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종합관측부이 개발 및 실시간 관측기술 (Development of Ocean Data Buoy and Real-Time Monitoring Technology)

  • 심재설;이동영;박우선;박광순
    • 한국해안해양공학회지
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    • 제11권1호
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    • pp.56-67
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    • 1999
  • 장기간의 해양 모니터링을 위해서는 종합관측부이를 국산화하여 활용하는 것이 요구된다. 이런 요구에 부응하여 한국과 비슷한 여건의 대만 성공대학과 공동연구를 통해 종합관측부이 제작기술을 도입하여 이를 한국에서 효율적으로 해양 환경 모니터링에 활용할 수 있게 발전·개선시켰다. 부이의 크기는 육상 운반과 해상 설치에 편리하도록 직경 2.5m로, NOAA의 3.0m 부이보다 작다. 부이의 동적특성을 수치모델로 해석하였는데, 주기가 4초 이상의 파랑을 관측하는 데는 문제가 없는 것으로 나타났다. 부이의 관측 및 제어 시스템을 개선하여 더 많은 관측센서를 부착할 수 있고, 전원 소모량을 줄이고 또 자료의 분석 및 관리 기능을 높혔다. 이 논문에서는 개선된 종합관측부이의 각 구성부분을 자세히 설명하였다. 종합관측부이는 풍향, 풍속,기온, 습도, 기압 및 파랑 등 기존의 해양 기상 요소에다 수온, 염분, DO, pH 및 탁도 등 해양환경 요소를 첨가하였다. 원해에 설치된 부이로부터 실시간 자료 전송을 위해 Inmarsat 위성통신 시스템을 이용하였다. 개선 제작된 부이는 포항 앞바다에서 1개월 간의 시범 운영을 통하여 계류, 자료 송신에 대한 성능 실험과 파랑자료를 검증하기 위하여 네덜란드의 Datawell사의 Wave-rider부이와 동시 관측 실험을 수행하였는데, 좋은 결과를 얻었다.

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보수볼을 이용한 발목 강화 운동과 테이핑이 엄지발가락가쪽휨증을 가진 20대 환자의 발바닥 압력에 미치는 영향 (Effect of ankle strengthening exercise using BOSU ball and taping on plantar pressure in patients in their 20s with hallux valgus)

  • ;정범철;유경태
    • 산업융합연구
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    • 제19권6호
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    • pp.81-91
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    • 2021
  • 본 연구는 보수볼을 이용한 발목 근력 강화 운동과 테이핑이 엄지발가락가쪽휨증 환자의 정적과 동적 발바닥 압력에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 실시하였다. 대상자는 엄지발가락가쪽휨증을 가지고 있는 20대 남녀 26명이며, 테이핑군(Taping group, TG; n=13)과 발목 강화 운동군 (Ankle strengthening group, ASG; n=13)으로 무작위로 배치하였고, 각 군은 총 4주에 걸쳐 해당 중재를 실시하였며, 중재 전과 후에 정적, 동적 발바닥 압력을 측정하였다. 집단 간 변화량의 차이를 알아보기 위해 독립 T검증을 실시하였고, 집단 내의 사전-사후값의 측정값 차이가 유의한지 알아보기 위해 대응표본 T검증을 실시하였다. 통계적 유의수준은 α= .05로 설정하였다. 발의 전체 체중에 대한 비율(Foot)은 왼쪽 발의 ASG가 TG에 비해 집단 내 변화량이 유의하게 감소하였고(p<.05), 발의 표면적(Surface area)에서는 오른쪽 발의 TG가 ASG에 비해 집단 내 변화량이 유의하게 증가하였다(p<.05). 발의 엎침 운동의 정도(MP/change ratio)는 오른발의 TG가 ASG에 비해 집단 내 변화량이 유의하게 감소하였고(p<.05), 발의 힘(Force)에서는 왼발의 TG가 ASG에 비해 집단 내 변화량이 유의하게 증가하였으며(p<.05), 집단 간의 변화에서는 TG의 변화량이 ASG의 변화량보다 유의한 차이가 나타났다(p<.05). 따라서 보수볼을 이용한 발목 강화 운동과 테이핑은 엄지발가락가쪽휨증을 가진 환자에게 효과적인 변화를 주기에는 부족하다고 할 수 있다.

