• Composites Research
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• 제34권2호
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• pp.115-122
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• 2021

복합재료 중에서 SMC(sheet molding compound) 복합재료는 자동차의 차체 성형에 주로 쓰이고 있다. 자동차 산업에서는 차량 사고를 고려하여야 하므로 재료의 충돌 거동 및 특성에 관한 연구는 필수적이다. 충돌은 짧은 시간에 일어나기 때문에 육안으로 확인이 어렵다. 따라서 충돌 거동을 확인하기 위해서는 유한요소 모델을 이용한 충돌 손상 해석이 필요하다. 충돌 손상 해석을 위해서는 SMC 복합재료의 손상 모델에 대한 파라메터가 요구된다. 본 연구에서는 SMC 복합재료의 손상 모델에 대한 파라메터를 획득하기 위해 인공신경망 기법을 적용하였다. LS-DYNA에서 파라메터에 따른 결과를 이용하여 대체 모델을 구성하였다. 자유 낙하 충돌 실험에서 얻은 흡수 에너지와 인공신경망 모델을 이용한 흡수 에너지를 비교하여 최적화된 파라메터를 획득하였다. 획득한 파라메터를 유한요소 모델에 적용해 결과를 비교하여 파라메터의 신뢰성을 검증하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2023년도 춘계학술대회
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• pp.156-157
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• 2023

중앙해양안전심판원의 연간 통계에 따르면 어선의 충돌사고가 전체 충돌사고 중 과반 이상을 점유한다. 충돌사고에서 어선은 타선종보다 규모가 작고 빠른 속력으로 통항함에 따라 중대 사고의 비율도 높다. 이에 따라 충돌요인을 기반으로 한 사고 심각도간의 관계 규명이 필요하다. 본 논문에서는 도로 교통공학에서 다루고 있는 유효충돌속도의 개념을 활용하여, 어선 충돌 시 유효충돌속도를 산출하는 방법을 제시하였다. 그리고 유효충돌속도가 증가할수록 사고 선체 손상 심각도가 증가하는지를 확인하기 위해, 순서형 로지스틱 회귀분석 방법으로 중앙해양안전심판원 해양사고 재결서 5년간(2016~2020년)의 데이터 286건을 분석하였다. 분석결과, 충돌 당시 산출된 유효충돌속도가 클수록 중손과 전손사고의 확률은 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과는 추후 유효충돌속도를 기반으로 한 어선의 적정항행 속력이나 제한 속력의 제한 등에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.169-176
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• 2015

교량의 교각 설계시에는 설계기준에 의거하여 차량의 충돌에 대비한 적절한 방호시설 등이 고려되고 있으나, 지하차도의 기둥 설계시에는 차량의 충돌과 관련된 규정이 없다. 또한 지하차도의 기둥은 상대적으로 폭이나 두께가 작아서 차량의 충돌에 의하여 큰 손상이 발생할 수 있다. 본 논문에서는 지하차도 기둥에 대한 충돌해석을 통하여 차량의 충돌에 의한 구조물의 손상을 평가하였다. 충돌해석에서는 지하차도 기둥의 물성과 형태 그리고 차량의 속도와 종류 등이 매개변수로 고려되었다. 수치해석 결과 지하차도 기둥이 심하게 손상되는 경우가 있었으며 따라서 지하차도의 기둥 설계시에는 차량 충돌에 대한 적절한 고려가 필요하다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제10회 학술강연회논문집
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• pp.10-10
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• 1998

