• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.5-15
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• 2021

교각기초 형식으로 적용되는 기초공법 중 하나는 단일형 현장타설말뚝이다. 이 말뚝에 대한 설계 시 주된 관심사항은 말뚝체에 작용하는 수평지지력 확보 여부이다. 현재 말뚝체의 강성증가를 위해 외부강관으로 말뚝체를 보강하여 말뚝의 수평지지력을 증가시키는 방법이 활용되고 있다. 그러나 지반조건에 따라 외부강관의 보강효과와 적정 강관보강 길이가 달라질 수 있음에도 이에 대한 연구가 미흡하여 현장에서는 대부분 말뚝체 전체를 외부강관으로 보강하고 있다. 그러나 시스템 내의 전체 말뚝길이를 외부강관으로 보강할 경우 공사 지연과 공사비의 증가로도 이어질 수 있다. 따라서 좀 더 효과적으로 외부강관을 활용하기 위해서는 외부 강관으로 보강된 말뚝체를 대상으로 말뚝의 수평지지특성을 평가하여 강관의 적정한 보강길이를 결정해야 한다. 이에 본 연구에서는 수치해석방법을 통해 각 조건별 외부강관의 보강길이를 적용한 단일형 현장타설말뚝의 말뚝체에 대한 지지특성을 평가하고, 이 해석결과를 바탕으로 외부강관의 적정 보강길이를 제안하였다. 본 연구결과, 단일형 현장타설말뚝의 말뚝체에 대한 수평지지력을 효과적으로 증가시키기 위해서는 강관의 보강길이가 말뚝의 휨거동 영향범위인 1/β의 2배를 적용해야 하는 것으로 나타났다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.17-27
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• 2021

유량예측은 효과적인 홍수관리 및 수자원 계획을 위한 매우 중요한 재난방지 접근법이다. 현재 기후변화로 인한 집중호우가 나날이 증가하고 있어 막대한 기반시설 손실과 재산, 인명 피해가 발생하고 있다. 본 연구는 미국 테네시주 Hickman County의 Vernon에 있는 Piney Resort의 최근 홍수사례분석을 통해 최대 강우 시나리오에서 유량예측에 대한 강우의 기여도를 측정했다. Piney River 유역내 USGS 두개의 관측소(03602500, 03599500)에서 20년(2000-2019) 동안의 일별 하천 유량, 수위 및 강우 데이터를 수집했고, Long Short Term Memory(LSTM)을 사용하였다. 또한, Tensorflow, Keras Machine learning frameworks, Python을 이용하여 14일로 구별된 유량 값을 예측하였다. 또한, 모델이 2021년 8월 21일의 범람 이벤트를 예측할 수 있었는지를 결정하는 데 사용되었다. 전체 데이터(수위, 유량 및 강우량)가 포함된 LSTM 모델은 일부 강우 모델을 제외하고 지속성 모델보다 우수한 성능을 보였으며, 강우자료만 이용하여 유량예측을 하는 것은 충분하지 않음을 나타냈다. 결과는 LSTM 모델은 0.68 및 13.84m³/s의 최적 NSE 및 RMSE 값을 나타냈고, 가장 낮은 예측 오차로 예측 최대유량은 94m³/s로 나타났다. 향후 강우 패턴에 대한 다양한 분석이 이루어진다면 효율적인 홍수 경보 시스템 및 정책을 설계하는 관련 연구에 도움을 줄 것으로 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제22권6호
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• pp.689-700
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• 2022

