열적외선영상을 이용한 동결된 암석의 파괴특성 연구

박지환,박형동,Park, Jihwan,Park, Hyeong-Dong 한국암반공학회 2015 터널과지하공간 Vol.25 No.2

암석시료에 응력이 가해질 경우 역학적 에너지가 대상 물체에 누적되고, 대상 암석에 한계응력 이상이 가해질 경우 시료의 파괴가 발생한다. 이 때 시료 내부에 저장되어 있던 역학적 에너지는 물리적 변형뿐만 아니라 빛, 열, 소리 등 다양한 형태의 에너지로 발산된다. 본 연구에서는 $-10^{\circ}C$ 저온 환경에서 섬록암, 현무암, 응회암을 대상으로 일축압축강도 시험과 점하중강도 시험을 수행하고, 이때 발생하는 온도 변화를 열적외선카메라를 이용해 측정하고 정량적으로 분석하였다. 파괴 직전 파괴면에 응력이 집중되어 온도가 상승하였고, 파괴 순간 축적된 에너지가 열에너지의 형태로 방출되며 파괴면의 온도가 급격히 상승하는 것이 감지되었다. 강도가 높고 신선한 섬록암과 현무암 시료의 온도 상승폭이 상대적으로 강도가 낮고 풍화된 암석인 응회암 시료의 온도 상승폭에 비해 더 크게 나타났다. 본 연구결과는 저온지역에 위치한 암반사면, 터널, 광산 내부의 응력 집중지점을 감지해 향후 발생 가능한 재해를 예방하는데 적용될 수 있으며, 지진예측을 위한 위성영상 분석에도 적용될 것으로 기대된다. Mechanical energy is accumulated in the object when stress is exerted on rock specimens, and the failure is occurred when the stress is larger than critical stress. The accumulated energy is emitted as various forms including physical deformation, light, heat and sound. Uniaxial compression strength test and point load strength test were carried out in low temperature environment, and thermal variation of rock specimens were observed and analyzed quantitatively using thermal infrared camera images. Temperature of failure plane was increased just before the failure because of concentration of stress, and was rapidly increased at the moment of the failure because of the emission of thermal energy. The variations of temperature were larger in diorite and basalt specimens which were strong and fresh than in tuff specimens which were weak and weathered. This study can be applied to prevent disasters in rock slope, tunnel and mine in cold regions and to analyze satellite image for predicting earthquake in cold regions.

마그넬리상 합성과 광전기화학셀 전극 응용

박지환,양하늘,홍순현,김천중,김도진,Park, Jihwan,Nguyen, Duc Quang,Yang, Haneul,Hong, Soonhyun,Truong, Thi Hien,Kim, Chunjoong,Kim, Dojin 한국재료학회 2018 한국재료학회지 Vol.28 No.5

Hydrothermal synthesis of highly crystalline $TiO_2$ nanorods is a well-developed technique and the nanorods have been widely used as the template for growth of various core-shell nanorod structures. Magneli/CdS core-shell nanorod structures are fabricated for the photoelectrochemical cell (PEC) electrode to achieve enhanced carrier transport along the metallic magneli phase nanorod template. However, the long and thin $TiO_2$ nanorods may form a high resistance path to the electrons transferred from the CdS layer. $TiO_2$ nanorods synthesized are reduced to magneli phases, $TixO_{2x-1}$, by heat treatment in a hydrogen environment. Two types of magneli phase nanorods of $Ti_4O_7$ and $Ti_3O_5$ are synthesized. Structural morphology and X-ray diffraction analyses are carried out. CdS nano-films are deposited on the magneli nanorods for the main light absorption layer to form a photoanode, and the PEC performance is measured under simulated sunlight irradiation and compared with the conventional $TiO_2/CdS$ core-shell nanorod electrode. A higher photocurrent is observed from the stand-alone $Ti_3O_5/CdS$ core-shell nanorod structure in which the nanorods are grown on both sides of the seed layer.

