직접전단시험기를 이용한 절리면의 거칠기에 따른 전단강도 보정에 관한 연구

김건수 서울시립대학교 2016 국내석사

암반은 지질학적 생성과정에서 단층, 절리, 균열 등의 역학적인 불연속면이 발달하게 되는데, 이러한 불연속면들의 역학적 특성들이 암반 내에 설치하는 구조물의 안정성에 미치는 영향은 아주 크다. 따라서 구조물을 암반 내에 설치하거나 시공할 경우에 대상 암반 내 불연속면들의 특성을 이해하고 파악하는 것은 매우 중요하다. 암반 구조물 설계에 있어서 가장 기본이 되는 불연속면의 전단강도를 산출하는데 있어서 수행되는 직접전단시험을 통하여 실제의 암반의 전단강도에 근접한 값을 얻기 위하여 Patton(1966)의 이론에 바탕은 둔 불연속면의 거칠기에 따라 보정을 해야 한다는 근거를 밝히고 보정한 결과를 산출하였다. 총 4개의 자연절리 시료를 통하여 JRC(Joint Roughness Coefficient)를 측정하고 그에 따른 보정 전, 후의 강도정수를 측정해본 결과 JRC에 따라 마찰각은 1°에서 3°의 감소를 보였으며, 점착력은 0~0.4의 차이를 보였다. 따라서 감소된 마찰각을 설계에 적용함으로써 좀 더 안정적이고 보수적인 설계를 할 수 있으며, 또한 본 연구에서는 자연시료를 이용하여 시험하였지만 팽창각을 조절할 수 있는 인공절리를 사용하여 시험을 한다면 더 뚜렷한 보정 효과를 확인할 수 있을 것이라 제언하였다. Rock contains the mechanical discontinuity of faults, joints, crack in the geological formation process. Effects of mechanical properties such as these of discontinuity is on the stability of the structure to be installed in the rock is very large. it is very important to know and understand the rock in a discontinuous characteristic. Using the theory of Patton(1966) in order to obtain the actual value close to the shear strength of the rock through direct shear test , revealed evidence if necessary to the correction in accordance with the discontinuity of the roughness. Compared measured value with corrected value based on the result of testing through the four natural joint material. By applying this result to design, it is possible to more reliable conservative design.

냉간 압연 패스 수가 Al-Mn계 알루미늄 합금 판재의 미세조직 및 기계적 특성에 미치는 영향

김건수 경북대학교 산업대학원 2018 국내석사

Al-Mn aluminum alloy sheets are widely used in automobile lightweight materials, packaging container, beverage and food can because of an excellent combination of high strength, excellent corrosion resistance and formability of these types of alloys. In general, they have been supplied in the form of semi-finished sheet materials before manufacturing into final products by deep-drawing. Grain structure and texture control are of essential significance for deep-drawing formability. A coarse grain structure might cause orange peel and a strong cube texture could give rise to 0° and 90° ears during cup drawing. Therefore, in order to secure good fomability in an Al-Mn alumimum alloy sheet, it has been attempted to achieve a refined and equiaxed grain structure, weak texture, and low anisotropy of mechanical properties. Conventionally, Al-Mn aluminum alloy sheets are mainly manufactured from direct chill (D.C) casting slabs by scalping, homogenizing, hot rolling, cold rolling and annealing. Numerous works have devoted to understanding the recrystallization behavior of the cold-rolled D.C Al-Mn aluminum alloy sheets. The precise control of the microstructure and texture of D.C Al-Mn aluminum alloy sheets have been already achieved to date. However, the process of producing sheets from D.C slabs involves multiple procedures which inevitably cause relatively high cost. For the cost reduction, twin-roll casting (TRC), which has recently attracted extensive attention, have been taken as an alternative technique to traditional D.C in manufacturing of Al-Mn aluminum alloy sheets. In the TRC process, Al-Mn aluminum alloy strips are directly fabricated from molten metals, so that they undergo a rapid solidification and a large amount of Mn solutes retain in the solid solution. The supersaturated Mn can be precipitated as fine Mn-bearing dispersoids in the subsequent thermomechanical procedures. These fine particles pin the sub-grain boundaries and inhibit the sub-grains from growing into sufficient size for nucleation during annealing (Zener drag effect), resulting in the formation of coarse and elongated grains with strong specific texture components. Therefore, the formability of TRC strips is generally inferior to that of their D.C counterparts after the same downstream processing. In order to solve the problems typically found in TRC Al-Mn alloys, plastic deformation was concentrated near the surface layer by increasing the number of rolling passes during cold rolling. As a result, as the number of rolling passes increased. As a result, as the number of rolling passes increased, the amount of deformation in the rolling direction increased and the amount of shear deformation near the surface increased, thereby reducing the grain size in the vicinity of the surface layer. However, despite the change in the microstructure in the vicinity of the surface layer, there was no change in the mechanical properties.

