• 대한토목학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.71-80
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• 2013

설계를 위한 교량의 해석모델은 구조물의 안전성을 확보하기 위해 자중 및 외부하중은 되도록 크게, 구조물의 강성은 되도록 작게 평가하는 것이 일반적이다. 때문에 설계모델을 이용한 버페팅 응답은 실제 공용교량의 버페팅 응답과 차이를 나타낸다. 공용교량의 버페팅 응답을 정확하게 예측하기 위해서는 공용교량의 동적특성을 계측하여 해석모델이 계측값을 반영하도록 수정하여야 한다. 일반적으로, 실제교량과 동일한 고유진동수를 갖는 MBM(Measurement -based Model)을 구축하기 위해 설계모델의 다양한 물성치를 파라미터로 조정하며 계측된 고유진동수와 일치시키는 MTM(Manual Tuning Method)이 사용되고 있다. MTM은 파라미터의 초기치 설정에 따른 임의성이 높고 여러 수렴점을 가질 수 있어 분석에 상당한 노력이 소요된다. 본 연구는 버페팅해석에 널리 적용되고 있는 단일모드 주파수영역 해석법이 구조물의 모드형상, 고유진동수 및 감쇠비의 동적특성만을 이용하는 점에 착안하여 MTM과정 없이 설계모델의 버페팅 응답을 공용교량의 버페팅 응답으로 보정하는 BRCM(Buffeting Response Correction Method)을 제안하였다. BRCM은 설계모델의 모드형상 별 버페팅 응답을 공용교량의 고유진동수만으로 보정하는 방법이다. 공용교량의 고유진동수는 상시진동에 의한 계측 가속도로부터 산정하였다. BRCM의 적용성을 단순보 모델의 시간이력 버페팅해석을 수행하여 수치적으로 평가하였으며 공용교량모델을 이용한 버페팅해석결과, BRCM과 MTM의 응답 차이는 3% 이하로 나타났다. 공용교량의 실시간 계측시스템에 BRCM을 도입할 경우 사장교의 유지관리 효율성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.251-260
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• 2003

원형단면의 깊은 테이퍼봉과 보의 진동수와 모드형상을 결정하는 3차원 해석방법이 제시되었다. 수학적으로 1차원인 전통적인 봉과 보이론과는 달리, 본 연구에서는 3차원 동탄성방정식을 근간으로 하였다. 반경방향(r), 원주방향(θ), 축방향(z)으로의 변위성분인 u/sup r/, u/sub θ/, u/sub z/를 시간에 대해서는 정현적으로, θ에 대해서는 주기적으로, r과 z방향으로는 다수다항식의 형태로 표현하였다. 봉과 보의 위치(변형률)에너지와 운동에너지를 정식화하고, 고유치문제를 해결하기 위해 Ritz법을 사용하였으며, 진동수의 최소화과정을 통해 엄밀해의 상위경계치의 진동수를 구하였다. 이때 다항식의 차수를 증가시키면 진동수는 엄밀해에 수렴하게 된다. 봉과 보의 하위 5개의 진동수에 대해서 유효숫자 4자리까지의 수렴성 연구가 이루어졌다. 축방향으로 1차 직선적, 2차 및 3차 곡선으로 테이퍼된 9가지 형상의 봉과 보의 수치결과를 3차원 이론을 이용하여 최초로 계산하였다. 또한 선형 테이퍼 보의 예를 통해 3차원 Ritz법과 고전적인 1차원 Euler-Bernoulli 보이론과의 비교가 이루어졌다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.81-92
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• 2006

