• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.529-535
• /
• 2017

본 연구에서는 복합재 압력용기의 성능지수를 최대화하기 위한 적층 설계변수의 영향도 평가 및 최적설계를 수행하였다. 복합재 압력용기의 성능지수에는 용기의 내부체적을 포함한 내압성능 및 경량화 개념이 함축되어 있다. 따라서 성능지수를 최대화하기 위하여 압력용기의 내부체적이 고정되어 있다는 가정 하에 헬리컬 및 후프 층의 두께와 후프 층의 길이, 총 세 가지 변수를 고려하였다. 선정된 변수들의 최적화를 위하여 대체모델의 구축에 필요한 반응표면법이 도입되었고, 변수의 영향도를 평가하기 위한 분산분석이 수행되었다. 최적설계 문제는 내압성능 제약조건 하에 성능지수를 최대화하는 문제로 정식화하였다. 도출된 최적화 모델에 대한 추가적인 수치해석을 통해 본 연구의 효용성을 입증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
• /
• pp.144-148
• /
• 2009

지구온난화로 인한 홍수빈도 및 강우강도의 증가로 홍수피해의 규모는 더욱 증가하고 있다. 그리고 방재대책도 발생한 피해에 대한 복구를 주된 정책으로 하던 소극적 자세에서 벗어나 과학적 공학적 접근을 통해 재해에 대응할 수 있는 기술을 개발하는 적극적 홍수방어 체계를 구축하고 있다. 또한, 설계빈도의 무조건적인 상향조정에 따른 확정론적인 방법에 의존하기 보다는 추계학적 방법을 도입한 수문량 확충 및 매개변수의 불확실성 분석이 필요성이 대두되고 있는 실정이다. 일반적으로 수공구조물의 설계 시에는 설계홍수량을 사용하는데 이는 홍수특성, 홍수발생빈도, 홍수발생 가능성 등을 수공구조물의 규모와 파괴 시 예상되는 피해 정도에 따라 요구되는 안전성을 함께 고려해 수공구조물의 설계기준으로 활용된다. 설계홍수량은 지속시간과 재현기간을 사전에 지정하여 빈도분석을 통해 설계강우량을 산정하고 이를 강우-유출 분석을 함으로써 산정된다. 설계강우량은 빈도분석을 위해 선택된 강우형태에 따른 수문학적 무작위성을 포함하고 있다. 따라서 시간적 변동을 고려한 적절한 강우양상 형태의 선택은 수문학적으로 안전한 수공구조물의 설계 및 평가에 매우 큰 영향을 미친다. 현재의 경우는 강우형태에 대한 선택이 경험에 의해 임의로 이루어지므로, 토목공학자는 여러 가지 발생 가능한 강우형태에 따른 시간적 분포에 대해 고려해야 한다. 본 연구에서는 Huff분위에 따른 무차원 누가 강우곡선을 이용해 강우변동양상 생성을 위한 제약조건을 log-ratio 변환을 이용해 극복하였으며, 결과의 통계 특성치를 Johnson 분포를 통해 표준정규분포로 변환시켰다. 무작위 변수 발생 후 강우양상별 표준정규값의 상관행렬을 이용하여 상관성이 있는 무작위변수로 변환하였다. 얻어진 상관성을 갖는 무작위변수는 log-ratio 역변환을 통해 상관성을 갖는 변수로 재변환해서 무차원화된 강우곡선을 얻을 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제23권6호
• /
• pp.485-502
• /
• 2021

터널 굴착으로 인해 필연적으로 발생되는 지반침하 및 상부 구조물 영향 평가를 수행하기 위해 지표침하와 구조물 건전도 저감의 총 7개의 주요 영향 인자들을 설정하고 수치해석을 이용한 Parameter Study를 수행하였다. 그 결과를 통해 Boscardin and Cording 구조물 손상도표를 이용한 안정성 분석, 최대침하량과 각변위를 이용한 안정성 분석을 수행하고 각각의 주요 영향 인자들에 대한 상관성 분석을 실시하였다. 또한, 매개변수 해석을 통한 지반 및 구조물 상호거동 양상을 이용하여 경기도 화성시에 위치한 𐩒𐩒𐩒터널 현장에 적용하고 현장 적용성을 분석하였다. 그 결과 오차가 약 1.0%로 나타나 설계단계에서의 터널 굴착에 따른 구조물 안정성 평가 시 다양한 조건에서 적합한 노선 결정을 위한 기초 자료로 활용될 수 있도록 하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제24권5호
• /
• pp.27-35
• /
• 2008

