• 대한토목학회논문집
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• 제30권5A호
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• pp.433-442
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• 2010

콘크리트의 염화물 확산계수의 제어는 염해에 노출된 콘크리트 구조물의 내구수명 확보에 필수적이며, 이를 위해 많은 연구가 진행되어 왔다. 본 연구는 목표 내구수명을 만족하는 목표확산계수를 도출하고 유전자 알고리즘을 통하여, 최적배합을 도출하는데 있다. 이를 위하여, 동일한 골재 및 혼화재를 사용한 30개의 배합과 그에 따른 염화물 확산계수를 분석하였으며, 27개를 대상으로 확산계수 예측식을 도출하였다. 확산계수 예측식의 변수로는 물-결합재비, 단위 혼화재량(슬래그, 플라이 애쉬, 실리카퓸), 단위 시멘트량, 단위 잔골재 및 굵은 골재량을 포함하도록 하였으며 나머지 3개의 배합에 대하여 검증을 수행하였다. 최적 함수식은 27개의 배합에 대하여 평균 18.7%의 오차와 16.0%의 변동계수를 보이고 있었다. 주어진 3개의 확산계수에 대하여, 유전자 알고리즘을 통하여 도출된 배합은 0.3%~12.2%의 오차범위를 가지며 각각의 배합인자를 도출하였다. 최종적으로 서로 다른 내구성 설계변수(목표내구수명, 피복두께, 표면염화물량, 혼화재량)와 노출환경(온도 및 습도)을 가정하여 목표 확산계수를 도출하였으며, 이에 만족하는 최적화된 콘크리트 배합을 제안하였다. 본 연구에서는 유전자 알고리즘을 이용하여, 내구성 콘크리트 배합도출에 대한 적용성을 평가하였으며, 제안된 기법은 다양한 확산계수의 범위를 가지는 광범위한 자료구축을 통하여 개선될 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6A호
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• pp.965-976
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• 2006

지진하중에 대한 구조물의 생애주기비용 최적설계나 성능개선을 위해서는 생애주기 지진신뢰성해석에 기초한 접근이 불가피하다. 최근 몇몇 연구자들이 생애주기비용에 기초한 구조물의 내진설계 및 성능개선을 위한 방법론은 제안하여 왔지만, 대부분의 연구가 생애주기비용 산정을 위한 방법론 개발에 중점을 둔 연구이다. 따라서 대부분의 기존연구에서는 열화하는 구조물의 생애주기 지진신뢰성해석에 있어서 내진보강, 유지관리, 그리고 환경적 열화와 같은 주요한 인자들을 고려하지 못한 것이 사실이다. 이에 본 연구에서는 교량의 체계적인 생애주기 지진신뢰성해석 방법론을 제안하였고, 교량의 지진신뢰성해석을 위한 프로그램인 HPYER-DRAIN2DX-DS를 개발하였다. 개발된 프로그램은 내진보강이나 유지전략의 적용유무에 따른 예제교량의 생애주기 지진신뢰성해석 문제에 적용되었으며, 이를 통해 프로그램의 적용성을 검토해 보았다. 적용 예를 통해 본 연구에서 개발된 HPYER-DRAIN2DX-DS는 지진에 대한 교량의 생애주기비용 최적설계, 내진보강 및 유지관리에 있어 서 매우 유용한 도구로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권10호
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• pp.45-54
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• 2014

비탈면 붕괴를 최소화 하기 위하여 조사, 설계, 해석, 대책방안 등의 연구가 많이 수행되고 있다. 그러나, 최근 태풍 및 집중호우로 인하여 비탈면 및 자연 사면의 산사태 발생빈도는 줄지 않고 있다. 단순한 설계 기준의 강화만으로는 적절한 대책을 마련하기 어려운 실정이다. 따라서, 지반과 강우를 고려한 최적의 조건에서 설계 및 안정해석을 실시하여야 한다. 본 연구는 비탈면 해석시 강우 및 해석조건에 대하여 각 변수의 영향을 살펴보고자 안전율의 변화를 다각도로 검토한 것이다. 연구방법으로는 비탈면 안정에 가장 민감하게 반응한다고 판단되는 강우조건과 지반조건을 선정하였고, 각각의 조건변수를 변화시켜가면서 수치해석적 검토를 수행하였다. 강우특성으로는 국내의 확률강우특성을 기반으로 해석을 수행하였으며 지반조건으로는 불포화토를 대상으로 검토를 실시하였다. 연구결과, 지역별 강우특성과 불포화토의 매개변수 적용이 비탈면 안전율 변화에 민감하게 반응하는 것으로 나타났다. 따라서, 설계시 입력변수에 대한 충분한 검토가 선행되어야 할 것이다.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.1356-1364
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• 1990

