본 연구에서는 한국과 같이 비교적 저 풍속인 지역에 적용 가능하도록 피치제어장치를 가진 1kW급 소형 풍력발전 시스템의 개발 결과를 제시하였다. 공력설계에서는 블레이드의 직경이 동급의 상용 블레이드 보다 과도하게 크지 않으면서도 저 풍속 지역에서 보다 효율적인 형상설계를 위해 여러 가지 설계 변수분석을 통한 파라미터 연구가 수행되었다. 또한 구조설계를 통해 풍력발전기에 작용하는 다양한 하중을 효과적으로 견딜 수 있는 경량의 복합재 구조가 설계되었다. 구조설계의 평가를 위해 유한요소 구조해석이 수행되었으며, 실물 구조시험을 수행하여 구조적 안전성을 확인하였다.
본 논문에서는 재료적 성능이 우수하며 경량재료로서 최근 건설구조물에 활용하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있는 섬유보강재료(FRP : Fiber Reinforced Polymer)를 이용한 합성구조인 CFFT(Concrete Filled FRP Tube)의 설계프로그램을 개발하여 제안하고자 하였다. 먼저, CFFT구조는 FRP관에 의해 철근콘크리트가 구속되는 구조로서 기둥과 같이 축력이 도입되는 경우 포아송효과에 의한 변형을 FRP관이 구속효과를 줌으로써 콘크리트의 역학적 거동을 개선하게 되는데 본 연구에서는 실험에 의해 검증된 식을 제시하였으며 이를 바탕으로 CFFT구조를 설계하는 알고리즘을 제안하였다. 또한 CFFT구조는 FRP관의 구속으로 인해 고강도콘크리트와 긴장재의 도입이 가능한 구조로서 이에 대한 설계도 포함하였다. 그러나 이방성재료인 FRP의 설계와 동시에 FRP관에 의한 구속효과를 고려하는 CFFT구조의 설계는 일반 실무설계자들에게는 다소 난해한 작업으로써 전산화 설계프로그램의 필요성이 대두되어 본 연구에서 CFFT구조의 설계프로그램을 개발하였다. 개발된 설계프로그램의 검증을 위해 일반 철근콘크리트기둥, CFFT기둥, 고강도콘크리트와 PS긴장재를 도입한 CFFT기둥을 설계한 결과, 매우 실용적이며 타당한 설계가 수행될 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 최근 다양한 분야에 응용되고 있는 Computer-supported Cooperative work(CSCW)를 위한 새로운 구조적 모델을 제안한다. 본 논문에서는 제안하는 구조적 모델은 현재까지 만들어져온 CSCW 시스템 모델들의 특징과 구조를 분석하고서, 분산 환경을 기반 환경으로 해서 보다 객체 지향적으로 설계한 것으로서 완벽한 peer to peer의 구조를 취한다. DOVE(Distributed Objected-oriented Virtual Environment)라는 분산 환경 하에서 설계된 본 시스템은 DOVE가 제공하는 서비스의 하나인 객체 그룹 원격 호출(Object group method invocation)을 이용해서 객체들에 대해서 멀티캐스팅하는 방식을 사용했으며 이를 통해 cooperative work를 위한 최고의 성능을 제공할 수 있도록 설계되었다.
근년에 항공 산업이 많은 관심을 불러일으키고 있음에 즈음하여 독자적인 항공기 구조개발시 구조적 안전성 확보를 위해서는 구조시험 기술의 확보가 필수적이다. 또한 구조시험 관련기술은 다른 기계 구조물의 초기 설계단계에서 구조 강도 및 피로 강도의 확인을 위해서도 응력될 수 있어 구조물의 설계 및 제작공정 결정에 큰 도움이 될 수 있으므로 기업체나 연구소에서도 충 분히 응용할 수 있도록 노력을 기울여야 할 분야이다.
영광 3,4호기용 원전연료에 사용되는 구조용 부품들 중에서 coil형 Holddown spring을 포함한 Upper end fitting assembly, Lower end fitting 등을 국내에서 제조할 수 있는 제조공정이 대우 정밀(주)에서 개발되었다. 이 공정에서 제조한 시제품들에 대하여 기계/구조적인 설계 관점에서 요구되는 제 조건들의 만족 여부를 구조강도 및 특성시험을 통하여 검증하였다. 검증시험 결과 주조제품인 Holddown plate 및 Lower end fitting은 주조물에서 요구되는 제기준과 기계/구조적인 설계 관건에서의 구조적 강도요건을 만족하고 있었고 coil형 Holddown spring의 특성이 설계 요구범위내에 있음이 확인됨으로서 향후 생산될 원전연료에는 금번에 개발된 공정으로 제조될 부품들이 사용필 수 있으리라 전망된다.
복합재료는 높은 무게비 강도 및 강성뿐만 아니라 우수한 재료 특성 때문에 경량화와 구조적 안전성이 요구되는 항공기의 구조재로서 사용이 증대되고 있다. 소형 민용항공기는 구조적 안전성과 함께 제작과 정비, 유지보수의 용이성이 중요시된다. 본 연구에서는 복합재료를 구조재로 사용하였을 때의 성능변화와 경량화 등을 검토하기 위하여 기존의 알루미늄 합금을 이용하여 설계된 소형 프로펠러 경항공기 날개의 구조재로서 복합재료를 사용하여 재설계하였다. 날개의 기본 구조는 스킨, 스파, 웹으로 구성된 상자형 단면으로 설계하였으며 날개의 구조재로서 탄소/에폭시를 사용하여 상용 유한요소해석코드인 NISAII를 이용하여 굽힘, 좌굴 등의 응력해석을 수행하였고 기존 설계된 날개와의 성능비교를 위하여 알루미늄 합금으로 설계된 날개를 모델링하여 해석한 결과와 비교하였다. 비교결과 구조재로 탄소/에폭시를 사용하여 설계된 날개가 무게비 성능면에서 더 우수함을 확인하였다.
