• 한국항공우주학회지
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• 제48권2호
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• pp.127-134
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• 2020

고초음속 항공기는 초음속 비행 중 공력 가열에 의하여 높은 온도 환경에 노출되기 때문에 동체 및 날개 구조물은 더블 패널 형태의 열 차폐 구조로 설계하여 기체 내부로 높은 온도의 열이 전달되는 것을 막는다. 얇은 두께의 더블 패널 외피는 초음속 항공기의 고출력 엔진 소음과 제트 유동에 의한 음향 하중에 노출되어 음향 피로 손상이 발생할 수 있다. 따라서 열음향 복합 하중을 받는 초음속 항공기 외피 구조의 거동 확인과 피로수명 예측이 필요하다. 본 논문에서는 열음향 복합 하중을 모사할 수 있는 열음향 시험 장치를 설계/제작하여 열음향 하중이 적용되는 티타늄 시편의 열음향 시험을 수행하였다. 열음향 복합 하중에 의한 구조물의 동적 거동을 확인하였으며, 시편 단위 열음향 시험 결과와 유한요소해석 결과를 비교하여 해석 모델을 검증하였다.

• 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.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.157-165
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• 2011

지진하중이 가해지는 구조물의 동적응답을 줄이기 위해서 면진장치가 널리 사용되고 있다. 근래에 들어서는 면진층의 변위를 증가시키지 않으면서도 면진된 구조물의 동적응답을 효과적으로 줄일 수 있는 스마트 면진시스템에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이에 본 연구에서는 지진하중을 받는 아치구조물의 동적응답을 저감시키기 위하여 스마트 면진시스템을 적용하였고 제어성능을 검토하였다. 스마트 면진시스템을 구성하기 위하여 4kN 용량의 MR 감쇠기와 저감쇠 탄성 고무베어링을 사용하였다. 제안된 스마트 면진시스템의 제어성능을 검토하기 위하여 최적설계된 LRB와 지진응답 제어성능을 비교하였다. 이를 위하여 KBC2009 설계응답스펙트럼에 맞추어 생성한 인공지진파를 지진하중으로 사용하였다. 스마트 면진시스템의 MR 감쇠기를 제어하기 위하여 퍼지제어기를 사용하였으며, 다목적 유전자알고리즘을 이용하여 최적화하였다. 수치해석결과 스마트 면진시스템을 사용하면 LRB를 사용한 경우와 비교하여 면진층 변위와 아치구조물의 지진응답을 크게 줄일 수 있음을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.221-230
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• 2004

본 논문에서는 지진하중 작용시, 점탄성 감쇠기 및 면진장치를 설치한 다층 철골 모멘트 저항 골조의 동적응답을 해석적으로 규명하였다. 본 연구의 목적은 구조해석을 수행하여 최대 층간변위 및 최대응력법에 의해 효율적인 점탄성 감쇠기의 위치를 결정하는 것이다. 또한, 효율적인 진동 제어방법을 모색하기 위하여 점탄성 감쇠기 및 납삽입고무베어링형 면진장치에 의한 제어효과를 부재력, 조합응력, 그리고 구조물의 고유주기 등을 이용하여 상호 비교 분석하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.718-725
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• 2002

본 연구에서는 R/C 골조구조물에 대한 내진성능개선 방법으로서, 벽식 마찰 감쇄기 모델을 새롭게 제안하였다. 기존의 감쇄 장치가 일반적으로 브레이스 부재 형태를 취하고 있으나, 브레이스형 감쇄장치는 시공상 강골조구조물에는 적용하기 용이한 반면 R/C 골조구조물에 적용 시에는 R/C 구조부재와 감쇄기간의 연결 문제, 감쇄기와 R/C 부재 연결부에서의 응력집중으로 인한 R/C 구조부재의 파손 우려 등의 단점이 있다. 제안된 감쇄기는 감쇄기 연결부의 R/C 구조부재 파손 및 구조물의 P-Δ효과를 줄이는데 장점을 가지면서 감쇄기로서의 역할을 발휘하도록 한 테프론 슬라이더와 R/C 전단벽 조합형 감쇄기이다. 제안된 감쇄기의 내진성능개선 능력을 평가하기 위하여, 감쇄기의 수치모델을 고려한 R/C 골조구조물의 비선형 동적해석 알고리즘을 제시하였다. 지진하중이 작용하는 기존의 10층 3경간 R/C 골조구조물에 본 감쇄기를 적용한 수치해석 결과, 시간이력거동 및 층간변위의 억제에서 탁월한 제어효과를 나타내었으며, 저층 기둥 부재의 소성힌지 발생 및 구조부재의 손상을 감쇄기의 소산에너지로 억제하여 줌으로서 구조물 내진성능개선에 효과가 우수한 것으로 평가되었다.

