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Strength Reduction of Concrete Subjected to High Temperatures: Effects of Various Aggregates
Wonchang Kim(Wonchang Kim),Keesin Jeong(Keesin Jeong),Hyeonggil Choi(Hyeonggil Choi),Taegyu Lee(Taegyu Lee) 한국화재소방학회 2023 International Journal of Fire Science and Engineer Vol.37 No.1
Previous studies on the strength degradation of concrete subjected to high temperatures were analyzed. To analyze the effect of the coarse-aggregate type on strength degradation, data from previous studies were collected, and the coarse aggregate used, physical properties of the aggregate, and heating conditions were analyzed. The concrete types were classified into normal, heavyweight, and lightweight concrete. Their high-temperature characteristics were analyzed and evaluated according to the mixed coarse aggregate. Finally, the correlations derived from the analysis results were compared with the CEB Code. The analysis results were different for different concrete and coarse-aggregate types, and different tendencies from the CEB Code were observed.
Three-dimensional silicon/carbon core–shell electrode as an anode material for lithium-ion batteries
Kim, Jung Sub,Pfleging, Wilhelm,Kohler, Robert,Seifert, Hans Jü,rgen,Kim, Tae Yong,Byun, Dongjin,Jung, Hun-Gi,Choi, Wonchang,Lee, Joong Kee Elsevier 2015 Journal of Power Sources Vol.279 No.-
<P><B>Abstract</B></P> <P>Practical application of silicon anodes for lithium-ion batteries has been mainly hindered because of their low electrical conductivity and large volume change (ca. 300%) occurring during the lithiation and delithiation processes. Thus, the surface engineering of active particles (material design) and the modification of electrode structure (electrode design) of silicon are necessary to alleviate these critical limiting factors. Silicon/carbon core–shell particles (Si@C, material design) are prepared by the thermal decomposition and subsequent three-dimensional (3D) electrode structures (electrode design) with a channel width of 15 μm are incorporated using the laser ablation process. The electrochemical characteristics of 3D Si@C used as the anode material for lithium-ion batteries are investigated to identify the effects of material and electrode design. By the introduction of a carbon coating and the laser structuring, an enhanced performance of Si anode materials exhibiting high specific capacity (>1200 mAh g<SUP>−1</SUP> over 300 cycles), good rate capability (1170 mAh g<SUP>−1</SUP> at 8 A g<SUP>−1</SUP>), and stable cycling is achieved. The morphology of the core–shell active material combined with 3D channel architecture can minimize the volume expansion by utilizing the void space during the repeated cycling.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> 3D Si@C electrodes are prepared by thermal decomposition and laser ablation. </LI> <LI> The appropriate combination of active material (Si@C) and electrode architecture is most important. </LI> <LI> 3D Si@C electrodes exhibited 1200 mAh g<SUP>−1</SUP>over 300 cycles and 1170 mAh g<SUP>−1</SUP>at 8 A g<SUP>−1</SUP>. </LI> <LI> Core–shell 3D channel architecture mitigate volume expansion during cycling. </LI> </UL> </P>
Wonchang Kim,Keesin Jeong,Heeyong Choi,Hyeonggil Choi,Taegyu Lee 한국화재소방학회 2022 International Journal of Fire Science and Engineer Vol.36 No.1
In this study, the compressive strength and ultrasonic pulse velocity (UPV) behaviors of concrete at high temperatures by aggregate type were comparatively analyzed in accordance with the CEN and CEB Codes. The aggregates adopted were divided into limestone, granite, river gravel, and crushed stone, and the target temperatures were set to 100 °C, 200 °C, 300 °C, 400 °C, 500 °C, and 600 °C. The analysis items were specified as compressive strength (Fc), UPV, ratio of compressive strength (Fcratio), and UPV ratio (UPVratio); in addition, the correlations between Fcratio and UPV were analyzed and compared to the previously proposed estimation equations for concrete at room temperature. Accordingly, the Fcratio of limestone and river gravel aggregates exceeded the UPVratio at temperatures lower than 300-400 °C; however, UPVratio tended to be higher at subsequent temperatures. For granite aggregates, UPVratio was higher than Fcratio over the entire temperature range, while crushed stone aggregates exhibited higher Fcratio than UPVratio. Both Fcratio and UPVratio of granite aggregates exceeded those of limestone aggregates, while the UPVratio and Fcratio of river gravel aggregates were higher and lower than those of crushed stone aggregates, respectively. Consequently, a strength estimation equation was proposed by analyzing the correlations between Fcratio and UPV, and was inferred to be better than the existing strength estimation equations.