본 연구에서는 단열해석에 재생기효율을 고려함으로써 보다 합리적인 예비설 계조건을 도출하고자 함이다. 스터링기관용 재생기의 특성검토를 통하여 예비설계에 적합한 재생기효율을 정립하며, 기 발표된 단열모델에 대한 해석적 근사해에 적용하는 방법으로 접근한다. 재생기효율이 고려될 경우 기관의 기본형태와 연관된 위상각, 행정체적비, 불용체적비, 압축비등 설계인자의 최적조건에 관하여 취급하며 온도비, 비열비등 부여조건의 변화에 따른 영향을 검토한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권2호
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• pp.354-360
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• 2022

해양플랜트 상구구조물의 중량 절감을 위한 알루미늄 핸드레일 적용을 위하여, 소재의 항복강도 향상 및 관련 국제기준에 부합한 강도평가를 통하여 설계가 이루어지고 있다. 기존에 해양프로젝트에 설치된 알루미늄 핸드레일은 플랫폼에 설치 시 소켓에 볼트 연결되며, 소켓의 설계 정도에 따라서 핸드레일 처짐 량이 크게 좌우된다. 그러나 국제기준에서는 소켓에 대한 중요성 언급이 없으며, 별도의 평가 절차나 기준도 모호하다. 따라서 본 연구를 통해서 핸드레일 소켓 설계 시 고려해야 하는 주요 인자들에 대한 강도 해석을 수행하고, 최적의 치수를 도출하였다. 개발모델의 구조 안전성을 확보하기 위하여, 실험을 통한 검증을 수행하였고, 국제기준에서 요구하는 허용 처짐 이내에서 모두 만족함을 확인하였다. 개발된 국산화 모델은 기존 외국 제조사와 비교하여 가볍고, 생산성이 향상되어 향후 많은 분야에서 사용이 될 것으로 판단된다.

• 한국음향학회지
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• 제24권8호
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• pp.469-480
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• 2005

현재 국악기의 음향특성에 대한 상세 정보가 매우 부족하여 국악당의 설계에 있어서 최적의 음향을 전달하는 공간을 형성하지 못하게 하는 한 원인이 되고 있다. 따라서, 대중적이고 대표적인 국악기의 음향특성을 측정하고 분류한 후 데이터베이스를 구축하면, (1) 향후의 국악 및 국악기 개발에 대한 기초연구로서 활용될 수 있으며, (2) 국악 전용 연주장의 설계에 있어서 입력 데이터로 요긴하게 활용될 수 있으리라 판단된다. 본 연구는 국악기의 음향방사특성을 조사하기 위한 제2단계의 연구로서, 기존의 연구[1]에 새로운 국악기 8종을 추가하였다. 선정된 국악기는 현악기중에서 거문고와 해금, 관악기 중에서 피리와 태평소, 타악기 중 북과 꽹가리, 징 및 남성 창으로, 원거리 (far-field) 음향 방사특성을 조사하였다. 무향실에서 시행된 지향특성실험을 통하여 얻은 국악기의 음향특성을 컴퓨터 시뮬레이션을 적용하여 국악기의 지향특성의 차이를 규명하고 또한 다양한 형태의 공간에 음원의 방사특성의 차이에 따른 실내음향성능의 변이를 조사하였다. 측정 결과, 국악기마다 주파수별 지향특성은 각기 다르게 나타났으며 무지향성 음원과 국악 음원을 사용하였을 때 음향 인자들 사이에 큰 차이를 보였다. 본 연구에서 제시된 데이터와 설계 방법론 등은 향후 국악원의 설계에 있어서 기본적인 자료로 활용될 수 있다고 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권8호
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• pp.378-385
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• 2017

