• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.509-518
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• 1999

교량거동의 동적 특성과 인접거덩간의 충돌의 영향을 파악하기 위하여 여러 단순보로 이루어진 교량시스템의 교축방향에 대한 거동을 분석하였다. 충돌은 물론 교각의 비선형, 그리고 기초의 병진 및 회전운동을 고려할 수 있는 단순화된 다자유도시스템을 소개하고 이에 상응하는 운동방정식을 유도하여 교량거동을 예측하는 방법을 개발하였다. 개발된 다자유도시스템은 지진하중을 받는 교량시스템의 거동분석에 대한 적절한 정보를 제공할 수 있는 것을 밝혔다. 충돌의 주 영향은 강진시 인접거더간의 상대변위를 감소시키며, 미진 시에는 상대적으로 증가시킴을 밝혔다. 따라서, 강진이 아닌 지진하중을 받는 교량의 거동분석 시에도 이러한 충돌로 인한 영향에 대하여 각별한 주의가 필요하다는 것을 제안한다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제1권3호
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• pp.41-48
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• 2010

본 논문에서는 폭발하중으로 발생하는 폭풍파의 충격하중과 폭풍파로 초래된 파편의 충돌하중을 동시에 받는 철근 콘크리트 벽체 구조물의 비선형 충돌 손상거동 해석이 수행된다. 이를 위해 먼저 가상 폭발사고 시나리오로부터 철근 콘크리트 구조물에 충격과 충돌 하중이 복합적으로 작용하는 경우를 선정한다. 폭발하중으로 인한 구조물의 저항성능을 확보하기 방안으로는 복합신소재를 보강하는 경우가 고려되고, 복합신소재를 보강하지 않은 철근 콘크리트 벽체 구조물과 보강성능을 비교하여 제시한다. 또한, 막대한 시설과 비용 투자가 요구되는 폭발실험과 근접한 해석을 도출하기 위하여 실제 충격과 충돌 현상을 정확하게 묘사한 구성방정식과 상태방정식을 포함시킨 정교한 해석을 수행한다. 폭발하중과 같은 순간적인 동적 문제를 해석하기 위하여 외연적 고속충돌 해석 프로그램인 AUTODYN-3D을 활용하여 두 가지 대상구조물에 대한 수치 모의실험을 수행하고 복합신소재로 보강된 철근 콘크리트 벽체 구조물의 보강성능을 입증한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.485-496
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• 2013

2001년 9.11테러로 인한 미국 세계무역센터 및 미국 국방성 펜타곤이 붕괴된 이후, 전 세계적으로 충돌, 폭발 등의 극한하중에 의한 테러가 빈번하게 발생하고 있으며, 극한하중에 의한 구조물의 거동에 대한 사회적 불안감은 더욱 증가되고 있다. 그러나 지금까지의 사회기반시설구조물에는 폭발 및 충돌 등과 같은 극한하중에 대한 방호 및 방재개념을 설계에 고려하지 못하고 있는 실정이며, 원전격납건물, 가스탱크, 교량, 터널 등에 널리 사용되는 프리스트레스트 콘크리트 구조물에 대한 극한하중 연구는 전 세계적으로 미흡하다. 충돌과 같은 극한하중은 집약된 에너지의 급작스런 방출로 인한 높은 충돌압력을 형성하므로, 극한하중의 특성 및 전파 메커니즘을 이해하는 것이 필요하다. 그러므로 이 연구에서는 이방향 비부착 프리스트레스트 콘크리트 패널의 충돌저항성능을 비교검토하기 위하여, $1400mm{\times}1000mm{\times}300mm$의 철근콘크리트(RC), 프리스트레스 텐던으로만 보강된 콘크리트(PS), 프리스트레스 텐던과 철근으로 보강된 콘크리트(PSR, 일반적인 PSC) 시편을 제작하였다. 실험 조건에 맞춰 14 kN의 추를 10 m, 5 m, 4 m 높이에서 낙하하는 예비 실험과 3.5 m 높이의 본 실험으로 구성하여 충돌하중에 대한 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 실험적 평가를 수행하였다. 또한, 충돌실험을 위한 기본적인 실험 구성 및 계측시스템을 구축하였다. 충돌 저항성능은 균열형상, 손상면적, 에너지 흡수, 처짐, 변형률, 가속도 등의 충돌에 의한 계측데이터를 이용한 거동분석 뿐만 아니라, 충돌 후 잔류구조성능 실험을 수행하여 이방향 비부착 프리스트레스트 콘크리트 패널의 충돌저항성능을 검토하였다. 본 실험은 향후 국내외 프리스트레스트 콘크리트에 대한 충돌 방호설계 및 충돌해석 등 관련 연구분야의 기초자료가 될 것이라고 판단되는 바이다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.1033-1036
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• 2008