靑少年 집단따돌림의 實態와 特性에 관한 硏究 : 仁川·富川·江華地域 初·中·高等學生을 中心으로

김건수 仁荷大學校 敎育大學院 2000 국내석사

가정용 멀티미디어 시스템가구 디자인 연구 : 거실용 가구를 중심으로

김건수 홍익대학교 대학원 2001 국내석사

1970년대 이후(以後) 우리나라의 주거문화(住居文化)는 아파트 및 공동주택(公同住宅)의 대량공급(大量功給)과 서구(西歐) 주거문화의 급속(急速)한 보급으로 많은 변화를 가져왔다. 특히, 거실문화(居室文化)의 확대(擴大)는 안방중심의 평좌식(平坐式) 생활에서 거실중심의 좌식(坐式) 생활로 바뀌는 계기(癸期)를 마련하였다. 이러한 주거환경 (住居環境)의 변화는 1980년대 이후 AV기기(器機)의 발달(發達)과 그로 인한 대중화(大衆化)로 거실의 가족오락공간(家族娛樂空間) 기능을 확대함으로써 우리나라의 가구환경(家具環境)을 안방위주에서 거실위주(居室爲主)로 바꾸었으며 거실은 오디오장, TV장, CD장, 장식장 등 AV기기를 위한 가구와 소파, 탁자를 중심(中心)으로 구성(構成)되어 현재 거실가구의 일반적인 유형(類型)이 되었다. 1990년대는 아날로그(Analog) 문화에서 디지털(Digital) 문화로 전환(轉換)하는 시기였다. 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어의 급속한 발달, 무선호출기의 등장과 휴대폰의 대중화, 무선통신의 발달 또한 음악 CD(Compact Disc)의 대중화와 DVD(Digital Video Disc)의 등장. 등 디지털 AV의 기술발달(技術發達)과 특히, 제2의 산업혁명(産業革命) 이라고도 불리는 인터넷(Internet)의 발달 등으로 경제(經濟), 사회(社會), 문화(文化) 등 생활전반에 걸쳐 디지털화가 가속력(加速力)을 갖기 시작하였다. 이와 같은 디지털기술의 발달은 비디오, 오디오, 인터넷, 통신기술 등 다양한 매체가 결합(結合)되는 멀티미디어 시스템 (Multimedia System)으로 거듭나기에 이르렀다. 이러한 멀티미디어 시스템은 기존의 텍스트(Text), 이미지(Image), 사운드(Sound), 애니메이션(Animation), 비디오(Video) 등의 개별매체(個別媒體)를 통합(統合)하여 새로운 매체로 개발하였고 컴퓨터 프로그램을 이용하여 인터랙티브(Interactive) 기능을 추가함으로써 새로운 커뮤니케이션 (Communication) 기기(器機)를 탄생시켰다. 따라서 새로운 가정용 멀티미디어 시스템의 거실도입은 홈 오토메이션(Home Automation)과 더불어 앞으로 더욱 가속화(加速化)되고 대중화(大衆化) 될 전망이다. 현재, 우리나라 아파트의 일반적인 거실가구를 살펴보면 대부분이 TV, 비디오, 오디오 등 AV기기를 중심으로 가구가 배치(排置)되어 있다. 하지만 이제 기존의 제품들보다 더욱 얇아지고 넓어지는 벽걸이 TV와 오디오 시스템, DVD 플레이어, 대화형(對話形) 인터넷 TV와 화상통신(畵像通信) 등이 통합된 거실용 멀티미디어 시스템을 수용할 수 있는 새로운 거실용 가구를 필요로 하게 되었다. 이에 본 논문에서는 앞에서 언급(言及)한 멀티미디어 시스템을 단순히 보조하고 장식하는 거실용(居室用)가구가 아닌 멀티미디어 시스템과 가구를 유기적(有機的)으로 결합(結合)하고 상호보완적(相互補完的) 기능을 갖는 심미성(審美性)과 기능성(技能性)을 강조한 편리하고 지능적(知能的)인 거실용 멀티미디어 시스템가구를 디자인하여 제안 한다. Korean living culture has been changed too much due to the bulk supply of an apartment and a community of dwelling houses, and the spread of Western living culture since 1970s. Changed living culture that people spend their most time in living room provided a momentum for changing furniture circumstance from bedroom to living room. Especially, furniture in bedroom is less important than furniture in living room so that circumstance of furniture is hanged. Living room has been designed and changed to lead a sofa and a cabinet for AV (Audio and Video) and objects. The advancement and popularization of AV machineries after 1980s made to expend the function as entertaining space for a family. As this reason, furniture was also spread to lead furniture for AV machines like audio cabinets, television stands, CD containers, and multi-cabinets. 1990s is the time to change from analog to digital. To be digitalize in our living spreads out rapidly as if a high-speed railway by rapid development of computer hardware and software, the development of a wireless telecommunication due to the advent of a beeper and the popularization of a cellular phone, the technical development of digital AV due to the popularization of CD (Compact Disc) and the advent of DVD (Digital Video Disc), and the development of internet to be called the second Industrial Revolution. Also, the multimedia system to be linked with variety medium like video,audio, internet, and telecommunication has on the rise by the development of digital technology. Multimedia system made to merge together each medium- existing text, image, sound, animation, and video etc. and to develop them into new medium. Also, it made new communication machine with interactive functions to use computer program. For that reason, new multimedia system in a house become popularization more and more with import of the home automation. Today, looking into the Korean living room furniture, most living room was displayed on furniture to lead TV, video, and audio etc. However, it is a time to need new living room furniture, which is useful and intellectual, and to accept living room multimedia system to merge with internet TV to be able to talk, picture telecommunication, DVD player, audio system, and very thin and large TV to be able to hang on the wall Therefore, furniture does not have just function to decorate living room and to support multimedia system which I mentioned above. It is important that furniture should be jointed systematically with multimedia system and have esthetic and function to be mutual complement. Then, I try to suggest multimedia system furniture with esthetic and function in living room.