본 연구는 플라스틱 부품의 체결에 널리 활용되고 있는 스냅핏의 설계에 관하여 연구하였다. 이탈방지 기능이 우수한 이탈방지 스냅핏은 형상과 체결 메카니즘이 복잡하여 기존의 이론식에 기반한 체결력과 이탈력을 해석적으로 구할 수가 없다. 따라서 본 연구에서는 이탈방지 스냅핏에 대하여 체결 메커니즘을 분석하고, 실험계획법에 기반하여 체결력 및 이탈력을 측정하고, 분산분석을 통하여 회귀식을 도출하였다. 실험계획은 중심합성계획을 사용하였다. Polybutylene terephthalate를 이용하여 시편을 제작하여 미소인장시험기를 이용하여 체결력과 이탈력을 측정하였다. 설계인자는 Length, Width, Thickness, Interference 등 4개를 선정하였으며, 2차 회귀모형을 이용하여 체결력과 이탈력에 대한 회귀식을 도출하였다. Length와 Width가 증가할수록 체결력은 낮아졌으며, Thickness와 Interference는 증가할수록 체결력이 증가하였다. 이탈력은 체결력과 반대의 결과를 나타내었다. 유한요소법을 이용하여 체결 역학에 대하여 분석하였다. Width는 체결단계에서 단면관성모멘트의 증가를 통한 보의 강성 증가 효과 보다는, 오히려 길이 증가에 따른 연성증대로 인하여 체결력을 감소시키는 것으로 나타났다. 낮은 체결력과 높은 이탈력을 위한 인자들의 영향도는 서로 상반되는 것으로 나타났다. 적정 수준의 이탈력을 유지하면서 체결력을 최소화하는 설계가 필요한 것으로 나타났다.

• 대한조선학회지
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• 제27권3호
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• pp.131-136
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• 1990

여러해 전부터 선박의 생산실적이나 생산성 관련 자료를 기록하고 보완하는 작업을 꾸준히 개선토록 노력해온 결과중 중요한 것 하나는, 선박의 여러 가지 설계 검토과정에서 충분히 활용할 수 있는 함축성 있고 믿을만한 형태의 생산정보를 제공해줄 수 있게 되었다는 것이라고 말 할 수 있겠다. 이러한 자료들은 생산계획상 각 단계(stage)에서의 작업량, 예상재료비와 인건비의 산출등이 포함될 수 있으며, 선박이나 해상구조물의 전반적인 설계방법론(design methodology)을 개선코자 한다면 ''생산지향적 설계(Design for Production)''의 근간이 되는 선박건조전략(build strategy), 구매정책(purchasing policy)과 생산기술(production technology)에 대한 폭넓은 지식이 한데 어우러져야 한다. 최근에는 CIMS의 일부분에서 보는 바와 같은 경영관리, 설계 및 생산지원 시스템의 도입으로 이와 같은 설계 프로세스의 추진을 가능케하고 있다. 이와 병행하여 설계를 지원하기 위한 전산기술, 특히 대화형 화상처리기술(interactive graphics)의 발달은 설계자가 선박의 형상이나 구조 배치를 여러 가지로 변화시켜 가면서 눈으로 즉시 확인할 수 있도록 설계자의 능력을 배가시키는데 크게 기여하고 있다. 여러 가지의 설계안(alternative design arrangement)을 신속히 만들어내고 이를 즉시 검토 평가할 수 있는 능력을 초기설계 단계에서 가질 수 있다면 이는 분명히 큰 장점일 것이며, 더구나 설계초기 단계에 생산관련인자를 설계에서 고려할 수 있다면 이는 더욱 두드러진 발전일 것이다. 생산공법과 관련생산 비용을 정확히 반영한 각 가지의 설계안을 짧은 시간내에 검토하고 생산소요 비용을 산출하여 비교함으로써, 수주계약단계에서 실제적인 생산공법과 신뢰성있는 생산실적자료를 기준으로 하여 총 건조비(total production cost)를 최소로 하는 최적의 설계를 선택할 수 있도록 해 줄 것이다. 이제 이와 같은 새로운 설계도구(design tool)를 제공해 주므로써 초기설계에 각종 생산관련 정보나 지식 및 실적자료가 반영가능토록 발전되었다. 본 논문은 영국의 뉴카슬대학교(Univ. of Newcastle upon Type)에서 위에 언급한 특징들을 반영하여 새로운 선박구조 설계 방법을 개발한 연구결과를 보여주고 있다. 본 선계연구는 5단계로 구분되는데; (1) 컴퓨터 그라픽스를 이용하고 생산정보 데이타베이스와 연결시켜 구조형상(geometry)을 정의하고 구조부재 칫수(scantling) 계산/결정 (2) 블럭 분할(block division) 및 강재 배치(panel arrangement)의 확정을 위해 생산기술 및 건조방식에 대한 정보 제공 (3) 상기 (1) 및 (2)를 활용하여 아래 각 생산 단계에서의 생산작업 분석(work content assessment) a) 생산 준비 단계(Preparation) b) 가공 조립 단계(Fabrication/Assembly) c) 탑재 단계(Erection) (4) 각각의 설계(안)에 대하여 재료비(material cost), 인건비(labour cost) 및 오버헤드 비용(overhead cost)을 산출키 위한 조선소의 생산시설 및 각종 품셈 정보 (5) 총 건조 비용(total production cost)을 산출하여 각각의 설계안을 비교 검토. 본 설계 방식을 산적화물선(Bulk Carrier) 설계에 적용하여 구조배치(structural geometry), 표준화의 정도(levels of standardisation), 구조생산공법(structural topology) 등의 변화에 따른 설계 결과의 민감도를 분석(sensitivity studies)하였다. 전산장비는 설계자의 대화형 접근을 용이하도록 하기 위해 VAX의 화상 처리장치를 이용하여 각 설계안에 대한 구조형상과 작업분석, 건조비 현황 등을 제시할 수 있도록 하였다. 결론적으로 본 연구는 설계초기 단계에서 상세한 건조비 모델(detailed production cost model)을 대화형 화상 처리방법에 접합시켜 이를 이용하여 여러가지 설계안의 도출과 비교검토를 신속히 처리할 수 있도록 함은 물론, 각종 생산 실적정보를 초기설계에 반영하는 최초의 시도라고 믿으며, 생산지향적(Design for Production) 최적설계분야의 발전에 많은 도움이 되기를 기대해 마지 않는다. 참고로 본 시스템의 설계 적용결과를 부록에 요약 소개하며, 상세한 내용은 참고문헌 [4] 또는 [7]을 참조 요망한다.

