• 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.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권4호통권77호
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• pp.407-417
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• 2005

원전 주 제어실에 마찰진자 베어링을 이용한 면진시스템을 적용하기 위한 해석 및 실험적 연구를 수행하였다. 마찰진자 베어링을 제작하였으며 동적 물성치 시험을 통하여 이의 성능을 평가하였다. 강재 격자 바닥판, 캐비넷, 4개의 마찰진자로 구성된 주제어실의 부분 면진시스템 모형을 제작하고 진동시험대 실험을 수행함으로써 마찰진자 시스템의 원전 적용성을 평가하였다. 진동대 실험에서는 원전 스펙트럼을 이용한 인공지진파를 사용하였으며 마찰진자 위치 점의 층응답 스펙트럼의 변화를 통하여 면진 성능을 평가하였다. 향후 실험을 통하여 구현하기 어려운 실험변수의 영향을 검토하기 위하여 수치해석 모형을 작성하여 실험 결과 비교 검증하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.15-23
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• 2009

본 연구에서는 원전 주제어실의 층 지진격리시스템에 대한 지진동 저감성능과 적용성을 평가하기 위해서 실험연구를 수행하였다. 층 지진격리시스템에 적용하기 위해서 납-고무 베어링(LRB)과 마찰진자장치(FPS)를 설계하고 제작하였다. 제어 캐비닛과 액세스 플로어로 구성된 원전 주제어실 부분 실험모형을 제작하여 납-고무 베어링과 마찰진자장치를 각각 설치하여 진동대 실험을 수행하여 지진응답특성을 비교, 평가하였다. 실험을 위해서 원전 주제어실의 운전기준지진(OBE)과 안전정지지진(SSE)의 수평방향 층응답 스펙트럼을 이용하여 인공지진 시간이력을 만들어서 진동대 실험에 사용하였다. 입력지진에 대한 실험모형의 지진응답은 마찰진자장치를 적용한 경우 상대적으로 우수한 지진동 저감특성을 나타냈다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제2권2호
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• pp.13-22
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• 1998

본 연구는 지진격리장치의 일종인 마찰 단진자 시스템(FPS)의 교량에의 적용에 관한 연구이다. FPS에 의하여 지진 격리된 교량과 지진 격리되지 않은 교량의 지진하중 작용시의 응답을 비교하기 위하여 축소모델 교량을 이용한 진동대 실험을 수행하였다. 연구결과, 본 장치를 설치한 경우 지진하중에 대한 지지능력이 향상하는 것으로 나타났다. 또한, 활동면 곡류반경에 의해 조절이 가능한 F.P.S 베어링의 강성은 입력된 kwlsfur의 강도와는 무관하며, 활동면의 마찰계수에 따라 속도가 변화하여 약진시에는 활동면에서의 속도가 작으므로 강진시와 비교하여 지진하중에 의하여 발생하는 마찰력도 감소하게 되었다. 한편 F.P.S 베어링의 마찰특성은 반복된 실험에서도 변화하지 않았고, 영구변형은 약적으로도 작았을 뿐만 아니라 누적되지도 않았다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.389-394
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• 2011

Existing FPS(Friction Pendulum System) is isolation system which is possible to isolate structures by pendulum characteristic from ground vibration. Structural natural frequency could be decided by designing the radius of curvature of FPS. Thus, response vibration could be reduced by changing natural frequency of structures from FPS. But effective periods of recorded seismic wave were various and estimation of earthquake characteristic could be difficult. If effective periods of seismic wave correspond to natural frequency of structures with FPS, resonance can be occurred. Therefore, CFPBS(Cone-type Friction Pendulum Bearing System) was developed for controlling the response acceleration and displacement by the slope of friction surfaces. Structural natural frequency with CFPBS can be changed according to position of ball on the friction surface which was designed cone-type. Therefore, Divergence of response could be controlled by CFPBS which had constantly changing natural frequency with low modal participation factor in wide-range. In this study, Seismic performance of CFPBS was evaluated by numerical analysis and shaking table test.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제21권7호
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• pp.599-608
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• 2011

FPS(friction pendulum system) is an isolation system which is possible to isolate structures from earthquake by pendulum characteristic. Natural frequencies of the structures could be determined by designing the radius of curvature of FPS. Thus, response vibration could be reduced by changing natural frequency of structures from FPS. But effective periods of recorded seismic wave were various and estimation of earthquake characteristic could be difficult. If effective periods of seismic wave correspond to natural frequency of structures with FPS, resonance can be occurred. Therefore, CFPBS(cone-type friction pendulum bearing system) was developed for controlling the acceleration and displacement of structure by the slope of friction surfaces. Structural natural frequency with CFPBS can be changed according to position of ball on the friction surface which was designed cone-type. Therefore, superstructures on CFPBS could be isolated from earthquake. In this study, seismic performance of CFPBS was evaluated by numerical analysis and shaking table test.

