• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.435-454
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• 2007

본 연구에서는 국내 내진 설계규정에서 고려하고 있지 않은 근거리지진의 특성을 규명하고, 사장교 구조물에 미치는 영향을 검토하고자 한다. 대표적인 근거리 및 원거리지진의 실측자료를 선정한 후, 탄성 및 비탄성응답스펙트럼을 작성하여 지진기록의 특성을 분석하였다. 세 가지 형식의 사장교 및 실제 사장교 구조물을 대상으로 지진특성에 따른 응답해석을 수행하여 주요부재에 대한 응답특성을 비교 분석하였다. 또한 지진응답해석 결과를 이용하여 신뢰성해석을 수행하였으며, 신뢰성지수 및 파괴확률을 검토함으로써 대상 사장교 구조물의 내진 안전성을 정량적으로 평가하였다. 응답스펙트럼, 지진응답해석 및 신뢰성해석 결과에 의하면 근거리지진이 사장교 응답에 대한 영향은 기존의 원거리지진과는 상이한 양상을 보이고 있으므로, 사장교 구조물 설계 시 중요한 인자로 고려해야 할 것을 제시하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.78-87
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• 2017

최근 제품이나 시스템의 품질은 고객만족을 의미하기에 점점 더 중요하게 인식되고 있다. 이러한 품질의 한 특성으로 인식되는 성능은 주어진 기능을 얼마나 잘 수행하는가를 의미하는 것으로 고객만족에 가장 접근하는 특성이다. 그러나 선박과 같은 대형 구조물을 다루는 공학자에게 있어서 안전성은 사고 시에 발생하는 파괴나 인명피해 등과 밀접하게 관계되어 있기 때문에 그 중요성이 더욱 크게 인식되고 있다. 본 연구에서는구조물에서 중요하게 인식되는 성능과 안전성을 고려하여, 품질기능전개(QFD)를 이용하여 성능을 분석하고 파괴모드(Failure Mode) 및 영향 분석(FMEA)을 이용하여 안전성을 분석함으로써 고객의 요구사항에 기반을 둔 품질 분석방법을 제시하였다. 또한 이를 살물선(Bulk Carrier)의 화물창구(Hatchway)에 적용하여 화물창구 시스템의 품질향상을 위한 성능과 안전성 측면에서 중요한 부재를 파악하였고, 성능과 안전성 측면에서 개별적으로 파악된 중요 부재 및 부품들 중에는 공통적으로 파악된 것들이 존재하는데, 이들은 성능과 안전성을 동시에 향상시킬 수 있는 부재 및 부품들이므로 설계자는 설계 시 이러한 부재나 부품에 더 많은 관심을 갖고 개선함으로써 제품 및 시스템의 품질을 향상시킬 수 있는 결과를 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.843-850
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• 2020

본 연구의 목적은 국내 위험물 운송용 탱크화차의 충돌안전설계 가이드라인 제안을 위해 해외 충돌안전 기준에 따른 국내 위험물 운송화차에 대하여 비선형 충돌해석을 하여 위험성을 평가하고, 구조적 취약부를 분석하는데 있다. 유럽의 EN 12663-2에서 규정하는 화차의 완충시험 및 북미 49CFR179에서 규정하는 탱크 펑크시험기준을 분석하였으며, 상용 유한요소 해석 솔버인 LS-DYNA를 이용하여 각각 기준에 따른 비선형 유한요소모델을 모델링하였다. EN 규격의 완충시험 해석결과 충돌속도 6 km/h 이하에서는 소성변형이 발생하지 않을 것으로 예측하였지만, 8 km/h 이상의 충돌속도에서 중앙연결기를 통한 하중 전달으로 차체의 센터실 후방 및 탱크 중앙 지지부에서 소성변형을 확인하였다. 북미 법규의 탱크 펑크시험 해석결과 국내 탱크화차는 두부 충돌모드에서 충돌차량의 운동에너지를 4 % 이상 흡수시 두부의 코너부에서 탱크 외벽의 파괴가 발생하였으며, 측면 충돌모드에서 운동에너지 30 % 이상 흡수시에 충격체가 접촉하는 탱크 외벽의 파괴가 발생하여 내부 적재물의 누출을 예상하였다. 국내 유류 운송용 탱크화차의 해외 충돌안전 기준의 만족을 위해서는 차체 구조보강 설계 및 탱크 방호설계 수준을 향상시킬 필요가 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.545-553
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• 2016

