본 연구는 롤러코스터 구조물의 구조적인 결함을 검출하기 위해서 요구되는 최적의 센서를 구성하기 위한 연구이다. 특수한 목적과 구조적인 형태의 롤러코스터를 3차원 FE 모델링을 통해 구조적 거동특성을 분석하고, 최적계측/센서 이론을 통해 합리적인 센서 위치 및 개수를 구성하였으며, 구성된 최적 센서 위치 및 개수를 바탕으로 손상 전 후에 따른 수치적인 모달 특성값을 추출해 손상평가에 활용될 기본 구조물에 대한 기초자료를 제공하였다. 본 연구의 대상구조물로 서울 어린이대공원에 위치한 롤러코스터 구조물을 선정하였고, 1/20 크기로 축소한 모형 구조물을 제작 활용하였다. 또한, 롤로코스트의 공간적인 구조의 특성으로 운동학(Kinetics)적 거둥에 따른 운동역학(Kinematics)적인 특성이 포함되도록 Spline 함수를 이용해 대상 모형 구조물을 정확히 3차원 FE 모델을 구성 후, 가이언 소거법에 근거한 모달 특성값을 추출하였고, 유효독립법(EIM) 및 최적운동에너지법(EOT) 이론을 바탕으로 최적계측/센서 위치 및 개수를 구성하였으며, 손상 전 후에 따른 모달 특성값을 추출해 크게 강성도, 유연도, 모드상관도의 관계로부터 손상(결함)을 평가하였다. 최종적으로, 본 논문에서 구성된 최적 계측/센서 이론이 타당함을 확인하였고, 강성도 및 유연도 변화를 통해 만족할 수준으로 손상이 규명되었다. 이 결과 롤러코스터 구조물의 건전도 모니터링에 필요한 거동특성 분석 및 결함검출기술 개발에 관한 최적 센서의 구성을 제시 하였다.
항공기 주구조에 많은 부분은 겹침이음 형태의 조립구조이며 이러한 구조는 프레팅 손상으로 인해 단순피로에 비해 현저히 수명이 감소된다. 특히 노후 항공기의 경우 프레팅 피로균열은 감항안전을 저해하는 중요한 요인으로 최근 대두된 수명연장 문제와 관련해서도 손상허용성 평가에 프레팅 피로수명 예측이 필수적으로 요구되고 있다. 이러한 배경으로 본 연구에서는 볼트 체결력이 서로 다른 겹침이음 구조시편에 대하여 일련의 프레팅 피로시험을 수행하고 탄소성 접촉응력 유한요소해석 결과로부터 프레팅 파라미터를 구하고 균열발생 및 성장 수명예측 모델식과 최근 제안된 수정 모델식을 통하여 프레팅 피로수명을 예측하였다. 또한 시험결과와 비교분석함으로써 실제 항공기 겹침이음 구조에 프레팅 피로수명 예측 모델식의 적용 유효성을 고찰하였다.
항공기 엔진의 고장예지 및 건전성 관리(PHM)는 고장 또는 수명한계 도달 전에 잔존 유효 수명을 예측하는 것이다. PHM 기술 중 예측모델을 확립하는 방법은 물리 기반과 데이터 기반 방법이 있다. 물리기반 방법은 적은 데이터로 정확한 예측이 가능하지만 확립된 손상 물리 모델이 적어서 적용에 한계가 있다. 본 연구는 따라서 데이터 기반 방법을 적용하였으며, 수명 예측을 위해서 신경회로망 알고리즘 중 Multi-layer Perceptron을 이용하였다. 이를 위해 미국 항공우주국(NASA)에서 개발한 C-MAPSS 코드로 생성된 가상 데이터 세트를 이용하여 신경회로망을 학습하였다. 학습된 신경회로망 모델은 테스트 세트에 적용한 후 잔존 유효 수명의 신뢰구간을 예측하고 실제 값을 통해 정확도를 검증하였다. 또한 본 연구에서 제시된 방법을 기존 문헌의 것과도 비교하였고 그 결과 비교적 양호한 정확도를 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 이상화구조요소법(理想化構造要素法)을 적용하여 좌초시(坐礁時) 이중저구조(二重底構造)의 손상(損傷) 및 강도(强度)를 효율적으로 해석할 수 있는 방법을 개발하였다. 또한 좌초사고(坐礁事故) 발생시에 이중저구조(二重底構造)의 내저판(內底板)이 손상을 받지 않기 위해 필요한 최소한도의 이중저높이, 즉 유효이중저(有效二重底) 높이의 결정법도 제안하였다. 이중저구조모델에 대한 기존의 실험(實驗) 및 탄소성대변형(彈塑性大變形) 유한요소해석(有限要素解析) 결과와 본해석법에 의한 해석결과를 비교하여 본해석법의 정도(精度)와 효율성(效率性)을 확인하였다. 다음으로, 본 해석법을 이중선각(二重船殼) 구조설계개념(構造設計槪念)을 바탕으로 설계된 4만톤급 정유운반성(精油運搬船)의 좌초문제(坐礁問題)에 적용하여 이중저구조의 수직부재(垂直部材) 간격 및 판두께와 이중저높이 등이 좌초시(坐礁時) 손상(損傷)에너지 흡수능력에 미치는 영향을 고찰하였으며, 또한 이들결과를 바탕으로 각 설계인자의 변화에 따른 최소이중저(最小二重底) 높이를 계산하였다.