산화아연 구조 및 하이브리드 네트워크 제어를 통한 복합재료 기반 압전 나노발전기의 성능 향상

김건수 전북대학교 일반대학원 2023 국내석사

Composite-based piezoelectric nanogenerator (PNG) is flexible and can withstand greater external force, so it can be used in various fields. The aspect ratio (AR) of zinc oxide (ZnO), which is mainly used as a piezoelectric filler in PNG with a simple and environmentally friendly synthesizing method, can have a significant impact on the output performance of the nanogenerator. However, the relationship between the AR of hydrothermal grown ZnO filler and the piezoelectric performance of the composite PNG has not been clearly identified. In addition, in order to miniaturize of piezoelectric device, and use it anywhere and anytime, it is required to develop a PNG with improved energy harvesting performance, which responds to various stimuli other than the external forces. In this study, the effects of ZnO morphology and AR with the processing conditions of hydrothermal synthesis on piezoelectric performances of composite-based PNG were systematically analyzed. The ZnO AR increased from 3.3 to 26.3 as the hydrothermal growth temperature increased from 65 ℃ to 95 ℃ at the optimum growth time of 60 min. The piezoelectric current/voltage of the composite-based PNG was improved by 1266/221 and 549/419%, during repetitive mechanical force and hammer stamping, respectively, according to the increase in the ZnO AR. As a result, it was identified that the ZnO AR controlled by the processing conditions of the hydrothermal synthesis had a significant impact on the piezoelectric performance of the ZnO-based composite PNG. Improved piezoelectric performance was investigated through a hybrid structure in which piezoelectric filler was attached and grown on nanocarbon filler. The piezoelectric current of the composite PNG incorporating ZnO@GNP and ZnO@CNT hybrid fillers in which ZnO was attached and grown on nanocarbon fillers was improved by 98 and 176% under hammer stamping, respectively, compared to that of the composite PNG incorporating only ZnO piezoelectric fillers. Therefore, It was identified that the incorporation of the ZnO@nanocarbon hybrid filler to which ZnO was attached and grown significant affected the piezoelectric performance of the composite PNG. In addition, The attached and grown mechanism of ZnO on highly drawn PP fiber and the piezoelectric performance of fabricated ZnO-based PP fabric were investigated according to the pretreatment method in the two-step hydrothermal synthesis method. The attached and grown of ZnO on highly drawn PP fiber substrate was successfully achieved in the pretreatment method using a sonicator. The piezoelectric performance of the fabric fabricated by weaving the ZnO@PP fiber is generated by applying an external force to the piezoelectric material based on the shrinkage force generated when the highly drawn PP fabric was shrunken due to thermal energy, and a piezoelectric current of about 20 nA was generated. These results identified that the synthesis of ZnO attached and grown on organic materials is possible by controlling the pretreatment method in the two-step hydrothermal synthesis process, and confirmed that the piezoelectric phenomenon of new mechanism witch responds to thermal energy.