동적수치해석을 이용한 대심도 흙막이 가시설 내진설계 변수연구 (Parametric Study for Seismic Design of Temporary Retaining Structure in a Deep Excavation by Dynamic Numerical Analysis)

  • 양의규;유상화;김동찬;김종관;하익수;한진태
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제38권12호
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    • pp.45-65
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    • 2022
  • 본 논문에서는 유한차분해석 프로그램인 FLAC을 이용하여 사질토 지반을 지지하는 지하연속벽을 모델링 하고, 내진해석을 수행하였다. 그리고 수치해석 결과를 동일한 조건에서 수행된 원심모형실험 결과와 비교하여, 흙막이 구조물의 내진해석을 위한 수치 모델링의 적정성을 검증하였다. 전반적으로 벽체에 발생한 모멘트 분포도가 매우 유사하였고, 지하연속벽의 상단과 배면지반에서 산정한 가속도의 최대값이 약 5%이내의 차이를 보이는 것으로 나타났다. 검증된 모델을 활용하여 다양한 지반조건과 굴착조건, 그리고 입력하중 조건에서 동적 수치해석 변수연구를 수행하였다. 지진 중 가시설 벽체와 지보재에 발생한 최대 응력을 굴착 중 발생한 최대 응력과 비교하여, 내진설계가 필요한 흙막이 가시설 조건을 개략적으로 선정하였다. 토사지반을 지지하는 흙막이 벽체는 재현주기 100년의 지진하중에 의해 벽체 모멘트가 최대 17%까지 증가하였고, 특히 느슨한 토사층에 위치한 지보재는 최대 32%까지 축력이 증가하여 구조설계를 위한 내진해석이 필요할 것으로 판단된다.

만성뇌졸중 환자의 웰니스 증진을 위한 신체기능과 낙성전조동작의 관련성 연구 (A Study on the Relationship between Body Function and Prelusive Movement to Falls to Promote Wellness in Chronic Stroke Patients)

  • 박창식;김진영
    • 한국엔터테인먼트산업학회논문지
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    • 제15권7호
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    • pp.181-192
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    • 2021
  • 이 연구의 목적은 만성 뇌졸중 환자의 낙상 전조 동작과 다양한 신체 기능과의 관련성을 알아봄으로써 뇌졸중 환자의 낙상 연구에 관한 기초 자료를 제공하고자 실시하였다. 연구 대상은 뇌졸중으로 편마비 진단을 받고 N병원에서 입원 치료를 받고 있는 환자 중 연구에 동의한 환자 75명을 대상으로 실시한 결과 낙상 유무에 따른 일반의학적 특성에서 성별, 연령, 신장, 체중, BMI, 진단명, 마비 유형, 유병 기간에서는 차이가 없었으나 보행 보조 도구 사용(독립보행, 네발 지팡이, 외발 지팡이)에서는 비낙상군이 1회 낙상군과 다발성 낙상군과 비교하여 차이가 있는 것으로 나타났다. 낙상 전조 동작에 영향을 주는 요인을 알아본 결과 일어서기에서는 STS, FM-하지 운동 기능 순이었으며, 일어서기 시도에서는 FM-하지 운동 기능, STS, 연령, TIS-동적 균형, OLST-마비측 순이었다. 일어선 직후 균형 잡기에서는 FM-하지 운동 기능이 영향을 주었고, 서서 균형 잡기에서는 FM-하지 운동 기능, OLST-마비측, TIS-협응력 순이었다. 살짝 밀기에서는 FM-총합이 영향을 주었으며, 서서 눈 감고 균형 잡기에서는 STS, 연령, OLST-비마비측, FM-하지 운동 기능, TIS-정적 균형, OLST-마비측, TIS-동적 균형 순이었다. 360도 회전하기에서는 TIS-협응력, FM-하지 운동 기능, FM-상지 운동 기능 순이었다. 이상의 결과로 볼 때, 만성 뇌졸중 환자의 낙상 전조 동작과 다양한 신체 기능과의 관련성을 확인함으로써 낙상을 예방하기 위한 마비측 하지 근력 강화와 더불어 정상적인 보행 주기 및 체중 부하에 입각한 집중적인 균형, 체간조절, 보행 대칭성 훈련 등이 필요하며, 외적인 자극에 대한 최적의 운동 반응을 유도할 수 있는 고유수용성 감각 훈련이 병행되어야 할 것이다.

