[논문]희생부재를 이용한 근거리 폭파압력 저감 효과

심창수; 윤누리

doi:10.5000/eesk.2010.14.1.011

희생부재를 이용한 근거리 폭파압력 저감 효과
Evaluation of Close-Range Blast Pressure Mitigation using a Sacrificial Member 원문보기

한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea, v.14 no.1 = no.71, 2010년, pp.11 - 23

심창수 (중앙대학교 건설환경공학과) , 윤누리 (중앙대학교 토목환경공학)

초록
AI-Helper

주요 구조물의 방호를 위해 에너지 흡수 능력이 뛰어난 알루미늄 폼을 갖는 희생부재를 제안하였다. 근거리 폭발에 의한 집중된 폭파하중의 압력 저감에 대한 외연적 유한요소해석을 통한 변수 연구를 수행하였다. 폭발하중의 규모는 Z=0.48~0.95 수준으로 설정하였고 경험적 폭발하중을 이용하였다. 알루미늄 폼의 해석 변수는 밀도와 두께로 설정하였고 덮개 여부를 고려하였다. 해석 결과로 부터 밀도가 낮고 두께가 두꺼울수록 전달압력의 수준을 알루미늄 폼의 항복강도 수준으로 제어할 수 있고 폭발의 규모가 증가하면 높은 밀도의 두꺼운 희생부재가 필요함을 보였다. 덮개는 두께의 영향이 뚜렷하고 폭발압력을 분산시키는 효과를 나타내었다. 폭발의 수준에 따라 희생부재의 에너지 소산의 정도가 달라지기 때문에 이를 고려한 희생부재의 설계변수 설정이 필요하다.

Abstract ▼ AI-Helper

A sacrificial member with aluminum foam of excellent energy absorption capacity was proposed for the protection of significant structures. Parametric studies of explicit finite element analyses were performed to investigate the pressure mitigation of close-range air-blasts. The scaled distance of the blast had a range of Z=0.48~0.95 and an empirical blast load function was utilized. The analytical parameters of the aluminum foam were density, thickness and the existence of a cover sheet. Analytical results showed that the transmitted pressure can be controlled to have a similar level of yield values of the foam by using a foam with low density and higher thickness. As the blast load increased, the sacrificial member needed to have higher density and thickness. A cover sheet of the foam clearly showed its effect on the wider distribution of blast pressure. It is necessary to determine the design parameters of sacrificial foams considering different energy dissipation capacities according to the scaled distance.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이 논문에서는 알루미늄 폼을 가진 방호구조물을 제시하고 희생부재의 설계를 위한 기본적인 변수연구로서 알루미늄 폼의 밀도, 두께에 따른 폭파 압력 저감 효과를 외연적 유한요소해석(Explicit Finite Element Analysis)을 통해 밝혔다. 그림 2(a)에 주요 구조물의 방호를 위해 제시된 조립식 구조물을 나타내었고 높은 폭파 압력을 단면의 압축력으로 저항할 수 있도록 하였다.
일반적으로 알루미늄 폼에 대한 해석에서 덮개를 별도로 모델링하지 않는 것은 폭발에 의한 압력이 어느 정도 일정하다고 가정하기 때문이다. 이 논문에서는 알루미늄 폼이 실제 희생부재로 사용되기 위해서 덮개를 가지는 것이 일반적이기 때문에 압력 분포 및 저감에 미치는 영향을 평가하였다. 덮개의 재료로는 일반강재, 알루미늄, FRP가 사용될 수 있는데 여기서는 일반강재를 가정하여 그 효과를 평가하였다.
이 논문에서는 일정 규모의 콘크리트 슬래브위에 설치된 희생부재에 대한 변수해석을 수행하였는데 실제 방호구조물의 형상 및 폭발의 위치 등에 따라 제시된 전달압력 및 에너지 소산의 정도가 달라질 수 있다. 또한, 폭탄의 폭발위치가 공중이 아닌 지반에서 혹은 충돌을 동반한 경우에는 지반진동 및 충격에 대한 영향을 동시에 고려한 해석이 요구 된다.
이 논문에서는 폭발의 수준을 대표하는 인자인 scaled dist_Ance에 따른 재료에 의한 전체 에너지의 수준으로부터 유효한 설계인자를 결정하는 방법을 제시하였다. 폭발의 거리를 1.
폭발의 수준 및 위치에 따라 적절한 수준의 알루미늄 폼을 설계하여야 하는데 이를 위한 변수 연구로 근거리 폭파에 의한 압력 저감 및 에너지 소산의 효율성을 평가하기 위한 시뮬레이션을 수행하였다. 해석을 위한 재료모델을 실험 결과로부터 도출하여 검증하였다.