본 연구에서는 힁부재가 없는 AFRAMAX급 신구조 방식의 유조선을 개발하고자 하였다. 설계의 기본 개념은 1) 이중선체구조를 채용하여 해난사고 발생시 기름유출 방지를 피하고, 2) 힁부재가 없는 극히 단순한 선체구조를 채용하여 용접 로봇등을 활용한 자동건조 비율을 높임으로써 건조 생산성을 향상시키는데 주안점을 두고 있다. 설계 결과 얻어진 선체구조는 기존의 유조선 구 조와 매우 상이하다. 초기구조설계단계에서 구조 부재의 치수는 기존의 선급설계 지침을 활용 하여 결정하였으나, 기존의 유조선 구조와 비교하여 구조배치가 크게 바뀌어 졌기 때문에 기존의 선급설계지침을 만족했다고 해서 구성부재와 국부구조뿐만 아니라 구조 전체적으로도 충분한 구조안전성을 가지고 있는지는 확실치 않다. 따라서 직접구조해석에 의한 구조안전성 평가가 필수적으로 요구되며, 이를 위해 저자들은 선체구조의 최종 종강도(ultimate longitudinal strength), 최종 힁강도(ultimate transverse strength) 및 최종 국부강도(ultimate local strength )를 기준으로한 구조안전성 평가를 수행하였다. 본 논문에서는 이들 중에서 국부 구조부재에 대한 안전성평가 문제만을 다루었다. 결론적으로, 본 연구에서 개발한 선체구조는 건전상태(intact condition)하에서 뿐만 아니라 손상상태하에서도 구조부재는 좌굴 또는 붕괴하지 않고 전반적 으로 충분한 구조안전성을 가지고 있다는 결론을 내릴 수 있었다.
최근, 광학기계시스템에 새로운 구조 모델은 저비용, 고성능 및 품질의 개념설계에서 출발해야 할 필요성이 있다. 이런 관점에서, 기계적 구조의 개념설계와 연관된 구조적-위상적 형상은 구조적 강성과 감량과 같은 시스템 성능에 큰 영향을 끼친다. 본 연구에서는, 최적설계방법이 대구경 구조물의 설계단계에 제시되었다. 먼저, 위상 최적화법을 이용하여 구조물의 최적 배열과 보강방안을 얻었고, 사이즈 최적화와 다분야 최적기법을 사용한 세부 설계를 수행하였다. 그 일례로, 이 방법들을 대구경 구조물 설계에 적용하였다.
초고층건물의 외장재로 많이 사용되고 있는 자재는 경량이면서도 실내환경 영향요소의 흐름을 조절/차단하는 필터기능이 탁월한 알루미늄 커튼월이다. 초고층건물 커튼월의 설계와 관련된 CMr의 역할에는 커튼월의 구조적 적정성 검토가 포함되며 이를 위해서는 커튼월을 구성하고 있는 각종 자재들의 물성, 다양한 커튼월시스템 구성방식의 이해와 더불어 구조설계가 필요한 구조부재의 종류, 구조설계 프로세스, 적정성 판단 설계요소 등에 대한 복합적 이해가 필수적이다. 본 연구는 CMr가 커튼월 구조설계의 적정성을 간편하게 검토할 수 있는 구조설계 검토프로세스를 도출하고 커튼월 구조부재인 멀리언 (수직재), 트랜섬 (수평재) 구조설계의 적정성을 쉽게 검토할 수 있는 구조설계검토 매뉴얼 개발을 목적으로 한다. 개발된 매뉴얼의 적용성을 검토하기 위해 동 매뉴얼을 실제 커튼월 설계프로젝트에 적용하여 보았으며 커튼월 설계전문가 및 CMr와 워크샵 설시하여 매뉴얼의 개선방향을 모색하였다.
본 논문은 유전자 기반 퍼지다항식 뉴럴네트워크(Genetic based fuzzy polynomial neural networks: gFPNN)를 제안한다. gFPNN 구조는 퍼지집합을 기반으로 설계되며, 유전자 알고리즘에 의해 구조 및 파라미터를 최적화한 구조이다. 퍼지집합을 기반으로 설계되어진 퍼지뉴럴네트워크는 간략추론 구조와 선형추론 구조로 설계된다. 본 논문에서는 간략추론 및 선형추론 구조를 통합 및 확장한 퍼지다항식 뉴럴네트워크를 설계한다. 이 구조는 연결가중치를 이용하여 회귀다항식을 네트워크 구조로 표현하며, 간략추론(Type 0), 선형추론(Type 1), 회귀다항식추론(Type 2)을 모두 포함한다. 또한 퍼지규칙 후반부의 다항식 차수를 각 규칙에 대해 다르게 선택할 수 있으며, 일률적인 형식의 구조를 벗어나 주어진 시스템의 특성에 따라 유연한 구조를 설계할 수 있도록 한다. 여기에 더하여, 네트워크 구조와 파라미터 동조에 유전자 알고리즘을 적용하며, 구조와 파라미터 동정에 대한 효율적인 방법을 논의한다. 제안된 모델의 평가를 위해 수치예제를 이용한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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