계 를 보였다. 또한 콩의 V1~V4까지의 각 생장단계마다 3차원 스캔 이미지를 이용하여 측정한 잎 면적은 지상 부를 수확한 후 측정한 생중량 분석 결과와 매우 높은 상관관계(R2=0.98)를 나타내었다. 가뭄 및 염분 스트레 스 환경에서 3차원 스캐너를 이용하여 시간에 따른 콩 의 생장의 변화를 비교한 결과, 대조구의 식물체 잎 면 적은 시간이 경과될수록 증가한 반면 가뭄 및 염분처리 구의 식물체 잎 면적은 처리 12일과 14일 후 각각 감소 하여 처리구 간 뚜렷한 차이를 나타내었다. 이러한 결과 를 통해 3차원 스캐너를 이용하여 다양한 환경에서 식 물체의 잎 면적과 생체량을 효과적으로 추정할 수 있음 을 확인하였다. 사 사 본 연구는 미래창조과학부 중견연구자 지원사업(과제 번호: 20110028162)과 KRIBB 기관고유사업의 연구비 지원으로 수행되었습니다.

목적 : 생체조직 구조물 연구에 고식적으로 시행되어 왔던 조직학적 분석은 시간이 오래 걸리 고 비용이 많이 들며 한번 절편을 내고 난 후에는 조직에 손상이 있어 다른 검사를 시행 할 수 없고 3차원적 정보를 제공하지 못하는 단점이 있다. 그래서 광학기술의 발달로 인해 마이크 로 단층촬영(micro-computed tomography; micro-CT)기술이 개발되면서 비침습적이면서 조 직의 내부 구조나 조직상태를 단층영상으로 고 해상력의 영상을 얻을 수 있다. 최근에는 수십 나노에서 수 마이크로 미터의 공간분해능을 제공하는 방사광 X-선 마이크로-CT(synchrotron radiation hard X-ray micro-CT; SR-μCT)을 개발하여 기존에 볼 수 없었던 불투명 물질의 내 부의 복잡한 미세구조를 관찰하고 분석할 수 있다. 본 연구에서는 포항가속기 연구소의 방사광 7B2 빔라인의 방사광 X-선 마이크로-CT 장치 를 이용하여 BALB/c 쥐눈 조직 시료를 이용하여, 기존의 다른 영상 획득방법에서 어려웠던 시 료 내부구조를 자세하게 분석하고 그 유용성을 확인하고자 한다. 방법 : 본 실험은 BALB/c 쥐눈의 미세 단층촬영을 위하여 포항가속기연구소의 7B2 빔라인을 이용하였다. 마이크로-CT 촬영은 시료의 회전이 가능한 3축 스테이지 위에 고정시키고, 0o에 서 180o 까지 일정한 간격으로 시료를 회전시키면서 각각의 각도에서 X-선 영상을 획득한다. 7B2의 데이터 수집 시스템 프로그램은 LabVIEW 프로그램을 사용하여 저장 분석한다. 광학현미경에는 2배, 5배, 10배 및 20배의 대물렌즈를 선택할 수 있게 회전판(turret)을 부착하 였다. 섬광결정으로는 0.1~0.5mm 두께의 CdWO4 결정을 사용하였다. 또한 H&E 염색 후 얻은 영상과 비교 분석하였다. 결과: BALB/c 쥐눈의 SR-mCT 촬영 영상은 내부 구조의 관찰이 가능하였고, 조직염색 후 얻 은 영상과 비교한 분석한 결과, 눈을 구성하는 모든 구조들이 잘 일치하였다. 결론: 포항가속기 7B2 빔라인에서 방사광 X-선 마이크로-CT 영상 시스템을 이용하여 고해상 도의 BALB/c 쥐눈의 영상을 획득하였고, 이를 프로그램 영상처리를 통하여 단면영상과 3D영 상으로 재구성하여한 후 미세한 해부학적 구조와 병변의 발견 유용성을 비교하여 보았다. 시료 의 X-선 흡수도 차이에 의한 영상정보를 나타내는 일반 X-선과 달리 방사광은 빔의 세기가 크고, 퍼짐성이 작고, 파동의 진행방향이 일치하는 특성을 갖는 방사광 X-선을 이용하여 획득 한 BALB/c 쥐눈의 영상은 일반 X-선 영상에 비해 고분해능, 고대조도 영상정보를 제공 하므 로, 눈 조직의 구조뿐만 아니라 질환이 동반된 눈 조직의 연구에 유용하게 사용할 수 있을 것 이다.

Almost all buildings and infrastructures made of advanced composite materials are fabricated without proper design. Unlike airplanes or automobiles, prototype test is impossible. One cannot destroy 10 story buildings or 100-meter long span bridges. People try to build 100-story buildings or several thousand meter long span bridges. In order to realize "composites in construction", the following subjects must be studied in detail, for his design. Concept optimization, Simple method of analysis, Folded plate theory, Size effects in failure, and Critical natural frequency. Unlike the design procedure with conventional materials, his design should include material design, selection of manufacturing methods, and quality control methods, in addition to the fabrication method. In this paper, concept optimization and folded plate theory are presented for practicing engineers.