가설 설정

62MPa의 에너지 흡수능력을 갖는 것으로 평가된다. 기존 연구들의 결과를 참고하여 이 해석에서는 알루미늄 폼의 변형률 속도에 따른 영향은 없는 것으로 가정하였다. 또한, 압력에 대한 저항을 평가할 때 두께방향 이외의 방향에 대한 재료성질은 제품 제작사의 데이터를 이용하였다.
이 논문에서는 알루미늄 폼이 실제 희생부재로 사용되기 위해서 덮개를 가지는 것이 일반적이기 때문에 압력 분포 및 저감에 미치는 영향을 평가하였다. 덮개의 재료로는 일반강재, 알루미늄, FRP가 사용될 수 있는데 여기서는 일반강재를 가정하여 그 효과를 평가하였다. 폭발 압력이 작용하는 알루미늄 폼(SAF20)의 상면에 1.
비균등 압력에 대한 대상 해석모델은 그림 7과 같이 1.0m × 2.0m × 0.2m의 콘크리트 슬래브위에 앞 절에서 고려한 세 가지 두께의 알루미늄 폼이 완전부착되어 있는 것으로 가정하여 해석을 수행하였다.

제안 방법

이 논문에서는 알루미늄 폼을 가진 방호구조물을 제시하고 희생부재의 설계를 위한 기본적인 변수연구로서 알루미늄 폼의 밀도, 두께에 따른 폭파 압력 저감 효과를 외연적 유한요소해석(Explicit Finite Element Analysis)을 통해 밝혔다. 그림 2(a)에 주요 구조물의 방호를 위해 제시된 조립식 구조물을 나타내었고 높은 폭파 압력을 단면의 압축력으로 저항할 수 있도록 하였다. 평상시에는 적재된 상태로 있을 수 있고 유사시에 단계별로 여러 층의 방호패널을 레일을 통해 이동시켜 적층시켜 예상 폭파의 수준별 대응이 가능하도록 하였다.
필요에 따라서 완전 폐합형 돔 구조를 형성할 수 있도록 하였다. 이 패널의 구성 단면은 그림 2(b)에 나타낸 바와 같이 압력 저감을 위한 알루미늄 폼을 전면에 끼울 수 있는 슬롯 형태로 제시하고 미사일 등의 충격 및 폭발을 동반하는 경우에 대비하여 고성능 콘크리트와 강판을 합성시킨 합성패널을 갖도록 하였다.
1. 알루미늄 폼 자체의 재료성질을 모사하기 위한 재료모델은 modified honeycomb 모델로 적정하게 응력-변형률 거동을 모사할 수 있었고 수렴성 검토를 통해 해석 모델의 적정성을 검증하였다.
구조물 자체를 보강하는 방법으로는 FRP 보강, 초고성능 콘크리트의 사용 등이 있다. FRP를 보강한 구조물에 대한 폭파압력 저항에 대한 다수의 실험^(1-3)이 있고 최근에 초고성능 콘크리트를 이용한 폭파 실험이 수행되었다.⁽⁴⁾ 이러한 보강 방법들은 폭파에 의한 구조물의 손상을 저감시킬 수는 있지만 이미 건설이 완료되어 가동중에 있고 기능수행이 중요한 발전소 등의 구조물에 대한 방호에는 적절하지 못하다.
하나는 폼 자체의 구성형상을 그대로 모사하는 방법이고 다른 하나는 항복면을 생성하는 연속체 개념에서 접근하는 것이다. 공학적인 측면에서 이 논문에서는 구조물 단위에서 유효한 연속체 개념의 해석법을 따른다. 범용 해석 프로그램에서 다양한 재료모델을 제시하고 있는데 대표적인 것들을 표 2에 정리하였다.