스타트업 제품 모델링에 있어 기존 제품에 대한 분석은 매우 중요한 역할을 한다. 그리고 이러한 분석은 다양한 방식과 프로그램 들을 통해 측정이 가능하다. 하지만, 다수의 스타트업들은 이러한 프로그램 운영이나 통계적 산출을 할 수 있는 인력 공급이 원활하지 않아 실제 사용에 많은 어려움을 겪고 있다. 이에 본 연구는 특별히 뛰어난 수리적 지식이 없더라도 중, 소 스타트업의 입장에서 직원 누구나 활용 가능한 제품 분석 방법에 대해 찾게 되었으며 그 결과 Kano 모형이 가장 적합할 것이라는 예측을 하였다. Kano 모형을 적용할 제품군으로는 많은 소비자가 존재하지만 시장이 크지 않아 진출 기회가 열려있는 스마트워치를 대상으로 하였다. 본 연구에서는 일반적으로 많은 회사에서 활용하고 있는 기본 오피스 프로그램인 EXCEL만을 활용해 제품의 Kano 모델 측정을 진행하였으며 그 결과 매력적요소 4가지(배터리 유효기간, 워치페이스의 종류와 수, 외형의 손상방지, 브랜드이미지), 일원적요소 13가지(단말기의 무게, 단말기의 외형, 구매가격, 오류발생, 스마트페이 기능, A/S용이성, 사용 가능한 앱의 수, 충전의 용이성, 방수 등 부가기능, 단말기 색상의 다양성, 헬스케어, 통화기능, 알림기능), 당연적요소 1가지(자사 기기와의 연동), 무관심요소 2가지(워치밴드의 디자인, 타사 기기와의 연동) 항목들을 측정하는 것이 가능하였으며 향후 본 Kano 모델을 활용하거나 해석함에 있어 최종학력, 전공, 연령 등이 어떠한 영향을 미치며 모델 사용에 필요한 최소 지식 수준에 따른 추가적인 연구를 진행할 것이다.
지진에 대한 건축물의 확률적 성능평가에 대해서는 지진하중에 대한 건축물의 손상확률 또는 파괴확률을 나타내는 지진취약도 함수를 작성하여 대상 건축물에 대한 지진위험도를 평가하는 방법을 이용하고 있으며 이에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 지진하중과 구조물 재료특성의 불확실성을 고려하고 대상 건축물의 지진취약도 해석을 통하여 비내력벽의 유무에 따른 건축물의 지진거동 및 내진성능을 평가하였다. 비내력벽을 보편화된 모형화 방법인 등가의 대각 압축 스트럿으로 고려하여 비내력벽의 유무에 따른 저층 철근콘크리트 건축물을 모형화하였으며 지진하중의 강도는 유효최대지반가속도를 이용하여 각 건축물에 대하여 지진취약도를 작성하였다. 취약도해석 결과로 연약층을 가지고 있는 건축물의 경우는 손상확률이 골조만 있는 경우보다 크며 동일한 해석모델의 경우에도 해석방법에 따라서 취약도 곡선의 형태가 다름을 알 수 있었다.
공용 중 강교량의 피로 평가에 활용할 수 있는 현장계측 데이터에는 대표적으로 변형률 계측과 Brigde Weight-In-motion (BWIM)이 있다. AASHTO The Manual For Bridge Evaluation에 따라, 대상 교량에서 계측된 데이터로부터 피로 상세에 가해지는 유효응력범위 및 반복응력 횟수를 추정할 수 있다. 추정된 유효응력범위와 반복응력 횟수를 통해 피로 손상 누적에 의한 신뢰도분석을 수행할 수 있다. 하지만 현장계측 데이터로부터 유효응력범위 및 응력범위 반복횟수를 추정하는 절차가 평가규정에 구체적으로 제시되어 있지 않고, 계측 데이터의 종류 또는 처리방법에 따른 피로 평가결과의 차이를 정량적으로 비교한 연구는 아직 미비한 실정이다. 본 연구에서는 공용 중 교량에서 동시에 계측한 변형률계 및 BWIM 데이터를 활용하여 피로 신뢰도평가를 수행하여, 활용되는 현장계측 데이터의 종류에 따른 평가결과의 차이에 대해 정량적으로 검토하였다. 이때, BWIM 데이터를 활용한 피로 신뢰도평가 시 구조해석모델의 정밀성이 평가결과에 미치는 영향을 검토하기 위해 평가 대상 교량의 뼈대요소 해석모델과 Shell-Solid 해석모델을 구축하였다. 또한, BWIM 데이터로부터 유효응력범위와 반복응력 횟수를 추정하기 위한 두 종류의 데이터 처리 방법을 정의하였으며, 이로 인한 피로 신뢰도 차이 역시 검토하였다.
