• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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• pp.354-359
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• 2013

일반적으로 건축물의 설계시 풍동 실험을 통한 풍환경의 평가를 수행하고 있으며, 이는 환경 영향 평가법에서 정한 건축 사업 시행 시 수반되어야 할 자연환경, 생활환경 그리고 사회경제환경의 영향 평가의 일환으로 실시되고 있다. 그러나, 풍동 실험의 경우 여러 가지 현실적 제약조건으로 설계와 실험의 피드백 (Feedback)이 원활하지 못하며, 특히 대상 건축물이 공장과 같이 대기 오염원이 되는 경우 실험은 더욱 어려운 형편이다. 이에 대한 보완책으로 전산 유체 역학을 이용한 건축물의 풍압 해석에 의한 풍하중 추정이나 인접 지형-지물의 영향을 고려한 건축물 주위의 풍환경 평가가 있다. 전산 모사에 의해 풍동 실험의 미비점을 보완하고, 보다 상세한 정보를 확보함으로써 건축물의 구조적 안전성의 증대와 환경 피해 감소를 기할 수 있다. 그러나 복잡한 지형-지물이나 건축물 주위의 풍환경에 대한 전산 모사는 주로 두 가지의 기술적 어려움을 수반하게 되다. 그 중 하나는 고정 경계면을 이루는 형상의 복잡성으로 인해 기존에 많이 이용하고 있는 Body-fitted 격자계를 이용하는 경우, 격자 생성 과정이 매우 복잡하고 어려울 뿐 만 아니라 생성된 격자가 주로 비정렬 (unstructured) 특성을 갖게 되어 수치해석 과정의 효율을 저하시키는 요인이 되며, 격자의 형상도 수치해석의 수렴성을 저하시키는 예가 많다. 다른 어려움으로 풍환경은 전형적인 난류 유동장으로서 난류의 전산 해석은 아직도 해결하지 못한 부분이 많다는 점이다. 이에 본 논문에서는 복잡한 지형-지물이나 건축물의 풍하중과 풍환경의 전산 모사 기술 확보를 위하여 수행중인 연구의 일환으로 물체 형상의 기하학적 복잡성의 극복을 위한 가상경계법 (Immersed Boundary Method)과 난류 유동장의 물리적 엄밀성을 높이기 위한 다와동 모사 (Large Eddy Simulation)을 이용한 물체 형상과 무관한 유동장 해석 기술 개발에 대하여 다루고자 한다. 먼저 최근에 유동 해석에 이용되는 방법인 가상경계법(IBM)은 물체를 포함한 전체 전산 영역을 직교 좌표계에 의해 이산화하고, 유동장내 존재하는 물체의 표면에서의 점착 조건을 만족시키기 위하여 지배 방정식에 적절한 외력을 추가로 고려하는 방법이다. 본 연구에서는 가상경계법을 이용하여 경계층에 위치한 건물 형상의 각진 물체 주위 사이에 형성되는 공동 내부의 비정상 유속 및 압력에 대한 전산 해석을 수행하고, 풍상측 전면에 형성되는 경계층에 의한 영향을 분석하였다.

• 터널과지하공간
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• 제8권4호
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• pp.307-320
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• 1998

터널 라이닝은 터널의 최종 지보수단이며, 지반응력과 터널 지보재 사이의 상호작 용의 결과가 총체적으로 드러나는 면이다. 최근 콘크리트 라이닝에 발생하는 많은 균열로 인해 터널의 유지, 관리 측면에서 큰 어려움이 따르고 있어 이에 대한 해석이 요구되고 있 다. 본 연구에서는 실험과 수치해석을 통해 터널 라이닝의 역학적 거동 특성을 규명하였다. 특히 숏크리트오 콘크리트 라이닝을 모두 포함하는 복층 라이닝에대해 실험과 수치해석을 실시하여 두 라이닝 사이의 상호작용을 규명하였다. 실험은 터널 라이닝 모형 시험체에 대 해 하중, 측압, 라이닝 두께, 복층 라이닝, 복층 라이닝의 배면공동, 지반 모델 타설 등에 다양한 조건에 대해 실시하였다. 측압의 영향으로 라이닝 전반에 걸쳐 압축력이 분포하여 내하력을 증가시켰다. 라이닝의 두께가 50% 증가함에 Efkk 균열하중은 2배 정도 증가하였 다. 복층 라이닝의 배면공동으로 이해 라이닝의 내하력은 콘크리트 라이닝 두께 감소량고 k 같은 수준으로 감소하였다. 라이닝의 측벽부에 지반 모델을 타설한 경우 라이닝라이닝 어깨 부분의 밀림을 억제하여 균열하중 및 파괴하중이 크게 증가하였다. 수치해석에서는 인터페 이스 요소를 도입하여 복층 라이닝을 해석할 수 있는 수치해석 프로그램을 개발하여 실험 결과와 비교 해석을 실시하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권11호
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• pp.1231-1237
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• 2014

