• 한국공간구조학회지
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• 제21권2호
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• pp.18-25
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• 2021

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.74-74
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• 2011

본 연구에서는 중앙경간 54m, 교폭 4m의 사장교형식의 보도교로 측경간은 계단으로 이루어진 1경간 케이블교량을 대상으로 보행하중에 의한 수직진동을 제어하기 위해 제진장치(TMD)를 적용하기로 하고 실물 TMD의 설계 및 제작 그리고 설치 및 제어성능실험을 수행하였다. 우선 사장교형식의 교량. 그리고 1경간 교량이라는 점에서 상대적으로 감쇠율이 낮을 것으로 예측되었고 또한 54m의 경간장이 보행자가 가진 주파수에 근접한 고유진동수를 나타낼 것으로 사료되어 Eurocode 2 part 2(EC5-2)의 규준에 따라 1인 및 다수 보행하중에 의한 보도교의 발생가속도를 산출하였다. 이 경우 최대가속도는 다수의 보행자가 연속적으로 진행할 때 발생하였으며, 수직방향의 가속도가 사용성기준을 초과하는 것으로 나타났다. 또한 구조해석프로그램에 의한 고유치 해석결과, 보행하중의 주파수대역내에 진동모드가 존재하는 것으로 나타났다. 따라서 본 교량의 설계단계에 있어서 보행진동을 제어하기 위하여 유지관리가 용이한 수동형의 동조질량감쇠장치(Tuned Mass Damper)를 적용하기로 하였으며 TMD의 설계에서는 TMD의 제어목표를 만족시킬 수 있는 TMD의 가동질량(moving mass)을 우선적으로 결정하였고, 이로부터 Den Hartog의 제안식에 따라 TMD의 고유진동수비, 유효감쇠비를 산정하였다. 산정된 변수들을 이용하여 설계된 TMD는 현장설치 및 튜닝의 편의성을 고려하여 수평 외팔보형식으로 설계, 제작되었으며 제작된 TMD의 경우 회전축에 대해 질량, 스프링, 댐퍼의 중심거리를 조정함으로써 TMD의 진동수, 강성, 감쇠력을 상대적으로 매우 용이하게 조절할 수 있으며, 조정범위 또한 광범위하여 일반 TMD에 비해 현장설치시 대상구조물에 동조시키기가 용이하며, 작동시 마찰감쇠가 거의 없다는 장점이 있다. 현장설치전에 제작된 TMD를 대상으로 자유진동 시험을 통하여 질량의 중심거리, 스프링 크기 그리고 댐퍼의 설치유무를 각각 변화시키며 TMD의 자유진동 데이터를 취득하였다. 각각의 시험에서 얻어진 데이터로부터 스펙트럼해석을 통하여 고유진동수를 구하였고, 자유진동 파형으로 부터 감쇠비를 구하였다. TMD는 일반적으로 제어모드의 변형형상이 가장 큰 곳에 설치되었을 때 최대의 제진효과를 발휘할 수 있다. 그러나 현장여건상 설치가 불가능하거나 미관을 해치는 경우에는 가능한 범위 내에서 TMD 제어효율이 가장 크게 발휘할 수 있는 곳을 선택하여야 한다. 본 보도교의 경우, 중앙경간 중심부에서 가장 큰 모드변형형상을 나타내지만, 보도교의 상판 연결부 등에 따른 TMD 시공문제로 인하여 TMD 설치위치는 교량 중앙에서 양 방향으로 1.25m 떨어진 곳에 대칭으로 총 2기를 설치하기로 하였다. 일반적으로 TMD의 모든 설계변수는 구조물의 설계단계에서 수행된 구조해석결과에 근거하여 설정하므로 완공된 구조물, 즉 실제보도교의 동적특성을 계측하여 정확하게 진동수를 튜닝하여야 한다. 구조해석에 의한 보도교의 수직방향(TMD 작동방향) 고유진동수는 1.5225 Hz이며, 감쇠비는 규준에 의하여 0.6 %로 가정하였다. 그러나 이 값들은 구조해석모델 및 재료적 특성과 시공상의 오차에 의하여 실제와 다를 수 있으므로 현장계측에 의한 확인이 요구된다. 또한 TMD의 제진효율이 설계시의 목표대로 확보되었는지도 확인해야 하므로 현장튜닝 및 성능시험을 실시하였다. 보도교의 가진은 사전에 실시한 상시 미진동계측결과를 토대로 2Hz를 목표로 하여 인력가진실험을 수행하였고, 탁월진동 주파수는 1.9896Hz로 나타나 구조해석결과와 오차가 있음을 알 수 있다. 가진실험결과를 토대로 TMD의 진동수를 최적진동수비로 튜닝하고 인력가진 실험을 다시 실시하여 TMD의 진동제어성능을 검토하였다. TMD 튜닝 전, 후의 보도교 감쇠비를 비교한 결과, TMD를 설치함으로써 약 4.218%의 감쇠비 증가가 있음을 알 수 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제14권5호
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• pp.15-23
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• 2010