방호구조물이 완전파괴에 도달하기 위해 필요한 하중 수준을 우선 결정하면 이에 적합한 희생부재의 설치를 통해 전달압력의 수준을 결정할 수 있다. 그림 14에 알루미늄 폼에 덮개가 없는 경우(Foam w/o Skin)와 덮개가 있는 경우(Foam w Skin)에 대한 폭발의 규모별 재료의 총에너지를 평가하였다. 폼 자체의 에너지 소산은 폭발규모가 적은 Z=0.
주요 시설물의 방호를 위한 설계 개념중에 방호구조물을 별도로 설치하거나 기존 구조물에 부착하여 폭발에 의한 높은 압력을 저감시키는 형태의 희생부재를 제시하였다. 낮은 밀도를 갖는 알루미늄 폼과 덮개로 이루어진 희생부재를 콘크리트 구조물에 부착하여 재료의 소성변형을 통한 에너지 소산을 통해 구조물에 전달되는 압력을 저감하는 개념을 제시하였다. 이에 대한 기본적인 설계 개념과 방안을 제안하기 위해서 외연적 유한요소해석을 통해 폭발의 규모와 희생부재의 설계 변수에 따른 거동을 평가하였다.
필요한 경우에는 이러한 폼을 적층하거나 다른 두께를 활용할 수 있지만 희생부재의 기본적인 설계 개념을 도출하기 위한 해석으로 이 논문에서는 각 변수 연구별로 9개의 폼 모델과 폭발의 규모에 따른 조합을 고려한 8개의 하중 경우에 대해서 총 72개의 모델을 균등 압력의 경우와 비균등 압력으로 구분하여 압력저감 효과를 평가하였다. 비균등 압력의 경우에는 폼에 부착되는 덮개 유무 및 변수변화에 따른 영향을 별도로 평가하였다.
t_A는 폭발 압력의 도달시간이고 P_max는 폭발로 인해 발생하는 최대 압력인데 이는 구조물에 따라서 반사압력이 달라지기 때문에 최종압력은 압력이 작용되는 구조물에 따라 달라진다. 알루미늄 폼의 바닥면을 모두 고정단으로 경계조건을 설정하였다. 하중은 LS-DYNA⁽²⁰⁾의 ConWep 하중을 알루미늄 폼의 상면에 작용하도록 하였다.
알루미늄 폼의 세 가지 밀도에 해당하는 SAF20, SAF30, SAF40의 재료 모델은 여기서 검증된 입력변수를 그대로 사용하고 두께를 제품 표준 규격으로 제시된 25mm, 66mm, 92mm 세 가지에 대한 희생부재를 대상으로 이후의 변수연구를 수행하였다. 필요한 경우에는 이러한 폼을 적층하거나 다른 두께를 활용할 수 있지만 희생부재의 기본적인 설계 개념을 도출하기 위한 해석으로 이 논문에서는 각 변수 연구별로 9개의 폼 모델과 폭발의 규모에 따른 조합을 고려한 8개의 하중 경우에 대해서 총 72개의 모델을 균등 압력의 경우와 비균등 압력으로 구분하여 압력저감 효과를 평가하였다.
알루미늄 폼이 없는 경우에 동일 조건에서 콘크리트 슬래브에 발생하는 압력(P_slab)을 그림 8과 같이 scaled dist_Ance에 따라 구하였다. 이 값을 기준으로 알루미늄의 압력저감 효과를 평가하였다. 경험적 하중값을 제시하는 ConWep이 실제 폭발에 따른 압력 이력을 정확하게 모사하지 못하는 경우도 있지만 설계를 위한 공학적인 측면에서는 충분한 정확도를 나타내는 것으로 볼 수 있다.
