• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.597-605
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• 2008

본 논문에서는 지진으로부터 구조물을 효과적으로 보호하기 위하여 MR 엘라스토머(MRE)를 이용한 새로운 형태의 스마트 기초격리 시스템을 제안하고, 이에 대한 내진성능을 파악하였다. MRE는 자성물질을 포함한 실리콘 혹은 고무로써 자기장에 의해 강성이 변하는 스마트 재료이다. 기초격리 시스템은 토목 및 건축분야에서 구조물의 내진성능 향상을 위해 가장 널리 쓰이는 장치로 지반과 구조물을 격리시켜 구조물에 가해지는 입력 하중을 감소시켜주는 장치이다. 기존 수동형태의 기초격리 장치는 다양한 입력하중에 대한 적응성이 부족하고 기초격리 장치에서의 과도한 변위 등의 단점이 있는 반면, 새로 제안한 시스템은 제어 가능한 강성범위가 넓어 이를 개선할 수 있다. MRE를 이용한 기초격리 장치의 성능을 확인하기 위하여 기초격리 장치를 도입한 단층 및 5층의 건물에 대해 다양한 역사지진 하중을 이용하여 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과, 제안된 시스템은 기존 수동형태의 시스템에 비해 구조물의 응답 및 기초격리장치의 변위를 감소시키는 데 탁월한 효과가 있음을 확인하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제1권4호
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• pp.45-58
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• 1997

본 연구에서는 다양한 입력지진에 대해서 기초격리된 구조물의 내진성능 평가를 위해서 진동대실험과 유사동적실험을 수행하였다. 본 논문의 목적은 다음과 같다. 하나는 진동대실험을 통하여 강한 지진의 발생시 저층의 구조물에 대한 기초격리시스템의 내진성능을 평가하는 것이고 다음으로는 진동대실험결과와 비교하여 기초격리시스템에 대한 유사동적실험기법의 적용성 및 신뢰성을 증명하는 것이다. 진동대실험은 적층고무받침을 이용하여 기초격리된 1/4 축소모형의 3층 철골구조물의 대상으로 하였다. 유사동적실험에서는 부분구조기법을 사용하여 단지 기초격리시스템만을 대상으로 실험되며 전체구조물의 지진응답은 컴퓨터 내에서 직접적분을 이용하여 계산된다. 진동대실험결과와 비교할 때 부분구조기법을 사용한 유사동적실험은 기초격리된 구조물의 동적응답 평가에 매우 효과적임을 알 수 있었다. 또한 대부분의 하중하에서 기초격리장치가 사용된 구조물의 경우에는 지진응답이 현저히 감소하는 것을 알 수 있었으나, 장주기파의 성분이 강한 지반운동에 대해서는 감소의 폭이 크지 않았다. 그러나 여러 지반조건에 대하여 UBC 시방서에서 규정한 설계하중에 대하여는 진동감소효과가 우수함을 보인다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.63-76
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• 2004

사장교에 발생하는 지진에 의한 진동을 감소시키기 위해 추가적인 능동/반능동 제어장치를 부착한 LRB-기반 복합 기초격리 시스템에 대한 논문이다. 복합 기초격리 시스템은 제어장치가 다중으로 작동하기 때문에 LRB가 설치된 교량 시스템과 같은 수동형 기초격리 시스템에 비해 제어 성능이 뛰어나다. 본 논문에서는, LQG 알고리듬에 의해 제어되는 능동형 유압식 가력기와 clipped 최적제어에 의해 제어되는 반능동형 자기유변 유체 (MR) 감쇠기를 추가적인 제어장치로 고려하여 추가적인 응답 감소 효과를 검토하였다. 이를 위해, 미국토목학회의 1단계 벤치마크 사장교에 LRB를 설치한 교량을 고려하였다. 수치해석 결과를 통해, 모든 LRB-기반 복합 기초격리시스템이 구조물의 응답을 효과적으로 감소시킴을 확인하였다. 또한, MR 감쇠기를 채택한 복합 기초격리 시스템은 구조물 강성의 불확실성에 대해 강인성을 보였지만 유압식 가력기를 채택한 경우에는 강인성이 부족함을 알 수 있었다. 따라서, 반능동형 추가 제어장치를 채택한 복합 기초격리 시스템의 대형 토목구조물에 대한 적용가능성이 제어 성능 및 강인성 면에서 분명하게 검증되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.5-16
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• 2018