Synthesis and Applications of Silica Aerogel Films/Bulks via Ambient Drying

김건수 연세대학교 2002 국내박사

에어로겔 (aerogels) 합성을 위한 표준적인 방법으로 알려진 고비용/고위험 초임계건조 대신에 저비용이면서 안전한 상압건조를 이용한 새로운 실리카 에어로겔 벌크/박막 제조 공정이 개발되었다. 또한 상압건조법으로 제조한 고집적 소자용 저유전 박막, 투명/단열 창유리 그레이징 및 저온형 에어로겔-PVB 복합단열재 등에 대한 합성 메커니즘 및 합성 조건에 따른 특성 변화를 규명하여 각 분야별 나노기공 실리카 에어로겔의 응용성을 최적화하였다. 본 연구에서 개발된 상압건조법은 크게 2 가지로 대별될 수 있는데, 첫째는 TEOS 를 가수분해/축중합하여 얻은 실리카 졸을 겔화시킨 습윤겔 속에 존재하는 IPA (isopropanol)를 nheptane 으로 치환한 후 상압건조하는 용매치환-상압건조법이다. 둘째는 물유리를 이온교환하여 제조한 실리카 졸을 겔화시켜 얻은 습윤겔을 IPA/TMCS/ n-hexane 용액에 넣었을 때 TMCS (trimethylchlorosilane) 와 기공수의 반응생성물 용액 간의 상분리에 의한 신속한 용매치환과 springback 효과를 일으키는 반응생성물 및 미반응 TMCS 에 의한 기공 표면의 -OH 기의 개질이 동시에 이루어져 상압건조를 가능케 하는 용매치환/표면개질-상압건조법이다. 단순 용매치환에 의한 상압건조법은 습윤겔 내의 나노기공을 통한 용매의 확산에 의해 이루어 지므로 박막 합성시에는 별문제가 없으나 벌크 합성의 경우에는 장시간을 요하는 단점을 갖고 있었다. 반면에 상분리에 의한 용매치환 속도는 나노기공 확산에 비해 빠르기 때문에 벌크 에어로겔 합성을 위해서는 용매치환/표면개질-상압건조법이 훨씬 효율적인 방법으로 평가되었다. 저유전 실리카 에어로겔 박막은 IPA 를 용매로 한 실리카졸을 p-Si (100) 웨이퍼 상에 스핀코팅하여 얻어진 습윤겔 박막을 용매치환-상압건조시켜 제조되었다. 건조 용매로 IPA 를 사용하여 제조한 실리카 박막의 두께와 유전상수는 건조 압력 [1160 psi (270 ℃) → 380 psi (200 ℃)]에 따라 각각 1100 nm 에서 350 nm 그리고 유전상수는 2.1 에서 3.6 까지 민감하게 변화되었다. 반면에 IPA 를 n-heptane 으로 치환한 후 건조한 경우에는 n-heptane 의 임계 압력과 상압 사이의 건조압력 범위 내에서는 압력에 무관하게 일정한 박막의 두께 (1350 nm), 기공율 (80 %) 및 낮은 유전상수 (2.0)를 갖는 저유전 박막을 합성할 수 있었다. 실리카 박막은 0.5 ∼ 1.0 μm 의 gap size 를 갖는 W-patterning 기판에 코팅시 100 %에 가까운 gap filling 과 평탄도를 가지므로 차세대 고집적 소자용 층간절연물질로써의 충분한 응용 가능성을 보여주었다. 실리카 에어로겔-스마트 그레이징 (aerogel-smart glazing)은 슬라이드 글라스에 IPA 를 용매로 한 실리카 졸을 침지 인상 또는 스핀 코팅하여 얻어진 습윤겔 박막을 저유전 실리카 박막시와 동일하게 용매치환-상압건조하므로써 제조할 수 있었다. 균일한 코팅막을 얻기 위한 최적의 졸의 점도, 침지 인상 속도와 스핀 코팅 속도는 각각 3 ∼ 5 cP, 10 ∼ 30 cm/min 그리고 3000 rpm 정도이었다. 합성 실리카 에어로겔 박막의 기공율, 굴절율 및 열전도도는 각각 78.8 ∼ 83.4 %, 1.076 ∼ 1.097 과 0.016 ∼ 0.017 W/(m·K) 정도였으며, 실리카 에어로겔-스마트 그레이징 (에어로겔 층 두께 0.16 ∼ 10 μm)은 슬라이드 그라스에 비해 12 % 정도 높은 광 투과도와 낮은 열전도도 (1.473 ∼ 1.682 W/(m·K))을 가짐을 알 수 있었다. 에어로겔 박막 두께와 열전도도와의 상관 관계식으로부터 박막의 두께가 100 μm 인 에어로겔-스마트 그레이징의 열전도도는 코팅을 하지 않은 유리에 비해 약 10 배 정도 낮은 값을 가질 것으로 예측할 수 있었다. 용매치환/표면개질-상압건조법으로 합성한 실리카 에어로겔 벌크는 95 %의 고기공율, 795 m^2/g 의 고비표면적 및 0.028 W/(m·K)의 낮은 열전도도를 가졌으며, 350 ℃ 까지 소수성을 유지하였다. 에어로겔의 어려운 성형성과 낮은 기계적 강도를 보완하기 위하여 실리카 에어로겔 입자와 PVB 혼합체를 150 ℃ 와 0.28 MPa 하에서 열간성형함으로써 저온형 실리카 에어로겔-PVB 복합단열재를 제조할 수 있었다. 에어로겔 (0.128 g/㎤)과 PVB (0.235 g/㎤)의 밀도 차이 때문에 건식 혼합 시에는 에어로겔 함량을 70 vol% 이상 증가시키지 못하였으나, 습식 혼합에서는 90 vol%까지 증가시킬 수 있었다. 더욱이 건식/습식 혼합법으로 97.5 vol%까지 증가시킬 수 있어서 열전도도를 현저히 낮출 수 있었다. 복합단열재의 밀도, 열전도도 및 기계적 강도는 에어로겔 부피 함량의 증가에 따라 각각 1.09 에서 0.19 g/㎤, 0.12 에서 0.03 W/(m·K), 그리고 46.5 에서 0.15 MPa 까지 감소하였으며, 특히 복합체의 기계적 강도는 측정할 수 없을 정도의 낮은 강도를 갖는 순수 실리카 에어로겔에 비해 상당히 증진되었다. New synthetic processes of silica aerogel films/bulks in conjunction with cost-effective/safe ambient drying techniques, instead of a capital intensive/dangerous supercritical drying technique which is known as a standard method, have been developed. The applicabilities of nanoporous silica aerogels, prepared by the ambient drying techniques, to low-dielectrics for integrated circuits, transparent/insulating window glazing, and low-temperature insulations were also optimized through investigating property changes of aerogels depending on synthetic mechanisms and conditions. The ambient drying processes developed in this study are basically divided into two types. The first one is the solvent exchange-ambient drying (AD) technique in which IPA (isopropanol) in wet gels prepared from TEOS (tetraethoxysilane) and IPA is exchanged with n-heptane, followed by ambient drying. The other process is the solvent exchange/surface modification-ambient drying (SMAD) technique. The silica sols used in this technique were prepared cost-effectively via ion exchange of waterglass solutions. The wet gels of these sols could be rapidly dried at ambient conditions by expelling water solution of reaction products out of the inside pore according to the phase separation mechanism. At the same time, the surfaces were modified through reacting surface -OH groups with TMCS (trimethylchlorosilane) and