• Composites Research
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• 제34권4호
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• pp.257-263
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• 2021

복합재료는 높은 비 강성 및 비 강도 특성으로 인해 기체 혹은 액체 연료를 저장하기 위한 압력 용기의 설계 및 제작에 널리 활용되고 있다. 이에 따라, 압력용기의 파열압력 또는 파단 변형률의 기계적 특성의 보다 정확한 측정은 상용화 전에 필수적 요소이다. 그러나, 기존의 시험방법을 활용한 복합재료 압력 용기의 안전성 검증은 하중 전달 매체의 변형으로 인한 추가적인 에너지 손실의 발생과, 불필요한 하중 및 모멘트의 발생 등의 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 수직기둥의 이론적인 하중전달 정도와 적용 가능한 수직방향 변위를 고려하여 세그먼트형 링 버스트 시험장치를 설계하였다. 또한, 세그먼트 형 링 버스트 시험장치의 균일한 압력분포를 검증하기 위해 수치해석을 활용하였고, 수압 시험방법과 링 시편의 원주방향 응력 및 변형률 분포를 비교하였다. 복합재료 압력용기의 파괴 거동을 모사하기 위해 Hashin 파손 기준을 적용하였고, 실험적으로 파단 변형률을 측정하여 이를 수치해석 결과와 비교하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.169-178
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• 2009

현행 도로교설계기준의 철근콘크리트 교각 심부구속 횡방향철근량 산정식은 중심축력을 받는 기둥에서 콘크리트 피복이 탈락된 후 콘크리트 심부만으로 저항하는 축강도가 콘크리트 피복이 탈락되기 이전의 축강도 이상이 되기 위하여 필요한 횡구속 철근비로서 콘크리트 압축강도, 횡방향철근 항복강도 및 단면적비율을 주요변수로 고려하고 있다. 이들 변수 중 피복두께에 따라 달라지는 전체단면적과 심부단면적의 단면적비율은 압축파괴 영역에서의 강도발현 측면을 고려한 변수이므로 교각과 같이 작용축력이 상대적으로 낮아 축력보다는 모멘트에 의해서 지배되는 인장파괴 영역의 연성거동 측면에서는 단면적비율이 미치는 영향은 크지 않다. 그러나 설계기준의 횡방향철근량 산정식 자체가 교각의 내진거동에 중요한 요소인 연성능력을 직접적으로 고려한 식이 아니기 때문에 단면크기가 상대적으로 작은 경우 또는 내구성 등의 확보 차원에서 콘크리트 피복두께가 증가하여 단면적비율이 과도하게 커지는 경우에는 교각의 시공성 및 경제성이 저하될 정도로 많은 횡방향철근량이 요구되는 문제점을 야기한다. 따라서 본 논문에서는 콘크리트 피복두께가 심부구속 횡방향철근량 산정식에 미치는 영향을 비교, 분석하고 보다 합리적인 내진설계를 위한 심부구속 횡방향철근량 산정식을 수정 제안하였으며 국내 외에서 수행된 실험 결과를 바탕으로 제안식의 안전율 및 타당성을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.884-891
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• 2020

교량은 현대 사회에서 중요한 사회기반시설물 중에 하나로 교량의 붕괴는 막대한 인명 피해와 경제적 손실을 일으킬 수 있다. 따라서 교량의 구조적 안전성을 평가하는 것은 매우 중요하며, 이를 위해 교량을 둘러싼 여러 종류의 불확실성 요인들을 고려하는 구조신뢰성 해석이 흔히 사용된다. 본 연구에서는 다양한 하중 조건에서 교량의 안전성을 평가하기 위한 새로운 구조신뢰성 해석 플랫폼을 제안한다. 제안 플랫폼 FERUM-MIDAS는 신뢰성 해석 소프트웨어인 Finite Element Reliability Using MATLAB(FERUM)과 교량 설계/해석에 특화된 상용 소프트웨어인 MIDAS/CIVIL을 연결하여, 자동적인 입출력 데이터 교환을 통해서 구조신뢰성 해석을 수행한다. 나아가 MIDAS/CIVIL의 그래픽 사용자 인터페이스로만 소프트웨어 구동이 가능한 한계점을 극복하기 위하여 FERUM에 별도의 그래픽 사용자 인터페이스 제어 모듈을 추가하였다. 본 연구에서는 제안 플랫폼을 간단한 프레임 예제에 적용하여 대표적인 신뢰성 해석 방법인 FORM(First-Order Reliability Method)과 MCS(Monte Carlo simulation)의 해석 결과를 비교·분석하였으며, 계산된 파괴확률 차이가 5% 미만인 것을 확인하여 제안 플랫폼의 검증을 완료하였다. 이와 더불어 개발된 플랫폼을 활용하여 KL-510 활하중 모델을 고려한 프리스트레스트 콘크리트(pre-stressed concrete, PSC)교의 파괴확률과 신뢰도 지수를 도출하고, 그 결과를 분석하여 교량의 구조적 안전성을 평가하였다. 본 연구에서 제안한 새로운 구조신뢰성 해석 플랫폼을 통해 교량의 효과적인 신뢰도 기반 안전성 평가가 가능할 것으로 기대된다.