본 논문에서는 폭발하중으로 발생하는 폭풍파의 충격하중과 폭풍파로 초래된 파편의 충돌하중을 동시에 받는 RC 벽체 구조물의 비선형 충돌 손상거동 해석이 수행된다. 이를 위해 먼저 가상 폭발사고 시나리오로부터 RC 콘크리트 구조물에 충격과 충돌 하중이 복합적으로 작용하는 경우를 선정한다. 폭발하중으로 인한 구조물의 저항성능을 확보하기 방안으로는 GFRP 재료를 보강하는 경우가 고려되고, GFRP 무보강 RC 구조물과 보강성능을 비교하여 제시한다. 또한, 막대한 시설과 비용 투자가 요구되는 폭발실험과 근접한 해석을 도출하기 위하여 실제 충격과 충돌 현상을 정확하게 묘사한 구성방정식과 상태방정식을 포함시킨 정교한 해석을 수행한다. 폭발하중과 같은 순간적인 동적 문제를 해석하기 위하여 외연적 고속충돌 해석 프로그램인 AUTODYN-3D을 활용하여 두 가지 대상구조물에 대한 수치 모의실험을 수행하고 GFRP로 보강된 RC 벽체 구조물의 보강성능을 입증한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권5A호
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• pp.369-378
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• 2011

본 논문은 RC(Reinforced Concrete), SC(Steel-Plate Concrete) 격납구조에 대한 대형 민항기 충돌에 관한 응답해석을 Hydrocode인 Autodyn-3D를 통해 수행하였다. 이전에 연구된 대부분의 항공기 충돌 해석에서의 충격 하중은 국부적인 부분(동체면적의 약 2배)에 대해 Riera의 충격하중함수를 적용하는 방법을 이용하여왔다. 하지만, 본 논문에서는 실제 Boeing 767과 유사한 모델을 구현하여 대상 구조체에 직접 충돌 시켜 나타나는 현상을 비교 분석 하였으며, 항공기 모델은 강성벽(Rigid Target)에 대해 항공기를 충돌 시켰을 시 발생되는 충돌하중이력곡선과, Riera 함수를 이용한 충돌하중이력곡선과의 비교를 통하여 검증하였다. 항공기 충돌 시, SC 격납구조에 대한 충돌저항능력 및 응답, 안전성 효과를 평가 하기 위해 무근 콘크리트(Plain Concrete:PC), 철근 콘크리트(Reinforced Concrete:RC), 철근 콘크리트와 완전 부착된 내부 Liner Plate(CLP:Containment Liner Plate), 그리고 SC 격납구조에 대한 해석을 수행하였다. 따라서 항공기 충돌과 같은 비정상충격하중이 RC구조와 SC구조에 가해질 경우에 대한 거동 예측이 가능하며, 보수적인 안전성이 요구되는 RC 원전 격납건물에 SC구조를 적용하면 상대적인 안전성 증대 효과를 기대 할 수 있을 것으로 보여진다.

• 오토저널
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• 제13권3호
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• pp.19-24
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• 1991

본 고에서는 자동차 안전대책중에서 One-box car의 전면충돌 안전대책에 대하여 개략적으로 소개하고자 한다. 1. 충돌기본식 1/2M$V^{2}$=F.S에서 에너지 흡수율이 frame의 변형 평균 하중과 차체 변형량에 좌우된다. 2. frame 형상은 굽힘형보다 압축형이 동일한 변형구간에서 월등한 충돌에너지를 흡수한다. 3. 압축형 frame의 에너지 흡수효과는 main-frame의 버팀강도가 e.a-frame의 변형 하중보다 강해야만 그 효과를 충분히 얻을 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.535-546
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• 2010

최근 교량구조물의 증가와 더불어 차량 및 선박과 시설물 간의 충돌사고가 발생할 확률이 높아지고 있다. 특히 교량을 구성하는 상부구조와 하부구조 중에서 충돌에 의한 영향은 주로 교각 등의 하부구조가 받을 가능성이 크다. 교각에 차량 혹은 선박이 충돌하게 되면 교량 하부구조에 국부적인 손상을 유발하게 되며, 충돌사고는 훨씬 더 순간적이고 강한 물리적인 질량의 충돌을 동반할 수 있으며, 극단적인 경우 상부구조의 붕괴까지 유발할 수 있다. 그러므로 이 연구에서는 콘크리트 구조물인 교량의 교각과 같은 압축부재에 대한 설계 시 차량 등에 의한 충돌을 고려하고, 차량 충돌하중에 의한 손상지수를 정량적으로 평가하기 위해서 기존의 설계방법을 개선하고 새로운 구조물의 저항성능 평가방법을 정립하기 위하여 동적유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 교각단면, 차량의 충돌각에 따른 충격도, 축력 및 축력비, 콘크리트 강도, 주철근비와 횡방향 철근, 세장비 등을 변화시켜 케이스별 해석을 수행하였다. 이 연구 결과를 통해 콘크리트 구조물의 거동해석 및 설계기법을 Bayesian 통계방법을 이용한 만족도 곡선을 통해 충격하중을 받을 시의 성능 기반형 저항성능 평가방법을 개발하였으며, 이는 실제 충격하중에 의한 구조물의 방호성능 및 설계 시에 적절하게 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권6호
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• pp.17-25
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• 2010