블레이드 디스크에는 진동 저감을 위해 종종 마찰 감쇠기가 같은 부가적인 감쇠 요소가 부착된다. 마찰 감쇠기가 있는 블레이드 디스크의 강제 진동 해석 시스템이 개발 및 검증되었다. 비선형 진동 해석 방법인 다중 조화 방법과 주기 구조물의 효율적인 해석을 위한 주기 경계 조건이 사용되었으며 집중된 구조 비선형성인 마찰 감쇠기가 있는 구조물의 거동을 모사하기 위하여 가상 질량법으로 얻어진 모드 형상이 사용되었다. 이러한 모드와 일반적인 고유 모드의 상대적인 수렴성이 비교되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.435-443
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• 2010

본 연구에서는 MR(Magneto-Reological)제어기가 설치된 단자유도 구조물의 응답을 예측하기 위하여 구조물의 운동방정식을 해석적으로 분석하고 주요변수를 파악하였다. MR제어기의 수치 모델로는 마찰 및 점성감쇠로 단순모델한 Bingham모델을 사용하였다. 자유진동과 조화진동일때의 응답감쇠를 결정짓는 주요변수가 각각 마찰력과 최대정적복원력의 비 $R_f$, 마찰력과 최대조화가진력의 비 $R_h$ 임을 파악하였다. 비선형 미분방정식을 등가의 선형 미분방정식으로 변환하기 위하여 마찰력에 의한 에너지 소산을 등가의 점성에너지로 치환하여 등가점성감쇠와 등가점성감쇠비를 유도하였다. 마지막으로 등가선형화과정을 검증하기 위하여 실제 지진에 대한 구조물의 응답을 비선형 미분방정식의 해와 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.589-596
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• 2008

본 연구에서는 동조질량감쇠기(TMD)와 동조액체 기둥감쇠기(TLCD)로 구성된 2방향 감쇠기의 제어성능을 실험적으로 검증하였다. 본 연구에 사용된 감쇠기는 한방향으로는 TMD로 거동하고, 다른 직교하는 방향에서는 TLCD로 거동하여 제어력이 발생하는 감쇠기이다. 우선, 제작된 감쇠기의 동적특성과 TMD와 TLCD에 의해 발생하는 제어력들의 연계효과를 조사하기 위한 진동대 실험을 수행하였다. 다음으로 이러한 실험결과를 바탕으로 감쇠기의 동적특성에 영향을 미치는 파라미터를 정량적으로 평가하였다. 본 연구에서 사용된 감쇠기가 입사각을 갖는 진동에 의해 가진될 때 TMD와 TLCD에 의해 연계된 제어력이 발생하는 것을 진동대 실험결과로부터 확인하였다. 또한, 감쇠기가 건축물의 2방향 응답제어에도 효과적으로 사용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권6호
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• pp.17-24
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• 2003

이 논문의 주된 목적은 지진을 받는 구조물의 비탄성 거동을 제어하기 위해 Coulomb 마찰감쇠기의 제어성능을 산출하는 것이다. 능력스펙트럼법을 이용하여 다양한 건물의 내진성능이 평가되나, 만약 평가된 성능수준이 목표수준에 미치지 못할 때는 추가적인 감쇠비를 산출하게 된다. 추가적인 감쇠비를 얻기 위한 마찰감쇠기의 리더 마찰력은 등가 점성 감쇠의 개념을 사용하여 산정된다. 이와 같이 제안된 방법의 효과를 증명하기 위해, 다양한 주기와 항복 후 강성비를 가진 단자유도 구조물들에 대하여 수치해석을 수행하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권4호
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• pp.369-373
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• 2016