철도교량 시험체의 가진방법에 따른 고유진동수 측정치 변동에 대한 비교 분석 (Comparison of Measured Natural Frequencies of a Railway Bridge Specimen Between Different Excitation Methods)

  • 김성일;이정휘;이필구;김충언
    • 대한토목학회논문집
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    • 제30권6A호
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    • pp.535-542
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    • 2010
  • 철도교량과 같이 주기적 가진에 의해 공진발생의 가능성이 높은 구조물에 있어서, 정확한 구조물의 동적특성치 파악은 설계단계 및 공용중 안정적인 응답을 확보하기 위해 필수적이다. 이 논문에서는 실축척 구조물을 대상으로 하는 강제 진동실험에서 일반적으로 사용할 수 있는 가진방법인 가진기 및 충격해머를 사용한 가진실험의 결과를 상호 비교하여 가진방법에 따른 고유진동수 추출결과의 차이 및 차이의 발생원인을 분석하고, 보다 정확한 구조물의 고유진동수를 산출하기 위한 보정방법을 제안하였다. 또한, 철도교량의 시공단계에 따라 궤도부설 전, 후에 진동실험을 수행하였으며, 궤도부설에 의한 고유진동수 변화를 관찰하였다. 가진방법에 따른 측정 고유진동수의 차이는 가진기의 경우 부가질량의 효과, 충격해머의 경우 동적응답 레벨에 따라 변화하는 지점강성효과에 기인하는 것으로 파악되었으며, 이에 대한 보정을 통해 보다 신뢰성 높은 고유진동수로 환산하는 것이 가능하였다. 궤도부설의 효과는 일반적으로 부가질량으로만 고려하여 궤도부설 전에 비해 고유진동수가 감소하는 것으로 예상되어 왔지만, 이 연구에서 수행한 실험의 결과로 질량추가의 효과에 상당하는 강성기여 효과도 있는 것으로 나타났으며, 강성증가율은 발생변위의 수준에 비례하여 증가하는 것으로 나타났다. 따라서, 설계단계에서 완성계의 고유진동수 예측시 궤도의 발생변위수준을 고려하여 적절히 강성기여 효과를 고려하는 것이 필요할 것으로 판단된다.

정현하중재하 진동삼축시험에 기초한 포화사질토의 액상화 한계저항특성 (A Critical Liquefaction Resistible Characteristic of Saturated Sands Based on the Cyclic Triaxial Test Under Sinusoidal Loadings)