본 연구는 순수 면내모멘트를 발생시키는 선형적으로 변하는 수직응력을 받고 있는 단순지지된 마주보는 두 모서리와 자유경계를 가지는 직사각형 판의 자유진동과 좌굴의 엄밀해를 구하였다. 정현적으로 가정된 하중방향(x)으로의 변위함수는 단순지지 경계조건을 만족시키며, 평판을 지배하는 편미분 운동방정식 을 y 방향으로의 변계수를 갖는 상미분방정식으로 만든다. Frobenius법을 통하여, y방향으로의 멱급수를 가정하면 이 식을 엄밀하게 풀 수 있으며, 그 식의 합당한 계수를 구할 수 있다. 자유경계조건을 y=0과 b에 적용하면, 고유진동수와 임계좌굴모멘트를 구할 수 있는 4차의 특성행렬식이 만들어진다. 본 논문에서는 이 급수해의 수렴성이 면밀히 조사되었으며, 임계 좌굴모멘트의 수치결과와 모드형상이 주어진다. 상대적으로 정확도가 떨어지는 1차원적인 보 이론으로 구한 결과치와의 비교연구가 이루어진다. 또한 자유진동수와 모드형상 주어진다. 프와송비(v)의 변화에 따른 좌굴모멘트와 고유진동수의 변화가 도표로 주어진다.

• 한국가스학회지
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• 제20권6호
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• pp.58-64
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• 2016

본 연구에서는 굴곡진 배관에서 내부 유체의 유동속도의 변화에 따른 진동특성을 고찰 하였다. 해밀톤의 원리에 근거하여 운동방정식을 유도하고 굽어진 배관계의 유한요소 방정식을 구성한 후, 진동수 방정식을 풀이하여 고유 진동수를 구하였다. 곡관부에 가해지는 초기 인장력을 무시하였을 경우에는 내부 유체의 유동속도가 증가함에 따라 파이프의 고유진동수의 값은 감소하였다. 초기 인장력을 고려할 경우에는 내부 유동속도의 변화에 상관없이 파이프의 고유진동수가 변하지 않았다. 배관의 자유진동 평가 시, 정확한 고유진동수를 구하기 위해서는 시스템 운동방정식을 구성할 때, 초기인장력을 반드시 고려하여야한다. 공진을 회피하기 위해서는 파이프의 강성 및 지지점의 위치를 변화시킴으로써 시스템의 기계적 성질을 조절해야 한다. 고유진동수는 가진 진동수 범위로부터 이격시켜야 한다. 엘보우의 각도는 제1차 고유진동수에 영향을 미치지 않음이 고찰되었으나, 3차 모드나 그 이상의 고주파 모드에서는 영향을 미쳤다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권3호통권70호
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• pp.295-303
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• 2004

본 연구에서는 등방성 및 복합적층판 해석을 위해 추가변형률을 갖는 개선된 4절점 Reissner-Mindlin 평판휨요소를 제안하였다. 전단잠김현상과 가상적인 제로에너지모드를 제거하기 위해 비적합 변위모드와 Bubble 함수식에 근거한 새로운 형태의 전단변형률을 추가함으로써 횡방향 전단거동을 개선하였다. Andelfinger와 Ramm(1993)이 제시한 기본적인 추가변형률은 면내거동을 개선시키고자 그대로 적용하였다. 1차전단변형이론에 근거한 새로 개발된 4절점 평판요소를 '14EASP'라 명하였다. 14EASP 유한요소의 특징과 성능을 평가하고자 몇가지의 수치해석예제를 적용하였으며, 다른 유한요소 및 해석적인 해와 비교하였다. 그 결과 본 연구에서 제안한 14EASP는 보다 안정적이고, 수렴성이 빠르며, 특히 요소형상이 왜곡된 경우에도 정확한 결과를 도출하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제8권5호통권39호
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• pp.25-33
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• 2004