본 연구에서는 지반에서 1차적인 면진작용을 할 수 있는 지반형 지진격리장치의 내진성능을 평가하였다. 테프론과 제강슬래그를 이용하여 지반형 지진격리장치를 조성한 후 그 위에 모형 상부구조물을 설치하고 1-G 진동대 실험을 수행하였다. 다양한 수준의 입력지진파에 대해 응답가속도와 응답스펙트럼을 분석하였으며, 지진격리장치가 없는 고정기초 구조물과 결과를 비교하였다. 연구결과, 제강슬래그형 지진격리장치가 가장 가속도 저감효과가 좋았으며, 테프론형 지진격리장치는, 중 약진 조건에서는 가속도 저감효과가 크게 없고 강진조건에서는 가속도 저감효과가 좋았다. 입력파가 상부질량(Mass)으로 전달되면서, 고정기초 구조물의 응답스펙트럼은 입력지진파에 비해 단주기영역에서 증폭하고, 테프론과 제강슬래그를 이용한 지진격리장치가 있는 구조물의 응답스펙트럼은 입력지진파에 비해 장주기 영역에서 증폭하였다. 이러한 주기특성 변화와 재료간의 마찰특성이 가속도 저감효과에 영향을 준 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.9-17
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• 2004

기존 교량 중 내진 설계가 되어 있지 않은 교량의 내진 성능에 관한 평가는 향후 발생 가능한 지진에 대한 대비로써 중요하다. 성능평가 결과, 소요의 내진 성능을 보유하고 있지 못하다면 그에 대한 보강이 필요하며 보강방법으로는 여러 가지가 있다. 그 중 지진격리증기를 이용한 내진 보강은 교량에서 교각이나 기초 등에 추가적인 시공 없이 기존 받침을 교체함으로써 비교적 간단하게 수행할 수 있다. 본 논문에서는 최근 그 시공사례가 증가하고있는 지진격리증기를 기존 비내진 교량의 보강에 사용할 때 교량의 내진 성능향상을 합리적으로 규명하기 위해 기존상태의 교량 및 지진격리장치로서 내진 보강된 교량의 내진 성능을 비교하였다. 이를 위해 기존 교량 및 내진 보강된 교량에 대해 비선형 정적ㆍ동적 해석을 수행하였으며 목표 수준의 지진에 대하여 각각의 응답을 산정하고 이를 비교하여 내진 성능 향상을 확인하였다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 1997년도 춘계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall 1997
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• pp.136-143
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• 1997

본 연구에서는 철골구조물을 대상으로 지진격리(Base-Isolation)를 사용하였을 때의 진동감소 효과를 분석하기 위하여 지진하중에 대한 진동대 실험을 수행하였다. 실험 대상구조물은 $\frac{1}{4}$축소모형의 3층 철골구조물이며, 입력지진은 여러 계측기록과 UBC 설계스펙트럼으로부터 3가지 지반조건에 대하여 작성한 인공지진기록을 사용하였다. 축소 실험모형은 기초가 고정된 일반적인 철골구조물과 적층고무받침(Laminated Rubber Bearing) 형식의 지진격리장치(Base Isolator)를 사용한 구조물을 동시에 설치하여 그 지진응답을 비교 관찰하였다. 대부분의 하중하에서 지진격리장치가 사용된 철골구조물의 경우에 지진응답이 현저히 감소하는 것을 알 수 있으나, 장주기파의 성분이 강한 지반운동에 대해서는 오히려 지진응답이 증가하였다. 그러나 여러 지반조건에 대하여 UBC 시방서에서 규정한 설계하중에 대하여는 진동감소효과가 우수함을 보인다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2003년도 춘계 학술발표회논문집
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• pp.442-448
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• 2003

최근 장대교량의 건설이 증가하고 지진에 대한 관심이 고조되면서 교략의 내진설계와 면진설계가 교량설계의 주요항목으로 자리잡게 되었다. 특히 최근 ILM교량과 같은 다경간 장대교의 경우 지진시 교량의 상부구조와 하부구조를 격리시켜 주기를 변화시키는 LRB를 이용한 면진설계가 주로 이루어지고 있다. 그러나 아직까지 국내에는 Mt5의 거동과 기본성능에 대한 실험데이터가 절대적으로 부족하며, 따라서 그 특성을 엄밀히 검증하지 못한 채 고속도로 및 국도상의 교량에 LRB를 다수 사용하고 있는 현실이다. 본 연구에서는 실교량에 사용될 LRB에 대하여 기본성능 중의 하나인 피로마모시험을 수행함으로써 온도하중과 같은 반복하중에 대한 LRB의 피로거동을 모사하고 피로시험 전.후의 기본성능의 변화를 파악하였다. 이러한 LRB의 기본성능에 대한 실험온 LRB의 성능에 대한 검증과 함께 LRB의 거동에 대한 불확실성을 줄일 수 있는 기본 자료로 축적할 수 있으며, 현재 한국도로공사 도로교통기술원에서 마련중인 지진격리장치(LRB) 성능시험기준(안)의 정립에 기초 자료로참고하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5A호
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• pp.685-690
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• 2008