• 지질공학
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• 제18권3호
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• pp.277-285
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• 2008

쏘일네일링은 최근 들어 그 적용성이 확대되고 있으나 아직까지 공인된 설계방법이 없다. 또한 쏘일네일링은 설계변수가 많고 설계변수 상호간의 민감도에 대한 연구가 되지 않은 상황에서 명확한 근거 없이 사용되고 있다. 특히, 본 연구의 주요 과제인 네일의 설치각도에 대한 민감성은 다루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구는 이론적 계산식을 바탕으로 파괴면에 대한 네일의 각도와 벽체의 높이, 단위중량, 점착력, 내부 마찰각, 네일에 작용하는 인장력 등을 고려하여 안전율을 분석하였다. 그 결과, 배면지반이 수평이고 수직벽체인 경우 네일의 설치 각도는 하향보다 상향이 모두 안전율이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제6권3호
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• pp.207-215
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• 2012

광 역학치료(Photodynamic therapy: PDT) 중 하나인 기존의 LED 광 조사는 연속파(Continuous wave: C.W) 방식의 635 nm 파장으로 여드름 치유에 가장 많이 사용되어 왔으나, 이 방식은 에너지효율이 낮고 생체조직에 열이 많이 발생하여 개선의 방안이 필요했다. 본 논문에서는 에너지효율을 높이고 여드름 치료를 위하여 생체조직에서의 열적 파괴현상을 방지하기위해 PWM(펄스 폭 변조: Pulse Width Modulation)을 활용한 여드름 치료용 LED 광 조사장치를 설계하였다. 시스템 구성은 크게 Timer 모듈, PWM 모듈, 광학전달 장치로 크게 세구성하여 설계하였으며, 여드름 치료를 위한 피부 투과 깊이를 높이기 위하여 광학전달 장치는 660 nm 파장의 1 W LED를 사용하였다. PWM 제어를 이용하여 발생된 주파수와 파형을 확인하고, 660 nm LED의 출력에너지 및 생체조직의 표면온도를 확인하여 안정적인 에너지출력과 생체조직의 안정성에 대해 평가하였다. 그 결과 여드름 치료를 위한 660 nm 파장의 1 W LED 광 에너지를 얻기 위하여 C.W 방식으로 사용하였을 경우 전력손실이 높고 생체조직에서의 열적 파괴현상을 보였으나, PWM 방식을 구현함으로써 펄스 폭 변조를 통하여 LED의 전력소모를 낮추었고, 생체조직의 열적 파괴현상이 나타나지 않아 여드름 치료를 위해 사용할 경우 C.W 방식보다 PWM 방식이 더 안전하고 효과적일 것으로 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.35-43
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• 2017

철근콘크리트 휨부재의 최소철근비는 부재의 취성 파괴를 방지하기 중요한 설계 인자이다. 콘크리트구조기준과 도로교설계기준에서 사용되는 최소철근비는 단면의 유효 깊이 및 모멘트 팔길이에 대한 가정을 통해 산정되었다. 따라서 이 연구에서는 재료 모델과 힘의 평형 관계를 통해 합리적으로 최소철근비를 산정할 수 있는 방법을 제안하였다. 연구 결과 도로교설계기준의 포물-사각형 곡선을 통해 산정된 최소 철근비는 현재 설계 기준에 의한 최소철근비의 약 52~80% 수준으로 산정되어 경제적인 설계가 가능한 것으로 나타났다. 또한, 재료 모델을 통한 최소철근량이 배치된 부재의 연성 능력은 현재 설계 기준에 의한 값의 약 89% 수준으로 평가되었으나, 부재의 연성도는 7 이상으로 충분한 연성능력을 보였다. 따라서 제안된 포물-사각형 곡선을 통한 최소철근비는 휨부재 설계의 이론적 합리성 뿐만 아니라 안전성 및 경제성을 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권9호
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• pp.827-837
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• 2018