성능설계법에서 다층 건축물의 내진성능을 평가하기 위해서는 다자유도계를 등가 1자유도계로 변환할 필요가 있다. 본 논문은 다자유도계를 등가 1자유도계로 변환하여 다층 골조구조물의 층간변위 응답을 추정하는 방법을 제안한다. 본 연구의 목적은 다층 골조구조물과 등가 1자유도계의 시간이력해석을 수행하여 등가 1자유도계 변환 방법의 타당성을 확인하는 것이다. 다층 골조구조물의 시간이력해석에 의한 층간변위 응답과 등가 1자유도계에 의해 추정된 층간변위 응답을 비교하여, 등가 1자유도계에 의한 층간변위 응답에 대한 추정 방법의 타당성을 확인한다. 본 연구에서 얻어진 결과는 다음과 같다. 시간이력해석을 통하여 다자유도계를 등가 1자유도계로 변환하는 방법의 타당성을 확인할 수 있었다. 다층 골조구조물의 층간변위 응답은 비탄성 1차 모드를 이용한 등가 1자유도계의 변위응답으로부터 보다 정확히 추정할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.161-167
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• 2001

RILEM위원회가 제시한 3점 휨 시험은 하중-변위곡선 형상이 불규칙하고 안정된 균열 발생 후 최종 균열이 발생하기 때문에 정확한 파괴인성을 구하는 것은 어렵다. 그러나 디스크 시험은 균열개시하중만 알면 쉽게 파괴인성을 구할 수 있다. 따라서, RILEM위원회가 제시한 3점 휨 시험보다 파괴인성 계산의 편리함을 보이기 위해 중앙에 노치가 있는 고강도 콘크리트 디스크를 실험하여 실험결과와 유한요소해석에 의한 결과를 비교하였다. 또한 실험에 의한 파괴 포락선과 이론에 의한 파괴 포락선도 비교하였으며, 콘크리트 강도수준에 따른 파괴특성의 차이를 나타내었다. 본 연구의 결과는 다음과 같다 유한요소해석과 실험결과를 비교해 볼 때, 최대 원주방향 인장응력 이론을 적용한 유한요소해석은 실험결과와 좋은 일치를 보였다. 그리고 콘크리트의 강도수준에 따른 파괴특성의 차이는 균열개시하중과 파괴인성 등에 영향을 끼치지만 최종 균열전파각의 변화에는 큰 영향이 없었다. 또한, 최대 원주방향 인장응력이론에 의한 파괴 포락선과 실험에 의한 포락선이 일치하지 않는 이유는 콘크리트에서 혼합모드와 면내전단모드(모드 II) 파괴를 유발하는 데 필요한 에너지량이 크기 때문이라고 판단된다

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제7권4호
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• pp.121-128
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• 2003

토목구조물의 손상평가를 위해 현재까지 인공신경망이 유형분류기로 많이 이용되어왔다. 그러나 본 논문에서는 신경망을 구조재해석기로 사용하여 최적화에 의한 모델업데이팅을 이용한 손상평가를 수행하였다. 최적화에 의한 모델업데이팅을 위해 손상전후의 구조물 모드형상의 절대차의 합을 목적함수로 하였으며, 부재의 강성을 미지의 변수로 취급하였다. 본 손상평가 알고리즘의 적용성을 검토하기 위해 단순보 형태의 판형교 모델에 수치적으로 적용하였다. 적용결과 구조 재해석을 위해 유한요소법을 이용한 결과와 유사한 정도의 손상추정 결과를 얻었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권2A호
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• pp.319-326
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• 2006

본 논문에서는 가정응력장과 수정된 형상함수를 이용한 새로운 8절점 hybrid/mixed 평면응력요소를 제시하였다. 가정응력장은 비적합 변위모드로부터 유도하였으며, 이는 요소의 찌그러짐에 대한 민감도를 완화시켜준다. 그리고 Cartesian 좌표계에서 9절점 등매개변수 요소와 동일한 조건하에서 2차 변위를 정확히 보간하도록 수정한 형상함수를 사용하였다. 제시한 8절점 hybrid/mixed 평면응력요소(HQ8-$14{\beta}$)의 수치해석에 대한 정확성과 효율성을 검증하기 위해 기존의 참고문헌들과 비교, 분석하였다. 그 결과 본 논문에서 제시한 요소는 요소가 왜곡된 경우를 포함하여 우수한 성능을 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.193-193
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• 2011