최근 대규모의 지진피해로 인해 내진설계에 대한 관심이 높아지면서, LRB(Lead Rubber Bearing), FPS(Friction Pendulum System) 등 다양한 지진격리장치에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서 E-Shape 강재이력댐퍼를 이용한 지진격리장치의 성능 평가를 위해 E-Shape 댐퍼의 동적거동 실험을 수행하였으며, 이를 바탕으로 해석적 연구를 위한 수치모델을 제안하였다. 또한, 제안된 E-Shape 강재이력댐퍼의 수치모델을 6자유도를 가진 5층 건물에 적용하여 LRB 시스템과 이력거동을 비교하여 지진격리성능 평가를 수행하였다. 본 연구를 통하여 제안된 수치모델은 실제 E-Shape 강재이력댐퍼의 동적거동을 적절히 묘사할 수 있으며, E-Shape 강재이력댐퍼는 비선형 거동을 통한 에너지를 적절히 소산시킴으로서 기존 시스템과 비교하여 충분히 지진격리성능을 발휘할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.55-61
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• 2008

면진장치 중에서 최근 많은 연구가 이루어지고 있는 마찰진자 베어링은 적절한 마찰력을 얻기 위해 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 마찰재가 이용되고 있다. 본 연구에서는 자력의 반발력을 이용해 재료의 성질을 대체하여 면진성능을 향상 시킬 수 있는 자력을 이용한 마찰진자 베어링을 제안하였다. 제안된 시스템은 자력에 의한 반발력이 수직력을 줄여줌으로써 재료에 의한 마찰계수의 영향을 줄일 수 있음을 가정하였다. 또한 자력의 영향을 가정하기 위해서 간단한 실험을 구성해 보았으며, 자력이 작용을 할 때 마찰계수($\mu$)를 약 20%정도 줄여줄 수 있었다. 실험 결과를 적용한 수치해석을 통해 다양한 지진에 대해서 기존의 마찰진자 베어링보다 향상된 성능을 보여주었고, 특히 지진으로 인해 구조물의 파괴에 작용하는 주된 요소인 최상층의 가속도와 구조물의 상대변위를 비교함으로써 제안된 시스템이 면진장치로서의 기능을 가지고 있음을 확인하였다. 자력을 이용하여 기존의 PTFE 마찰재를 대체할 수 있는 자력을 이용한 마찰진자 베어링의 구조적 설계를 할 수 있다면 마찰진자 베어링의 문제점을 보완한 기초격리장치로서 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.71-74
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• 2011

최근 국제적으로 지진 발생 규모가 증대하고 있으며, 우리나라를 비롯한 많은 나라에서 구조물 및 주요 시설물에 대한 내진설계에 관심이 증대되고 있다. 지진방재는 건물자체의 안전성뿐만 아니라 내부설비 및 소장품에 대한 안전성까지 종합적으로 검토되어야 하며 이를 위한 대책이 필요한 실정이다. 본 연구의 주요목적은 예측 불가한 자연재해인 지진에 대해 일반적인 면진성능을 갖는 기초격리장치로서의 기능을 충실히 수행할 수 있는지를 확인하기 위하여 면진장치를 사용한 구조물의 면진효과를 검증하는 것이다. 또한 설계된 스프링의 탄성계수에 따른 실제 지진 시 응답의 차이를 알아보기 위하여 공진실험 및 진동대 실험을 실시하여 면진테이블 시스템의 면진성능을 평가하였다. 진동대 실험은 미국 "NEBS Requirements"에서 규정하는 요구응답스펙트럼에 상응하는 임의 지진파를 적용하였고 각각 x축과 z축 가진 후, x-y-z 축을 동시에 가진하여 수행하였다. 시험응답스펙트럼(Test Response Spectrum)은 요구응답스펙트럼(RRS)에 포락하도록 시험하여 최대가속도는 x축 방향 가진 시 90%의 감쇠효과가 나타났으며, 3축 방향 가진 시 x축 방향은 58%, y축 방향은 31%의 감쇠효과가 나타났다. 최대상대변위는 설계스트로크 140mm에 대하여 최대 85.54mm의 변위가 발생하여 안정적인 거동을 나타내었다. 본 연구에서 제안한 면진테이블 시스템은 중요 첨단장비 및 문화재 등의 전도 및 파괴를 방지하는 데 효과적일 것으로 판단된다.