해저자원개발에 사용되는 riser나 TLP의 인장각과 같은 세장해양구조물의 파랑 및 상단부유체의 운동에 대한 동적거동해석을 수행하였다. 구조부재의 유한요소모델을 사용한 수치해석기법을 개발하고 규칙파에 대한 시간영역해석을 수행하였다. 본 연구는 상단부유체의 수평 및 수직운동이 구조물의 횡방향거동에 미치는 영향을 분석하였으며, 특히 부유체 수직운동의 영향을 주로하여 패러미터연구를 수행하였다. 수심, 파랑조건 그리고 부유체운동 등 여러경우에 대한 구조물의 변의, 휨응력을 비교검토하였고, 이 해석을 통하여 부유체의 수직운동에 의한 시간변화 인장력으로 야기되는 불안정조건을 검토하였다. 예제해석결과, 부유체의 수평 및 수직운동의 상호작용으로 riser의 동적응답이 증폭되었다. TLP 인장각의 경우 부유체의 수직운동효과가 구조물의 거동에 상당히 크게 작용하는 것으로 나타났다.
본 논문에서는 웨이퍼 레벨 밀봉 실장된 수직 운동 가속도 신호를 감지할 수 있는 초소형 Z축 가속도 센싱 엘리먼트를 제작하였다. 초소형 Z축 가속도 센싱 엘리먼트는 수직 방향의 정전용량 변화를 필요로 하기 때문에 단일 기판상에 수직 단차의 형성을 가능케 하는 확장된 희생 몸체 미세 가공 기술 (Extended Sacrificial Bulk Micromachining, ESBM) 을 이용하여 제작되었다. 확장된 희생 몸체 미세 가공 기술을 이용하면 정렬오차가 없이 상하부 양쪽에 수직 단차를 갖는 실리콘 구조물의 제작이 가능하다. 또한, MEMS 센싱 엘리먼트의 부유된 실리콘 구조물을 보호하기 위하여 웨이퍼 레벨 밀봉 실장 기술이 적용하여 고신뢰성, 고수율, 고성능의 Z축 가속도 센서를 제작하였다. 신호 처리 회로와 가속도 센서를 결합하여 Z축 가속도 센싱 시스템을 제작하였고 운동가속도 범위 10 g 이상, 정지 드리프트 17.3 mg 그리고 대역폭 60 Hz 이상의 성능을 나타내었다.
산업용 안전모는 그 기능상 耐貫通性과 衝擊吸收性이 중요하다. 이중내관통성은 별로 어려움이 없으나 충격흡수성은 무게 및 크기가 제한되고 극히 간단한 안전모의 구조에 충격을 충분히 흡수하는 Bumper작용까지 하여야 하므로 기준에 합격할수 있는 안전모를 제작하기 위하여는 여간 어려운게 아니다. 이에 論者는 일정한 무게의 추가 일정한 높이에서 자유낙하하여 안전모에 충격을 加하고서 반발할때까지의 안전모의 수직운동(변형)이 어느정도 이루어저야 하는지에 대하여 관심을 갖었다. 즉 모체든 착장체든 또는 모체와 착장체의 연결장소에서든 일정한 충격량을 받았을때 모체의정점(낙하물과 최초로 접한부분)이 수직으로 S'의 거리 만큼 움직여 주고 운동이 정지된다고 보았을때 S'과 m(추의중량), S(추가 떨어지는 높이) Fi(충격이 흡수되고 남은 충격력)와의 관계식을 뉴톤의 운동법칙으로 부터 수학적 방법으로 유도 함으로서 시험조건 및 검정 기준에 주어진 수치인 m, S, Fi,을 대입하므로서 S'을 알 수 있는바 이것을 기초로 안전모의설계및 제조된 안전모의 충격흡수 정도를 용이하게 판단 할 수있다.
지진 발생시 댐에 야기되는 동수압에 대하여 고전이론에서는 이를 정상상태로 취급하였는데 반하여 본 논문에서는 지진운동을 일시적인 현상으로 취급하여 비정상 선형 이론을 가지고 동수압을 검증하였다. 더욱이 지진운동은 불규칙한 수평 및 수직운동으로 구성되어있으며, 이 운동은 일시적인 현상으로 곧 사라짐으로 정상운동이 아니다. 따라서 지진운동에 의한 동수압은 비정상적으로 취급해야하며 불규칙한 지진운동을 그대로 입력하여 동수압을 구해야한다. 고전 이론에서는 지진운동을 수평적이며 단일 Sine 함수로 구성된 정상운동으로 가정하였으며 또한 물을 비압축성 물질로 가정하였으며 지진시 야기되는 수면파는 적다고 가정하여 무시하였다. 이러한 가정들을 모두 본 이론에 적용하였을 시 계산되는 동수압은 고전 이론에서 제시한 결과와 잘 일치함을 보여준다.