이 논문에는 교량바닥판의 지간장이 짧은 단지간용 프리캐스트 콘크리트패널에 대해 수행한 정적하중 재하실험 결과들을 나타내었다. 단지간용 콘크리트패널은 콘크리트패널 하면에 콘크리트리브가 부착되어 있으며, 기존 LB-DECK과 달리 콘크리트패널 상면에 Top bar가 없는 단면이다. 콘크리트패널에 부착되는 콘크리트리브의 개수와 단면 상세는 교량바닥판의 지간장과 철근콘크리트바닥판 두께 변화에 따른 설계하중에 대해 변수해석 결과를 토대로 결정하였다. 콘크리트패널 상면에는 현장타설되는 콘크리트와 합성거동을 위해 전단철근을 배치하였다. 변수해석을 통해 산정된 콘크리트패널이 설계하중에 대해 사용성과 안전성을 만족하는 가를 확인하기 위해 정적하중 재하실험을 수행하였다. 지간장 1.6 m인 단지간 콘크리트패널 실험체 3개 제작한 후 정적하중 재하하면서 각 실험체의 처짐, 균열, 그리고 최종 파괴양상을 살펴보았다. 설계하중이 작용할 때 각 실험체의 처짐, 균열하중, 그리고 균열폭을 토대로 사용성을 평가하였다. 또한 각 실험체의 최종 파괴양상과 극한강도를 토대로 계수설계하중에 대한 안전성을 평가하였다. 실험 결과 단지간용 콘크리트패널이 사용성과 안전성을 만족하는 것을 확인할 수 있었다. 추가적으로 단지간용 콘크리트패널을 적용할 수 있는 교량바닥판의 지간장 범위를 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.605-615
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• 2016

스트럿-타이 모델 방법을 이용한 콘크리트 구조부재의 설계 시 구조부재 내부의 하중전달 메커니즘을 대변하는 스트럿-타이 모델을 형성하는 일은 어렵다. 스트럿-타이 모델 형성의 어려움을 극복하고 하나의 스트럿-타이 모델을 이용하여 다양한 여러 하중조합을 고려하고자 2차원 격자 스트럿-타이 모델 방법이 제안되었으나, 이 방법에 도입된 스트럿의 유효강도 결정방법, 스트럿과 타이의 하중전달능력 결정방법, 그리고 스트럿-타이 모델의 기하학적 적합조건 검토방법 등을 비롯한 몇 가지의 기본개념에 관한 내용만 소개되었을 뿐 이 방법의 타당성 검증에 대한 연구는 매우 미흡하다. 따라서 이 연구에서는 철근콘크리트 깊은 보의 정확한 해석과 경제적이고 안전한 설계를 위하여 기 제안된 2차원 격자 스트럿-타이 모델 방법의 적합성을 검증하였다. 이를 위하여 파괴실험이 수행된 다수의 철근콘크리트 깊은 보의 파괴강도를 2차원 격자 스트럿-타이 모델 방법, 현행 설계기준의 단면법, 그리고 현행 설계기준의 전통적인 스트럿-타이 모델 방법으로 예측하였으며, 그 예측 결과의 비교분석을 통해 기제안된 2차원 격자 스트럿-타이 모델 방법의 타당성을 평가하였다.

• Composites Research
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• 제21권6호
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• pp.23-30
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• 2008

본 논문에서는 자연 노화가 필라멘트 와인딩으로 제작된 압력용기의 강도 분포와 구조 사용 수명에 미치는 영향을 연구하였다. 자연 노화에 따라 변화되는 섬유 방향 파괴 변형률을 설계 확률 변수로 하는 확률 강도 해석을 수행하였다. 이때 확률강도 해석은 정확한 파열 압력을 예측하기 위해 연속 파손 모드가 고려되었고, 비선형 한계식의 해를 구하기 위해 FORM방법이 이용되었다. 해석을 통해 노화 시간별 파괴 확률 분포 선도를 구하였다. 복합재 구조물의 특성상 재료 물성 및 제작 공정 변수 영향으로 제품의 성능 변동성이 비교적 크게 나타났고, 노화로 인한 압력용기의 파열 압력 저하 현상은 대부분 10년 이내에서 발생하였다. 임의 적층의 복합재 압력 용기를 모델로 하여 수명을 평가한 결과, 파괴 확률 2.5%와 안전율 1.3을 고려한 설계 압력 3,250psi기준으로 약 13년의 사용 수명이 평가되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.135-147
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• 2013

대부분 사면파괴는 장마기간의 집중호우로 인해 발생하고 있다. 일정시간 강우가 지속되면, 지반의 함수비가 증가되고 모관흡수력이 감소되기 때문에 사면의 안전율은 저하된다. 지하수위 변화로 해석되는 안전율 설계기준은 실제 사면에서 일어나는 현상들을 설명하기에 부족함이 많이 있기 때문에 사면의 관리, 설계, 그리고 시공하는 문제에 있어서 불포화지반의 침투거동을 정확히 예측하여 사면의 불안정성을 평가하는 것이 요구된다. 일반적으로 강우에 의해 사면전체가 포화되는 것이 아니라 강우시간이 지속됨에 따라 얕은 깊이부터 포화되고, 모관흡수력은 급격히 감소한다. 이 상태가 지속되면 지반의 강도가 감소하여 대부분 얕은 파괴 또는 표층파괴 형태로 사면붕괴가 시작된다. 본 논문에서는 전통적인 사면의 건기와 우기시 사면안정해석과 불포화지반의 침투해석을 연계한 사면안정해석을 이론식과 수치해석의 검증을 통하여 포화토와 불포화토의 차이점을 실제 현장사면에 적용하여 비교분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.144-148
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• 2009