byproducts, consequently, showed the springback effects attributed to repulsive forces between modified surface -CH_(3) groups in drying steps. Since simply exchanging of solvent in the first technique is slowly proceeded by solvent diffusion through nanopores in wet gels, the solvent exchange-ambient drying might be suitable to synthesize thin films but not to synthesize bulks because of long diffusion time. On the other hand, the SMAD technique has shown to be more effective for synthesizing aerogel bulks, because the solvent exchange rate via phase separation is even faster than the pore diffusion rate. Low-dielectric silica aerogel films could be synthesized via solvent exchange-ambient drying of wet gel films that were obtained by spin-coating the IPA based silica sol on a p-Si (100) wafer. Using IPA as a drying solvent, the thickness and the dielectric constant of silica films significantly changed from 1100 nm to 350 nm and from 2.1 to 3.6, respectively, with the drying pressure of [1160 psi (270 ℃) → 380 psi (200 ℃)]. However, when IPA in pores was exchanged with n-heptane followed by AD technique, the aerogel films had 1350 nm thickness, 80 % porosity, and 2.0 dielectric constant, regardless of drying pressure. The degree of planarization and the gap filling capability on 0.7 μm tungsten patterning wafer were excellent. It was proved that the ambient-dried aerogel films have a possibility of an application to IMD materials in the next generation of semiconductor devices beyond the giga level. A silica aerogel-smart glazing has been prepared by solvent exchange-ambient drying of wet gel films obtained by dip-/spin-coating of the silica sol on a glass slide, in the same manner as described above. The optimum values of the sol viscosity, the dip-/spin-coating rate for obtaining uniform coating layers were 3 ∼ 5 cP, 10 ∼ 30 cm/min, and 3000 rpm, respectively. The porosities, the refractive indices, and the thermal conductivities of the aerogel films were found to be in the range of 78.8 ∼ 83.4 %, 1.076 ∼ 1.097, and 0.016 ∼ 0.017 W/(m·K), respectively, and the aerogel-smart glazing (aerogel layer thickness 0.16 ∼ 10 μm) showed 12 % higher transmittance and lower thermal conductivities (1.473 ∼ 1.682 W/(m·K)) than those of the glass slide (1.705 W/(m·K)). From the correlation between the aerogel film thickness and the thermal conductivity of the aerogel-smart glazing, the thermal conductivity of the aerogel-smart glazing with 100 μm thickness was predicted to be 0.2 W/(m·K), which is about 10 times lower than that of the glass slide. Silica aerogel bulks with 95 % porosity, 795 ㎡/g specific surface area, and 0.028 W/(m·K) thermal conductivity could be cost-effectively manufactured via solvent exchange/surface modification-ambient drying of wet gels prepared from waterglass based silica sols. They had the hydrophobic surface up to 350 ℃. In order to complement a poor forming ability and a low mechanical strength of silica aerogels, aerogel-PVB composites for low temperature insulation were manufactured by hot pressing under 150 ℃ and 0.28 MPa. Because of a difference in aerogel (0.128 g/㎤) and PVB densities (0.235 g/㎤), when dry mixing was carried out, the aerogel-PVB composites containing the aerogel above 70 vol% could not be manufactured, but the wet mixed composites involving 90 vol% aerogel could be manufactured. Moreover, when dry and wet mixing (dual mixing) were simultaneously conducted, the thermal conductivity of the composites could significantly be lowered as the aerogel volume fraction could be increased to 97.5 vol%. As the aerogel volume fraction increased, the density, the thermal conductivity, and the mechanical strength of the composites decreased from 1.09 to 0.19 g/㎤, from 0.12 to 0.03 W/(m·K), and from 46.5 to 0.15 MPa, respectively. In particular, the mechanical strength of the composite was significantly improved in comparison with that of pure aerogels which could not be measured due to weak porous structure.

