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- 저자 : 유성열 ( Seong-youl Yoo ) (검색결과 3 건)
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개량형 가동보에 적용하기 위한 하이브리드 스틸/유리섬유 복합재료 패널의 온도변화에 따른 역학적 특성 연구
김영준 ( Yeong-jun Kim ),전종찬 ( Jong-chan Jeon ),전상민 ( Sang-min Jeon ),김효동 ( Hyo-dong Kim ),유성열 ( Seong-youl Yoo ),박찬기 ( Chan-gi Park ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-
개량형 가동보에서 기존의 부식 우려가 있는 스틸 소재 패널을 대체할 수 있도록 스틸 소재 양쪽에 GFRP 소재를 적층하는 구조로 개발하여 개량형 가동보의 상부 패널로 적용하고자 한다. 즉, 스틸 소재를 GFRP 소재로 코팅(적층)하는 형태가 되어 스틸 소재가 외부로 노출되지 않아 하천환경에서 패널의 부식에 대한 우려를 해소하였다. 본 연구에서 개발하고자 하는 하이브리드 패널은 서로 다른 물성치를 가지고 있는 두가지의 소재를 혼용하는 구조로서, 하이브리드 패널을 제작하였다. 하이브리드 패널의 제작을 위하여 일반 스틸 소재, E-Glass 섬유를 사용하였고, 소재를 접착하기 위하여 불포화 폴리에스터수지를 사용하였다. E-glass와 불포화폴리에스터 수지의 혼합비는 체적비로서 E-glass 섬유 40%, 폴리에스터수지 60%를 적용하였다. 또한, 스틸 소재의 두께는 3.2mm, E-glass 섬유의 두께는 6mm로서 시험편을 제작하였다. 휨 시험은 ASTM D :7264/D 7264M-07 (Standard Test Method for Flexural Properties of Polymer Matrix Composite Materials)의 A 과정(Procedure A―A three-point loading system utilizing center loading on a simply supported beam)에 따라 실시하였다. 또한 온도 변화에 따른 성능을 평가를 위하여 침지 용액의 온도를 20, 40, 60, 80 및 100℃로 변화시켜 하이브리드 패널의 잔류강도를 측정하였다. 시험은 100일 간 노출 후 매 5일간∼10일간 노출 후 시험을 실시하였다. 시험결과는 각각의 온도에서 잔류강도가 80%로 떨어지는 시간을 측정하였다. 또한 80% 잔류강도를 기준으로 Time-shift factor를 유도를 위한 자료로 활용하고자 하엿다. 시험결과 잔류강도 80% 이하로 노출되는 기간은 온도가 높을수록 짧아졌다. 20 및 40℃에서는 잔류강도 80% 이하로 감소하는 시간이 나타나지 않았으며, 60℃, 80℃ 및 100℃에서는 각각 85일, 10일 및 7일로 나타났다. 이와 같은 결과로 볼 때 온도가 높으면 하이브리드 패널의 파괴가 촉진되며 파괴가 촉진되는 이유는 온도가 높을수록 매트릭스 수지의 미소균열이 발생하고 미소균열이 발생하면 수분흡수로 인한 팽창현상이 발생하기 때문이다. 특히 GFRP 패널과 스틸패널의 계면에서 수분흡수로 인한 탈락이 현저하게 발생함으로써 강도 감소가 크게 나타남을 알 수 있다.
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패널형 유리섬유 보강 클램핑 플레이트의 기후환경 노출 후 역학적 특성 연구
김영준 ( Yeong-jun Kim ),전종찬 ( Jong-chan Jeon ),전상민 ( Sang-min Jeon ),김효동 ( Hyo-dong Kim ),김미솔 ( Mi-sol Kim ),유성열 ( Seong-youl Yoo ),박찬기 ( Chan-gi Park ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-
개량형 가동보에서 클램핑 플레이트는 에어백과 콘크리트를 고정시키는 역할을 한다. 따라서 항상 물과 접촉해 있으며 부식의 발생시 개량형 가동보 전체의 수명에 영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 기존의 스틸 클램핑 플레이트를 GFRP 소재를 이용한 클램핑 플레이트로 대체 적용하고자 하였다. 본 연구에서는 GFRP 복합재료 클램핑 플레이트의 역학적 특성을 평가하기 위하여 휨파괴시험을 실시하였다. 시험은 ASTM D 4476의 시험방법을 적용하였으며 1,000kN 용량의 UTM(Universal Testing Machine)을 사용하였다. 시험은 플레인형(Plain type), 패널형(Panel type)을 동시에 시험하여 성능을 비교 평가하였다. 