인천대학교 인디고클랫폼 인천대학교 기술지원허브

지진과 같은 외부 동적 하중에 효과적으로 저항할 수 있는 구조 시스템의 개발은 구조물의 안정성과 생명, 재산 보호 측면에서 매우 중요한 기술적 과제로 대두되고 있다. 기존의 감쇠 장치는 대부분 선형 운동을 기반으로 하는 장치로, 지진의 불규칙하고 비선형적인 에너지에 대해 충분한 대응이 어려운 경우가 많았다. 또한 반복되는 지진 하중이나 잔류 변형 발생 시 유지보수 비용 증가 및 성능 저하라는 문제가 존재하였다. 이에 따라 내진, 제진, 면진의 복합 기능을 수행하며 반복 하중에 대한 감쇠 능력과 복원 성능을 동시에 갖춘 댐퍼 기술의 수요가 급증하고 있다. 따라서 구조적 효율성을 적용한 감쇠 능력과 복원 성능을 동시에 갖춘 SMA 댐퍼를 제안하고자 한다. 본 발명은 이러한 기술적 요구에 부응하여, 곡률 형상을 갖는 마찰형 감쇠 장치에 형상기억합금(SMA: Shape Memory Alloy)을 적용함으로써, 지진 발생 시 구조물에 전달되는 에너지를 효과적으로 흡수하고, 그 이후에는 SMA의 초탄성 및 형상 복원 기능을 통해 구조물의 원상 복귀를 유도할 수 있도록 한 댐퍼 구조이다. 이 장치는 곡률이 부여된 마찰 접촉면과 이를 따라 이동하는 마찰 볼트를 포함한다. 구조물에 지진 하중이 작용하면, 곡률 형상을 따라 볼트가 이동하며 마찰력에 의해 운동 에너지가 열에너지로 전환되어 에너지가 소산된다. 이 때, 곡률로 인해 비선형 응력 분포가 유도되며, 다양한 규모의 지진 에너지에 대응 가능한 다단계 감쇠 효과를 얻을 수 있다. 또한 SMA 재료가 구조에 적용되어 있어, 마찰 접촉면에서 소산된 이후 변형된 구조는 SMA의 형상기억 효과에 의해 원래의 형상으로 회복되며 구조물 전체의 복원력을 증가시킨다. 이 발명은 곡률 구조의 비선형성, 마찰 감쇠 메커니즘, 그리고 SMA 기반 복원 기능이 결합된 하이브리드 구조로, 기존의 단순 감쇠 장치와 차별화되는 고성능 스마트 댐퍼이다. 공간 효율성, 설치의 유연성, 유지관리의 편의성 측면에서도 우수하며, 특히 대형 플랜트 구조물이나 고층 건물, 중요 인프라 구조물에 최적화된 솔루션이 될 수 있다. 또한, 본 발명은 구조적 충격 저항성과 내구성 향상은 물론, 장기적 유지관리 비용 절감이라는 실질적 경제성을 갖추고 있어, 향후 내진 설계가 요구되는 다양한 건설 산업군에서 높은 실용성과 시장성을 가질 것으로 기대된다.