• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.9-16
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• 2020

본 연구는 쿨롱마찰을 갖는 동적시스템의 기초적인 연구로써 단자유도계의 자유진동응답에 대한 닫힌 해를 제공하는 것을 목적으로 한다. 쿨롱마찰을 포함하는 동적시스템의 운동방정식은 운동방향에 따른 마찰력의 부호변화로 인하여 비선형 미분방정식의 형태로 표현되기 때문에 닫힌 형태의 해를 얻기가 매우 어려운 특성이 있다. 이를 해결하기 위한 기존의 방법으로는 수치적분법에 의해 비선형 미분방정식을 직접 계산하거나 또는, 쿨롱마찰에 의한 감쇠효과를 등가점성감쇠로 치환한 선형 미분방정식을 이용하여 간접적으로 해를 구하는 방법이 사용되고 있다. 그러나 이러한 방법들은 수학적인 측면에서 닫힌 해를 제공하지 않는다. 따라서 본 연구에서는 운동방정식에서 반주기 구간마다 반전되는 마찰력의 부호변화를 고려하고, 이를 멱급수를 이용하여 전 구간으로 확장시킴으로써 쿨롱마찰을 고려한 단자유도계의 자유진동응답에 대해서 수학적으로 닫힌 해를 유도하였다. 또한, 마찰력의 크기가 강성에 의한 복원력의 크기보다 커지는 순간에 자유진동 운동이 정지하는 조건을 이용함으로써 주어진 초기조건에 대해서 예측되는 자유진동 반주기의 수와 운동이 정지하는 순간의 정확한 응답 값을 제안하였다

• 대한토목학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.63-70
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• 1994

본 연구에서는 다경간 연속교의 내진해석시 가동받침의 마찰을 고려할 수 있는 비선형 동적해석 방법을 제시하고 가동받침의 마찰계수에 따른 연속교의 내진응답을 고찰하였다. 연구결과 국내와 같은 소규모 설계지진시에는 가동받침의 마찰은 마찰계수가 작더라도 에너지 감쇠에 의한 상부구조의 변위감소와 마찰력에 의한 상부구조의 관성력의 각 하부구조로 분배에있어 상당한 효과가 있음을 알 수 있었다. 또한 이러한 가동받침의 마찰효과는 마찰계수가 클수록, 입력지진의 규모가 작을수록 커짐을 보였다. 따라서 경간수가 많고 상부구조의 중량이 큰 다경간 연속교에 있어서 가동반침의 마찰계수를 적절히 사용함으로써 중소규모 설계지진 작용시 상부구조의 수평변위를 조절할 수 있고 상부구조의 교축방향 관성력을 각 하부구조로 분배하는 효과에 의해 경제성과 전체교량의 내진 안전성을 확보할 수 있다.

• 한국해양공학회지
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• 제11권1호
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• pp.65-73
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• 1997

본 연구는 부유식 파랑제어구조물의 계류방식을 말뚝계류식으로 하여 종래의 부유식 파랑제어구조물의 파랑제어기능을 보완하고, 친수성 구조물로 이용할 수 있는 다용도 구조물의 개발을 목표로 하고 있다. 본 연구에서는 부유체의 계류장치에 초기반력을 작용시킴으로써 발생하는 파랑제어 효과의 개선과 부유체의 동요제어 효과를 수치계산법을 통하여 논의하였다. 이 때 계류부에서 발생하는 비선형 마찰력을 선형모델화하는 이론을 전개한 다음 수치계산 및 실험값을 통하여 본 수치모델의 적용성에 관하여 논의한 결과 양호한 일치성을 보였다. 또한, 파랑제어 효과 및 부유체의 동요저감 효과를 동시에 만족할 수 있는 초기반력에 관하여 논의하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1994년도 추계학술대회논문집; 한국종합전시장, 18 Nov. 1994
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• pp.73-79
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• 1994