스마트 디바이스 기반 유지보수 관리자용 자동화 모델 구축에 관한 연구

박지환,정수완,이서준,송진우,권순욱,Park, Jihwan,Chung, Suwan,Lee, Seojoon,Song, Jinwoo,Kwon, Soonwook 한국건설관리학회 2021 한국건설관리학회 논문집 Vol.22 No.1

지난해 기준 국내 30년이 넘은 노후화 건축물이 37%를 차지하고 있으며, 건물 노후화 수치가 점차적으로 늘어남에 따라, 건물유지보수의 필요성이 대두되고 있다. 건물의 유지보수를 위해서는 많은 작업 주체가 참여하여 업무를 진행한다. 그 중 '유지보수 관리자'의 업무가 가장 큰 비중을 차지한다. 현재 업무를 살펴보면 유지보수 건축물의 이력관리를 도면 혹은 수기로 기록하여 보관하는 방식으로 진행되고 있으며, 해당 자료를 재 열람하기 위해서는 많은 시간이 소모된다. 이에 본 연구에서는 작업자의 유지관리 업무 편의성 향상과 이력관리를 최적화 하기위해 기존 유지보수 프로세스를 파악하고, 분석하여 문제점을 도출하고 스마트 디바이스 기반의 자동화 모델을 구축하였다. 본 연구는 스마트 디바이스 기반의 자동화 모델 구축을 위하여, ① 일반적인 시설물 관리 프로세스 분석 및 관련 문헌 검토, ② 현재 유지보수 프로세스 개선, ③BIM Data, COBie Data, IoT 및 AR 기술을 기반으로 유지보수 관리 자동화 모델 기능 구성도 제작, ④ 스마트 디바이스 기반 유지보수 관리 자동화 모델 구축, ⑤ 사례 현장 적용, 유지보수 관리 진행 및 이력정보 재검토 소요 시간 비교를 통한 시스템 검증을 실시하였다. Based on the previous year's statistics, 37% of buildings in South Korea are aged over 30 years. As the number of the aging buildings increases, so does the need for maintenance. Building maintenance involves a significant number of works; the work of 'maintenance manager' accounting for the largest part. Currently, the maintenance history record is mostly in drawing or handwritten form which makes reviewing the data highly time consuming. Therefore, to improve the convenience of maintenance works and optimize historical data management, the existing maintenance process was analyzed. Problems were derived and a smart device-based automation model was established. In order to establish a smart device-based automation model, ① general flow of facility management process was analyzed and related articles were reviewed, ② current maintenance process was optimized, ③ functional block diagram of BIM Data, COBie Data, IoT, and AR-based automated maintenance management model was created, ④ a smart device-based automated maintenance management model was constructed, ⑤ finally, the above system was verified by testing the aforementioned model in the field site, evaluating the time required for the maintenance process and reviewing maintenance history data against the current one.

딥러닝을 이용한 가솔린 엔진에서의 노킹 발생 시점 판정 모델 개발

박지환(Jihwan Park),조석원(Seokwon Cho),송치헌(Chiheon Song),이상열(Sangyul Lee),김민재(Minjae Kim),민경덕(Kyoungdoug Min) 한국자동차공학회 2018 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2018 No.11

Least Squares 기반의 Volterra Filter를 이용한 비선형 반향신호 억제기

박지환(Jihwan Park),이봉기(Bong-Ki Lee),장준혁(Joon-Hyuk Chang) 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.12

기존의 반향신호 억제기는 스피커와 마이크 사이의 선형 관계만을 고려하여, 마이크로 입력된 신호로 부터 반향신호를 억제한다. 하지만 실제적으로 스피커는 비선형성을 가지고 있으며, 이 때문에 기존의 반향신호 억제기는 비선형 반향신호 환경에서 그 성능이 저하된다. 본 논문에서는 스피커의 비선형성을 모델링하기에 적합한 주파수영역상의 Least square 방식의 Volterra filter를 적용한 비선형 반향신호 억제기를 제안하였다. 객관적 성능평가 방법인 Echo Return Loss Enhancement (ERLE)와 Speech Attenuation(SA)를 도입하여 제안된 알고리즘의 성능 검증에 사용하였다. 제안된 알고리즘이 기존의 반향신호 억제기보다 선형 및 비선형 반향신호 환경에서 우수한 성능을 보이는 것을 확인하였다. A conventional acoustic echo suppressor (AES) considering only room impulse response between a loudspeaker and a microphone eliminates acoustic echo from the microphone input. However, in a nonlinear acoustic echo environment, the conventional AES degraded because of a nonlinearity of the loudspeaker. In this paper, we adopt AES based on the frequency-domain second-order Volterra filter using Least Square method. For comparing performances, we conduct objective tests including Echo Return Loss Enhancement (ERLE) and Speech Attenuation (SA). The proposed algorithm shows better performance than the conventional in both linear and nonlinear acoustic echo environments