알루미늄 폼은 방향성을 가지고 있기 때문에 각 방향별 재료 성질을 달리한다. 이 논문에서는 알루미늄 폼 중에서 CYMAT의 제품을 대상으로 하였고 대표적으로 생산되는 밀도인 5%, 10%, 15%의 상대밀도를 갖는 것을 선택하였다.⁽¹⁸⁾ 그림 3(a)에서 정의하는 것처럼 응력-변형률 곡선의 면적이 에너지 흡수능력을 나타내는 것으로 상항복점과 하항복점을 갖는 것으로 나타나고 완전 밀착후에는 일반적인 알루미늄의 거동과 동일하게 된다.
해석을 위한 재료모델을 실험 결과로부터 도출하여 검증하였다. 이 재료 모델을 활용하여 균등한 압력 작용시와 비균등 압력 작용시를 구분하고 희생 부재의 설계 변수별 전달 압력과 저감 효과를 해석을 통해 평가하였다.
낮은 밀도를 갖는 알루미늄 폼과 덮개로 이루어진 희생부재를 콘크리트 구조물에 부착하여 재료의 소성변형을 통한 에너지 소산을 통해 구조물에 전달되는 압력을 저감하는 개념을 제시하였다. 이에 대한 기본적인 설계 개념과 방안을 제안하기 위해서 외연적 유한요소해석을 통해 폭발의 규모와 희생부재의 설계 변수에 따른 거동을 평가하였다. 이로부터 도출된 주요 결론은 다음과 같다.
재료 실험에서 사용된 시편 사이즈와 동일한 해석 모델을 LS-DYNA^(20),(21)의 8절점 솔리드 요소를 이용하여 구성하여 재료 모델의 적절성과 수렴성을 검토하였다. 표 2의 재료 모델 중에서 modified honeycomb 모델과 Deshpande-Fleck foam 모델(D-F모델)을 비교하였는데 D-F 모델은 탄성구간의 모사없이 소성구간만을 표현하기 때문에 에너지 소산 등의 거동 차이는 크지 않지만 변형이나 요소의 소멸 등의 세부적인 영향과 근거리 폭파로 인한 국부적인 손상의 차이를 나타내어 응력-변형률 곡선을 그대로 사용하는 modified honeycomb 모델을 변수해석을 위한 재료모델로 선택하였다.
알루미늄 폼을 부착한 콘크리트 구조물의 거동을 평가하고 이를 설계에 반영하기 위해서는 폭발의 규모에 따른 알루미늄 폼의 에너지 소산 능력을 압력 저감의 정도와 전달 압력의 크기로 평가하여야 한다. 재료모델의 검증에서 사용한 해석 모델을 이용하여 세 가지 밀도의 알루미늄 폼에 대해서 25mm, 66mm, 92mm 두께에 대해서 각각 해석을 수행한다. 해석에서 하중 조건은 표 3의 구 형태의 TNT를 기준으로 거리와 질량을 변수로 설정하였다.
주요 시설물의 방호를 위한 설계 개념중에 방호구조물을 별도로 설치하거나 기존 구조물에 부착하여 폭발에 의한 높은 압력을 저감시키는 형태의 희생부재를 제시하였다. 낮은 밀도를 갖는 알루미늄 폼과 덮개로 이루어진 희생부재를 콘크리트 구조물에 부착하여 재료의 소성변형을 통한 에너지 소산을 통해 구조물에 전달되는 압력을 저감하는 개념을 제시하였다.
그림 2(a)에 주요 구조물의 방호를 위해 제시된 조립식 구조물을 나타내었고 높은 폭파 압력을 단면의 압축력으로 저항할 수 있도록 하였다. 평상시에는 적재된 상태로 있을 수 있고 유사시에 단계별로 여러 층의 방호패널을 레일을 통해 이동시켜 적층시켜 예상 폭파의 수준별 대응이 가능하도록 하였다. 필요에 따라서 완전 폐합형 돔 구조를 형성할 수 있도록 하였다.