건축물 골조공사에서 먹매김 작업은 건축물 구조부재 요소를 정확한 위치에 시공하기 위해 높은 정밀도가 요구되나, 현재 인력에 의해서 진행되어 작업자의 숙련도에 따라 먹 위치 정확도 및 정밀도가 저하되고, 정보손실 및 오류 발생에 따른 생산성 저하 문제점을 갖는다. 이를 해결하기 위해 전반적인 먹매김 공정의 자동화 및 정보화 기술 도입이 요구되며, 건설로봇을 활용한 먹매김 자동화는 효과적인 수단이 될 수 있다. 이에 본 연구에서는 건축물 골조공사의 먹매김 시공자동화 로봇의 프로토타입을 개발하고 기초성능을 평가하였다. 개발된 로봇은 크게 주행부, 마킹부, 센싱부, 제어부로 구성되었으며, 골조공사 환경을 고려하여 다양한 주행방식과 마킹부 이동 및 회전이 가능하도록 설계되었다. 주행 및 마킹 성능 실험 결과, 주행거리 오차 및 마킹 품질측면에서는 만족할 만한 성능을 보였으나, 일부 주행방식과 마킹 정밀도 측면에서의 개선 필요성이 확인되었다. 본 연구결과를 토대로 개발 장비의 지속적인 개선 및 성능 보완, 전체 먹매김 공정의 자동화 시스템 구축을 진행하고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권3호
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• pp.398-406
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• 2022

그람음성균의 외막은 수많은 생물물리학적 및 생화학적 과정이 작용하여 생존력을 유지하도록 설계되어 있는 세포환경의 가장 바깥 층이다. 세포공학의 발전으로 인해 박테리아의 막 환경을 변경하는 등 유전정보를 원하는 대로 조작할 수 있게 되었고 이는 박테리아를 특정 목적에 적용시킬 수 있게 하였다. 그중 기능성 분자를 박테리아 외막에 표지하는 세포 표면공학은 숙주세포가 특정 외부물질이나 자극에 반응하도록 유도하는 전략 중 하나이다. 기능성 펩타이드 또는 단백질을 세포 표면에 표지하기 위한 방법으로 막 고정 모티프를 융합한 후 세포 내에서 발현하는 방법이 일반적으로 사용되고 있지만 이는 박테리아 시스템에서 발현할 수 없는 외인성 단백질이나 크기가 큰 단백질에는 적용할 수 없다는 한계점이 있다. 박테리아 외막의 구성요소에 자연적으로 존재하는 반응성 그룹과 기능성 물질을 화학접합하는 방법도 있으나 필수 구성 요소의 비특이적 변형으로 인해 세포의 생장이 저해되는 경우가 많다. 본 연구에서는 비천연아미노산 또는 자가결합 도메인을 사용해 대장균의 세포 표면을 부위 특이적으로 형광 표지하는 두 가지의 접근법을 수행하였다. 첫 번째 접근법은 화학선택적 반응성을 지닌 비천연아미노산이 삽입된 펩타이드를 대장균 표면에 발현하여 위치 특이적으로 형광염료를 접합시키는 방법이다. 두 번째 접근법은 자가결합능력을 지닌 이종 이량체 코일-코일에서 유래된 α-나선 도메인을 대장균 외막에 발현하고 녹색 형광 단백질이 융합된 상보적인 α-나선 도메인을 막 표면에 특이적으로 고정하는 방법이다. 제시된 방법들은 위치와 시간이 제어된 방식으로 박테리아 외막에 새로운 기능을 부여하는 방법론으로서 유용하다.

• Journal of Platform Technology
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• 제10권2호
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• pp.10-19
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• 2022

이동의 불편을 겪는 사람을 위한 휠체어 등 이동 보조 장치들이 전동화, 자동화되고 있다. 이러한 이동 보조 장치는 평지 이동에 적합하도록 설계, 제작되어 있어 바닥 면의 높이가 다른 계단 구간의 이동에 적합하지 않다. 전동화, 자동화된 이동 보조 장치는 전방에 계단이 있는 경우 이동 방향을 변경하거나 정지해야 한다. 만약 사용자 또는 자동 제어 시스템이 적절한 시간 내 방향 전환 또는 정지하지 않으면 계단과 충돌 또는 구르는 등의 사고가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 한 개의 거리 측정 센서를 이용하여 바닥 면까지의 사거리를 측정하여 계단을 검출하는 방법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 방법은 사거리 측정을 위해 센서를 기울이는 각도와 센서가 이동 보조 장치 등의 이동체에 설치되는 높이 등의 매개변수를 고려하여 평지일 때 사거리의 예측 값과 측정값 사이의 차이를 이용하여 상향 계단 또는 하향 계단을 검출한다. 본 논문에서 제안한 방법으로 검출된 계단에 대한 정보가 정보를 전동화, 자동화된 이동 보조 장치의 제어기에 제공되면 제어기가 적절한 제어 동작을 수행할 수 있어 이동 보조 장치가 계단 구역 진입으로 인해 발생할 수 있는 사고를 방지할 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.11-20
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• 2022