  • 최재순;김수일
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제20권8호
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    • pp.147-158
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    • 2004
  • 국내 액상화 상세평가에 관한 시방내용을 살펴보면, 지진을 정현하중으로 고려한 등가전단응력개념에 기초하여 전단응력을 달리한 3회 이상의 액상화 발생 실내진동시험을 수행하고 이를 토대로 액상화 저항응력비 곡선을 도시하여 지진규모별로 적용할 것을 명시하고 있다. 즉, 현행 액상화 상세평가에서는 실내진동시험결과인 응력, 변형률, 과잉간극수압, 유효응력, 응력 경괴의 변화 등의 다양한 결과들을 효과적으로 이용하지 못하고 최대전단응력과 액상화 발생시 진동재하횟수라는 단순한 시험결과만을 이용하여 액상화 평가를 수행한다. 본 연구에서는 현행 액상화 상세평가에서의 단순한 시험결과의 이용을 탈피하여 응력, 변형률, 그리고, 과잉간극수압 시간이력들과 응력-변형률 상관관계 및 유효응력경로 등의 다양한 실내진동시험 결과를 토대로 액상화 발생메카니즘을 포함한 지반의 동적저항상태를 분석하였다. 특히, 과잉간극수압의 영향을 고려한 동적 유효응력경로가 지반의 동적거동을 효과적으로 구분하여 나타낼 수 있는 점을 발견하고 이를 토대로 지반의 동적상태를 점진적 응력감소, 급진적 응력감소, 그리고 액상화 후 극한상태의 3단계로 구분하였다. 또한, 액상화 현상이 실제적으로 점진적 응력감소에서 급진적 응력감소로 전환되는 시점에서 대변형을 동반하여 발생한다는 사실을 발견하고 이를 액상화 상태전환시점으로 정의하였으며 이러한 액상화상태전환시점이 압축제하 또는 인장재제하로 하중방향이 바뀌는 시점에서 발생하는 점을 반영하여 1/4주기별 시험결과분석에 기초하여 저항특성을 나타내었다. 그리고, 본 연구를 통해 제안된 액상화 저항특성에 대한 타당성 검토를 위해 과잉간극수압으로 인해 발생하는 지반재료 내부에서 소산되는 에너지 개념과 기제안된 교란상태개념에 기초한 액상화 저항특성과 비교하였다. 연구결과, 제안된 누적 소성 전단변형률은 액상화 발생의 원인이 되는 과잉간 극수압의 영향을 합리적으로 표현하고 있을 뿐만 아니라 진동하중으로부터 소산되는 재료 내부의 에너지 변화를 신뢰성 높게 표현하고 있는 것으로 나타났다. 특히, 제안된 지반의 한계 저항특성의 경우, 기제안된 교란도 함$.$수에 기초한 수치해석방법보다 정확하게 대변형의 영향을 포함하지 않고 한계상태를 표현하고 있는 것으로 나타났다.

원추형 연결 임플란트에서 지대주 종류에 따른 나사풀림과 침하현상에 관한 연구 (Effect of various abutment systems on the removal torque and the abutment settling in the conical connection implant systems)