최근의 근단층지반운동인 Northridge 지진(1994, 미국), Kobe 지진(1995, 일본), Izmit 지진(1990, 터키)은 큰 수직성분의 영향으로 건축물 및 교량에 심각한 손상을 주었다. 일반적인 건축구조물의 내진설계에서 지진하중의 수직성분을 고려하여 설계하는 경우는 드물다. 본 연구에서는 지진하중의 수직성분 영향의 고려 유무에 따른 예제구조물의 기둥부재의 축력의 변화와 부재 단부의 소성힌지회전각을 산정하여 시스템의 손상상태를 평가하여 보았다. 해석결과 축력의 증가는 기둥부재의 손상에 의한 전체 구조시스템의 story collapse mechanism의 가능성을 주게 되므로 근단층지반운동이 예상되는 부분에서는 지진하중의 수직성분에 대한 영향을 고려하여야할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 난류경계층 압력유동을 받는 구조물의 탄성응력파의 전파특성을 파동역할을 이용하여 해석하였다. 기존의 연구에서는 직각좌표계를 이용하여 난류운동이 동일한 한 방향으로 흐르는 경우에 대해 탄성응력파의 전파특성을 해석하였으나, 본 연구에서는 유체가 구조물의 표면에 수직으로 입사하여 방사형으로 흘러나갈 경우에 발생하는 탄성응력파의 전파 특성을 극좌표계를 이용하여 해석하였다. 또한 기초 구조물의 깊이방향으로 전파되는 탄성응력파를 감소시키기 위해 기초구조물의 표면에 접착시키는 탄성중합체층을 설계하는데 보다 효율적으로 응용할 수 있는 단순화된 1자유도계 모델을 유도하였다.
공기와 물을 사용하여 인젝터의 위치와 운동량 플럭스 비가 수직유동이 횡단유동장내의 수직분사 제트에 미치는 영향을 정성적으로 연구하고 도시하였다. 운동량 플럭스 비를 고정하고 인젝터 홀의 위치를 변화시키고 역으로 인젝터 홀의 위치를 고정하고 운동량 플럭스 비를 변화시켰다. 이미지 가시화는 고속카메라를 이용하여 Shadowgraph 기법을 사용하였다. 가시화된 이미지는 밀도구배강도 이미지를 통하여 분무의 차이를 비교하였다. 장치의 x/d가 증가할수록 제트의 분열 높이가 낮아지며 분무 각도 또한 감소하는 것을 관측하였다. x/d가 0일 때는 어떠한 운동량 플럭스 비에서도 분무가 바닥과 천장에 닿게 되는 결과를 보였다.
공기와 물을 사용하여 인젝터의 위치와 운동량 플럭스 비가 수직유동이 횡단유동장내의 수직 분사 제트에 미치는 영향을 정성적으로 연구하고 도시하였다. 운동량 플럭스 비를 고정하고 인젝터 홀의 위치를 변화시킨 후 역으로 인젝터 홀의 위치를 고정하고 운동량 플럭스 비를 변화시켰다. 이미지 가시화는 고속카메라를 이용하여 Shadowgraph 기법을 사용하였다. 가시화된 이미지는 밀도구배강도 이미지를 통하여 분무의 차이가 비교되었다. 장치의 x/d가 증가할수록 액주 기둥의 높이가 낮아지는 것을 확인하였다. x/d가 0일 때는 어떤 운동량 플럭스 비에서도 분무가 바닥 또는 천장에 닿게 되는 결과를 보였다.
본 연구의 목적은 뛰어 내리기 동작 시 신발과 뛰어 내리는 높이가 지면반력과 충격감소에 미치는 영향을 연구하였다. 10명의 건강한 피험자가 신발 또는 맨발로 네 가지 다른 높이에서 (30, 45, 60 &75 cm) 다섯 번의 뛰어 내리기를 시도하였다. 수직지면반력(VGRF), 영상분석, 경골과 앞이마의 가속도가 함께 측정되었다. 첫 번째 정점의 수직지면반력 (VGRF1)은 75cm의 높이에서 맨발보다는 신발을 신은 상황에서 더 큰 값을 보여 주었다. 두 번째 정점의 수직지면반력 (VGRF2)은 신발을 신은 것보다는 맨발의 조건에 더 큰 값을 보여 주었다. 앞 이마의 가속도 (AccHead)는 높이와 지면에 거의 변화를 보이지 않았다. 첫 번째 정점의 경골 가속도 (AccHead)는 높이와 지면에 거의 변화를 보이지 않았다. 첫 번째 정점의 경골 가속도 (AccTibia1)는 맨발의 조건보다 신발을 신은 조건에서 더 크게 나타났다. 반면에 두 번째 정점의 경골 가속도 (AccTibia2)는 특히 60 그리고 75cm조건에서 신발을 신었을 때 보다 맨발일 때 더 큰 값을 보여 주었다. 충격감소지수 (AtteIndex)는 모든 높이에서 맨발의 조건이 신발을 신은 조건 보다 통계적으로 유의하게 높게 나타났다. 결론적으로 뛰어 내리기 동작 시 신발이 지면반력을 최소화시키고 충격을 감소시키는데 부가적인 완충물로 제공되었음을 뒷받침 해준다.
포물체란 중력이 작용하는 환경에서 어떤 속도로 던져진 물체를 뜻합니다. 예를 들자면, 박찬호 선수가 포수를 향하여 던진 야구공이라든지, 박세리 선수의 스윙으로 그린을 향하여 날아가고 있는 골프공, 그리고 목표물을 향하여 날아가고 있는 포탄은 모두 포물체입니다. 이 물체는 수직방향으로는 중력의 영향을 받고 공기의 저항을 무시한다면 수평방향으로는 힘을 받지 않기 때문에 포물선운동을 한다. 본 논문에서는 포물체의 운동을 이용하여 도로의 일부가 유실되어 없어진 곳을 실험 대상을 한다. 여기에서 속도가 일정하게 달리던 자동차가 유실된 도로의 가장자리를 넘어갔을 때 도로의 가장자리로에서 얼마나 멀리 가서 떨어지는지를 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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