所得과 交易條件의 변화가 貿易收支에 미치는 영향

김건수 전남대학교 대학원 1998 국내석사

Multi Band OFDM UWB 시스템을 위한 AGC알고리즘 및 구조

김건수 漢陽大學校 大學院 2003 국내석사

하지 근력의 좌우 비대칭성이 초등학생의 보행 동적안정성에 미치는 영향

김건수 경북대학교 교육대학원 2011 국내석사

본 연구의 목적은 보행 동작 시 정상 아동과 좌우 근력 비대칭이 있는 아동들의 운동역학적 분석을 실시하여, 하지 근력의 좌우 비대칭성이 보행의 동적안정성에 미치는 영향을 밝히는데 있다. 본 연구를 위해 근골격계에 이상이 없는 초등학생을 대상으로 등속성 운동을 실시하여, 남녀 16명(남11명, 여5명)이 피험자로 선택되었다. 피험자의 평균 연령은 12.3±0.7 yrs, 신장 149.4±9.7 cm, 체중 384±83.7 N이다. 본 실험의 3차원 동작분석을 위해 5대의 고감도 디지털 카메라(60 Hz, Sony HDV1080I)를 설치하였으며, 실험 간 인체 관절 중심의 좌표화를 위해 18개의 반사마커를 부착하였다. 보행 동작 분석은 카메라 분석을 통하여 5개의 특정 이벤트와 4개의 구간으로 나누어 비교분석 하였다. 하지에 작용하는 지면반력을 측정하기 위하여 지면반력기(AMTI, OR6-5) 2대가 사용되었으며, 실험 전 피험자의 좌우 근력의 비대칭성 정도를 측정하기 위하여 등속성 운동기구를 사용하였다. 보행은 정상 보행을 실시하였으며, 실험 시 불안정성을 의도하기 위해 피험자 하지장 길이의 30% 높이의 장애물을 보행로의 중앙에 설치하여 보행을 유도하였다. 본 연구에서는 Kwon3D 프로그램 version 3.10을 사용하여 3차원 동작분석을 실시하였다. 통제점 및 발광마커가 부착된 인체의 각 관절점의 3차원 좌표값을 얻기 위해 직접 선형 변환 방법(Abdel-Aziz & Karara, 1971)을 사용하였다. 지면반력 데이터 분석은 KwonGRF 2.0 program (Visol Inc, Korea)를 사용하여 전∙후, 좌∙우, 수직 지면 반력 값을 측정하였으며, Munro 등(1987)이 제시한 방식으로 좌∙우측 발의 부하율(loading rate)과 부하 감소율(decay rate)를 계산하였다. 동적안정성은 Hof 등(2007)이 제안한 공식을 사용해 스윙구간 시 좌우측 하지에 대한 XCoM-CoP의 좌∙우 기울기각을 산출하여 평가하였다. 본 연구의 주요 국면 및 구간에 대한 시간 변인, 좌∙우 XCoM 기울기각, 전∙후, 좌∙우, 수직 지면반력값, 압력 중심 변위, 좌∙우측 발의 부하율(loading rate)과 감소율(decay rate)의 평균과 표준편차를 계산하였다. 집단 간 통계적 유의성을 검증하기 위해 SPSS 17.0을 이용하여 독립표본 t검정(independent-sample t-test)을 실시하였으며, 이때 유의성 수준은 p<.05에서 검증하였다. 본 실험의 연구결과는 다음과 같다. 1) 동작 구간에 대한 시간 변인을 살펴보면 주요 동작 구간간의 집단 간의 유의차는 나타나지 않았다. 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았지만 장애물 보행의 모든 구간에서 비대칭 집단이 대칭 집단에 비해 증가하는 경향을 보였다. 이러한 결과는 대칭 집단에서 보행이 보다 원활하고 신속하게 이루어 졌음을 보여주고 있습니다. 2) 본 연구의 동적안정성 평가에서는 왼발의 지지기 동안 두 집단의 통계적인 유의차는 나타나지 않았습니다. 하지만, 장애물 보행을 한 두 집단 모두 오른발 착지 후 왼발이 스윙될 때의 좌우 기울기각이 증가하는 경향을 보였으며, 비대칭 집단의 기울기각도가 큰 것으로 나타났습니다. 이러한 결과는 장애물을 극복하는 동작 중 후방에 위치한 발이 스윙될 때 보행 안정성이 감소하는 것으로 사료되어진다. 3) 지면반력 분석을 통한 운동역학적 변인을 살펴보면 오른발이 지면에 닿을 때 왼발에서 발현된 최대수직지면반력값이 비대칭 집단이 대칭집단에 비해 통계적인 유의차는 나타나지 않았지만 다소 증가한 것으로 보입니다. 불균형한 왼쪽 하지 근력을 지닌 비대칭 집단은 장애물을 넘어간 이후에 전방으로의 이동이 원활하지 못하였기 때문에 후방에 남아있는 왼쪽 발에서 발현되어진 수직 지면반력값이 증가된 것으로 사료되어집니다. 왼발이 지면으로부터 떨어질 때 오른발에 발현되는 수직지면반력값에서는 유의차는 나지 않았지만 왼발의 근력이 부족한 비대칭 집단이 적절한 추진력을 발생시키지 못하여 전방으로의 원활한 이동이 이루지지 못해 오른발의 수직지면반력값이 감소된 것으로 사료되어집니다. 4) 좌우 압력중심변위차는 RTC-LHC1 구간에서 비대칭 집단이 대칭 집단에 비해 통계적으로 유의하게 증가하였으며, 반대로 전후 압력중심변위차는 RTC-LHC1 구간에서 비대칭 집단이 대칭 집단에 비해 통계적으로 유의하게 감소하였습니다. 이는 비대칭 집단은 강한 추진력을 바탕으로 전방으로 원활하게 이동시키지 않고 지면에 닿은 좌우 발의 스탠스를 넓게 하여 보행 안정성을 증가시키는 전략을 선택하였기 때문인 것으로 사료되어집니다. 5) 양발의 부하율과 감소율에서 통계적인 유의차는 없었지만 비대칭 집단의 오른발 수직 지면반력값이 급격히 상승하였습니다. 이러한 이유는 왼발을 지지하여 장애물을 넘어갈 ?? 