본 연구에서는 고체요소를 사용하여 내재된 층간분리의 크기 및 위치 변화에 대한 복합소재 적층구조의 자유진동 특성을 분석한다. 본 연구에서 제시하는 3차원 유한요소 모델은 기존의 접근 방법에 비하여 정확성 뿐만 아니라 전 체 진동 모드를 보여준다는 점에서 장점을 갖는다. ABAQUS가 적용된 유한요소 모델은 다양한 내재된 층간분리를 포함하는 적층구조의 자유진동을 분석하기 위하여 사용되었다. 도출된 수치해석 결과는 기존의 연구결과와 비교하 여 잘 일치함을 보였다. 특히, 본 연구에서 제시한 결과는 층간분리의 크기, 길이-두께의 비율, 그리고 층간분리의 위치변화에 대하여 국부 진동 모드에 미치는 중요한 영향들에 대하여 초점을 둔다.

의성소분지 화산칼데라 지역에서 3차원 복합 지구물리탐사를 수행하였다. 2차원적인 해석이 주를 이루었던 선행 연구의 제한점을 극복하기 위하여 간격이 조밀한 자기지전류탐사와 중력탐사를 수행하였다. 자기지전류탐사와 중력탐사 자료로부터 각기 해석된 역산 결과들에 대해 역산 자료간의 상관관계 및 새로 제안된 구조해석 방법을 이용하여 복합 해석하였으며, 이를 각 구조별로 3차원 지질구조로 영상화하였다. 이 연구에서 제안하는 구조화 지수(Structure Index; SI) 기법은 물성간의 공간적 상관관계와 물성 값의 이상 정도를 이용하여 계산되는 구조화 각도(Type Angle; TA) 및 구조화 강도(Type Intensity; TI) 값의 분포를 이용하는데, 이 기법을 통한 3차원 구조 해석을 수행하였다. 제안 기법을 화산칼데라에 적용한 결과 1) 화산칼데라 중앙부에서 심도 1 km 부근까지 연장되는 낮은 밀도와 전기비저항을 갖는 화산쇄설성 퇴적암류, 2) 높은 밀도와 전기비저항을 갖는 ring fault 주변의 관입 화성암류, 3) 3-5 km 심도의 상대적으로 낮은 전기비저항과 높은 밀도를 갖는 기반암을 3차원으로 영상화할 수 있었다.

본 연구에서는 지반-구조물 상호작용을 고려한3차원 지반-구조계의 지진응답 해석을 수행하고 그 기법의 적용성과 타당성을 검토한다. 이를 위해 구조물과 구조물 주변의 근역지반을3차원 유한요소로서 모델링하고 원역지반에 대해서는 기 개발한 3차원 동적 무한요소를 적용한다. 모든 입사 성분P, SV 그리고 SH파가 고려되었을 때, 등가 지진하중은 무한요소에 의해 구해진 무한 지반의 동적 강성과 자유장 해석을 통해 구해진 지반의 응력과 변위응답을 이용하여 구해진다. 검증 및 적용 예제는 적층 자유장의 지반응답해석과 전형적 원자로 격납건물의 지반-구조물 상호작용을 고려한 층응답 스펙트럼을 구하는 것으로 하였다. 해석 결과는 다른 기법에 의해 구해진 값들과 비교하였으며, 본 기법의 정확성과 정밀성을 확인할 수 있다.

본 논문은 다중 적층지반상의 지반-구조물 상호작용 해석을 위한 3차원 무한요소를 소개한다. 본 무한요소는 Cartesian 좌표계에서 정식화되었으며, 수평, 수평모서리, 수직, 수직 모서리 그리고 수평 수직 모서리 무한요소로서 총 5개의 무한요소로서 구성된다 적용한 형상함수 내부의 파동함수들은 적층지반의 파동문제를 효과적으로 모사하며 다중파동성분을 포함하고 있다. 본 요소의 성능을 검증하기 위하여 주파수영역에서 여러 가지 예제해석을 수행하였다. 균질 및 적층지반상 강체기초와 묻힌 케이슨 기초의 무차원 동적 거동(compliance & impedance)을 구하였으며, 기연구자들의 값과 비교 검토하였다.

본 논문에서는 단면상의 화이버 요소를 사용하여 3차원 강구조물의 점진적인 소성화를 고려하는 실용적인 비선형 비탄성 해석방법을 개발하였다. 부재의 , 등의 기하비선형은 안정함수로 고려하였다. 잔류응력은 단면상에 있는 화이버 요소에 초기응력을 가하여 고려하였다. 각 하중 단계에서 탄성상태인 단면을 계산하여 축강성과 휨강성을 직접 결정함으로서 점진적인 소성화를 고려하였다. 각 화이버 요소의 응력 변화를 계산하여 변형률 반전효과를 고려하였다. 제안된 해석 방법은 3차원 강구조물의 실용적인 해석 및 설계에 유용하게 사용될 것이라 판단한다.