Kim, A-Young,Kim, Min Kyu,Cho, Keumnam,Woo, Jae-Young,Lee, Yongho,Han, Sung-Hwan,Byun, Dongjin,Choi, Wonchang,Lee, Joong Kee American Chemical Society 2016 ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES Vol.8 No.30
<P>The hybrid composite electrode comprising CuO and Cu2O micronanoparticles in a highly graphitized porous C matrix (CuO/Cu2O-GPC) has a rational design and is a favorable approach to increasing the rate capability and reversible capacity of metal oxide negative materials for Li- and Na-ion, batteries. CuO/Cu2O-GPC is synthesized through a Cu-based metal organic framework via a one-step thermal transformation process. The electrochemical performances of the CuO/Cu2O-GPC negative electrode in Li- and Na-ion batteries are systematically studied and exhibit excellent capacities of 887.3 mAh g(-1) at 60 mA g(-1) after 200 cycles in a Li-ion battery and 302.9 mAh g(-1) at 50 mA g(-1) after 200 cycles in a Na-ion battery. The high electrochemical stability was obtained via the rational strategy, mainly owing to the synergy effect of the CuO and Cu2O micronanoparticles and highly graphitized porous C formed by catalytic graphitization of Cu nanoparticles. Owing to the simple one-step thermal transformation process and resulting high electrochemical performance, CuO/Cu2O-GPC is one of the prospective negative active materials for rechargeable Li- and Na-ion batteries.</P>
김승욱 ( Kim Seungwook ),유찬호 ( Yoo Chanho ),최원창 ( Choi Wonchang ),김선희 ( Kim Sun-hee ) 한국복합신소재구조학회 2023 복합신소재구조학회논문집 Vol.14 No.6
국내 기준에서 제안하고 있는 연성관 설계시 지반의 특성 변화를 적절하게 반영하지 못하는 실정이다. 국외 기준에는 관변형을 고려하여 지중매설 연성관을 설계하도록 제안하고 있다. 따라서, 이 연구에서는 지중매설 염화비닐관의 구조적 거동을 실험과 유한요소해석을 통해 확인하였다. 또한, 관변형이 3%, 5% 발생하였을 때 염화비닐관의 수리특성을 확인한 결과 원형관 대비 미소한 차이를 보였다. The design of buried underground flexible pipes proposed in domestic standards does not properly reflect changes in ground characteristics. Overseas standards suggest that pipe deflection must be considered while designing them. Therefore, in this study, the structural behavior of underground polyvinyl chloride pipes was investigated through experiments and the finite element analysis. In addition, when the pipe deflection occurred at 3% and 5%, the hydraulic characteristics of the polyvinyl chloride pipe showed a slight difference compared to the round pipe.
아치형 강섬유로 보강한 콘크리트의 섬유 보강 지수에 따른 에너지 흡수성능
김종선 ( Kim¸ Jong-sun ),박인호 ( Park¸ In-ho ),김선희 ( Kim¸ Sun-hee ),최원창 ( Choi¸ Wonchang ) 한국구조물진단유지관리공학회 2023 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.27 No.2
본 연구에서는 아치형 강섬유의 보강 지수를 이용하여 콘크리트의 에너지 흡수 성능을 평가하고자 한다. 아치형 강섬유의 보강 지수가 증가함에 따라 휨 인성 결과 R40일 때의 각 구간별 잔류응력이 R51에 비해 약 30% 높게 나타났다. 섬유의 곡률이 증가함에 따른 에너지 흡수 성능의 증가는 일정한 경향이 나타나지 않았다. RI 40일 때의 곡률 R40의 에너지 흡수성능이 R51에 비해 약 20.9%높은 값이 나타났다. 이는 아치형 강섬유의 곡률에 따라 강섬유 보강 콘크리트의 휨 특성에 영향을 미치는 것으로 판단된다.
김원창(Wonchang Kim),정기신(Keesin Jeong),최형길(Hyeonggil Choi),이태규(Taegyu Lee) 한국화재소방학회 2022 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2022 No.추계
건축물 유지⋅보수 및 화재 후 복구 단계에서 콘크리트 건축물의 강도 예측은 건축물의 안전등급 평가 및 고온 이력을 받은 열화 부재의 보수⋅보강 범위 설정에 따른 안전성 및 경제성 측면에 있어서 매우 중요하다. 그러나 기존 측정하고자 하는 건축 부재의 코어 추출을 통한 파괴 시험은 콘크리트 부재의 손상을 가하는 방법으로서 구조적 안전성 문제가 발생 될 수 있다. 따라서, 비파괴 공법을 통한 평가 방법을 지향하고 있으며, 기존 연구자들은 초음파 속도법을 통해 콘크리트의 역학적 특성 예측 연구를 수행하였다. 그러나, UPV(ultrasonic pulse velocity)는 콘크리트 내부 수화물 생성에 따른 밀도 변화와 고온 이력에 따른 공극 및 균열 등의 열화에 영향을 받기 때문에 상온(20 ℃)에서의 강도 예측식과 고온 이력을 받은 콘크리트의 강도 예측식을 구분하여 사용되어야 한다고 판단된다. 또한, W/B에 따라 상이한 재료 혼합에 영향을 받을 수 있기 때문에 W/B 범위 및 혼합된 굵은 골재에 대한 분석도 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는, 콘크리트의 재령별 강도 발현 및 UPV 변화와 고온 노출 후 강도 및 UPV 저하를 평가하였다. 다양한 재료적 영향성을 검토하기 위하여 보통골재를 혼합한 NC(Normal concrete) 및 경량골재를 혼합한 LC(Lightweight concrete)로 분류하였으며, 다양한 강도 범위에서의 강도 및 UPV를 분석하기 위하여 W/B를 0.41, 0.33 및 0.28로 설정하였다. 본 연구의 범위에서는, 콘크리트의 강도 및 UPV 상관관계 분석을 통한 강도 예측식을 제안하였다. 연구결과, 동일 W/B에서 재령에 따라 혼합된 굵은 골재의 다공성의 영향으로 LC 대비 NC의 높은 강도 발현 및 UPV 증가를 보였다. 그러나, 고온 이력을 받은 경우 골재의 열 팽창률 특성 차이에 의해 NC 대비 LC의 높은 잔존 강도 및 높은 잔존 UPV를 보였다.또한, NC 및 LC의 잔존 강도와 UPV의 상관관계를 나타냈으며, 모든 W/B 범위의 데이터를 분석하여 하나의 강도 예측식으로 제안하는 것 대비, 각각의 W/B 범위에서의 강도 예측식은 상대적으로 약 56% 높은 상관계수(R2)를 보였다.