지구온난화로 인한 홍수빈도 및 강우강도의 증가로 홍수피해의 규모는 더욱 증가하고 있다. 그리고 방재대책도 발생한 피해에 대한 복구를 주된 정책으로 하던 소극적 자세에서 벗어나 과학적 공학적 접근을 통해 재해에 대응할 수 있는 기술을 개발하는 적극적 홍수방어 체계를 구축하고 있다. 또한, 설계빈도의 무조건적인 상향조정에 따른 확정론적인 방법에 의존하기 보다는 추계학적 방법을 도입한 수문량 확충 및 매개변수의 불확실성 분석이 필요성이 대두되고 있는 실정이다. 일반적으로 수공구조물의 설계 시에는 설계홍수량을 사용하는데 이는 홍수특성, 홍수발생빈도, 홍수발생 가능성 등을 수공구조물의 규모와 파괴 시 예상되는 피해 정도에 따라 요구되는 안전성을 함께 고려해 수공구조물의 설계기준으로 활용된다. 설계홍수량은 지속시간과 재현기간을 사전에 지정하여 빈도분석을 통해 설계강우량을 산정하고 이를 강우-유출 분석을 함으로써 산정된다. 설계강우량은 빈도분석을 위해 선택된 강우형태에 따른 수문학적 무작위성을 포함하고 있다. 따라서 시간적 변동을 고려한 적절한 강우양상 형태의 선택은 수문학적으로 안전한 수공구조물의 설계 및 평가에 매우 큰 영향을 미친다. 현재의 경우는 강우형태에 대한 선택이 경험에 의해 임의로 이루어지므로, 토목공학자는 여러 가지 발생 가능한 강우형태에 따른 시간적 분포에 대해 고려해야 한다. 본 연구에서는 Huff분위에 따른 무차원 누가 강우곡선을 이용해 강우변동양상 생성을 위한 제약조건을 log-ratio 변환을 이용해 극복하였으며, 결과의 통계 특성치를 Johnson 분포를 통해 표준정규분포로 변환시켰다. 무작위 변수 발생 후 강우양상별 표준정규값의 상관행렬을 이용하여 상관성이 있는 무작위변수로 변환하였다. 얻어진 상관성을 갖는 무작위변수는 log-ratio 역변환을 통해 상관성을 갖는 변수로 재변환해서 무차원화된 강우곡선을 얻을 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권9호
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• pp.23-32
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• 2008

본 논문에서는 계단식 형태로 시공되는 블록식 보강토 옹벽의 전체 안정성이 고려된 설계에 관한 내용을 다루었다. 다양한 계원과 이격거리로 설계된 네 가지 설계사례에 대해 현재 통용되고 있는 FHWA 및 NCMA 설계기준에 근거하여 내 외적 안정해석을 수행하고 그 결과를 토대로 두 설계기준의 차이점을 검토하였다. 아울러 대상옹벽에 대해 한계평형해석에 근거한 사면안정해석과 연속체역학 기반의 강도감소기법 해석을 수행하여 계단식 옹벽의 설계를 지배하는 파괴 메카니즘을 고찰하였다. 그 결과 내 외적 안정성 공히 FHWA에서 채택하고 있는 설계기준이 NCMA 보다 보수적인 결과(낮은 안전율)를 주는 것으로 나타났다. 또한 계단식 옹벽의 보강재의 소요 포설 길이는 전반적으로 전체 안정성에 좌우되는 것으로 검토되었으며 상부 옹벽의 보강재의 길이는 현 설계기준 보다 현저히 증가시켜야 하는 것으로 검토되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권4호
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• pp.133-140
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• 2008

콘크리트 구조물에 대한 설계법이 현재의 한계상태 설계법에서 성능기반 설계법으로 전환되고 있는 추세이며, 이에 대한 연구가 미국, 유럽 및 일본 등에서 이루어지고 있다. 성능기반 설계법은 현행의 설계규준에서의 많은 불확실성(uncertainty)을 합리적으로 고려함으로서, 구조물이 일정한 신뢰성과 안전성을 확보하도록 하기 위한 연구로서, 신뢰도 높은 비선형 해석기술의 확보와 함께 이를 직접 설계에 적용하기 위한 방안에 대한 연구가 필요하다. 이 연구에서는 저자 등에 의하여 개발된 비선형 유한요소 해석 프로그램(RCAHEST)을 신뢰성 있는 철근콘크리트 기둥 실험체 적용하여 그 적용성과 타당성을 검증하였고, 신뢰성 이론을 바탕으로 파괴에 대한 목표 신뢰지수를 확보할 수 있도록 하는, 비선형 유한요소해석으로부터의 해석결과에 적용할 안전계수를 산정하여 현행의 설계 기준등과의 비교 분석을 수행하였다.