• 한국융합학회논문지
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• 제11권11호
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• pp.239-247
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• 2020

본 연구는 풍력발전기용 베어링의 응력저감을 위한 설계와 검증에 관한 것이다. 일반적인 4점 접촉 볼베어링의 구조를 가지고 있는 슬루잉 베어링은 큰 모멘트 하중이 작용하면 접촉점이 레이스웨이 끝단부로 이동하여 국부적인 응력상승 문제가 발생한다. 본 연구에서는 이러한 접점 이동을 줄이기 위한 베어링을 설계하였다. 전통적인 볼베어링과 새로인 설계된 베어링의 극한하중 하에서의 변형거동을 볼을 스프링요소로 치환하여 유한요소해석을 통하여 계산하였다. 볼과 레이스웨이의 접촉응력은 변형거동 해석결과를 경계조건으로 입력하여 유한요소해석으로 계산하였다. 베어링 구조에 따른 접촉부 응력 비교를 통하여 베어링의 응력해석 방법의 효용성을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.1765-1775
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• 2013

콘크리트 공시체의 압축강도와 연성성능을 향상시키기 위하여 FRP 와이어의 적용을 실험적으로 연구하였다. 와이어 보강겹수와 콘크리트 압축강도의 변화가 고려된 와이어 보강 공시체의 압축실험을 실시하였다. FRP 와이어 보강 공시체 압축실험에서 측정된 축방향변형률, 원주방향변형률, 체적변형률에 의한 와이어 내부 콘크리트의 손상상태를 분석하여 와이어 보강효과를 평가하였다. FRP 와이어 보강 공시체의 응력-변형률 선도는 두 개의 직선구간과 변환구간으로 구성된 것으로 측정되었으며, 균열이후구간에서 응력상승거동하였다. 와이어 보강 공시체의 균열강도와 최대강도는 와이어 보강겹수에 비례하여 증가하는 것으로 평가되었다. 와이어가 3겹 보강된 35 MPa 공시체의 최대강도는 무보강 공시체의 압축강도보다 286% 높게 측정되었다. FRP 와이어 보강 공시체의 내부 콘크리트 파괴형태는 i) 수직균열 또는 경사균열파괴; ii) 수평균열파괴로 구분되었다. 특히, 수평균열파괴는 와이어에 의한 구속약화로 인하여 갑자기 내부 콘크리트가 팽창하는 부분과 와이어가 아직 내부 콘크리트를 효과적으로 구속하는 부분의 전단효과로 발생하였으며, 수평균열은 공시체의 중앙부를 기준으로 여러 면으로 발생하였으며, 와이어에 의한 구속효과가 우수한 공시체에 발생하였다. FRP 와이어 보강 공시체 압축실험에서 와이어 최대파단변형률에 대한 인장파단변형률의 비가 55-90%로 측정되었으며, 평균 69.5%로 나타났다. 이는 일반 FRP 시트 보강 공시체 실험에서 측정된 시트 파단변형률보다 다소 높은 값으로 FRP 와이어 보강 공법의 우수성을 입증한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3C호
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• pp.209-218
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• 2006

본 연구에서는 콘크리트 표면차수벽형 석괴댐의 축조 중 및 담수시 응력-변형해석을 수행하고 매설계기 측정결과와 비교 분석하였으며, 국내 외 23개 콘크리트 표면차수벽형 석괴댐의 축조 중 및 담수 후 침하 계측자료를 바탕으로 콘크리트 표면차수벽형 석괴댐의 담수후 변형 거동 특성을 분석하였다. 콘크리트 표면차수벽형 석괴댐의 담수시 거동 해석결과, 담수에 의하여 연직응력과 침하량은 미소하게 증가하였고, 수평응력 및 수평변위가 하류측으로 다소 증가하는 것으로 나타나고 있으나 댐체의 안정성에 미치는 영향은 크지 않으므로 담수 후 저수위 상승에 따른 댐체의 안정성은 확보하고 있는 것으로 판단된다. 또한, 최량적합기법에 의한 내부침하량으로부터 정부침하량을 구하는 방법을 제안하였으며 향후 국내 콘크리트 표면차수벽형 석괴댐의 설계 시공 및 장기적인 유지관리에 필요한 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.182-182
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• 2011