시험결과, 패널형 GFRP 클램핑 플레이트는 기존의 플레인형 GFRP 클램핑 플레이트 보다 2배 이상의 파괴휨하중을 나타내었다. 플레인형의 GFRP 클램핑 플레이트의 평균 파괴하중은 약 124kN을 나타내었으며 패널형의 GFRP 클램핑 플레이트의 파괴하중은 약 245kN을 나타냈다. 기후촉진 환경에 노출후 파괴하중 시험 결과, 플레인형 GFRP 클램핑 플레이트의 경우에는 건조-습윤 반복시험 결과 평균 파괴하중은 108.29 kN 및 99.21 kN을 나타내었으며, 장기 동결온도 시험결과 평균 파괴하중은 105.28 kN 및 102.21 kN, 장기 고온 노출시험을 실시한 시험결과 평균 하중은 101.85 kN 및 99.34 kN, 동결융해 반복시험 결과 평균 하중은 91.96 kN 및 88.21kN을 나타내었다. 패널형 GFRP 클램핑 플레이트의 경우에는 건조-습윤 반복시험 결과 평균 파괴하중은 211.24 kN 및 192.88 kN, 장기 동결온도 시험결과 평균 파괴하중은 204.32 kN 및 196.67 kN, 장기 고온 노출시험을 실시한 시험결과 평균 하중은 237.13 kN 및 228.14 kN, 동결융해 반복시험결과 평균 하중은 209.67 kN 및 205.34 kN을 나타내었다. 시험결과 패널형 GFRP 클램핑 플레이트가 플레인형 클림핑 플레이트가 파괴하중 및 기후 촉진 노출 후 파괴휨하중이 크게 나타났다. 이와 같은 결과로 볼 때 플레인형 보다는 패널형 GFRP 클램핑 플레이트가 개량형 가동보에 적용하기에 더 적합한 것으로 나타나났다.
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개량형 가동보에 적용하기 위한 패널형 유리섬유 보강 클램핑 플레이트의 사용수명 예측 연구
김영준 ( Yeong-jun Kim ),전종찬 ( Jong-chan Jeon ),전상민 ( Sang-min Jeon ),김효동 ( Hyo-dong Kim ),김미솔 ( Mi-sol Kim ),유성열 ( Seong-youl Yoo ),박찬기 ( Chan-gi Park ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-
개량형 가동보에서 클램핑 플레이트는 에어백과 콘크리트를 고정시키는 역할을 한다. 따라서 항상 물과 접촉해 있으며 부식의 발생시 개량형 가동보 전체의 수명에 영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 기존의 스틸 클램핑 플레이트를 GFRP 소재를 이용한 클램핑 플레이트로 대체 적용하고자 하였다. 본 연구에서는 GFRP 복합재료 클램핑 플레이트의 화학적 환경에 노출 후 사용수명을 예측하였다. GFRP 재료는 우수한 역학적 성능과 고내구성을 가지고 있는 재료이다. 그러나 유해환경에 노출되면 GFRP 재료는 유리섬유가 수분과 알칼리 환경에 노출되었을 때 리칭(leaching)작용으로 이온이 수분으로 침출되고 에칭(etching)작용에 의해 실리카가 파괴된다. 따라서, 유리섬유 표면이 침식되고 가수분해 산물인 수산화실리콘이 섬유 표면에 축적되어 섬유와 수지의 접착 계면에 파괴가 진행된다. 그러므로 GFRP 재료를 사용하기 위해서는 GFRP 재료의 유해환경 노출 후 성능을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서 GFRP 재료에 대한 내구성의 평가는 촉진열화시험을 이용하여 평가하였다. 평가결과를 이용하여 GFRP 클램핑 플레이트의 사용수명을 예측하였다. 사용수명 예측을 위한 시간-온도의 관계는 Litherland 등에 의하여 처음 제안된 방법을 적용하였다. 촉진열화환경 조건으로는 온도조건 60℃를 적용하였다. 또한 개량형 가동보가 일반적으로 물에 노출되는 경우가 대부분일 것으로 판단하여 60℃ 물에 노출된 경우와 화학적 환경에 노출된 경우를 고려하여 화학적 환경 중 가장 큰 영향을 받는 것으로 시험결과 나타난 CaCl<sub>2</sub> 용액에 침지시킨 후 시험결과를 이용하여 사용수명을 예측하였다. 사용수명 예측을 위하여 잔류파괴 휨강도를 이용하였으며, 잔류파괴휨강도가 일반적인 물에서는 90%이하로 감소할 때, CaCl<sub>2</sub> 용액에 노출시켰을 때는 80% 이하로 감소할 때를 기준으로 하였다. Litherland의 모델을 이용한 사용수명 예측결과 일반적인 환경(물)에 노출된 경우 GFRP 클램핑 플레이트는 약 65년의 사용수명을 가지고 있는 것으로 분석되었다. 또한, CaCl<sub>2</sub> 용액에 노출된 경우 예측결과 약 50년의 사용수명을 가지고 있었다.
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