고압 이산화탄소 반응에 의한 사암과 셰일의 물리적-미세구조적 변화

박지환(Jihwan Park),손진(Jin Son),박형동(Hyeong-Dong Park) 한국암반공학회 2016 터널과지하공간 Vol.26 No.4

이산화탄소 지중저장 기술은 이산화탄소 저감을 위한 가장 효과적인 방법 중 하나로 주목받고 있다. 본 연구에서는 이산화탄소 저장조건을 실험실에서 모사하였다. 사암과 셰일 시료를 1M NaCl 용액에 포화시킨 후 45°C, 10기압의 조건에서 4주 동안 반응시키며 물리적 성질과 미세구조적 성질의 변화를 측정하였다. 부피, 밀도, 탄성파속도, 포아송비, 동탄성계수 등 모든 항목에서 사암 시료에 비해 셰일 시료의 물리적 성질 변화가 크게 나타났다. X선 단층촬영을 통한 미세구조 분석 결과 두 가지 시료 모두에서 공극의 총개수가 감소하였고, 각각의 공극들이 가지는 평균 부피, 평균 표면적, 평균 등가직경 등이 변화하였다. 이는 이산화탄소와 광물의 반응으로 인한 점토 광물의 팽창 및 유출이 원인인 것으로 판단된다. 본 연구결과는 이산화탄소 지중저장 시 발생되는 암반의 물리적, 미세구조적 변화를 예측하는 데 효과적으로 이용될 것으로 기대된다. Underground CO₂ storage technology is one of the most effective methods to reduce atmospheric CO₂. In this study, CO₂ storage condition was simulated in the laboratory. Sandstone and shale specimens were saturated in 1M NaCl and were reacted at 45°C, 10 atm for 4 weeks. The physical and microstructural properties of rock specimens were measured. Variations on physical properties of shale specimens were bigger than those of sandstone specimens, such as volume, density, elastic wave velocity, Poisson’s ratio and Young’s modulus. Microstructure were analyzed using X-ray computed tomography. Total number of pores were decreased, and average volume, average area and average equivalent diameter of each pore were changed after CO₂ reaction. Swelling and leakage of clay mineral caused by CO₂-mineral reaction were the reason of changes. The results of this study can be applied to predict the physical and microstructural changes in underground CO₂ storage condition.

항공기 외부 장착물 장착 경계조건의 중력 방향에 따른 동특성 영향 분석

박지환(Jihwan Park),정회인(Hoein Jeong),이유경(Yukyoung Lee),안선규 (Sungyu Ahn) 한국소음진동공학회 2020 한국소음진동공학회 논문집 Vol.30 No.5

인공 동결-융해 풍화에 따른 석회암의 물성 및 미세구조 변화 분석

박지환(Jihwan Park),박형동(Hyeong-Dong Park) 한국암반공학회 2015 터널과지하공간 Vol.25 No.5

풍촌석회암과 막골석회암을 대상으로 –18 ~ +32°C의 온도범위에서 총 50회의 인공적인 동결-융해 풍화시험을 수행하고 그로 인한 물리적 성질과 미세구조의 변화를 정량적으로 분석하였다. 두 가지 암종 모두 건조무게와 P,S파 속도는 지속적으로 감소하는 경향을 보였고, 흡수율은 증가하는 경향을 보였다. X선 단층촬영 영상분석 결과 실험 후 공극률이 증가하였으며, 공극부피, 등가직경, 국부두께, 방향성 등 여러 지표에서 공극의 생성 및 확장을 확인할 수 있었다. 막골석회암의 물리적·미세구조적 변화가 풍촌석회암에 비해 크게 나타났는데 이는 초기 상태의 막골석회암이 더 많은 공극과 미세균열을 가지고 있었기 때문으로 추정된다. 본 연구는 암석의 물리적 성질과 미세구조적 성질을 통합적으로 분석함으로써 향후 암석의 풍화 연구에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 저온지역의 건설, 자원개발 활동에 기초자료로써 이용될 것으로 기대된다. Physical and microstructural properties of Pungchon and Maggol limestone were investigated quantitatively during 50 cycles of artificial freezing and thawing test. There were decrease in dry weight and P,S-wave velocity, and increase in absorption rate in both rock types. Porosity, pore volume, equivalent diameter, throat thickness and pore orientation were analyzed using X-ray computed tomography images. Porosity increased, and initiation and expansion of pores were investigated as weathering progresses. Physical and microstructural variation in Maggol limestone was larger than that of Pungchon limestone because Maggol limestone has more pores and microcracks at initial state. As this study analyzes physical and microstructural properties of rock specimens comprehensively, it can be applied to further rock weathering study and can be used as fundamental data of construction and resource development in cold regions.