혼성제 케이슨에서 발생 가능한 활동, 전도 그리고 편심 경사하중에 의한 마운드 지지력에 대한 안정성을 다중 파괴모드 개념으로 해석하였다. 먼저 결정론적 해석에서는 활동 및 전도 그리고 마운드 지지력에 대한 한계 상태방정식을 이용하여 최소 안전율을 만족하는 혼성제 케이슨의 최소 단면을 산정할 수 있는 식을 유도하였다. 입사조건 및 마루높이 그리고 설치수심에 따른 결정론적 해석 결과에 의하면 활동 파괴모드와 마운드 지지력 파괴모드간 상충이 발생되었다. 따라서 혼성제 케이슨의 설계단면을 결정론적으로 산정하는 경우에도 활동뿐만 아니라 전도와 마운드 지지력에 대한 다중 파괴모드를 동시에 고려하여야 한다. 한편 확률론적 해석에서는 활동에 의하여 결정된 단면에 대하여 다중 파괴모드에 대한 시스템 신뢰성 해석을 수행하였다. 혼성제 케이슨의 다중 파괴모드에 의한 제체의 시스템 파괴확률이 입사조건에 따라 매우 다르게 거동하는 것을 알 수 있었다. 또한 마루높이와 설치수심이 증가하여도 제체의 시스템 파괴확률이 증가하는 경향이 나타났다. 특히 시스템 신뢰성 해석의 일차 해석모형과 이차 해석모형의 결과들은 본 연구에서 수행된 조건들에서는 일치되는 거동 특성을 나타냈다. 그러나 파괴모드 사이의 상관성을 올바로 고려할 수 있는 이차 해석모형의 결과가 더 높은 정도를 갖는다. 다만 파괴모드 사이에 파괴확률이 상대적으로 크게 차이나는 경우에는 일차 해석모형도 간편하게 사용할 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권11호
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• pp.55-60
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• 2008

본 논문에서는 앵커로 보강된 사면에 대한 안정해석시 앵커의 하중전이 메커니즘이 사면의 전체 안전율에 어떻게 영향을 미치는지를 알아보았다. 사면안정해석 방법에는 한계평형해석범, 유한요소해석법 및 스프레드시트를 이용하는 방법이 있으며 각각의 방법을 통해 안전율을 산정하여 서로 비교하였다. 앵커로 보강된 사면의 안정해석을 위해 가장 널리 사용되고 있는 방법은 한계평형해석 법으로 사용이 간편하다는 특징을 가지고 있다. 그러나 한계평형해석방법에서는 사면의 파괴면이 정착장을 통과하거나 정착장 바깥쪽을 지날 때에는 사면의 전체 안전율에 아무런 영향을 주지 못 하기 때문에 실제보다 보수적인 설계가 이루어질 수 있다. 따라서 본 논문에서는 각각의 해석방법을 이용하여 앵커로 보강된 사면의 안정해석을 수행하고 안전율을 비교하였다.

• 한국안전학회지
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• 제13권4호
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• pp.292-299
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• 1998

본 연구에서는 철근콘크리트 보의 휨 및 전단거동에 대한 크기효과를 실험적으로 연구하고 그 결과를 다른 연구와 비교했다. 주철근비는 같고 크기가 다른 부재를 하나의 시리즈로 실험을 했으며, 주요 실험변수는 주철근비와 부재의 상대높이이다. 휨 및 전단강도의 크기효과는 주철근비에 따라 유효높이가 일정하게 변하는 부재를 실험함으로써 측정했다. 본 연구의 결과를 살펴보면 철관콘크리트 보의 휨 및 전단에 대한 크기효과는 상당히 크다는 사실을 알았다. 철근콘크리트 부재의 휨 및 전단강도에 대한 예측식을 제안했으며, 실험치와 비교적 잘 일치했다. 따라서 본 연구의 결과는 철근콘크리트 구조물의 보다 정밀한 해석 및 설계에 유용할 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.1097-1104
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• 1994

구조물은 그 수명기간동안 여러 하중을 받게 되고 이로 인해 손상을 입을 수 있으며 때로는 극심한 외부하중에 대해 구조물이 제기능을 상실하거나 파괴에 도달하게 되므로 구조물 설계과정에서 이에 대한 안전성확보가 중요한 요건이 된다. 지진하중을 받는 철근 콘크리트 구조물은 비선형 이력거동을 하게 되며 심한손상을 받을 수 있다. 본 연구에서는 지진하중을 받는 구조물의 추계적 응답특성을 이용하여 손상에 대한 확률적 누적방법을 제안하고 지진하중에 대한 구조물의 손상상수준을 손상지수로서 표현하여 안전성평가에 이용하고자 하였다.