현재 국내에서 PSC 거더의 제작은 주로 포스트텐션방식을 사용하고 있다. 포스트텐션방식은 콘크리트 양생 후 긴장력을 도입하여 제작회전율이 높은 특성을 가지나 쉬스, 그라우팅, 정착장치 등이 요구되어 조립과정이 복잡하고 제작단가가 높다. 교량에 적용되는 PSC 거더를 포스트텐션방식 대신에 프리텐션방식으로 제작한다면 제작단가를 대폭 감소시킬 수 있을 것이나, 교량용 PSC 거더의 길이가 일반적으로 30~50m이므로 공장에서 제작하여 현장으로 운반하는 것은 운반비용의 상승 및 운반 가능한 크기의 제한을 받게 된다. 운반의 문제를 해결하기 위해서는 현장에서 PSC 거더를 제작하여야 하는데 현장에 긴장대를 고정식으로 설치하는 것은 제작단가의 상승으로 이어져 경제성을 잃게 된다. 따라서 현장에서 사용할 수 있도록 이동식 긴장대를 제작한다면 경제성을 갖춘 프리텐션방식의 PSC 거더 생산이 가능할 것이다. 50m급 이동식 긴장대에는 약 10MN에 이르는 매우 큰 긴장력이 가해져 이동식 긴장대가 콘크리트 양생전까지 이 긴장력을 저항하여야 한다. 본 논문에서는 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS를 사용하여 50m급 PSC 거더를 생산할 수 있는 이동식 긴장대를 모델링하여 약 10MN에 이르는 긴장력이 가해질 때에 이동식 긴장대의 각 구성요소의 거동특성 및 하중에 대한 안전성 및 좌굴에 대한 안정성 확보 여부를 해석적으로 파악하고자 한다. 이동식 긴장대는 구성요소인 정착블럭(긴장BOX)과 중간연결블럭으로 나누어 모델링하였다. 정착블럭(긴장BOX)은 다수의 강판을 4절점 쉘요소(S4R)를 사용하여 직육면체의 BOX 형상에 내부를 보강한 단면으로 구성하였고, 중간연결블럭은 H형강 2개를 일체화한 긴장대 거더와 콘크리트 바닥판 블록이 볼트로 합성된 구조이며, H형강은 4절점 쉘요소(S4R), 바닥판블럭은 8절점솔리드요소(C3D8R)를 사용하였다. 긴장대거더와 바닥판블럭은 합성거동을 하도록 weld option을 사용하여 부분적으로 결합하였다. 정적해석결과 이동식 긴장대에 발생하는 응력은 도로교 설계기준에 SS400 강재의 허용응력 140MPa 보다 작으며 선형탄성좌굴 해석결과 가력하중의 2.22배 약 21MN의 하중이 가력되어야 전체좌굴이 발생하게 될 것으로 추정된다. 해석결과를 보아 50m급 PSC 거더를 생산할 수 있는 이동식 긴장대는 하중에 대한 안전성 및 좌굴에 대한 안정성을 확보하고 있는 것으로 판단된다.

• 한국재료학회지
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• 제7권9호
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• pp.744-749
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• 1997