  • 이진선;이준석
    • 대한치과보철학회지
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    • 제50권2호
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    • pp.92-98
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    • 2012
  • 연구 목적: 본 연구 목적은 서로 다른 재료로 제작된 지대주를 이용하여 동적하중을 가했을 때 풀림토크와 침하량에 대한 임플란트-지대주 연결부의 안정성에 대하여 알아보는 것이다. 연구 재료 및 방법: 원추형 내부연결 구조를 갖는 임플란트에 이용되는 세 가지 지대주, 티타늄 합금 지대주(Cement abutment, Osstem Co., Seoul, Korea), 귀금속 UCLA 지대주(UCLA Goldcast abutment, Osstem Co., Seoul, Korea), 비귀금속 UCLA 지대주(CCM Metalcast abutment, 3M ESPE, Seefeld, Germany)를 사용하였다. 귀금속 UCLA 지대주와 비귀금속 UCLA 지대주를 티타늄 지대주와 유사한 형태로 납형을 형성 한 후 각각 제 3형 금합금(E-3, Heesung catalyst Co., Seoul, Korea)와 니켈-크롬 합금인(Rexillium $III^{(R)}$, $Pentron^{(R)}$, San Diego, USA)를 사용하여 주조 하였다. 임플란트와 지대주를 디지털 토크 컨트롤러를 이용하여 30 N cm로 체결하였고 전하중 상실을 보상하기 위하여 10분 후 다시 같은 힘으로 체결 하였다. 디지털 토크 게이지를 사용하여 풀림토크를 측정하였고 디지털 마이크로미터를 이용하여 임플란트/지대주 길이를 측정하였다. 그 후 동적 하중 피로 시험기에 지대주를 장착한 후 최대 250 N, 최소 25 N, 주기 14 HZ의 sine형의 하중을 장축과 평행하게 가하였다. 하중 후 임플란트/지대주의 길이를 재측정 하고, 전후 길이변화량을 이용하여 침하량을 계산하였으며 풀림토크를 측정하였다. 결과: 하중 전후의 길이를 비교하였을 때 세 군 모두에서 유의한 차이를 보였다($P$<.05). 군 간의 침하량을 비교하였을 때 통계적으로 유의한 차이를 보이지는 않았다. 하중 전후의 풀림토크를 비교하였을 때 역시 세 군 모두에서 유의한 차이를 보이며 감소하였다 ($P$<.05). 하중 전 풀림토크와 하중 후 풀림토크를 군간 비교하였을 경우에는 통계적으로 유의한 차이를 보이지는 않았다. 결론: 원추형 내부 연결구조를 갖는 임플란트에서 동적하중은 임플란트의 침하량과 풀림토크에 영향을 미치는 것으로 보이나 지대주간 차이는 나타나지 않았다. 비귀금속UCLA 지대주이 사용은 귀금속 UCLA 지대주와 마찬가지로 기능적 하중에서 안정적일 것으로 사료된다.

다양한 지반 및 지진하중 조건을 고려한 해저철도 터널의 동적 수치모델 분석 (Analysis on dynamic numerical model of subsea railway tunnel considering various ground and seismic conditions)

  • 곽창원;박정준;유민택
    • 한국터널지하공간학회 논문집
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    • 제25권6호
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    • pp.583-603
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    • 2023
  • 최근 기계식 터널 굴착기술의 발전과 수압을 받는 해저철도 터널의 특성 상 쉴드TBM 공법이 해저철도 터널 설계 및 시공에 널리 적용되고 있다. 해저철도 터널은 일반적인 지중응력상태에서 거동하지 않고 외부 수압이 상시재하되는 상태이며 지진 시 지진파의 증폭에 의한 영향을 받게 된다. 특히 연약지반, 연약토사-암반 복합지반, 단층파쇄대 등 다양한 지반조건 하에서 작용하는 지진하중은 터널 변위 및 지보재 응력의 급격한 변화를 초래하여 터널 안전성에 큰 영향을 미친다. 또한 지진하중의 주기특성, 지진파형, 최대가속도 등의 재하조건에 따라 지반 및 터널의 동적 응답이 달라지며 이는 지반조건과 결합하여 더욱 복잡한 지반-터널 구조물계의 거동을 보여주게 된다. 본 연구에서는 해저철도 터널의 동적거동 평가를 위하여 수압을 고려하여 지반-터널 구조물계 전체를 유한차분해석 기법으로 모델링 하고 상호 지진 시 구조물 응답을 분석하였다. 해저철도 터널의 지진 시 동적 거동에 영향을 미치는 주요 인자는 지반조건과 지진파이므로 가상 지반조건에 따라 총 6가지의 해석 Case를 설정하였다. 가상 지반조건은 해석 대상영역의 지반이 모두 토사(풍화토)인 경우(Case-1), 모두 암반(경암)인 경우(Case-2), 터널 진행방향(종방향)으로 토사와 암반의 복합지반인 경우(Case-3), 암반 내 폭이 상대적으로 좁은 파쇄대(w = 2.0 m)를 터널이 통과하는 경우(Case-4), 터널 진행방향(종방향)으로 연약토사와 암반의 복합지반인 경우(Case-5), 암반 내 폭이 상대적으로 넓은 파쇄대(w = 10.0 m)를 터널이 통과하는 경우(Case-6)으로 구분하여 각각 모델링을 수행하였다. 해석 결과 지진에 의한 수평변위는 지반물성 증가에 따라 커지는 경향을 나타내었으나 주변 지반의 구속효과와 강성 세그먼트로 결합된 쉴드터널 구조물의 특성으로 인하여 다소 억제되는 경향도 함께 관찰되었다. 세그먼트의 부재력은 변위 발생 경향과는 달리 지반 강성이 약할수록 현저히 증가하는 경향을 나타내었으며 오히려 변위 억제 효과에 따른 부재력 증가가 뚜렷하게 관찰되는 특성을 확인하였다.