오른발이 안정적으로 지면에 착지하지 못하여 충격력이 적절히 제어되지 못한 것으로 사료되어집니다. The purpose of this study was to evaluate the effect of asymmetric lower-extremity muscle force of elementary students on dynamic balance during walking. Sixteen elementary students (age : 12.3±0.7 yrs, height: 149.4±9.7 cm, weight 384±83.7 N) who have no musculoskeletal disorder were recruited as the subjects. Kinematic ;and kinetic data were acquired by using five digital camcorders (SONY HDV 1081I, 60 fields/s) and two force platforms (AMTI OR6-5, 1000Hz). In order to conduct 3D motion analysis, eighteen reflective markers were attached to body joints and this research used Kwon3D program version 3.10. Walking movements are divided into five critical events and four phases through camera-used analyses. Direct Linear Transformation(DLT) was used to gain three-dimensional coordinate values of each control point and joint points equipped with the reflective markers. Butterworth low-pass digital filter which is 8 Hz of cut-off frequency by second times was used, and an average and standard deviation were obtained which are measured from important movement through videotaping process. Two groups (Asymmetric Group; AG, Symmetric Group; SG) were determined by isokinetic exercise (Human Norm, USA) of knee joint and the obstacle (30% height of the lower extremity length) was established during walking. Temporal parameters, medio-lateral inclination angle of XCoM-CoP, loading rate, decay rate were determined for each trial. For each dependent variable, a independent-sample t-test was performed to test if significant difference existed between each conditions(p<.05). For all participants, the results showed that temporal parameters in SG were significantly less than those found in AG during terminal single limb stance. Medio-lateral inclination angle of XCoM-CoP in SG was greater than corresponding value in AG. These indicated that asymmetry group may increase gait time in order to overcome the obstacle and reduce the instability during walking. The vertical GRF from left foot increased at the RHC and the vertical GRF from right foot was reduced at the LTO in SG. These results showed that the proper propulsion force was not activated in SG due to the insufficient muscle force and it may prevent normal walking speed. The displacement of antero-posterior COP during RTO-LHC1 in SG was smaller than corresponding value in AG and The displacement of medio-lateral COP during RTO-LHC1 in SG was greater than those of AG. It seems that imbalance of muscle force may result in increasing the medio-lateral stance in order to minimize the instability. Loading rate of right foot in AG was significantly greater than those of SG since asymmetric muscle force in lower extremity of AG were effectively decrease dynamic balance. We found that the asymmetric muscle force in lower extremity may be a reason for the awkward control of impact force.