• 한국지진공학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.23-33
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• 2011

본 연구에서는 중요 통신장비의 지진발생시 파손 및 성능저하를 방지하기 위하여 구조물로 전달되는 가속도를 조절할 수 있는 CFPBS(Cone-type Friction Pendulum Bearing System:원추형 마찰진자베어링)를 개발하고 내진성능을 검증하였다. CFPBS는 기존의 FPS(Friction Pendulum System)와 다르게 원추형으로 제작되었으며 보다 큰 마찰력을 얻기 위하여 마찰면에 패턴을 음각하였다. CFPBS의 고유성능을 파악하기 위하여 4개의 CFPBS가 하나의 개체를 이루도록 제작된 지진격리장치를 이용하여 자유진동시험을 수행하였다. 운동방정식으로부터 유도된 CFPBS의 이론식과 Newmark-${\beta}$ Method를 이용하여 내진성능을 검증하기위한 MATLAB7.0 기반의 동적 수치해석프로그램을 제작하였으며 CFPBS의 제작 시 원하는 성능을 발휘할 수 있도록 간략화된 CFPBS의 설계식을 제안하였다. 수치해석을 통한 CFPBS의 내진성능평가를 위하여 건축구조설계기준(KBC-2005)의 최대지진규모에 해당하는 인공지진파를 생성하고 검증하였다. El Centro NS(1940)와 Kobe NS(1995), 인공지진파 등을 사용하여 CFPBS의 상부질량과 경사각을 매개변수로 하는 수치해석을 수행하였다. 수치해석의 결과를 토대로 CFPBS의 내진성능을 평가하였으며 수치해석의 결과와 설계식을 이용하여 동일한 조건에서 얻어진 결과를 비교분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권7호
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• pp.3502-3507
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• 2013

스카이브릿지가 연결되는 건물에 강접합될 경우에는 비정형성이 크게 되어 지진하중에 매우 불리하게 거동할 수 있다. 따라서, 마찰진자베어링(FPS)이나 납고무베어링(LRB)와 같은 연결시스템을 사용하여 스카이브릿지와 구조물을 연결하게 된다. 이러한 연결시스템은 큰 지진하중이 발생하였을 때 스카이브릿지가 연결된 건물에서 분리되어 낙교하지 않도록 신중하게 설계되어야 한다. 본 논문에서는 수직방향 인장력에대해서 저항성이 없는 마찰진자감쇠기를 이용한 연결시스템을 설계하는 과정에서 반드시 검토해야할 사항을 분석하였다. 이를 위하여 실제 시공된 누리꿈 스퀘어를 예제구조물로 선택하였고 예상되는 지진하중이 가해졌을 때 스카이브릿지 연결시스템에서 발생하는 응답을 분석하여 낙교를 방지할 수 있는 설계 프로세스를 정립하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제8권5호통권39호
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• pp.79-89
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• 2004

본 연구에서는 원전기기의 내진안전성을 증가시키기 위해 면진장치를 적용한 기기의 진동대 실험을 수행하였다. 원전구조물과 유사한 진동수 특성을 가지는 실험모형을 제작하여 실험에 사용하였으며 구조물 내부의 기기를 모형화 하기 위하여 400kg의 강체를 사용하였다. 탁월주파수 특성이 상이한 3종류 지진파를 이용하여 진동대 실험을 수행하였다. 면진장치로는 마찰진자형 베어링(FPS)을 사용하였다. 입력지진의 최대가속도를 0.1g, 0.2g, 0.25g의 3단계로 변화시키면서 실험을 수행하였고 또한 1방향, 2방향 및 3방향 가진에 의한 거동을 분석하였다. 실험결과 지진파의 연직성분이 FPS의 면진성능에 영향을 미치는 것을 알 수 있었으며 펄스타입의 속도성분이 큰 근거리 지진인 경우 면진효과가 감소하는 것을 알 수 있었다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2003년도 춘계 학술발표회논문집
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• pp.465-472
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• 2003

The main concept of base isolation system is to reduce the member forces by decreasing the earthquake forces transmitted to superstructure instead of the conventional techniques of strengthening the structural members. There are two important advantages in friction pendulum systems. The functions of carrying the vertical load and of providing horizontal stiffness are effectively separated. This results in a more stable system that eliminates the need of a fail-safe mechanism. Friction pendulum systems are less sensitive to variations in the frequency content of ground excitation and tend to limit the intensity of the farce imparted to the superstructure. This study investigates the friction coefficients on the FPS test specimens according to the velocity, bearing pressure and test waveform.