본 연구에서는 고주파 유도경화처리한 중탄소강의 회전접촉 피로거동을 0.44wt.%C강과 0.55wt.%C강을 사용하여 조사하였다. 회전접촉 피로시험은 Polymet RCF-1 시험기에서 탄성유체 윤활 조건으로 회전속도 8,000rpm, 최대 Hertz응력 492kg/m$m^2$을 가하면서 실시하였다. 미세한 lath마르텐사이트가 고주파 유도경화한 0.44wt.%C강과 0.55wt.%C강의 표면경화층에 형성되었고 소량의 페라이트가 일부 형성되었으며 0.44wt.%C강과 0.55wt.%C에 비해 비교적 큰 페라이트가 나타났다. 회전접촉 피로시험 후 표면경도가 거의 유지되는 표면경화층에서 회전접촉 피로시험전에 비해 경도가 상승하였다. 이 경도증가량의 최대치($\Delta$ Hv$_{max}$)와 피로수명과의 관계를 조사한 결과 0.55wt.%C강이 0.44wt.%C강에 비해 회전접촉 피로중에 일어나는 소변형에 대한 높은 저항성에 주로 기인하여 $\Delta$ Hv$_{max}$값은 낮게 나타나고 피로수명은 높게 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제31권4호
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• pp.221-242
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• 2021

기존의 한국형 기준 처분시스템의 처분 효율을 높인 향상된 한국형 기준 처분시스템(Improved Korean Reference Disposal System, KRS⁺)의 열-수리-역학적 복합거동 성능평가를 위해 TOUGH2-MP/FLAC3D를 이용한 수치모델링 연구가 수행되었다. 사용후핵연료 처분 이후 방사성 붕괴열에 의해 처분시스템의 온도가 상승하고, 방사성 붕괴열이 빠르게 감소함에 따라 온도가 감소하여 최대 온도가 설계기준 온도인 100℃를 넘지 않는 것으로 나타났다. 완충재의 초기 포화도는 온도 상승으로 인한 공극수의 증발로 인해 감소하였다가 주변 암반으로부터 지하수가 유입되어 처분 약 250년 후 포화 상태에 이르렀다. 암반에서는 완충재와 암반의 흡입력의 차이로 인해 암반에서 완충재로 지하수가 유입되어 처분 직후 포화도가 감소하다가 이후 원계 암반으로부터 지하수가 유입되어 포화 상태에 도달했다. 처분시스템 내 열응력과 팽윤압 발생에 의한 주변 암반의 파괴 가능성을 평가하고자 모어-쿨롱 파괴기준식과 스폴링 강도를 사용하였다. KRS⁺ 처분시스템의 처분공의 간격을 감소시키면서 처분시스템의 열적 거동 변화를 확인하였는데, 처분공 간격이 5.5 m 이하에서는 완충재의 설계 기준 온도를 초과하게 된다. 다만, 벤토나이트 완충재 부피의 56.1%의 온도는 90℃ 이하로 유지되었다. 본 연구에서 사용한 수치해석 기법은 향후 응력 모델, 지온 경사 및 입력 물성을 변화시킨 다양한 조건에서의 처분시스템의 THM 복합거동 성능평가에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.27-37
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• 2001

본 연구에서는 지금까지 수행한 건조토 지반에 대한 말뚝의 수평거동 연구의 연속된 연구로서 지반내에 함수비가 존재하는 포화토 및 습윤토 지반에서의 수평거동에 대한 지반내 함수비의 영향성을 평가하고자 함이 목적이다. 말뚝의 수평거동을 고찰하기 위하여 각각 다른 함수비를 갖는 네 종류의 지반과 말뚝의 두부 및 선단 구속조건이 다른 네 종류의 말뚝조건으로 모형실험을 수행하였다. 본 연구에서 1회의 지하수 상승과 하강을 반복하는 모형실험결과에 의하면, 포화토와 습윤토 지반의 수평지지력은 건조토 지반에 비하여 각각 26%~45% 감소와 20%~36%정도 증가하는 것으로 나타났다. 말뚝두부 고정과 선단 자유조건의 경우, 동일 수평변위 1mm에서의 최대 휨모멘트는 건조토 지반에 비하여 25%의 함수비를 갖는 습윤토 지반에서 약 48% 증가하나, 34.06%의 함수비를 갖는 포화토 지반에서는 반대로 68% 감소하였다. 이는 지하수의 존재로 인한 입자간 인력에 의한 유효응력과 겉보기강도의 증가 그리고 단위중량의 증가로 설명할 수가 있다. 지속수평하중에 대한 수평변위와 최대 휨모멘트의 변화를 포화토 및 습윤토 지반에서 관찰할 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.45-55
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• 2021

