R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201818CTAP-C129736-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 구조물의 내진성능향상을 위한 MR 엘라스토머 기반 스마트 기초격리시스템 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2017-04-01 ~ 2018-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 정형조 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
10명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 122,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 122,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 250,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 250,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 한국과학기술원 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-B350021-000055-01 | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
토목 및 건축 구조물에 적합한 MRE 기반 스마트 기초격리장치를 개발하고 성능 평가 수행 ● MRE 기반 스마트 기초격리장치의 개발 및 통합설계 - 면진 성능 향상을 위한 MRE 최적 배합비 산정 및 재료 특성 모델링 도출 - MRE 면진 성능 향상을 위한 전자기 시스템 설계 - 스마트 기초격리장치의 통합 설계 ● 스마트 기초격리장치 제작 및 성능 평가 수행 - 1차연도 연구에서 수행된 통합 설계를 기반으로 한 스마트 기초격리장치 제작 - 소형 축소 구조물과 진동대를 활용한 실험실 환경에서의 성능 평가 수행 - 제안된 시스템의 수치모델 개발 및 수치해석을 수행하고 실험 결과와 비교 검토 [최종목표] 토목 및 건축 구조물에 적합한 MRE 기반 스마트 기초격리장치를 개발하고 성능 평가 수행 ● MRE 기반 스마트 기초격리장치의 개발 및 통합설계 - 면진 성능 향상을 위한 MRE 최적 배합비 산정 및 재료 특성 모델링 도출 - MRE 면진 성능 향상을 위한 전자기 시스템 설계 - 스마트 기초격리장치의 통합 설계 ● 스마트 기초격리장치 제작 및 성능 평가 수행 - 1차연도 연구에서 수행된 통합 설계를 기반으로 한 스마트 기초격리장치 제작 - 소형 축소 구조물과 진동대를 활용한 실험실 환경에서의 성능 평가 수행 - 제안된 시스템의 수치모델 개발 및 수치해석을 수행하고 실험 결과와 비교 검토 [연구내용 및 범위] ●면진 성능 향상을 위한 MRE 최적 배합비 산정 및 재료 특성 모델링 도출 - 토목 구조물에 적합한 MRE 조성 및 최적 배합비 산정 - MRE 샘플 제작 및 동특성 실험 수행 - MRE에 대한 동적 모델 도출 및 실험 결과와 비교 ●MRE 면진 성능 향상을 위한 전자기 시스템 설계 - 자기력 향상 방안 연구 - 자기장 해석 연구 - 전자기 시스템 설계 ● 스마트 면진 장치의 통합 설계 - 설계 감쇠비 산정 연구 - 다자유도 시뮬레이션을 통한 통합 시스템의 검증 - MRE와 전자기 시스템의 통합 설계 ● 통합 설계를 기반으로 한 스마트 면진장치 제작 - 기초격리장치의 요구 성능 조사 - 스마트 면진장치 제작 - 제작된 시스템의 요구 성능 만족 여부 검증 ● 소형 축소 구조물과 진동대를 활용한 실험실 환경에서의 성능 평가 수행 - 소형 축소 구조물과 진동대를 이용한 실험 수행 및 성능 검증 - 제작된 장치의 특성 실험 수행 - 장치의 내구성 평가 및 안정성 확보 ● 제안된 시스템의 수치모델 개발 및 수치해석을 수행하고 실험 결과와 비교 검토 - 스마트 기초격리장치의 수치모델 개발 - 수치모델을 기반으로 한 대형 구조물의 하이브리드 수치해석 수행 - 수치해석 결과와 실험 결과의 비교 검토 ● 전자기 시스템과 결합된 스마트 기초면진장치 개발 : 기존의 MRE를 활용한 기초면진장치에 대한 연구는 MRE에 자기장을 걸어주기 위해 단순히 영구자석 및 전자석을 부착하는 것을 고려한 연구가 주를 이루고 있음. 하지만 본 연구에서는 부가장치를 기존 시설에 더하는 형태가 아닌 기존의 크기를 유지하거나 줄이면서 성능을 향상시킬 수 있는 전자기 시스템을 활용한 스마트 기초면진장치를 개발함 ● 다기능 기초면진장치 구축 : 본 연구 범위는 아니지만 제안 시스템이 전자기 시스템을 이용하기 때문에 후속 연구를 통해 현재 적게 사용되지만 외부 전력원을 해결할 수 있는 시스템으로 구성할 수 있다는 점에서 지진방재 분야에서 매우 창의성이 있음. 일반적으로 많은 제어 시스템들이 고려되지만 지진이 발생할 경우 전력의 수급이 어렵기 때문에 수동 제어 방식이 많이 채택되는데 전자기 시스템을 활용하여 전기를 생산할 수 있고, 이를 통해 지진으로 인한 구조물 응답의 속도 계측이 가능함. ● 제안 시스템의 안정성 : 기초격리장치는 구조물을 지탱하기 때문에 변형을 고려하여 어느 정도 부피가 필요함. 본 연구에서는 기초격리장치 고무 부분 전체를 MRE로 대체하는 것이 아닌 국소 요소에 적층시키는 형태로 최소한의 부피를 유지하면서 동일한 성능을 발휘할 수 있음. 특히, 기초격리장치의 매우 큰 단점인 과변위 발생에 대한 문제를 MRE를 활용한 반능동 제어로 대체함에 따라 최소화 시킬 수 있고, 수동 제어의 단점인 외부 하중에 대한 적응성 부족 문제를 해결한다는 점에서 매우 창의성이 높은 연구임. |
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| 색인어 | 한글 | MR 엘라스토머 | 스마트 기초격리 | 면진 | 내진 | |
| 영문 | MR elastomer | Smart base isolation | Seismic isolation | Seismic performance | ||
| 최종보고서 | [서식1] 최종보고서 표준서식_정형조교수님.pdf | |||||