(1) 진공청소기의 소음은 팬모타의 회전에 기인하는 유체소음과 진동소음이 주류를 이루며, 여기에 공기의 흡입과 배출에 따른 유체소음등이 복합되어 나타난다. (2) 진공청소기의 소음특성은 각 소음원들의 특성에 따라 주파수대역을 구분할 수 있으며, 기계적 진동음인 500Hz부근에서 peak를 보인다. (3) 소음의 저감을 위하여는 기존에 정립되어 있는 흡음, 차음, 감쇠, 방진, 유압유속감소 등의 기술을 종합적으로 활용하여 제한된 공간내에서 효과를 극대화할 수 있는 구조개발이 필요하며 본 연구에 적용하였다. (4) 본 연구의 '정음유로구조'는 차음효과, 유로길이 증가에 의한 감쇠효과, 흡음효과를 극대화할 수 있는 구조이다. (5) 팬모타의 진동모드는 회전축을 중심으로 원운동을 하며, 진동량은 흡입구와 뒷쪽 베어링부위가 가장 작으므로 회전축에 가까운 곳을 지지하는 것이 방진에 유리하다. (6) 본 구조에서 사용된 케이싱은 484Hz의 고유진동수 성분을 가지며 이는 모타와 공진할 우려가 있다. 이에 공진주파수 성분의 진동량이 가장 작은 전면과 후면의 중앙부를 지지하여 진동을 줄일 수 있었다. (7) 본체소음의 전반적인 저감에 따라 흡입구 등에서 발생하는 공기마찰소음의 영향이 상대적으로 커지며, 따라서 흡입구의 유선형 설계 및 누설소음의 흡음, 차폐 등의 역할이 중요한 관리 요소로 된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권1호통권41호
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• pp.61-70
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• 2005

본 연구에서는 하이브리드 면진장치가 설치된 단자유도 구조물에 대하여 진동대 실험을 수행하였다. 본 연구에서 사용된 하이브리드 면진장치는 네 개의 FPS와 한 개의 MR 감쇠기로 구성하였다. 다양한 크기 및 특성을 가진 지진하중을 하이브리드 면진장치가 설치된 구조물에 가하여 진동제어 성능을 평가하였다. 본 연구에는 준능동 MR 감쇠기의 저항력을 효과적으로 조절하기 위하여 퍼지제어기를 사용하였고 구조물에 부착된 계측기를 통하여 변위 및 가속도를 피드백으로 이용한다. 수동 및 준능동 제어기법을 사용하여 얻은 구조물의 응답을 서로 비교하였고 그 결과 FPS와 MR 감쇠기의 조합으로 다양한 특성의 하중을 받는 구조물의 진동제어를 효과적으로 수행할 수 있음을 알 수 있다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1991년도 춘계학술대회논문집; 한국해사기술연구소, 대전; 1 Jun. 1991
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• pp.133-138
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• 1991

일반적으로 고무를 비롯한 점탄성재료는 형상 및 크기를 적절히 조절함으로 써 한 방향 이상으로의 원하는 스프링상수를 얻을 수 있으며, 금속에 비하여 내부 마찰에 의한 에너지 발산이 매우 크기 때문에 강제 진동시의 진폭저감 및 충격에 따른 자유진동의 감쇠에 널리 이용되고 있다. 이와 같은 진동감쇠 에 점탄성재료를 효과적으로 사용하기 위해서는 복소탄성계수 즉, 탄성계수 와 손실계수를 정확하게 알아내는 것이 필요하다. 점탄성재료의 복소탄성계 수는 주파수, 온도 및 변형률등에 따라 변하므로 이와 같은 사용조건의 함수 로 구해야 한다. 복소탄성계수를 실험적으로 구하는 방법은 여러가지가 있으 며 실험의 용이성과 관심대상에 따라 적절한 방법을 선택하게 된다. 본 연구 에서는 주파수변화에 따른 복소탄성계수를 임피던스법으로 집중질량 모형을 이용하여 구하려고 할 때, 실험데이타로부터 보다 정확한 결과를 얻기 위하 여 적절한 시편의 크기를 결정하는 방법을 제시하고자 한다. 이를 위해서 시 편내의 파동전달효과와 포아송비와 관련된 양단제한효과 그리고 정하중시 압축변형에 대한 시편의 좌굴등을 고려하여 이론적으로 해석하였으며 실험 적으로도 검증하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.83-91
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• 2000