신뢰성 설계를 위한 설계변수의 특성치에 대하여 국내 해양토질을 이용하여 연구하였다. 특성치 산정에 대한 연구결과, Student/Ovesen, Schneider 및 EN 1990 방법의 순으로 평균치에 근접한 것으로 나타났고, EN 1990 방법은 지반특성치 산정방법의 신뢰성 차원에서 부적합한 것을 확인하였다. 그리고 제시된 네가지 특성치 산정방법은 토질의 변동성이 커짐에 따라 특성치를 보수적으로 평가하는 경향을 보였다. 또한 이러한 산정된 특성치가 실 설계에 미치는 영향을 파악하기 위하여 방파제에 대하여 임의 하중하에서 미개량 지반의 지지력 및 침하특성을 검토하였다. Schneider 방법을 이용하여 산정한 결과와 토질정수의 산술평균치를 이용한 결과를 비교한 결과, 허용지지력/작용하중비의 경우 전자가 후자의 65%로 나타났고, 침하량의 경우에는 13.6%를 제시하여 과소평가한 결과였다. 그리고 과거 설계사례에서 산술평균치로 결정된 대표치에 의한 것과 본 논문에서 각 지역의 자료로부터 산정한 특성치에 따른 설계결과를 비교한 결과, 산술평균치로 결정된 대표치에 의한 설계는 대부분 과대평가의 결과를 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
• /
• pp.413-413
• /
• 2011

강우의 공간분포에 대한 신뢰성 있는 추정은 수자원 해석 및 설계에 있어서 필수적인 요소이다. 강우장의 공간변동성에 대한 고해상도 추정은 홍수, 특히 돌발홍수의 원인이 되는 국지성 호우의 확인 및 분석에 있어서 중요하다. 또한 강우의 공간 변동성에 대한 고려는 면적평균강우량 추정의 정확도를 향상시키는데 있어서 중요하며, 강우-유출모델의 모의결과에 대한 신뢰도를 향상시키는데 큰 영향을 미친다. 최근 공간자료에 대한 공간분포예측에 있어서 공간상관성을 고려할 수 있는 공간통계학적 기법의 적용이 증가하고 있으며, 이러한 공간통계학적 기법의 적용에 있어서 신뢰성 있는 모델 매개변수의 추정 및 불확실성 평가는 공간분포 예측결과에 대한 신뢰성을 향상시키는데 중요한 역할을 한다. 외국의 경우 공간분포예측 및 모의, 매개변수의 불확실성 평가 등과 관련하여 활발한 연구가 이루어지고 있는 반면 국내 수자원 분야에서는 아직까지 활발한 연구가 이루어지고 있지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 계층구조로 구성된 가우시안 공간선형혼합모델을 적용하여 확률강우량의 공간분포를 추정함에 있어서 모델 매개변수에 대한 추정기법을 비교하였으며, 매개변수 추정기법으로서 경험베리오그램에 대한 곡선적합기법인 보통최소제곱법 및 가중최소제곱법, 우도함수를 기반으로 하는 최우도법 및 REML과 같은 기존의 매개변수 추정기법들과 최근 공간통계학 분야에서 적용이 증가하고 있는 Bayesian 기법을 비교하였다. 이로부터 매개변수 추정기법 간의 매개변수 추정치에 대한 정량적 비교결과를 제시하였으며, Bayesian 기법의 적용을 통해 매개변수에 대한 불확실성 추정결과를 제시하였다. 이러한 결과들은 확률강우량의 공간분포 추정에 있어서 공간예측모델의 매개변수 추정 및 예측에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제30권2A호
• /
• pp.93-102
• /
• 2010

시공단계별 수치해석 및 안전성 평가는 장경간 교량의 시공 중 불안전성을 해결하기 위한 주요 검토사항으로 고려되어야 한다. 장경간 교량의 시공단계해석에 따른 구조응답특성 평가 시, 근거리지진(NFGM)의 영향은 기존 입력지진동 데이터와는 확연히 다른 특성을 가지고 있기 때문에 내진설계를 위한 주요 변수로 평가되어야 한다. 따라서 이 연구에서는 응답스펙트럼 해석결과를 바탕으로 NFGM 특성에 따른 장경간 교량의 응답양상을 재검토하였으며, 장경간 교량의 시공단계해석 및 신뢰성평가를 효율적으로 수행하기 위해 관련연구에서 제시된 수치해석 프로그램을 개선하였다. NFGM 특성을 고려한 다양한 시공방안의 우수성은 주요 부재의 시간이력해석 결과를 이용하여 평가하였다. 정량적인 안전수준 평가를 위해 확률변수에 포함된 External Uncertainty의 영향을 고려하여 신뢰성해석을 수행하였으며, NFGM 특성에 따른 주요 시공단계의 안전지수 및 파괴확률을 제시하였다. 아울러, 몬테카르로 시뮬레이션(MCS)을 이용하여 신뢰성해석 결과에 대해 Internal Uncertainty의 영향을 검토하였으며, 주요 해석결과의 분포양상을 평가하였다. 이 연구는 NFGM 특성을 고려한 장경간 교량의 내진설계 시, 시공안전성 향상을 위한 기초자료를 제공할 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.487-493
• /
• 2017