군용 차량의 경우 야지 주행에 대한 성능 시험이 필수적인데 실차 시험의 경우 비용과 시간에 의한 제약을 받게 되므로, 시뮬레이션을 통한 성능 분석이 효율적이다. 본 연구에서는 상용 다물체 해석프로그램인 MSC.ADAMS 를 이용하여 차량 모델을 개발한다. 타이어 수직 강성 시험을 수행하고 FTire 모델에 반영하여 타이어 모델을 생성한다. 댐퍼의 경우 비선형 특성 시험을 통해 얻은 결과를 반영하여 댐퍼를 모델링 하였으며, 겹판 스프링은 빔 요소 모델로 차량 모델을 구성한다. 단순 장애물 통과 시험 및 파형로 통과 시험을 수행하고 가속도 응답 및 휠 하중 응답 분석을 통해 차량 모델의 신뢰성을 검증하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.506-513
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• 1992

본 연구에서는 복합재 구조물에 대하여 유한요소해석법에 현상학적 모델인 전 단지연해석을 도입하여 강성저하와 모재파손을 예측하고 변형률을 매개변수로 한 Wei- bull 함수를 섬유파손해석에 도입하여 초기파손후의 거동을 묘사하고자 한다. 그리 고 면내전단하중이 작용하는 경우에 대해 전단지연해석을 수행할 수 있도록 모델링을 확장했다. 모재균열의 존재로 인한 단층의 강성변화는 실험으로 측정이 불가능하므 로 유한요소해석을 수행하여 비교하였다. 이 모델로부터 전단강성의 저하를 평가하 는 방법을 사용하였으며, 모재파손의 밀도 예측도 평균변형률 개념으로 전단효과를 고 려할 수 있도록 수정하였다. 그리고 초기파손후의 거동을 점진적으로 해석하기 위해 비선형 유한요소프그램을 작성하고, 상기의 모델을 도입하여 초기파손후의 거동을 보 다 정확히 묘사할 수 있는 방법을 제시하고 예로서 평시편에 대해 해석하고 실험치 및 타방법의 결과와 비교하였다.

• 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.

• 터널과지하공간
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• 제22권5호
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• pp.330-338
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• 2012

일축압축강도(UCS)는 암석의 주요 물성 중 하나이다. 그러나 항상 UCS 실험을 위한 시료를 취득할 수는 없다. 이러한 경우 점하중시험과 같은 간접시험법이 유용한 대안이 될 수 있다. 본 연구에서는 임계지역에 분포하는 석회암을 대상으로 일축압축강도와 점하중강도지수 사이의 상관관계를 분석하였으며 선형 회귀식이 제안되었다. 또한 석회암을 대상으로 수행된 이전 연구결과와 이번 연구 결과를 비교하였다. 동일한 암종이라도 국내에서 분포하는 지역에 따라 변환계수가 다를 수 있으며, 분석의 정확성을 높이기 위해서는 더 많은 자료가 필요할 것으로 판단된다.

• 전산구조공학
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• 제10권4호
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• pp.239-249
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• 1997

랜덤하중 하에서의 구분적선형시스템이 갖는 노이즈의 영향으로 인해 그 특성이 많이 감소되거나 소멸된 응답거동으로부터 chaos거동을 검출하는 방법을 개발, 분석하였다. 해양에서 구조물이 받는 파력은 결정론적이 아닌 추계론적이다. 바람, 파도 그리고 조류 등에 의한 파력은 유한도의 랜던성을 갖으며, 이러한 파력은 지배적인 조화가진하중과 정규 백색노이즈를 더함으로써 표현할 수 있다. 외적 동요를 받는 시스템의 응답거동은 그 거동이 방해를 받으며, 이로 인해 chaos응답거동을 확인하기가 어려우며, 그 거동의 특성이 일반적인 랜덤거동과 다를 바가 없다. 이러한 경우, 평균 포인케어맵을 이용하여 랜덤노이즈에 의해 발견되지 않는 chaos응답거동을 식별할 수 있다. 본 연구에서는 직접수치시뮬레이션상에서 이러한 평균 포인케어맵을 만드는 방법을 개발하였으며, 얻어진 평균 포인케어맵의 적용범위에 대하여 분석하였다. 평균 포인케어맵은 노이즈가 포함된 조화가진하중을 받는 시스템의 chaos응답거동을 확인하는데 있어서 노이즈의 강도가 높을 때 일반적인 포인케어맵만으로는 놓칠 수 있는 chaos응답거동을 성공적으로 확인할 수 있음을 알아내었다. 또한 시스템의 응답거동에서 chaos의 특성이 완전히 사라지는 노이즈의 강도를 얻을 수 있음도 알아내었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.1-13
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• 1993

프리스트레스트 콘크리트 구조물의 설계에 있어서 적절한 단면 및 소요 강선량의 결정을 위하여 구조해석을 여러번 수행하게 되는 것이 보통이다. 그러나 PC 세그멘탈 다경간 교량의 경우 콘크리트 및 강선의 시간의존적인 성질, 시공순서에 따른 구조계의 변화등을 고려한 구조해석에 많은 노력과 시간이 필요하게 되므로 다경간 교량에 대한 축소 교량모델을 가정하여 구조해석을 수행하기도 한다. 본 연구에서는 캔틸레버 공법으로 가설되는 10 경간 PC 세그멘탈 교량을 대상으로 5 경간 및 3 경간으로 축소시킨 교량모델을 가정하고 이에 대한 구조해석을 수행하여 처짐 및 모멘트의 계산 결과를 비교하므로써 축소 교량모델의 적합여부를 검토하였다. 또한 프리스트레스트 콘크리트의 극한모멘트 계산을 위한 하중계수 적용 방법에 대하여 고찰해 보았다.