합리적인 기기의 활률론적 지진위험도 평가를 위해서는 모델의 동특성에 대한 보다 현실적인 정보가 제공되어야 한다. 이 연구에서는 심한 비선형 동적 거동을 보일 것으로 예상되는 철제 전기 캐비넷의 동특성 시험결과 및 분석 절차를 제시하였다. 특히, 이 연구에서는 가진 강도의 크기에 따른 동특성의 비선형 집중분석하고, 그 비선형성의 원인을 고찰하였다. 시험 결과 및 이 논문에 제시된 분석 절차를 이용하여 시험체의 동특성이 효과적으로 도출될 수 있으며, 대상 시험체는 가진 강도에 따라 심한 비선형 거동을 함을 입증하였다. 비선형성의 원인은 일반적인 재료 비선형이라기 보다는 각 부품들의 마찰력과 기하학적인 비선형성에 기인함을 발견하였다. 또한, 캐비넷 형식의 기긱에 대한 합리적인 내진안전성 평가를 위해서는 각 방향별로 서로 다른 감쇠값을 적용할 것을 추천하였다. 또한, 캐비넷 형식의 기기에 대한 합리적인 내진안전성 평가를 위해서는 각 방향별로 서로 다른 감쇠값을 적용할 것을 추천하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권1호
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• pp.127-134
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• 2008

내진설계기준이 점차 강화되고 다경간 연속화에 대한 시도가 증가됨에 따라 기존의 내진설계로는 지진력의 처리가 곤란하여 다점고정장치와 감쇠를 통해 지진에너지를 소산시키는 장주기화, 분산, 감쇠를 통해 지진력을 효과적으로 감소시키는 면진장치의 사용이 날로 증가하고 있다. 그러나 내진장치 적용에 대한 다양성 부재와 장치를 적용한 설계경험의 부족 등의 이유로 특정교량에 적절한 내진장치를 선정하는데 상당한 어려움이 따르고 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 내진장치가 적용된 교량의 지진시 거동특성에 대한 연구를 수행하여 받침장치 선정시 활용할 수 있도록 하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제25권1호
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• pp.24-28
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• 1989

주진동계인 외팔보의 자유단에 부진동계인 부가질량을 설치하여 부가질량의 크기와 충격 틈새 및 접촉면적을 변화시켜 그때의 진동진폭 특성을 실험함으로써 밝혀진 결과들을 요약하면 다음과 같다. 1) 부가질량의 상하 충격작용이 계의 진동진폭 감소에 상당히 큰 효과가 있으며 일종의 충격감쇠기로써 사용할 수 있음이 실험적으로 확인되었다. 2) 부가질량이 같을 때 충격틈새를 적절히 조정함으로써 진동진폭을 감소시킬 수 있다. 3) 충격 틈새가 일정할 때, 부가질량이 클수록 진동진폭은 감소하지만, 특정 조건에서는 부가질량이 작아도 진폭 감소효과가 크다. 4) 부가질량과 충격틈새가 일정한 조건에서 그 틈새가 작을 때 (1mm, 2mm) 부가질량의 접촉마찰면적이 클수록 진동진폭은 감소한다. 5) 계의 진동진폭 감소가 클 때, 주진동계와 부가질량의 진동진폭에는 위상차가 발생하며 충격감쇠 효과가 가장 클 때 위상차도 최대로 된다. 6) 일반적으로 부가질량이 클수록 진폭은 감소한다. 향후의 연구과제로서 충격시의 소음을 감소시키며 감쇠작용을 증가시키기 위해 접촉면에 적절한 방진고무를 설치하여 그때의 진동 감소 특성을 구명할 것이 요구된다. 이러한 일련의 기초연구를 통하여 목적으로 하고 있는 충격식 동흡진기의 설계 및 이에 대한 실험을 수행할 것이다.

• 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.