암반에 근입된 수평하중을 받는 말뚝의 수치해석

김건수 전남대학교 산업대학원 2005 국내석사

본 논문에서는 대심도 연약지반을 지나 연암층에 근입된 수평하중을 받는 말뚝의 거동특성을 연구하기 위해 두부구속조건, 근입심도 및 연약점토의 비배수강도를 변화시킨 말뚝에 대한 분석을 실시하였다. 해석대상 말뚝으로는 강관말뚝을 사용하였다. 지층을 달리하는 두가지 해석대상지반에 대해, P1말뚝은 두부구속조건과 연암층 근입심도의 변화에 따라 총 9회, P2말뚝은 두부구속조건, 연암층 근입심도 및 비배수전단강도의 변화에 따라 총 36회의 수치해석을 실시하였다. 그 결과, P1번 말뚝에서 발생하는 휨모멘트와 두부변위는 연암 상단에 놓이는 경우(P1-1)에 안정한 것으로 나타났으며, 연암 근입심도가 깊어지는 경우(P1-2, P1-3)에도 모두 동일한 값이 산정되었다. 이는 연암층 상단의 점토층과 자갈층이 상대적으로 큰 지반강도를 가지고 있어 말뚝두부에 작용하는 횡하중 및 모멘트에 대해 충분히 저항 가능하였으므로 말뚝의 연암 근입심도에는 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다. P2번 말뚝의 경우, 말뚝의 두부변위 및 휨모멘트는 연암의 근입심도에는 무관하게 동일한 값이 산정 되었으며, 점토층의 비배수 전단강도에 의해 크게 좌우됨을 알 수 있었다. 말뚝의 연암의 근입깊이에 상관없이 말뚝두부에 작용하는 수평력 및 모멘트에 대해 점성토 및 자갈층만으로 충분한 저항력을 갖고 있는 것으로 나타나, 말뚝 선단이 연암층 상단에 놓여도 안정한 것으로 나타났다. In order to investigate the effect of laterally loaded pile embeded in soft rock, numerical analysis has been carried out in this thesis. On this study, the soft clay layer is accumulated on the soft rock which supports the steel pile. Three kinds of numerical analyses was conducted in order to investigate embeded length of pile. The first case is the pile is driven on the face of soft ground rock. The second case is the pile is driven to one time diameter through soft ground rock. And the last case is the pile is driven to two times diameter through ground rock. The results of these studies go follows. In case of P1 pile, the pile driven on the face of soft rock was safe against lateral load at the base of displacement and moment of pile head. The piles driven to one and two times diameter through the rock show the same results. Because soft clay and gravel on the ground rock can resist lateral load and moment applied on the pile head, the piles can be safe irrespective of the embeded length. In case of P2, the displacement and the moment of pile head were almost same regardless of the embeded length and mainly affected by the undrained shear strength of soft clay layer. Therefore the pile driven on the face of soft rock is safe against lateral load because soft clay and gravel on the ground rock have sufficient strength.