본 연구에서는 수치해석모형을 통하여 수위변동시 필댐의 거동 특성을 분석하고 저수지의 안전관리 방안을 고찰하였다. 수치해석 프로그램(GTS NX 및 LIQCA)을 이용하여 필댐의 상·하류측 Shell 및 Core에서 수위승강에 따른 소성전단변형률, 수평변위, 응력경로, 간극수압 등을 분석하였다. 제체의 거동을 분석한 결과, 제체 내의 수위가 빠른 속도로 상승하면 간극수압 및 변위 또한 급격하게 증가하는데, 수위의 상승은 제체 내의 간극수압 증가와 제체의 포화도 증가를 유발하며, 제체의 유효응력을 감소시키는 것으로 나타났다. 이러한 수위승강 시 필댐의 거동 특성은 제체의 강도 및 강성이 저하되는 원인이 되고, 침투로 인해 발생하는 제체의 변형에 의해 소성전단변형률이 축적되어 변위 증가를 유발하는 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 저수지의 정밀안전진단 상태평가 기준 개선안을 제안하였으며, 향후 저수지 안전진단지침 개정안 마련 시 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.18-25
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• 2016

하천 또는 해안의 선박운항을 위한 도개교는 그 희소성으로 인해 최근에는 랜드마크로의 역할을 인정받으면서, 국외의 경우 세심한 유지관리로 수십 년 이상 공용기간을 지속하고 있는 사례가 적지 않다. 국내 유일의 도개교인 영도대교는 부식과 노화로 철거 후, 2013년에 재가설 되었으며, 현재 1일 1회 도개를 실시하고 있다. 최근 교량의 안전과 유지관리에 대한 요구가 높아지면서 주기적인 안전진단이 수행되지만 도개교에 대한 계측 및 분석 사례는 거의 없는 실정이다. 이에 본 연구에서는 도개교가 상승 및 하강하는 도개과정과 상시 사용상태에서의 계측자료를 토대로 구조해석을 실시하여 도개교의 응력, 진동, 반력 등 실제 거동을 분석하고자 하였으며, 이 결과는 추후 공용연수의 증가 및 도개횟수의 증가에 따른 교량거동의 변동 추세를 분석하기 위한 초기 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.238-238
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• 2021

토목 구조물에서 수문 (Gate)은 다양한 시설에서 설계되어 적용되고 있다. 이런 수문은 용도나규모, 사용재료, 구동방식에 의해 다양하게 분류되는데, 본 글에서 다룰 Girder 타입의 Sluice Gate 는 가장 많은 분야에서 포괄적으로 적용되는 수문 형식중 하나이다. 일반적으로 2m×2m 미만의 소규모 수문에서는 수문설계에 수리계산이나 응력검토를 요하지 않으나, 높이 5m 가 넘는 대형 수문의 경우 비체의 무게가 수십톤에 달하기 때문에 정수역학이나 동수역학과 같은 수리학적 설계가 반드시 필요하다. 수문설계는 크게 세 가지 해석을 다루는데, 첫 번째는 정수역학 또는 동수역학적 거동에 대한 수문 비체의 구조해석이고 두 번째는 수문의 상승 및 하강을 위한 권양장치 및 수문비체, 구동장치 등의 계산이며 마지막으로는 수문의 형상과 수류형상에 따른 수문의 진동해석 이다. 본 글에서는 두 번째에 해당하는 수문의 상승 및 하강에 영향을 미치는 수리학적 요소들을 통해 가장 합리적인 수문형상설계에 대해 논하고자 한다. 특히 국내에서는 Girder 타입의 수문설계에서 수문하단부 sill 부근의 형상을 쐐기 형태로 일률적으로 적용하고 있는데, 이를 개선하여 유체역학적으로나 경제적으로 보다 유리한 설계안을 본 글을 통해 제안하고자 한다.