초록 ▼

□ 연구개요
최근 사회 기반시설물이 차량 등의 충돌로 인하여 충격하중에 노출되는 경우에 대한 인명사고 등 근본적 대응의 필요성이 증가하고 있다는 점을 절실히 감지하고, 이러한 충격 하중에 견딜 수 있는 첨단 소재를 적용한 지주구조의 동적 메커니즘 규명 및 열에너지를 적용한 융합 기술개발을 연구 목표로 한다. 제안한 연구는 충격 흡수용 첨단 소재가 적용된 지주 구조 시스템의 충돌 후 동적 거동 메커니즘과 열에너지를 적용한 융합 기술 개발로 구분된다. 특히, 본 연구는 고가의 실험비용으로 제한적인 연구가 되었던 폭발 및 충격, 충

□ 연구개요
최근 사회 기반시설물이 차량 등의 충돌로 인하여 충격하중에 노출되는 경우에 대한 인명사고 등 근본적 대응의 필요성이 증가하고 있다는 점을 절실히 감지하고, 이러한 충격 하중에 견딜 수 있는 첨단 소재를 적용한 지주구조의 동적 메커니즘 규명 및 열에너지를 적용한 융합 기술개발을 연구 목표로 한다. 제안한 연구는 충격 흡수용 첨단 소재가 적용된 지주 구조 시스템의 충돌 후 동적 거동 메커니즘과 열에너지를 적용한 융합 기술 개발로 구분된다. 특히, 본 연구는 고가의 실험비용으로 제한적인 연구가 되었던 폭발 및 충격, 충돌 연구 분야에 대하여 수치 시뮬레이션 방법과 같은 경제적인 해석법을 정립하며 첨단 충격시험을 수행하여 검증한다. 궁극적으로 열에너지를 적용한 손상 인식 기법을 정립함으로서 고비용의 충격하중을 구조물에 발생시키지 않고 그 충격효과와 손상패턴을 예측할 수 있도록 하는데 궁극적인 목적이 있다.

□ 연구 목표대비 연구결과
(1) 고성능 첨단소재를 적용한 고속충격을 받는 지주구조의 이론 및 해석 기법 정립
• 충격분리/흡수를 위한 고성능소재 적용 지주구조 기본 개념 정립
• 고성능 강재 및 첨단 복합소재 구조체의 비선형 동적 거동 정립
• 고속 변형률 속도(Strain rate)곡선 역추정 이론 및 알고리즘 정립
(2) 고속 충격시험을 통한 동적 거동 및 고속 동적 변형률 속도 곡선 역추정
• 소재별 고속 충격 시험에 의한 응력-변형률 데이터로부터 고속 변형률속도 곡선 역추정
• 고속 충격 시험체에 대한 손상 정밀 추정 시험 수행
• 충격분리/흡수 지주 구조상세 수정 및 제안
(3) 고속 충격을 받는 지주구조의 동적 시뮬레이션 및 손상 거동예측 프로그램 개발
• 추정한 변형률속도 곡선으로부터 비선형 동적거동 예측식 제안
• 변형률 속도 예측식을 적용한 소재별 동적 시뮬레이션 및 비교 검증
• 고속충격 지주구조의 비선형 동적 거동 데이터 확보 및 상세 규명

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구결과를 토대로 충돌 후 에너지 흡수율이 높고 설치 및 유지관리가 수월한 고품질의 지주구조를 개발할 수 있을 것으로 기대됨. 이러한 신뢰성이 보장되는 중간 가격 타입의 첨단소재 지주 개발은 충돌 차량의 안정성을 확보하고 관련 분야에 대하여 향후 사업화를 충분히 실현할 수 있다는 측면에서 중요함. 또한, 충격 시 에너지 흡수율이 매우 높은 고성능 강재 또는 경량인 콘크리트-복합소재가 적용된 구조 부재는 각종 교통사고 시 탑승자의 피해를 최소화할 수 있으므로 필연적으로 개발설치되어야 하며 개발 후 대량생산으로 저가로 공급하면 제품 수출도 충분함. 콘크리트와 FRP 계열의 첨단 소재를 적절히 합성하여 충격을 완화시켜주는 구조형식을 개발함으로써 첨단소재를 활용한 교량 구조 또는 건축 구조물 개발에도 파급효과가 전망됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• (1) 마이크로역학 기반의 고성능 복합소재 손상 거동 추정 알고리즘 ... 5
• (2) 고에너지 흡수를 위한 분리형 지주 구조 해석기법 정립 ... 9
• (3) 열화상 비파괴 손상 탐지 기법 정립 ... 10
• (4) 고성능 강재의 고속변형률 속도 규명 및 충돌 시뮬레이션 ... 12
• (5) 첨단 복합섬유를 적용한 고속 충격 시험 및 분석 ... 15
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 21
• 대표적 연구실적 ... 23
• 끝페이지 ... 33