본 연구에서는 제트 추진 기관의 터빈 익렬에서의 유동과 대기 중에 부유되어 있는 입자 또는 연소 생성물들이 제트엔진 내부로 유입될 경우 이에 따른 압축기 및 터빈 날개의 마모 및 충돌 부위를 예측하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 일반적으로 각종 항공기의 추진 기관용 가스 터빈 엔진은 대기중에 부유되어 있는 각종 입자들의 영향을 받게 된다. 특히, 확산 지역을 통과하는 항공기나 먼지 입자 부유물이 많은 공업지대 또는 사막지역을 비행하는 항공기의 경우는 모래 알갱이, 먼지 및 연소 입자의 직접적인 영향을 받아 각 요소들에 심각한 부식 및 마모가 발생됨으로써 성능 저하 및 냉각 통로의 막힘, 압축기와 터빈 날개의 손상 등이 예측되어진다. 특히 항공기용 추진 기관은 엔진 입구에 유입 공기를 정화하기 위한 여과장치의 설치가 불가능하며, 자동차용 가스터빈 엔진의 경우는 여과 장치를 부착하여도 미세한 입자들이 여과 장치에 여과되지 않고 엔진 내부로 침투하게 되므로 치명적인 손상이 예상된다. 이러한 손상들은 초기에는 미세하게 발생하지만, 손상 정도가 점점 누적됨에 따라서 항공기의 안전 운전에 심각한 위험 요소로서 작용할 수 있으며, 경제적으로도 기관의 유지 보수비용의 증가를 가져올 수 있다. 따라서 압축기에 화산재 또는 대기중에 부유되어 있는 금속 입자나 먼지입자 등이 유입되었을 경우, 압축기 날개의 손상 부위와 정도를 예측하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 Lagangian방법을 적용하여 압축기 날개위의 부유 입자 충돌 부위를 예측하고, 설계 시 이를 보완할 수 있는 기준을 제시하였다. 아울러 설계 입구각과 크게 벗어난 유동의 유입시에 발생되는 박리 현상과 이에 따른 입자의 유동 및 날개의 입자 접착 부위를 예측하였다. 본 연구에서는 여러 크기의 입자(다양한 Stokes 수)들을 주어진 속도에서 유선을 따라 압축기 입구에서 압축기 유로로 여러 위치에서 부유 시켜서 그 입자들의 궤적 및 충돌, 점착 위지를 고찰하고, 정량적인 충돌량을 해석하기 위하여 입자 충돌 계수를 정의하여 압축기 날개 표면의 충돌특성을 알아보았다. 이러한 예측을 통하여 압축기 날개 표면의 충돌 부위를 예측하고, 날개의 표면을 코팅하는 등 보호 개선책을 제시할 수 있고, 연소의 반응물 입자가 터빈 날개에 충돌하여 발생되는 날개 표면의 파손, 냉각 홀의 막임, 연소 입자의 점착 부위 등을 예측하여 보완책을 준비할 수 있도록 하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.265-274
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• 2015

지금까지 항공기 충돌에 대한 안전성 검토는 국부거동 및 전반거동으로 나뉘어 검토되어 왔으며, 이 중 국부거동의 평가는 RC (Reinforcement Concrete)벽체를 대상으로 실험에 기초하여 제시된 국부손상 평가식을 사용하여 검토되었다. 그러나 최근 적용이 시작된 SC (Steel plate reinforced Concrete)벽체의 항공기 충돌에 대한 국부적인 거동 및 손상을 평가할 수 있는 자료는 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 연성 충격체인 이상화된 항공기 엔진을 대상으로 콘크리트 벽체의 두께 및 강판의 강재비를 변수로 충돌해석을 수행하여 SC벽체 및 RC벽체의 국부손상을 평가하였다. SC벽체 및 RC벽체에 대한 충돌해석결과로부터 국부손상에서 나타나는 관입깊이를 상호 비교분석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권7호
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• pp.555-563
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• 2012

지구궤도 상에는 무수히 많은 우주파편(Orbital debris)이 존재하며 매우 높은 속도로 선회하고 있기 때문에 정상가동중인 인공위성과 충돌 시 위성구조체에 치명적인 손상을 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 입자완화유체동역학(Smoothed particle hydrodynamics, SPH)을 이용하여 우주파편과의 초고속충돌로 인해 발생 가능한 저궤도 위성구조체의 손상분석을 수행하였다. 위성구조체의 본체 패널(Panel)로 사용되는 허니콤샌드위치패널(Honeycomb sandwich panel, HC/SP)에 대해 충돌속도에 따른 손상분석을 수행하였으며 위성구조체 내부부품의 안전성 분석을 위해 전자박스가 HC/SP에 직접 부착된 경우와 10cm 오프셋 된 경우에 대한 초고속충돌해석 및 손상분석을 수행하였다. 고도 685km의 저궤도에서 2% 정도의 충돌확률을 갖는 우주파편들을 고려할 때, HC/SP 자체에 관통이 발생하는 것으로 나타났으며 부착형 전자박스의 경우와 오프셋형 전자박스의 경우에는 전자박스에 관통이 발생하지 않고 미소 크레이터(Crater)만 발생되는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권10호
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• pp.1097-1103
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• 2011

