탄성계수의 이해

# 탄성계수의 이해: 재료 강성의 핵심 지표

## 1. 탄성계수 개요
- 정의: 재료가 외력에 의한 변형에 저항하는 정도를 나타내는 지표
- 수식: E = σ / ε (E: 탄성계수, σ: 응력, ε: 변형률)
- 주요 특징: 재료 고유의 특성, 선형 탄성 범위 내에서 적용

## 2. 탄성계수의 종류
- 영률(Young's modulus): 축방향 응력에 대한 탄성계수
- 전단탄성계수: 전단 응력에 대한 탄성계수
- 체적탄성계수: 정수압에 대한 탄성계수

## 3. 재료별 탄성계수
- 금속: 강철 (200 GPa), 알루미늄 (70 GPa)
- 비금속: 콘크리트 (30 GPa), 고무 (0.01-0.1 GPa)
- 복합재료: 탄소섬유강화플라스틱 (150 GPa, 섬유 방향)

## 4. 탄성계수와 고유진동수
- 관계: 고유진동수 ∝ √(탄성계수/질량)
- 중요성: 구조물의 동적 특성 결정에 핵심 역할

## 5. 실제 응용 사례
### 5.1 납면진장치
- 구성: 납 코어 + 고무층
- 원리: 낮은 탄성계수 재료 조합으로 지진 에너지 흡수 및 분산

### 5.2 교량 면진 시스템
- 목적: 교량의 고유진동수를 낮춰 지진의 영향 감소
- 방법: 특수 교좌장치 사용 (예: 납-고무 베어링, 마찰 진자 시스템)

## 6. 감세 효과의 원리
- 개념: 구조물의 고유진동수와 외부 진동 주파수의 차이로 인한 진동 감소
- 조건: 주파수 비율 (r = 외부진동주파수/고유진동수) ≠ 1
- 효과: r < 0.8 또는 r > 1.2일 때 일반적으로 감세 효과 발생

## 7. 결론
탄성계수는 재료의 기계적 특성을 이해하고 구조물의 거동을 예측하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 이는 건축, 기계 설계, 지진 공학 등 다양한 분야에서 안전하고 효율적인 구조물과 시스템을 개발하는 데 필수적인 개념입니다.