본 연구는 인체에 유익한 효과가 있고 부작용 없이 장기간 안전하게 사용할 수 있으며 간보호 및 간기능 개선에 탁월한 효과가 있는지 양배추출물의 간보호 효과에 대하여 알아보았다. 약물(APAP)에 의해 유도된 간손상 동물모델에서 수행된 실험에서, 양배추 추출물은 간손상 마커인 AST 및 ALT를 효과적으로 감소시킴으로써 간 보호 및 간 기능 개선 효과를 나타냄을 알 수 있었다. 양배추 추출물은 간질환의 예방 또는 치료용 약학적 추출물로서 유효하다는 것이다. 특히, 양배추 추출물은 간손상에 수반되는 급성 염증 반응에 관여하는 염증 매개체 iNOS 및 COX-2 및 전염증성 사이토카인 $IL-1{\beta}$의 발현을 감소시킴으로써 간염 염증을 치료하는데 효과적이었다. 그 결과, $100{\sim}150^{\circ}C$에서 열처리 한 배추 추출물은 생배추 추출물에 비해 간기능 개선 효과 또는 항염증 효과가 우수 하였다.
복소퍼텐셜을 이용하여 타원공 또는 균열을 내재한 복합재 적층판구조 해석법을 고찰하였다. 복합재 적층판은 충격에 취약하며 이러한 충격손상은 타원공이나 균열형태의 노치로 모델화된 바 있다. 이와 같이 컷아웃부를 내재한 복잡한 형태의 복합재 적층판 해석에 유한요소해석법이 널리 사용되고 있으나 피로하중 하에서의 손상허용성 평가와 같이 손상진전에 따라 반복적으로 유한요소모델링을 수정하여 해석을 수행하여야 하는 경우 매우 번거로운 작업이 요구된다. 이러한 관점에서 복소퍼텐셜을 이용한 해석적 기법은 매우 간편하고 사용하기 손쉬운 기법이라고 할 수 있다. 이러한 해석법에 의한 계산결과를 유한요소해석 결과와 비교 분석함으로써 계산과정의 유효성과 용이성을 검증하였다.
산화성 프리 라디칼과 반응함으로써 항산화제로 작용할 수 있는 물질을 얻을 목적으로 1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl(DPPH)을 프리 라디칼 모델로 사용하여 여러 식물 생약의 에탄올 추출물을 검색하고, 그 결과로 선별된 녹차와 목단피의 추출물에 대해서는 용매에 의한 분획과 컬럼 크로마토그라피를 실시하여 각각의 유효 성분을 분리, 규명하고 그 항산화 효과를 평가하였다. 녹차의 경우 그 유효 성분이(-)-epigallocatechin$(100\;{\mu}M\;DPPH$의 50%를 환원 시키는데 필요한 농도 즉, $SC_{50}=3.2\;{\mu}g/ml)$과 (-)-epigallocatechin gallate$(SC_{50}=2.6\;{\mu}g/ml)$로 나타났으며, 목단피의 경우는 gallic acid$(SC_{50}=2.0\;{\mu}g/ml)$가 유효 성분으로 동정되었다. 이들 화합물들은 $Fe^{3+}-ADP/ascorbate$계에 의한 microsome 분획에서의 지질 과산화 반응을 잘 억제하였으며, 그 항산화력은 (-)-epigallocatechin(1mg protein/ml의 microsome 분획에 대하여 지질 과산화를 50% 억제하는데 필요한 농도 즉, $(IC_{50}=0.2\;{\mu}g/ml)>(-)-epigallocatechin\;gallate(IC_{50}=2.5\;{\mu}g/ml)$ 순으로 나타났다. 본 연구의 결과로 부터 강력한 항산화 물질들을 함유한 녹차와 목단피등의 식물 생약이 각종 프리 라디칼 반응에 의한 생체 손상을 막아줄 수 있을 것으로 기대되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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