지진이 발생했을 때 구조물이 항복하게 되면 이후 이어지는 여진에 의해 구조물이 완전히 붕괴될 수 있다. 따라서 댐퍼와 같은 장치를 적용하는 제진구조, 구조물 골조, 기둥의 단면적을 넓히거나 강도가 강한 재료를 사용하는 내진구조, 지반과 구조물을 분리하는 면진구조 등의 내진설계를 적용하게 된다. 하지만 과거부터 우리나라는 해외에 대비하여 지진의 발생빈도와 규모가 낮아 지진에 대한 경각심이 현저히 낮은 상태였다. 때문에, 내진설계와 관련된 정부의 규제, 과학적 기술의 발전 정도가 심각한 수준으로 미흡하다. 때문에 2016년 경주와 2017년 포항에 잇따른 규모 5 이상의 지진이 발생했을 때 큰 물리적 피해가 발생하였다. 이러한 피해를 저감하기 위함과 부족한 대한민국의 제진구조의 과학적 발전을 위해 본 연구에서는 스마트 재료를 활용하여 자동복원 마찰댐퍼의 내진성능평가 연구를 수행하였다.

본 연구에서는 재료에 변형이 발생하여도 우수한 회복 메커니즘으로 변형을 복원시킬수 있는 폴리우레탄을 실린더 형태로, 초탄성 형상기억합금을 와이어 형태로 가공하여 댐퍼에 적용함으로써 자동복원 마찰댐퍼를 개발하였다. 이중 폴리우레탄에는 선행압축을 가함으로써 회복력을 증진하고자 하였으며 0%, 10%, 20%의 선행압축을 변수로 선택하였다. 초탄성 형상기억합금은 재료의 복원력을 확인하기 위해 스테인리스 와이어를 변수로 선택하였다. 이후 각 변수에 따른 재료실험을 진행하였으며 재료의 수치해석을 수행하고 구조실험을 위한 자동복원 마찰댐퍼의 상세설계를 진행하였다. 총 6가지의 자동복원 마찰댐퍼에 대해 구조실험을 진행하여 힘-변위 그래프를 도출하였다. 각 댐퍼의 특성을 분석한 후 이 결과를 OpenSEES 프로그램으로 수치해석을 진행하였다. 이후 이 댐퍼를 6층 골조 구조물의 가새에 적용하여 41개의 지진에 대한 수치해석을 진행하였다. 수치해석에 대한 결과로 층별 가속도, 지붕 변위, 밑면 전단력, 가새의 응력, 골조 구조물 내부 댐퍼의 힘-변위 그래프를 도출하여 분석하였다. 이를 통해 자동복원 마찰댐퍼의 우수성을 입증하였다.