본 연구의 목적은 한국형포장설계법 프로그램을 이용하여 아스팔트포장에 발생하는 주요 파손 유형인 평탄성(IRI, International Roughness Index), 피로균열, 소성변형 등에 영향을 주는 요소를 평가하는 것이다. 평가에 사용된 설계입력변수로는 지역구분(서울과 부산), 교통량조건, 아스팔트 바인더, 표층용 골재의 최대치수, 아스팔트 표층 두께, 아스팔트 기층의 두께 등을 적용하였다. 해석조건은 위의 변수를 조합하여 총 64개의 case study를 수행하여, 이들 결과를 상호 비교 평가하여 아스팔트 포장의 파손에 영향을 주는 변수의 중요도를 평가하였다. 기본조건에서 1개의 변수에 의한 영향 고려시, 서울지역 5000대/일 교통량의 경우 아스팔트 바인더(C)의 영향이 다른 요소에 비해 상대적으로 크게 나타났고, 나머지 요소 중에서는 기층두께(A), 표층두께(B), 골재입도두께(D) 순으로 결과를 나타내었다. 10,000대/일 교통량의 경우도 마찬가지로 똑같은 결과 값이 나타났다. 부산지역 5000대/일 교통량의 경우 서울지역과 마찬가지로 아스팔트 바인더(C)의 영향이 다른 요소에 비해 상대적으로 크게 나타났고, 나머지 요소중에는 서울지역과 다르게 기층두께(A), 골재입도두께(D), 표층두께(B) 순으로 결과를 나타내었다. 교통량 조건과 지역에 따라 다소 차이는 있었지만, 아스팔트 포장 파손에 가장 큰 영향을 주는 요소는 아스팔트 바인더이고, 2가지 조합의 경우 아스팔트 바인더와 기층의 두께 등으로 평가되었다.

• 방사성폐기물학회지
• /
• 제5권3호
• /
• pp.229-238
• /
• 2007

본 논문에서는 고준위폐기물 처분용기를 지하 심지층에 처분하기 위하여 요구되는 구조설계 요구조건과 구조안전성 평가 기준을 도출하였다. 고준위폐기물은 높은 열과 많은 방사능을 방출하기 때문에 고준위폐기물을 넣어 보관하는 처분용기는 그 취급에 많은 주의가 요구된다. 이를 위하여 고준위폐기물 처분용기는 장기간(보통 10,000년 동안) 안전한 장소에 보관되어야 한다. 보통 이 보관 장소는 지하 500m에 위치한다. 지하 깊은 화강암에 고준위폐기물을 보관하도록 설계되는 처분용기는 내부주철삽입물과 이를 감싸고 있는 부식에 강한 와곽쉘, 위 덮개와 아래 덮개로 구성되는 구조로 되어 있으며 지하수압과 벤토나이트 버퍼의 팽윤압을 받는다. 따라서 고준위폐기물 처분용기는 심지층에 보관 시 이들 외력들을 견디도록 설계되어야 한다. 만약에 발생 가능한 모든 하중조합을 고려한 처분용기 설계가 되지 않으면 심지층에 위험한 고준위폐기물 처분 시에 처분용기에 소성변형이나 크랙 또 좌굴같은 구조적 결함이 발생할 수 있다. 따라서 심지층에 처분용기를 처분 시에 처분용기에 발생하는 구조적 문제들이 발생하지 않게 하기 위하여 여러 가지 구조해석이 수행되어야 한다. 이러한 구조해석 수행에 앞서 처분용기 설계 타당성을 평가하기 위한 기준이 필요하다. 또한 평가기준에 영향을 미치는 설계요구조건(설계변수)이 명확히 검토되어야 한다. 따라서 본 논문에서는 처분용기의 구조설계 요구조건(설계변수)과 구조 안전성 평가기준을 도출하고자 한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제15권6호
• /
• pp.100-109
• /
• 2011