액적충돌침식은 증기나 공기에 포함된 액적이 금속 소재에 고속으로 충돌할 때 모재가 손상되는 현상이다. 액적충돌침식 손상은 증기터빈이나 빗방울과 부딪치는 항공기에서 주로 발생되어 왔으나 최근에는 원전 배관에서도 발생하고 있다. 원전 배관 중에서도 특히 높은 압력강하가 발생하고 2상 증기가 흐르는 배관에서 주로 발생한다. 실제 2011년 초반 국내 한 원전에서는 2상 증기가 흐르는 배관에서 액적충돌침식 손상으로 인한 누설이 발생한 바 있다. 본 논문에서는 액적충돌침식 손상이 발생한 배관에 대하여 손상을 억제할 수 있는 설계변경 방안에 관한 연구를 수행하였다. 설계변경은 유체 유동측면에서 분석하였으며, 상용 수치해석 코드인 FLUENT를 이용하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권4A호
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• pp.311-321
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• 2011

RC 슬래브에 배근되는 철근비와 충격체의 충돌속도가 국부손상에 미치는 영향을 평가하기 위하여 일련의 충돌해석을 수행하였다. 해석결과, 철근비는 관입깊이 및 관통두께에 별 다른 영향을 미치지 않았으며, 후면 콘크리트의 탈락면적에는 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 충격체의 충돌속도가 증가할수록 철근콘크리트 슬래브의 국부손상 정도는 증가하는 경향을 보였다. 이상의 해석결과는 격납건물 및 구조물의 내충격설계시 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권1A호
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• pp.25-33
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• 2011

본 논문에서는 폭발에 의한 폭풍파 및 파편 충돌하중을 받는 강판보강 콘크리트 패널의 충돌손상거동 수치해석이 수행된다. 폭발로 인해 발생되는 순간 동역학적인 충돌손상 메커니즘은 매우 복잡하며, 이에 대한 실험적 연구 또한 막대한 비용과 시설이 요구되기 때문에 explicit 유한요소해석 프로그램인 AUTODYN을 이용하여 수치적 연구가 수행된다. 그러나, 단일의 수치해석기법을 적용하여 폭풍파 및 파편의 충돌에 의한 손상거동을 명확히 모사하기에는 한계가 있다. 따라서 수치해석의 정확성 및 효율성을 높이기 위해 Euler-Lagrange, SPH(smoothed particle hydrodynamics)-Lagrange 기법을 커플링하는 복합적 수치해석(multi-solver coupling) 기법이 제안된다. 제안된 해석기법과 2차원 축대칭 모델을 적용하여 강판보강 유무에 따른 콘크리트 패널의 충돌손상거동 해석이 수행된다. 수치해석 결과 무보강 콘크리트 패널의 경우, 파편 충돌에 의해 파쇄 및 관통이 발생되었고 강판보강 콘크리트 패널의 경우 강도 및 강성의 증가로 인해 관통이 발생되지 않았고 최대처짐 및 파편억제효과가 나타났다. 해석결과는 기존의 실험결과와 비교하여 잘 일치되었고 제안된 복합적 수치해석 기법은 충돌손상에 대한 보강성능을 평가하는데 효과적으로 적용가능하다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권10호
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• pp.1105-1110
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• 2011

유동가속부식(FAC)은 가장 잘 알려진 탄소강 배관 손상 메커니즘으로 현재 국내 전 원전에서는 유동가속부식으로 인한 감육현상을 관리할 수 있는 체계적인 방안이 수립되어 있다. 그러나, 발전소 배관은 다양한 침식손상 메커니즘에 의해 여전히 손상을 받고 있다. 대표적인 침식 메커니즘은 캐비테이션, 액적충돌침식(LDIE), 플래싱, 고체입자침식(SPE)이다. 본 논문에서 기술하는 액적충돌침식 은 손상예측이 어렵고, 관리를 위한 체계적인 방안도 수립되어 있지 않다. 본 논문에서는 실제 발전소 현장에서 발생한 사례를 바탕으로 기존에 개발된 예측 모델과 실험을 통해 얻어진 상관식을 비교하여 액적충돌침식으로 인한 손상을 평가할 수 있는 방법을 제시하였다.