• Elastomers and Composites
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• 제35권2호
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• pp.138-148
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• 2000

EPDM 발포체의 정적/동적 특성을 측정하여 재료 특성과 진동 특성과의 연관성을 알아보고 이로부터 충격음 저감재로서의 적용 가능성을 검토하였다. 정적/동적 특성은 material test system (MTS)를 사용하여 시편의 형상, 두께, 초기하중, 발포도 등에 따라 정적 탄성계수, 동적 탄성계수, 전달율의 변화를 조사하였다. 정적 탄성계수와 동적 탄성계수의 경우, 형상이 단순하고 두께가 얇을수록 큰 값을 나타냈고, 전달율과 동적 탄성계수는 상호 비례 관계에 있음을 확인할 수 있었다. 특징적으로 동적 탄성계수가 증가하면, 전달율의 특성 피크치는 같은 주파수 영역에서의 증가 혹은 고주파수 영역으로의 전이의 형태로 일어나게 되는 것을 알 수 있었다. 실험실적 모사 시험장치를 통해 충격에 따른 주파수별 진동 속도측정과 유한 요소 해석 모델을 사용하여 mode shape에 의한 충격 해석 결과를 알아보았는데, EPDM 발포체를 사용함으로써 2.5-3.5배의 진동 속도 저감이 이루어짐을 알 수 있었고, mode shape의 경우 몰타르와 콘크리트만으로 구성된 구조물에 비해 진동 충격에 대한 변위가 급감함으로써 충격음 저감재로서의 EPDM 발포체의 적용 가능성은 상당히 높은 것을 확인할 수 있었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권5호
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• pp.75-82
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• 2008

본 연구에서는 최상층면진시스템을 적용한 고층건물의 진동제어 가능성을 검토하여 보았다. 이를 위하여 20층 및 50층 건물을 예제구조물로 선택하였고 El Centro 남북방향 성분을 지진하중으로 사용하여 수치해석을 수행하였다. 그리고 인공풍하중을 사용하여 풍하중에 대한 예제구조물의 사용성을 검토하였다. 면진되는 상부층의 수를 변화시켜가면서 구조물의 응답을 평가함으로써 최적의 면진질량에 대해서 검토하였다. 또한 상부층면진시스템의 고유진동주기 변화에 따른 진동제어성능의 변화를 고정기초구조물과 비교하여 검토하였다. 해석결과 최상층면진시스템은 동조질량감쇠기로서 활용될 수 있으며 풍하중 및 지진하중에 대한 고층건물의 동적응답을 효과적으로 저감시킬 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권1호
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• pp.22-28
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• 2010

복합재 구조물의 손상을 탐지하기위해 비파괴 검사법이 폭넓게 사용되고 있다. 태핑시험은 복합적층판의 손상을 탐지하는데 가장 일반적으로 사용하는 방법이다. 이 방법은 가벼운 해머 같은 장치를 이용하여 검사부위를 두드리고, 국부적인 강성변화를 이용하여 구조물의 손상을 평가한다. 진동신호의 변화는 동적인 접촉하중을 측정하여 탐지할 수 있다. 본 연구에서는 구조물에 층간분리나 표면균열 등의 손상이 존재하는 경우 태핑 시 충격하중이력의 특성이 변하는 것을 보였다. 그리고 손상의 영향을 검토하기위해 균열이 있는 복합재 로터블레이드에 대한 충격해석을 수행하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.58-65
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• 2016

이 논문은 지진응답을 감소시키기 위해 외부설치형 카고메 감쇠시스템의 유효성을 비선형 동적 해석 결과를 통해 나타내었다. 이전의 연구에 의해 제안된 카고메 감쇠시스템을 활용하여 본 연구에서는 등방성, 이선형 이력특성 및 설치구성이 새롭게 제안하였다. 또한, 외부접합형 카고메 감쇠시스템의 여러 가지 효과를 15층 및 20층 철근콘크리트 라멘조 아파트를 대상으로 검증하였다. 원구조물에 대한 감쇠장치 지지구조물의 강성비, 감쇠장치의 수량 및 설치 층수는 설계변수로 고려하였다. 수치해석결과, EKDS는 기존의 한 방향 층간에 설치되는 감쇠시스템과 비교할 때 더 작은 수를 적용하여도 두 방향의 지진하중을 감소시키는데 매우 효과적임을 입증되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.187-194
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• 2006

일반적으로 구조물이 지진하중에 저항하기 위해서는 충분한 강성과 연성을 확보하여야 한다. 본 연구에서는 대공간 구조시스템의 지붕 구조와 하부 구조 사이에 면진 장치를 도입하는 방법을 사용하여 동적 거동 특성을 규명한다. 하부 구조의 강성과 질량의 크기에 대한 영향을 고려한 대공간 구조 시스템의 동적 거동 특성 규명 및 해석 과정 단순화를 위해 병렬 다질점계 등가모델을 도입한 본 논문은 향후 대공간 구조물의 성능 설계를 위한 기초적인 연구가 될 것이다.