덮개의 재료로는 일반강재, 알루미늄, FRP가 사용될 수 있는데 여기서는 일반강재를 가정하여 그 효과를 평가하였다. 폭발 압력이 작용하는 알루미늄 폼(SAF20)의 상면에 1.15mm 두께의 항복강도 235MPa의 강재 덮개를 기준 모델로 설정하고 두께 변화와 강도 변화의 영향을 해석적으로 평가하였다.
nce에 따른 재료에 의한 전체 에너지의 수준으로부터 유효한 설계인자를 결정하는 방법을 제시하였다. 폭발의 거리를 1.5m로 고정하고 TNT의 질량을 변화시키면서 변수해석을 수행하고 이로부터 알루미늄 폼과 덮개가 소성변형으로부터 소산시키는 에너지를 평가하였다. 그림 13에 보는 바와 같이 SAF20 알루미늄 폼 66mm 두께에 대한 에너지 소산 이력을 통해서 어느 수준까지는 재료의 소성변형으로 인한 에너지 소산이 증가하지만 폭발의 규모가 더 증가하면 효율이 감소하는 것을 알 수 있다.
평상시에는 적재된 상태로 있을 수 있고 유사시에 단계별로 여러 층의 방호패널을 레일을 통해 이동시켜 적층시켜 예상 폭파의 수준별 대응이 가능하도록 하였다. 필요에 따라서 완전 폐합형 돔 구조를 형성할 수 있도록 하였다. 이 패널의 구성 단면은 그림 2(b)에 나타낸 바와 같이 압력 저감을 위한 알루미늄 폼을 전면에 끼울 수 있는 슬롯 형태로 제시하고 미사일 등의 충격 및 폭발을 동반하는 경우에 대비하여 고성능 콘크리트와 강판을 합성시킨 합성패널을 갖도록 하였다.
알루미늄 폼의 세 가지 밀도에 해당하는 SAF20, SAF30, SAF40의 재료 모델은 여기서 검증된 입력변수를 그대로 사용하고 두께를 제품 표준 규격으로 제시된 25mm, 66mm, 92mm 세 가지에 대한 희생부재를 대상으로 이후의 변수연구를 수행하였다. 필요한 경우에는 이러한 폼을 적층하거나 다른 두께를 활용할 수 있지만 희생부재의 기본적인 설계 개념을 도출하기 위한 해석으로 이 논문에서는 각 변수 연구별로 9개의 폼 모델과 폭발의 규모에 따른 조합을 고려한 8개의 하중 경우에 대해서 총 72개의 모델을 균등 압력의 경우와 비균등 압력으로 구분하여 압력저감 효과를 평가하였다. 비균등 압력의 경우에는 폼에 부착되는 덮개 유무 및 변수변화에 따른 영향을 별도로 평가하였다.
재료모델의 검증에서 사용한 해석 모델을 이용하여 세 가지 밀도의 알루미늄 폼에 대해서 25mm, 66mm, 92mm 두께에 대해서 각각 해석을 수행한다. 해석에서 하중 조건은 표 3의 구 형태의 TNT를 기준으로 거리와 질량을 변수로 설정하였다. t_A는 폭발 압력의 도달시간이고 P_max는 폭발로 인해 발생하는 최대 압력인데 이는 구조물에 따라서 반사압력이 달라지기 때문에 최종압력은 압력이 작용되는 구조물에 따라 달라진다.
폭발의 수준 및 위치에 따라 적절한 수준의 알루미늄 폼을 설계하여야 하는데 이를 위한 변수 연구로 근거리 폭파에 의한 압력 저감 및 에너지 소산의 효율성을 평가하기 위한 시뮬레이션을 수행하였다. 해석을 위한 재료모델을 실험 결과로부터 도출하여 검증하였다. 이 재료 모델을 활용하여 균등한 압력 작용시와 비균등 압력 작용시를 구분하고 희생 부재의 설계 변수별 전달 압력과 저감 효과를 해석을 통해 평가하였다.

