최근 수년간 터키, 인도네시아, 멕시코 등 전세계 곳곳에서 대규모의 지진이 발생하였으며 지진피해는 막대한 인적, 물적 피해를 초래하여 심각성을 일깨우고 있다. 대한민국과 인접 국가인 일본은 난카이 대지진과 같은 위협이 다가오고 있으며 대한민국에 서도 2016년, 2017년 경주와 포항에 잇따라 지진이 발생하였다. 이에 따라 현재 대한민국에서 추구하고 있는 안전한 도시환경을 구축 하기 위해서는 지진 재해 대응설계와 연구가 고도화될 필요가 있다. 본 연구에서는 지진 하중의 에너지를 소산함으로써 구조물이 견딜 수 있도록 하는 댐퍼에 대한 연구를 수행하였다. 일반적으로 재료의 항복을 통해 에너지 소산을 유도하는 강재댐퍼의 효율성을 높이기 위해 루프형 댐퍼를 제안하였다. 루프형 댐퍼는 단일 개체로 이뤄진 띄 형태의 강재가 루프형상을 갖으며 이어지는 댐퍼형태를 갖는다. 해당 댐퍼는 혁신적인 구조를 통해 비교적 작은 강재를 사용해도 큰 에너지 소산을 유도할 수 있다. 이를 입증하기 위해 형상적 변수를 설정하여 ABAQUS 프로그램을 사용한 유한요소해석을 수행하였고 힘-변위 그래프, 최대하중, 에너지 소산 등 댐퍼의 성능을 파악할 수 있는 결과를 도출하여 비교분석 하였다. 결과적으로 더 적은 강재를 사용해도 큰 에너지 소산, 최대하중 성능을 도출할 수 있음을 입증하였으며 추후 연구에서 신뢰성을 향상시키기 위한 실험과 실용성을 입증하기 위한 실제 지진하중 적용 프레임 구조물 수치해석을 진행하고자 한다.

다양한 Zr/Ti 비율을 갖고 있는 강유전체 PZT박막을 졸-겔 법으로 증착하였고 상부 백금전극의 제조방법과 열처리온도의 변화에 따라 강유전체 특성을 측정하여 이력곡선의 변형 원인을 조사하였다. Pt/PZT/Pt 캐패시터는 상부 백금전극을 반응성 이온 식각(RIE) 하는 과정에서 생성된 dc plasma 전압에 의하여 양의 방향으로 분극되었고 도메인 계면에 포획된 전하에 의해 내부전장이 발생되었다. PZT 박막은 sputtering으로 상부전극을 증착하는 과정에서 이력곡선의 중간에 잘룩하게 되는 시효현상이 관찰되었다. 상부전극을 제작한 후 열처리는 포획된 전하를 제거시켜 양호한 이력곡선 특성을 되찾게 하였다. Zr/Ti 비율이 감소함에 따라 내부전장이 증가하였으며 내부전장이 없어지는 열처리온도가 증가하였다.