감쇠구조물의 해석을 위해서는 정확한 감쇠모델을 구성하는 것이 중요하지만, 감쇠특성을 모델링 하는 것은 매우 어려운 일이다. 부정확한 감쇠 모델링에서 기인하는 오차는 진동 소음 문제 및 구조물 안전 평가 등에 많은 어려움을 주고 있다. 본 연구에서는 주파수 응답함수를 이용한 비비례 점성감쇠행렬 추정기법을 제시하였다. 복소 주파수 응답함수는 구조물의 실험데이터로부터 계측되며, 정상상태 주파수 응답함수는 계측된 복소 주파수 응답함수로부터 추정된다. 제안된 기법을 통해 비비례 점성감쇠 행렬을 추정하였으며, 두 가지 수치 예제(집중질량 모델과 외팔보)를 통해 제시된 기법을 검토하였다. 결과적으로 두 가지 예제 모두에서 비비례 점성감쇠 행렬을 정확히 추정할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.351-358
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• 2020

본 논문는 개폐식 대공간 구조물의 지진하중에 대한 동적응답을 줄이기 위한 목적으로 파라메트릭 설계 기법을 적용한 TMD에 관한 연구이다. 인공지능 알고리즘을 이용하여 감쇠장치의 설치 위치를 자동 탐색하는 컴포넌트를 개발하였다. 이는 구조물의 동적응답을 실시간으로 확인하고, 구조물의 감쇠장치 최적의 위치를 찾을 수 있을 있다. 또한, 여러 대안에 대한 감쇠장치 질량의 최적 값을 찾아주며, 지붕의 열린 상태와 닫힌 상태에 모두 효과적으로 적용될 수 있는 설계안을 찾을 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.239-245
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• 2006

본 연구에서는, 지진하중에 의해 구조물에 발생하는 진동을 제어하기 위하여 토글 시스템의 비선형성을 연구하고, 자기유변유체(MR) 감쇠기를 장착한 토글 가새시스템의 성능을 평가하였다. Bingham 모델로 표현되는 MR감쇠기의 제어력이 속도의 함수인 점을 고려하여, 토글 가새시스템에 의한 속도증폭계수를 계산하였고 토글 형태에 대한 증폭계수효과를 평가하였다. 특히 강한 지진하중에서 쉐브론과 대각가새 등의 전형적인 가새시스템에 장착된 MR감쇠기가 충분한 응답감소효과를 제공하지 못하는 경우에, 토글 가새시스템을 사용하여 제어성능을 크게 강화시키는 것을 수치해석 결과를 통하여 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.135-142
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• 2020

구조물을 구성하고 있는 콘크리트의 경우, 진동에 대한 감쇠성능이 작아, 구조물에서 발생하는 다양한 진동 문제를 해결하는데 어려움이 있으므로, 이러한 문제를 해결하기 위해, 최근 폴리머 콘크리트와 복합구조 댐퍼를 혼합하여 댐핑 성능을 크게 증가시킨 고 감쇠 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 한편, 폴리머 콘크리트는 배합 시, 시멘트와 물을 사용하지 않아, 경화시간이 매우 짧고, 물리적 특성 및 동특성 등이 매우 우수하여 진동저감이 요구되는 건축구조물에의 폭넓은 활용이 기대되는 구조재료이며, 복합구조 댐퍼는 파이프 관 내부에 위치한 쇠구슬의 충돌에 따른 운동에너지 소산과 점성유체의 에너지 소산 방식을 통해 진동을 저감하는 구조시스템이라 할 수 있다. 본 연구에서는 폴리머 콘크리트와 복합구조 댐퍼의 물리적, 동적 특성을 일반 콘크리트와 비교하였는데, 물리적 특성의 경우, 폴리머 콘크리트가 탄성계수 및 강도 특성에서 상당히 우수한 결과를 보였으며, 특히 인장강도는 6.5~10배 이상 큰 차이를 보였다. 또한, 동적 특성의 경우도 폴리머 콘크리트는 일반 콘크리트 대비 동적강성은 25%, 감쇠비는 약 3배 정도 증가하였으며, 복합구조 댐퍼는 동적강성은 비슷한 경향을 보였지만 감쇠비는 3.5배 이상 증가하여, 일반 콘크리트보다 진동 감쇠성능이 우수한 것으로 나타났다.