• 공업화학
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• 제5권5호
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• pp.836-842
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• 1994

가스분사반응기(Jet bubbling reactor)에서의 가스분사관의 최적 설계조건과 $SO_2$ 제거효율에 미치는 운전변수들의 영향을 검토하였다. 효과적인 기-액 접촉을 위한 가스분사관의 설계에 있어서 가장 중요한 인자는 Reynolds number로서 Reynolds number를 12,000 이상으로 하고 가스분사관과 가스분사구멍에서의 Reynolds number가 동일하게 되도록 가스분사관을 설계하는 것이 가스분사관 설계의 최적조건인 것으로 판단된다. ${\Delta}P$, pH, 유입 $SO_2$농도, 석회석 입자크기 등 공정의 운전변수 중에서 $SO_2$ 제거효율에 가장 큰 영향을 미치는 변수는 ${\Delta}P$였으며 pH 4.0하에서 90% 이상의 $SO_2$ 제거효율을 얻기 위해서는 ${\Delta}P$를 230mmAq 이상으로 유지시켜야 하였다. 실험결과 3.0 정도의 낮은 pH 하에서도 높은 $SO_2$ 제거효율이 얻어졌으며 이러한 이유는 강제산화에 의해 흡수액내의 $HSO{_3}{^-}$이온이 $SO{_4}{^{2-}}$ 이온으로 거의 완전한 산화가 일어나 흡수액 내의 $SO_2$ 평형분압이 매우 낮은 상태로 유지되었기 때문으로 생각된다. 또한 흡수액의 pH 5.0 이하의 조건에서는 $SO_2$ 흡수에 사용된 석회석의 입자크기에 관계없이 모두 99.5% 이상의 높은 석회석 이용률을 나타내었다.

• 한국음향학회지
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• 제39권5호
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• pp.379-389
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• 2020

본 논문에서는 무선진공청소기용 팬 모터 단품의 유량 및 소음성능을 향상시키기 위하여 무선청소기 유로를 통하여 공기를 흡입하는 임펠라에 대한 최적설계를 수행하였다. 우선, 팬 모터 단품, 특히 임펠라의 유동장을 분석하기 위하여 비정상, 비압축성 Reynolds averaged Navier-Stokes(RANS) 방정식을 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD)에 기초하여 해석하였다. 예측한 유동장 정보를 입력값으로 Ffowcs-Williams and Hawkings(FW-H) 방정식을 사용하여 임펠라로부터 방사되는 소음을 수치적으로 예측하였다. 유량과 소음에 대한 수치해석 결과를 실험을 통해 측정한 팬 모터 단품의 P-Q 곡선과 음압 스펙트럼과 비교하여 사용한 수치방법의 유효성을 확인하였다. 수치해석결과로부터 임펠라 날개의 코드방향 중간부분의 급격한 곡률 변화로 인하여 강한 와류가 형성되는 것을 확인하였다. 와류는 유동에는 손실로 소음에는 소음원으로 작용하기 때문에 기존의 임펠라를 재설계하여 와류를 개선하고자 하였다. 2인자 반응표면방법을 사용하여 최대유량과 최소소음을 나타내는 입·출구 뒷젖힘각(sweep angle)을 결정하였다. 최종 선정된 설계안에 대한 추가 해석을 통하여 유량성능과 소음성능이 개선됨을 확인하였다.