이 연구의 주요 목적은 고속철도 콘크리트 궤도 슬래브의 콘크리트 슬래브(track concrete layer, TCL)와 도상안정층(hydraulically stabilized based course, HSB) 사이 층분리를 평가하기 위한 비파괴검사법으로 전단파 토모그래피 기술의 활용가능성을 실험적으로 확인하는 것이다. 이를 위하여 다채널 전단파 측정 장치(MIRA)를 활용하여 실물 크기로 제작된 고속철도 콘크리트 궤도 슬래브 실험체 내부의 층분리 결함을 평가하였다. 실물실험체는 Rheda 2000 시스템에 따라 설계 및 시공되었으며, 노반 위에 HSB를 타설하고, 그 위에 TCL이 타설된 2층 슬래브 구조를 갖는다. 실물실험체는 일부구간의 HSB상부에 스티로폼으로 제작된 인공결함(가로 및 세로가 각각 400mm이고 두께가 각각 5mm, 15mm인 압출폴리스티렌폼(XPS)보드 2개)을 삽입하여, TCL과 HSB 사이에 층분리 결함이 생기도록 시공하였다. 시험체의 층분리 구간에서 얻은 콘크리트 단층이미지는 층분리에 따른 균열 및 HSB와 지반사이의 계면에서 반사되는 신호를 효과적으로 보여 주었다. 한편 초음파 토모그래피 이미지에서 TCL 콘크리트의 매입물(철근, 트러스, 인서트 등)에서 반사된 신호와 층분리 결함 신호를 구분하기 위한 노이즈 제거를 위한 이미지 처리방법을 적용하여 층분리 결함을 효과적으로 분리하였다. 토모그래피 이미지에서 추출된 층분리 결함의 크기정보와 공간정보를 통합하여 층분리 지도로 재구성하였으며, 층분리 결함의 위치 및 크기를 시각화하는데 효과적인 것을 확인하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제22권2호
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• pp.161-169
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• 2022

정부[3]에서는 강관비계를 재래식 비계로 규정하고 일체형 작업발판인 시스템비계를 우선 설치하도록 제도화 하고 강관비계의 사용을 최대한 지양하고 있는 추세이다. 하지만 발전소, 플랜트 현장 등 장비의 진입이 안 되거나 본 구조물의 구조가 복잡한 곳, 그리고 지면에서 비계를 쌓아 올리지 못하는 곳에서는 강관비계를 설치하여 작업할 수 밖에 없다. 고소부위의 H-beam 구조물에 강관비계를 설치하여 작업자들이 안전하게 작업을 할 수 있도록 작업공간을 형성하기 위해서는 철골용 클램프의 성능은 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 철골용 클램프의 설치 방향별 부재의 변형 및 인장하중에 대해 성능시험 및 구조해석 모델링을 통해 확인한 결과 설치 방향별 성능은 안전인증 기준인 인장하중 10,000N을 만족하는 것으로 확인 되었다. 다만 성능값은 만족하지만 부착부 누름 볼트의 변형발생이 확인되었고, 부착부 본체는 변형이 미미한 것으로 확인되었으므로 철골용 클램프는 하중이 전달되는 방향으로 설치하여 부착부 본체에 하중이 제대로 전달될 수 있도록 하는 것이 보다 안전한 방법이다.