폐냉장고 진공단열재 순환이용성 확보를 위한 통합 재활용 시스템개발 연구현황

박지환 ( Jihwan Park ),윤성필 ( Sungpil Yoon ),장충효 ( Choonghyo Jang ),최종현 ( Jonghyun Choi ),유준수 ( Junsoo Yoo ),이충우 ( Choongwoo Lee ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2020 No.-

진공단열재(VIPs, Vacuum Insulation Panels)는 다공성의 심재를 투습 및 투기성이 낮은 고기밀성 외피재를 이용하여 밀봉한 후 패널의 내부를 10~100 mbar 수준의 진공상태로 유지시켜 일반단열재 대비 10배 이상 낮은 열전도율을 유지할 수 있는 복합 단열재이다. 2010년초부터 대용량 냉장고 생산에 진공단열재가 사용되었으며, 최근 재활용단계에서도 진공단열재가 내장된 제품들이 발생하여 이에 대한 순환이용성 확보가 시급하다. 냉장고용 진공단열재는 주로 글라스울 심재가 사용되며, 습식심재는 섬유경이 3~5μm 수준으로 인체 유해성 이슈로 인해 건식 심재로 전환되는 추세이다. 흡착제 및 게터(Getter)는 냉장고 제조사 별로 차이가 있으나 주로 수분만 흡착하는 CaO와 수분 외 기체 분자를 흡착하는 게터 (getter)가 사용된다. 일부 제조사에서 진공단열재 적용 초기 사용했던 metal getter가 냉장고 재활용과정에서 물과 접촉하거나 충격 때문에 화재를 일으킨 사례도 존재했다. 또한, 유리섬유가 공장 내 분진으로 부유할 경우 호흡기 및 폐 질환 유발 우려가 존재하는 것도 사실이다. 결과적으로, 진공단열재가 내장된 냉장고는 최종 재활용단계에서도 난제에 봉착해있다. 본 연구는 진공단열재가 내장된 냉장고를 친환경적이면서 안전하게 처리할 수 있는 재활용 시스템을 실증적으로 개발·운영함을 목표로 한다. 진공단열재를 원형 유지 후 회수하여 건축용 단열재로의 재사용을 목적으로 하며, 이를 위해 냉장고 외판 절단, 외판 해체, 외판으로부터의 진공단열재 분리공정을 재활용 플랜트에 설치·운영하여 진공단열재 순환이용성을 확보하고자 한다.

이산화탄소 지중저장을 위한 포항분지 시추코어의 공극구조 분석

박지환(Jihwan Park),박형동(Hyeong-Dong Park) 한국암반공학회 2016 터널과지하공간 Vol.26 No.3

이산화탄소 지중저장 시 암석 내부의 공극구조는 지층 내 이산화탄소의 거동에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 포항분지 영일만 지역에서 채취한 시추코어를 대상으로 X선 단층촬영 기법을 이용해 3차원 영상을 취득하고, 그 내부에 대한 정량적인 분석을 실시하였다. 세 가지 목표지층인 심도 740 m, 780 m, 810 m 부근에서 채취한 사암 시료(T1, T2, T3)의 공극률은 각각 25.22%, 23.97%, 6.28%로 분석되었다. 등가직경, 공극 부피, 공극 표면적, 국부두께 분석을 수행하였으며, 그 결과 T1, T2 시료가 T3 시료에 비해 이산화탄소 지중저장에 더 적합한 것으로 나타났다. 본 연구의 분석 결과는 이산화탄소 주입 조건 결정, 지층 내 이산화탄소 유동 해석 등에 기초자료로 이용될 수 있을 것으로 기대된다. In geological storage of CO₂, the behavior of CO₂ is influenced by pore network of rock. In this study, the drilling cores from Pohang Basin were analyzed quantitatively using three-dimensional images acquired by X-ray micro computed tomography. The porosities of sandstone specimens around 740 m-depth (T1), 780 m-depth (T2) and 810 m-depth (T3) which were target strata were 25.22%, 23.97%, 6.28%, respectively. Equivalent diameter, volume, area, local thickness of pores inside the sandstone specimens were analyzed. As a result, the microstructural properties of T1 and T2 specimens were more suitable for geological storage of CO₂ than those of T3 specimens. The result of the study can be used as input data of the site for decision of injection condition, flow simulation and so on.