현재까지 대부분의 지열원 열펌프 시스템에 관한 연구는 열펌프 유닛과 지중열교환기에 대해 개별적으로 수행되었으며, 열펌프 유닛과 지중열교환기 설계 및 최적화의 공통변수인 지중순환수 유량에 따른 시스템 전체에 대한 연구성과는 매우 미미한 실정이다. 본 연구에서는 현재 국내에서 인증되어 보급되고 있는 물매물 지열원 열펌프 유닛의 성능 자료를 분석하고, 지중순환수 유량 변화에 따른 물대물 열펌프 유닛의 성능 실험 및 지중열교환기 형상에 관한 설계 및 분석을 수행하여 지열원 열펌프 시스템 최적화에 관한 기반 기술 확보하고자 하였다. 현재 국내의 물대물 지열원 열펌프 유닛의 냉방 및 난방 조건에서의 최소 인증 COP는 각각 4.1과 3.45이다. 다양한 용량 및 성능을 갖는 국내 인증 물대물 지열원 열펌프 유닛에 대한 정량적 성능 분석을 위하여 3.5kW(1RT) 용량당의 지중순환수 유량과 COP를 고찰하였다. 냉방운전시 3.5kW 단위 용량당 열펌프 유닛의 지중순환수 유량은 10.73에서 18.52LPM을 나타냈으며, 난방운전에는 10.41에서 18.16LPM을 나타냈다. 이때, 냉방 COP는 4.1에서 5.4의 값을 나타냈으며, 난방 COP는 각각 3.5에서 4.2를 나타냈다. 인증 열펌프 유닛에서 지중순환수 유량과 열펌프 유닛의 냉난방 성능은 일정한 경향성을 나타내지 않았다. 지중순환수 유량에 따른 지열원 열펌프 유닛과 시스템의 성능을 정량적으로 분석하고자 지중순환수 유량 변화에 따른 물대물 지열원 열펌프 유닛 성능 실험을 수행하고 이를 기반으로 지중열교환기를 설계 및 분석하였다. 냉난방 각 운전모드에서 ISO 13256-2 규격과 NRGT 101 규격을 기준으로 지중순환수와 부하측 유량 6LPM 에서 36LPM 사이에서 변화시키며 성능 실험을 수행하였다. 냉방 및 난방모드 모두 유량이 증가함에 따라 열펌프 유닛 COP가 증가하였으나, 유량 증가에 따른 열펌프 유닛 COP 증가율은 감소하였다. 지중순환수 유량이 18LPM 이상에서는 COP 상승폭은 미소하였다. 기존문헌의 부하 산정자료와 열펌프 유닛 실험 성능 데이터를 이용하여 지식경제부 고시 2009-332호에 준하여 수직밀폐형 지중열교환기를 설계하고 순환펌프 소요동력을 이용하여 시스템 COP를 분석하였다. 지중열교환기 설계 시 국내에서 가장 많이 사용되고 있는 상용지중열교환기 설계프로그램인 GLD 프로그램을 사용하였다. 지중순환수와 부하측 2차 유체 유량 증가 시에 열펌프 유닛 COP 증가율 대비 시스템 COP 증가율은 감소하였으며, 난방모드에서는 일정 유량 이상에서는 열펌프 유닛 COP는 증가하였으나, 시스템 COP는 감소하였다. 또한, 지중순환수 유량 증가에 따라 지중열교환기 길이가 증가하였으며, 냉난방시의 지중열교환기 길이차이가 증가하였다. 지열원 열펌프 시스템의 고효율화 및 시공비 절감을 통한 경제성 확보를 위해서는 지열원 열펌프 유닛 성능과 지중열교환기 형상 공통 변수인 지중순환수 유량을 함께 고려하여 시스템을 설계하여야한다.