최근 중앙경간 일부를 강박스 거더로 대체하여 자중을 감소시켜 중앙경간의 장경간화를 시도한 교량형식인 콘크리트-강 복합 엑스트라도즈드교는 기존 엑스트라도즈드 교량을 개선하기 위한 대안으로 제시되고 있다. 콘크리트-강 복합 엑스트라도즈드교는 자중 감소를 통해 중앙경간의 장경간화가 가능할 뿐 아니라 기존형식과 동일한 경우 주거더의 높이와 측경간을 감소시킬 수 있어 구조적 효율성이 매우 우수한 형식으로 평가되고 있다. 따라서 콘크리트-강 복합 엑스트라도즈드교에 대한 최적의 설계기법을 구축하는 것이 매우 중요하다. 이를 위하여 본 연구에서는 콘크리트-강 복합 엑스트라도즈드교에 대한 주요 설계변수(주탑 높이, 주거더 높이 및 강상판 거더 길이)를 도출하고, 이를 바탕으로 설계변수별 수치해석과 그 결과를 이용한 설계변수별 민감도 분석을 실시하여 설계변수가 교량의 설계에 미치는 영향을 정량적으로 반영할 수 있는 설계가중값을 도출하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
• /
• pp.294-294
• /
• 2012

홍수위험도 추정에 있어서 불확실성은 수리, 수문, 구조, 환경 및 사회경제적인 불확실성과 관련 있으며, 수리 수문학적 불확실성은 주로 수리 수문학적 현상과 그 과정에 대한 불완전한 지식, 그리고 그 과정에 포함된 매개변수들에 대한 불완전한 지식과 관련이 있다. 이러한 여러 가지 불확실성은 홍수위험도 추정에 있어서의 불확실성에 중요한 요인으로 작용하므로 불확실성을 설명하기 위한 통계적 정보는 신뢰성 있는 홍수위험도 추정에 있어서 선행조건이라 할 수 있다. 이러한 불확실성 요인중 강우의 공간분포에 대한 신뢰성 있는 추정은 수자원 해석 및 설계에 있어서 필수적인 요소이다. 강우장의 공간변동성에 대한 고해상도 추정은 홍수, 특히 돌발홍수의 원인이 되는 국지성 호우의 확인 및 분석에 있어서 중요하다. 또한 강우의 공간 변동성에 대한 고려는 면적평균강우량 추정의 정확도를 향상시키는데 있어서 중요하며, 강우-유출모델의 모의결과에 대한 신뢰도를 향상시키는데 큰 영향을 미친다. 최근 공간자료에 대한 공간분포예측에 있어서 공간상관성을 고려할 수 있는 공간통계학적 기법의 적용이 증가하고 있으며, 이러한 공간통계학적 기법의 적용에 있어서 신뢰성 있는 모델 매개변수의 추정 및 불확실성 평가는 공간분포 예측결과에 대한 신뢰성을 향상시키는데 중요한 역할을 한다. 외국의 경우 공간분포예측 및 모의, 매개변수의 불확실성 평가 등과 관련하여 활발한 연구가 이루어지고 있는 반면 국내 수자원 분야에서는 아직까지 활발한 연구가 이루어지고 있지 않은 실정이다. 국내의 수문설계실무에서와 같이 확률홍수량을 강우빈도분석과 강우-유출모델을 이용하여 추정할 경우 확률홍수량 추정에 있어서 확률강우량 및 공간분포에 대한 불확실성과 강우-유출모델에서의 불확실성이 확률홍수량 추정에서의 불확실성에 영향을 미치며, 이후 연피해기대치 추정과 같은 홍수위험도 추정의 불확실성에도 영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 강우공간분포의 불확실성을 고려한 홍수량 추정을 위하여 공간추계모의 기법인 CEM을 적용하여 강우공간분포의 불확실성을 정량화하고 강우-유출모델의 입력 강우량에 대한 확률분포를 추정하였다. 강우-유출해석의 경우 유효우량 및 홍수수문곡선 산정을 위하여 국내 수자원 실무에서 가장 많이 적용되고 있는 NRCS CN 기법, Clark 및 Muskingum 모델을 적용하였다. 이로부터 강우공간분포의 불확실성 추정, 소유역별 입력 강우량에 대한 확률분포의 추정 및 재현기간별 확률홍수량의 불확실성 정량화 방안을 제시하였다. 이러한 결과들은 풍수해저감대책, 유역종합치수대책 등 각종 수자원 계획 및 설계실무에서 확률홍수량 및 홍수 또는 재해위험도 추정의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 방법론적 대안으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.