• 지질공학
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• 제18권4호
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• pp.447-457
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• 2008

절리면의 거칠기, 충전물 등의 공학적 특성과 활동면 경사, 수압하중을 고려하여 암반사면의 파괴거동을 고찰하고 파괴시기를 예측하기 위하여 모형실험이 수행되었다. 절리면 거칠기는 폭, 길이, 높이 등을 고려하여 톱니형으로 제작하였다. 충전물은 거칠기의 돌출부 높이에 대하여 일정한 충전물두께를 유지하는 방식으로 0에서 돌출부 높이의 1.2배까지 증가시켰다. 수압증가에 따른 사면의 거동양상을 파악하기 위해서는 인장균열에 완전히 가해질 수 있는 수압을 100%로 하여 0.5%/min 및 1%/min의 속도로 0%에서 파괴 시 까지 수압하중을 증가시켰다. 모형실험은 활동면 경사각 $30^{\circ}$와 $35^{\circ}$에서 각각 거칠기, 충전물 두께, 수압하중증가 등의 조합을 변화시키면서 총 50회 수행하였다. 모형실험결과 절리면의 거칠기가 없는 경우의 파괴거동 양상은 수압하중 증가 조건과 충전물의 유무에 관계없이 선형 변위거동으로 나타나는 것이 특징적이다. 거칠기가 존재할 경우에는 충전물 두께가 거칠기 높이보다 낮을 때 계단형 변위거동이, 거칠기 높이 이상일 때 지수형 변위거동이 특징적이다. 이는 충전물 두께가 거칠기의 높이를 넘어서면 절리면의 거동특성이 충전물의 공학적 특성에 좌우되기 때문인 것으로 판단된다. 파괴를 유발하는 수압하중의 크기는 절리면의 거칠기가 증가함에 따라 증가한다. 충전물의 두께가 증가할수록 거칠기의 영향이 작아져 파괴 시 수압하중은 감소한다 파괴가 임박한 시점에서 3차 크립 형태의 변위거동을 보이는 지수형의 경우에는 inverse velocity를 이용한 파괴시기 예측이 가능한 것으로 판단된다. 다만 실험에서 나타난 거동특성이 완전한 지수형이 아니고 계단형과 지수형의 중간형태로 나타나는 경우가 대부분이므로 정확한 파괴시기 예측을 위해서는 다수에 걸친 파괴시간 추정이 필요할 것으로 사료된다.

• 농업생명과학연구
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• 제50권1호
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• pp.273-281
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• 2016

본 연구에서는 온실시공 및 유지관리 지침마련을 위한 기초자료로 사용하기 위하여 플라스틱 필름 온실의 구조재를 대상으로 휨 시험을 실시한 후, 하중-변위의 관계를 검토하였다. 그 결과 시편의 형상에 관계없이 시편의 규격이 클수록 항복 및 최대하중이 큰 경향을 보였으며, 변위도 동일한 양상을 보였다. 강관이 각관보다 항복 및 최대하중은 적게 나타났으며, 변위는 크게 나타났으며, 강관의 경우는 항복 및 최대하중 하에서의 변위는 각각 1.42~4.20mm 및 5.80~24.13mm정도의 범위에 있었다. 각관의 경우에 변위는 각각 1.62~3.00mm 및 3.13~8.01mm정도의 범위였다. 그리고 본 시험의 결과와 기존의 연구에서 제시한 기준 값들을 보면, 동일한 부재임에도 불구하고 부재들이 사용되는 온실형태나 사용목적(예, 샛기둥)에 따라 큰 차이가 있음을 알 수 있었다. 또한 유리온실인 와이드 스팬 및 벤로 형을 대상으로 제시하고 있는 경우(h/100, h/80)에도 변형이 각각 28.0mm 및 35.0mm(기둥 길이 280cm 적용)정도로서 네델란드의 유리온실 표준 기준(14.0mm)과 비교해도 큰 차이가 있었다. 스팬이 60cm인 경우, 주서까래나 도리 부재의 본 시험결과는 기존의 연구에서 제시한 값들 보다 각각 55.7% 및 39.3%정도 크게 나타났다. 그리고 기둥의 경우, NEN의 기준 값인 14.0mm와 비교해서 본 시험결과는 43.7%정도 적은 것으로 나타났다. 따라서 변위제한은 온실의 종류나 형태 및 규격 등 다양한 요인에 의해서 다를 수 있기 때문에 이들 요인들을 반영한 연구나 시험들을 진행하여 온실 시공 및 유지관리 등에 반영할 수 있도록 하여야 할 것으로 판단되었다.