대상 데이터

기존 연구들의 결과를 참고하여 이 해석에서는 알루미늄 폼의 변형률 속도에 따른 영향은 없는 것으로 가정하였다. 또한, 압력에 대한 저항을 평가할 때 두께방향 이외의 방향에 대한 재료성질은 제품 제작사의 데이터를 이용하였다.
Chong 등은 단순지지 슬래브위에 알루미늄폼을 부착하여 폭파실험을 수행하여 전체 부재의 거동을 평가하였는데 폭파압력의 수준이 낮아 슬래브의 파괴로 이어지지 못했고 알루미늄 폼의 변형 형상과 압력을 측정하여 제시하였다. 이 논문은 실험의 결과로 부터 희생 부재 설계의 개념을 정립하기 위한 해석적 접근을 대상으로 하였다.
이 경우에는 구조물이 가지는 특성이 미치는 영향이 크고 알루미늄 폼에 사용되는 덮개의 영향이 나타나게 되어 설계시 이를 고려할 필요가 있다. 해석의 대상 구조물은 Chong 등⁽²³⁾이 수행한 콘크리트 슬래브위에 알루미늄 폼이 있는 경우를 선택하였고 폭탄의 이격거리를 1.5m와 3.0m로 설정하였다. Chong 등은 단순지지 슬래브위에 알루미늄폼을 부착하여 폭파실험을 수행하여 전체 부재의 거동을 평가하였는데 폭파압력의 수준이 낮아 슬래브의 파괴로 이어지지 못했고 알루미늄 폼의 변형 형상과 압력을 측정하여 제시하였다.

이론/모형

의 8절점 솔리드 요소를 이용하여 구성하여 재료 모델의 적절성과 수렴성을 검토하였다. 표 2의 재료 모델 중에서 modified honeycomb 모델과 Deshpande-Fleck foam 모델(D-F모델)을 비교하였는데 D-F 모델은 탄성구간의 모사없이 소성구간만을 표현하기 때문에 에너지 소산 등의 거동 차이는 크지 않지만 변형이나 요소의 소멸 등의 세부적인 영향과 근거리 폭파로 인한 국부적인 손상의 차이를 나타내어 응력-변형률 곡선을 그대로 사용하는 modified honeycomb 모델을 변수해석을 위한 재료모델로 선택하였다.

성능/효과

2. 원거리 폭발시의 균등 압력 가정을 검토하기 위한 해석에서는 밀도가 낮고 두께가 두꺼울수록 전달압력의 수준을 알루미늄 폼의 항복강도 수준으로 제어할 수 있음을 보였다. 폭발의 규모가 증가할 경우에는 높은 밀도의 두꺼운 희생부재의 설계가 요구된다.
3. 근거리 폭발로 인한 집중된 압력 분포를 고려하기 위한 비균등 압력 발생시의 해석 모델에서는 폭발 압력의 분포를 평가하여 근거리 폭발에 대한 희생부재의 거동 평가시에 덮개를 반드시 고려해야 하고 두께 증가의 영향이 재료 강도 증가보다 효과가 뚜렷함을 밝혔다.
4. 폼 자체의 에너지 소산은 폭발규모가 적은 Z=0.8 이상에서는 덮개가 없는 것이 좀 더 많은 에너지를 소산시키지만 폭발의 규모가 커지면 덮개가 있는 경우가 좀 더 넓은 영역의 알루미늄 재료의 소성변형을 유발하여 큰 에너지를 소산시키고 폭발의 규모가 커짐에 따라 폼 자체의 소성변형량도 증가해서 이로 인한 에너지 증가량이 뚜렷하게 나타난다.
슬래브에 작용하는 전달압력은 덮개가 있는 경우에 반사압력으로 인해 발생압력이 증가하는 것을 알 수 있다. 두께와 항복강도의 영향을 평가하면 두께를 키우게 되면 압력의 분산효과와 전달압력의 감소를 가져오고 항복강도의 증가는 큰 영향이 없는 것으로 나타났다.
응력-변형률 곡선의 면적이 단위 부피당 에너지를 나타내기 때문에 실험에서 나온 결과로부터 산정하면 SAF20, SAF30, SAF40이 단위 부피당 각각 1.03MPa, 2.37MPa, 4.62MPa의 에너지 흡수능력을 갖는 것으로 평가된다. 기존 연구들의 결과를 참고하여 이 해석에서는 알루미늄 폼의 변형률 속도에 따른 영향은 없는 것으로 가정하였다.