• 산업융합연구
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• 제20권5호
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• pp.39-59
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• 2022

본 논문은 만 5세 대상 인공지능(AI) 교육 프로그램을 개발하기 위해 AI 교육에 대한 유아교사의 인식과 요구사항들을 분석하는데 목적을 두고 있다. 연구방법은 ADDIE 모형의 1단계인 분석단계를 중심으로 AI 교육의 교육적 요소를 추출하기 위해 설문조사 및 심층 인터뷰를 진행하였다. 연구결과는 첫째, 만 5세 대상 AI 교육은 놀이로서 자연스럽게 받아들일 수 있는 유아교육 내용과 AI를 융합한 교육과정을 설계해야 한다. 둘째, 교사의 성찰을 반영할 수 있는 AI 교육의 평가도구가 체계적으로 개발되어야 한다. 셋째, 놀이중심의 AI 교육환경 지원 및 유아교사 대상 교육지원이 필요하다. 마지막으로 비교과 교육과정의 AI 교육 등을 고려하여 지속해서 유아교육 현장에서 운영될 수 있도록 시스템을 구축해야 한다. 향후 만 5세 대상 놀이중심 AI 교육 프로그램을 개발하여 유아 대상의 AI 교육에 대한 인식을 확산하고 학습자의 연령별, 단계별 AI 교육 접근방안을 제시할 것을 기대한다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.109-116
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• 2022

본 논문에서는 센서 시스템에 유입된 60Hz 라인 주파수 잡음의 영향을 효과적으로 제거하기 위한 상태 변수 필터(state variable filter, SVF) 구조의 대역 억제 필터(band rejection filter, BRF)를 제안한다. 기존 SVF 구조의 BRF는 추가적인 연산 증폭기(operational amplifier, OPAMP)를 사용하여 저역 통과 필터(low pass filter, LPF) 출력과 고역 통과 필터(high pass filter, HPF) 출력 간의 합 또는 입력 신호와 대역 통과 필터(band pass filter, BPF) 출력 간의 차를 구함으로써 구현한다. 따라서 BRF의 신호 감쇄를 결정하는 노치 주파수(notch frequency)와 노치 깊이(notch depth)가 신호의 합 또는 차를 구하는데 사용한 저항의 허용 오차(tolerance)에 크게 의존된다. 반면에 제안 된 BRF는 SVF 구조 내에 BRF 출력이 자연발생적으로 형성되기 때문에 각 포트 간의 조합이 필요 없게 되어 기존 BRF와 달리 노치 주파수와 노치 깊이가 저항의 허용 오차에 영향을 받지 않는다. 제안된 BRF의 노치 주파수는 59.99Hz이며 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를 통해 저항의 허용 오차에 전혀 영향을 받지 않는 것을 확인할 수 있었다. 노치 깊이도 평균 -42.54dB, 표준편차 0.63dB를 가져 BRF로서 정상적인 동작이 가능함을 확인하였다. 또한 제안된 BRF를 가지고 60Hz 잡음에 간섭이 된 심전도 신호에 대하여 잡음 필터링을 적용한 결과를 보여주었으며 60Hz 잡음이 적절하게 억제되는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제26권4호
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• pp.9-17
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• 2022

본 연구는 기존 연구에서 다루었던 기체상태의 CO₂를 송출시 주입관내 상변화 및 유동특성 연구의 계속으로 액체 상태의 CO₂를 송출하여 초임계 상태로 주입시의 연구 결과이다. 지중에 CO₂를 저장하는 기술은 높은 주입성, 저장량 및 경제성으로 기후 변화를 완화하는 효율적인 방법중 하나이다. 심부 대수층에 CO₂를 주입 및 저장하는 실증 프로젝트인 포항분지 CO₂ 지중저장 사업은 미래 대규모 CO₂ 지중 저장 사업에 필요한 기술을 개발하는데 목적이 있다. 이 사업의 설계 단계에서 고려해야 하는 문제 중 하나는 CO₂를 주입시 주입관내 CO₂의 상(phase)변화 및 그에 따른 유동특성의 분석이다. 이러한 문제 해결을 위해 주입량에 따른 압력, 온도 및 열역학적인 물성값 등을 계산하여 주입설비의 송출 조건을 결정한다. 본 연구를 위해 액체 상태의 CO₂를 송출하고 초임계로 변하는 주입관내 상변화 및 유동 특성을 OLGA 프로그램을 사용하여 수치해석적으로 분석하였다. 결과를 통하여 CO₂의 주입 시스템과 저장소의 공저압을 연계하는 주입 송출 조건을 제시하였다.