가새 골조에서 거싯 플레이트 연결부의 강성 평가 (Evaluation of Gusset Plate Connection Stiffness in Braced Frames)

  • 유정한
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제21권2호
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    • pp.105-113
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    • 2009
  • 가새골조 성능을 개선하기 위해 연결부 (거싯 플레이트) 강도, 강성, 연성이 골조 디자인에 직접적으로 고려되어야 한다. 연결부의 강도는 지진력에 저항하도록 디자인 되어야하고 필요한 골조시스템의 연성을 확보하는데 기여해야한다. 그리고 연결부의 강성은 구조요소와 연결부의 동적 반응과 변위 요구에 영향을 준다. 이 논문에서 지난 실험 결과를 이용하여 거싯 플레이트 연결부에 대한 현 디자인 모델을 검토하고 평가한다. 현 디자인 모델은 연결부 디자인 가이드라인을 주기엔 적절하지 못하고 실제 거싯 플레이트의 응력과 변위 상태는 비선형이고 굉장히 복잡하다. 구조 디자이너들은 시스템과 연결부의 성능을 대략적으로 예측하기 위해 보와 기둥을 포함한 단순한 모델을 원한다. 이를 위해 단순화한 디자인 모델이 개발되고 평가된다. 이 모델은 비교적 정확하고 신뢰성 있는 연결부 강성 평가를 제공한다.

비탄성변위비를 이용한 능력 스펙트럼법 (Capacity Spectrum Method Based on Inelastic Displacement Ratio)

  • 한상환;배문수
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제12권2호
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    • pp.69-80
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    • 2008
  • 본 연구에서는 중고층 건물과 같이 고차모드의 영향이 커지는 구조물의 지진에 대한 성능점을 간략하고 정확하게 구할 수 있는 개선된 능력스펙트럼법을 제안한다. 능력스펙트럼법은 주어진 지진의 응답스펙트럼과 다자유도 구조물을 변환한 등가 단자유도 시스템을 이용하여 지진으로 인하여 발생하는 지붕층의 최대 비탄성변위를 간략하게 구하는 방법이다. 제안된 방법에서는 구조물의 탄성 및 비탄성 동적해석을 수행하지 않고, 기존의 능력스펙트럼법에서 요구되는 정적푸쉬오버해석과 탄성변위를 이용하여 비탄성변위를 예측하는데, 기존 연구에서 개발한 $C_R$을 이용한다. 본 연구는 제안한 방법의 정확도를 평가하기 위해 LA 지역의 3, 9, 20층 철골모멘트저항골조를 선택한다. 이 건물들의 지진에 대한 각 층별 최대 층간변위비를 개발한 CSM으로 구하고, 이를 비선형 응답이력해석(NL-RHA)으로 구한 결과와 비교하였다. 사용한 지진은 재현주기 475년과 2475년의 위험수준에 대한 각각 20개의 지진집단들이다. 또한 본 연구에서는 ATC-40에 제시된 CSM 방법과 N2 방법으로 구한 각 건물의 최대 층간변위비도 비교한다. 개발된 CSM은 기존에 개발된 방법에 비하여 보다 정확한 최대 층간변위비를 예측하는 것으로 나타났다.