후속연구

이에 따라 그림 3(b)의 응력-변형률 곡선과 표 1의 재료성질을 그대로 재료모델의 입력값으로 사용했을 경우의 해석 결과를 그림 4(b)~(d)에 나타내었다. 앞서 언급한 바와 같이 변형률 속도의 영향을 무시한다면 정적하중 재하시의 재료모델 검증 결과를 폭발하중에 대한 재료모델로 사용할 수 있다. 하항복점 근처의 거동에서 차이를 보이고 있지만 재료의 에너지 측면에서 5% 이내의 차이를 보이고 있고 항복점 이후의 거동을 잘 모사하고 있음을 알 수 있다.
또한, 폭탄의 폭발위치가 공중이 아닌 지반에서 혹은 충돌을 동반한 경우에는 지반진동 및 충격에 대한 영향을 동시에 고려한 해석이 요구 된다. 좀 더 정밀한 해석을 위해서는 유체-구조물 상호작용을 고려한 해석이 필요한데 아직은 이러한 부분에 대한 실험적 검증 데이터가 부재하여 추후 실험적 검증을 통한 변수 연구가 가능할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	주요 구조물에 대한 방호체계에는 어떤 방법이 있는가?	주요 구조물에 대한 방호체계는 구조물 자체의 강도 및 강성의 증대를 통한 방법과 별도의 방호구조물을 통한 방법으로 나눌 수 있다. 구조물 자체를 보강하는 방법으로는 FRP 보강, 초고성능 콘크리트의 사용 등이 있다.
	본 논문에서 제시한, 방호구조물을 별도로 설치하거나 기존 구조물에 부착하여 폭발에 의한 높은 압력을 저감시키는 형태의 희생부재를, 외연적 유한요소해석을 통해 폭발의 규모와 희생부재의 설계 변수에 따른 거동을 평가하여 얻은 결론은 무엇인가?	1. 알루미늄 폼 자체의 재료성질을 모사하기 위한 재료모델은 modified honeycomb 모델로 적정하게 응력-변형률 거동을 모사할 수 있었고 수렴성 검토를 통해 해석 모델의 적정성을 검증하였다. 2. 원거리 폭발시의 균등 압력 가정을 검토하기 위한 해석에서는 밀도가 낮고 두께가 두꺼울수록 전달압력의 수준을 알루미늄 폼의 항복강도 수준으로 제어할 수 있음을 보였다. 폭발의 규모가 증가할 경우에는 높은 밀도의 두꺼운 희생부재의 설계가 요구된다. 3. 근거리 폭발로 인한 집중된 압력 분포를 고려하기 위한 비균등 압력 발생시의 해석 모델에서는 폭발 압력의 분포를 평가하여 근거리 폭발에 대한 희생부재의 거동 평가시에 덮개를 반드시 고려해야 하고 두께 증가의 영향이 재료 강도 증가보다 효과가 뚜렷함을 밝혔다. 4. 폼 자체의 에너지 소산은 폭발규모가 적은 Z=0.8 이상에서는 덮개가 없는 것이 좀 더 많은 에너지를 소산시키지만 폭발의 규모가 커지면 덮개가 있는 경우가 좀 더 넓은 영역의 알루미늄 재료의 소성변형을 유발하여 큰 에너지를 소산시키고 폭발의 규모가 커짐에 따라 폼 자체의 소성변형량도 증가해서 이로 인한 에너지 증가량이 뚜렷하게 나타난다.
	구조물 자체를 보강하는 방법에는 무슨 방법이 있는가?	주요 구조물에 대한 방호체계는 구조물 자체의 강도 및 강성의 증대를 통한 방법과 별도의 방호구조물을 통한 방법으로 나눌 수 있다. 구조물 자체를 보강하는 방법으로는 FRP 보강, 초고성능 콘크리트의 사용 등이 있다. FRP를 보강한 구조물에 대한 폭파압력 저항에 대한 다수의 실험(1-3)이 있고 최근에 초고성능 콘크리트를 이용한 폭파 실험이 수행되었다.

참고문헌 (23)

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상세보기
Lu, B., Silva, P., Nanni, A., and Baird, J., Retrofit for blastresistant RC slabs with composite materials, Missouri; University of Missouri-Rolla; 2006.
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상세보기
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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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