본 연구는 U-채널 세그멘탈 콘크리트 교량의 차량 충돌 안전성에 대한 연구를 수행하였다. U-채널 세그멘탈 콘크리트 교량은 추가 고정하중을 감소시키고, 측보가 방호벽 역할을 동시에 수행하는 교량이라는 장점을 가지고 있다. 그러나 측보의 파괴는 전체 교량의 붕괴로 이어질 수 있는 위험 요소를 가지고 있다. 따라서, U-채널 세그멘탈 콘크리트 교량 측보의 차량 충돌에 따른 거동분석 및 특성파악이 필요하다고 판단된다. 본 논문에서는 AASHTO LRFD 설계기준 (2007)의 정적 및 동적 차량 충돌해석 기준을 적용하여 U-채널 세그멘탈 콘크리트 교량의 충돌해석을 수행하였다. 정적차량충돌해석의 경우에는 AASHTO LRFD 설계기준 (2007)에서 제시하고 있는 등가정적하중 재하하여 해석을 수행하고, 동적차량충돌의 경우에는 AASHTO LRFD 설계기준 (2007)의 방호벽 충돌실험기준에 근거한 실제 차량을 모델링하여 충돌해석을 통한 안전성 검토를 수행하였다. 검토결과, AASHTO LRFD 설계기준 (2007)을 만족하는 정적 및 동적 충돌하중에 대해 U-채널 교량시스템은 안전성을 확보하고 있는 것으로 판단된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권2호
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• pp.181-186
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• 2009

본 연구의 목적은 주로터 블레이드와 장애물 충돌 시 실제 파괴형상과 유사한 시뮬레이션을 통해 발생되는 하중을 구하고, 이것을 이용하여 허브 및 변속장치의 안전성을 검토함으로써 승무원의 안전성을 확보하는 것이다. 헬리콥터의 실제 운용 시에 주로터 복합재 블레이드 바깥쪽 10% 지점에 직경 203mm의 강체실린더가 충돌할 경우에도 주로터주축은 파괴가 발생하지 않아야 하고 변속장치가 탑승공간으로 침투하는 위험한 변위가 발생하지 않아야 한다. 강체와 블레이드 충돌 시 주로터의 주축과 변속장치의 영향성을 확인하기 위하여 탄소성 손상 재질을 사용하여 복합재 블레이드와 나무(강체실린더의 경우는 강체)의 해석모델을 구성하였으며, 파괴진행과정을 실제와 유사하게 구현하기 위해 여러 개의 접촉면을 생성하여 충돌해석을 수행하였고, 구형베어링 및 리드래그댐퍼에 전달되는 하중을 구하였다. 또한, 블레이드 회전속도 및 피치각도의 변화가 전달하중에 미치는 영향을 검토하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.604-613
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• 2018

전 세계적으로 철도의 노후화 및 고속화 등으로 인한 열차탈선사고가 증가하고 있으며, 그로인한 인적 물적 피해가 증가하고 있는 실정이다. 특히 철도교량의 경우에는 가드레일 또는 방호벽 등을 설치하고 있으나, 이는 탈선열차차량(train body level)이 방호벽과 충돌함으로써 열차의 탈선운동을 억제하여 정지시키는데 목적이 있다. 이와 같은 차량에 의한 탈선방호는 인명피해 위험성 및 2차 피해발생 가능성이 높다. 그러므로 본 연구에서는 주행레일 사이에 일탈방호시설물(DCP, Derailment Containment Provision)을 설치하여, 차륜 또는 차축(wheel/bogie level)에서 탈선열차를 방호할 수 있는 시설물을 개발하였다. 또한, 기존 철도교량의 일탈방호성능을 확보할 수 있도록 DCP의 급속시공이 가능하도록 설계하였으며, 방호벽에 작용하는 충돌하중과 급곡선부에서의 관성력을 감소시킴으로써 일탈된 열차가 교량 밖으로의 전도 낙하방지 및 반대편 선로의 침입하는 것을 최소화 하고자 하였다. 본 논문에서는 LS-Dyna을 이용하여, 설계한 DCP의 열차 충돌위치 및 콘크리트 궤도 접합조건에 따른 거동에 대하여 해석적으로 변수연구를 수행하였다. 특히 접합조건은 접합재료의 물성치에 따라 끊어짐을 모사하는 Tiebreak contact과 완전 부착되었다고 가정하는 Perfect bond contact으로 나눠 해석적으로 검토하였다. DCP의 변위, 앵커 및 콘크리트의 응력, 변형률을 확인한 결과 Tiebreak contact이 실제 충돌하중에 대한 거동을 보다 유사하게 모사하는 것으로 판단하였다. 또한, 충돌위치에 따른 변위는 접합구간에서 가장 큰 변형이 발생하였으며, DCP 블록의 중앙에 충돌이 가해질 경우, 충돌하중이 가해지는 DCP 배면에서 휨 파괴가 발생하였다. 본 연구에서 수행한 충돌해석은 실제 충돌실험의 어려움에 의해 사전적으로 해석을 수행하였으며, 이를 바탕으로 DCP 앵커 설계변경은 필요할 것으로 판단된다.