• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.157-165
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• 2011

지진하중이 가해지는 구조물의 동적응답을 줄이기 위해서 면진장치가 널리 사용되고 있다. 근래에 들어서는 면진층의 변위를 증가시키지 않으면서도 면진된 구조물의 동적응답을 효과적으로 줄일 수 있는 스마트 면진시스템에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이에 본 연구에서는 지진하중을 받는 아치구조물의 동적응답을 저감시키기 위하여 스마트 면진시스템을 적용하였고 제어성능을 검토하였다. 스마트 면진시스템을 구성하기 위하여 4kN 용량의 MR 감쇠기와 저감쇠 탄성 고무베어링을 사용하였다. 제안된 스마트 면진시스템의 제어성능을 검토하기 위하여 최적설계된 LRB와 지진응답 제어성능을 비교하였다. 이를 위하여 KBC2009 설계응답스펙트럼에 맞추어 생성한 인공지진파를 지진하중으로 사용하였다. 스마트 면진시스템의 MR 감쇠기를 제어하기 위하여 퍼지제어기를 사용하였으며, 다목적 유전자알고리즘을 이용하여 최적화하였다. 수치해석결과 스마트 면진시스템을 사용하면 LRB를 사용한 경우와 비교하여 면진층 변위와 아치구조물의 지진응답을 크게 줄일 수 있음을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.369-374
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• 2016

본 연구에서는 굽힘-비틀림 커플링(bend-twist coupled, BTC) 설계개념을 적용한 10 MW급 복합재 풍력 블레이드의 구조 최적 설계를 수행하였다. BTC 설계개념은 동적 하중 상황에서 블레이드의 굽힘과 비틀림 거동 사이의 연동을 유도하여, 단면 받음각 변화에 의한 수동적인 적응 하중저감이 가능하다. 인자연구를 통해 최적의 BTC 설계인자를 추출하여 블레이드 구조설계에 적용하였다. BTC 개념이 동적 하중 감소에 미치는 영향을 가늠하기 위해 블레이드 루트 부에서의 피로등가하중을 계산한 결과, BTC 개념이 적용된 블레이드를 적용한 경우 피로등가하중이 2-3% 정도 감소하는 것을 확인할 수 있었다. BTC 효과를 시험적으로 검증하기 위해 1:29 비율의 블레이드 stiffener 축소모델을 제작하였으며, 정하중 시험을 통해 처짐 거동 시 끝단에서의 비틀림을 측정하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5A호
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• pp.881-885
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• 2006

사장교 케이블은 구조적으로 휨강성과 감쇠력이 작아 풍우에 의해 쉽게 유해진동이 발생한다. 이러한 풍우진동을 저감시키기 위한 효과적인 방법으로 부가댐퍼를 장착하여 케이블의 감쇠력을 증가시키는 제어시스템이 널리 사용되어왔다. 그러나 사장교의 장대화로 인해 구조적으로나 미적으로 충분한 감쇠력을 제공할 수 있는 위치에 부가댐퍼를 장착하기 어렵게 되었다. 그러므로 본 논문은 사장교의 미관을 해치지 않으면서 기존의 제어시스템보다 효과적으로 케이블의 진동을 저감시킬 수 있는 새로운 개념의 제어시스템을 제안하였다. 제안된 시스템은 케이블 앵커리지에 적층고무베어링과 같은 유동이 가능한 장치와 내부댐퍼로 구성되었으며, 제어성능평가를 위해 해석모델을 개발하였다. 제안된 시스템의 제어성능 분석을 위해 수치해석을 수행하였으며 기존의 부가 댐퍼시스템과 진동 저감효과를 비교하였다. 제안된 제어시스템은 기존의 부가댐퍼 시스템 보다 효과적으로 진동을 저감시킬 수 있었으며 사장교 케이블의 풍우진동 저감을 위해 효과적인 시스템으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.720-725
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• 2017

본 연구에서는 멀티 해저드를 고려한 빌딩 구조물의 안전성 및 사용성에 대한 평가를 수행하였고 지진 하중 및 풍하중에 대한 안전성과 사용성이 관련된 구조 성능을 개선하기 위하여 TMD 기반 적응형 스마트 구조 제어 시스템을 제안하였다. TMD 기반 적응형 스마트 구조 제어 시스템은 MR 감쇠기를 이용하여 구성하였다. 멀티 해저드 하중을 작성하기 위하여 미국의 대표 강진 지역 및 강풍 지역을 선택 하여 해당 지역의 특성을 고려한 인공 지진 하중 및 인공 풍 하중을 작성 하였다. 작성된 하중을 사용하여 20층 예제 구조물의 안전성 및 사용성을 검토하였다. 대상 예제 구조물의 안전성 및 사용성을 개선하기 위하여 스마트 TMD를 적용 하였고 성능 개선 정도를 평가하였다. 스마트 TMD는 MR 감쇠기를 이용하여 구성하였다. 수치 해석 결과 예제 구조물은 멀티 해저드에 대하여 안전성 및 사용성 측면에서 모두 설계 기준 값을 벗어났다. 스마트 TMD가 안전성과 연관되는 지진 응답과 사용성과 연관되는 풍 응답을 모두 효과적으로 저감시키는 것을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권2호
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• pp.137-144
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• 2010

팽이기초에 대한 일본과 국내에서 현재까지 공통적으로 연구되고 있는 것은 팽이기초의 현장재하실험에 대한 지지력과 침하량에 주목되어 있다. 그러나 팽이기초에서 선행되어야할 연구는 공법 자체가 상재하중을 하부에 어떠한 원리로 전달되는 지에 대한 분석이 수행되어야 한다. 이에 본 연구에서는 일본에서 개발된 Top-Base Foundation과 국내에서 개발된 부양형 팽이기초의 응력전달 메커니즘을 수치해석 및 실내모형실험을 통하여 분석하였다. 팽이기초의 하중전달 메커니즘을 분석한 결과 상재하중에 대한 팽이기초 자체의 하중저감 분담률은 주로 팽이기초와 쇄석사이에서 발생하는 주면마찰력이 가장 크게 나타났다. 또한, 팽이기초의 내부응력분산효과를 포함한 Top-Base Foundation의 총 응력분산각은 $41.8^{\circ}$이며, 부양형 팽이기초의 총 응력분산각은 $44.5^{\circ}$로 산정되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.103-110
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• 2022

본 연구의 목표는 수직분할된 철근콘크리트 전단벽의 철근상세에 따른 강성 및 강도 저감에 대해 실험적으로 평가하는 것이다. 본 연구에서는 수직분할에 따른 강도 및 강성 저감효과를 확인하기 위해 실 스케일 실험체 4개를 제작하여 반복 횡가력 실험을 수행하였다. 실험결과, 수직분할에 따라 강도 및 강성이 감소되는 것을 확인하였다. 특히 강도 저하율보다 강성 저하율이 큼에 따라 수직분할에 따른 하중 재분배 시 극한강도에 대한 안전성을 확보할 수 있을 것으로 기대된다. 균열양상을 확인한 결과, 분할된 벽체 중 압축지배를 받는 벽체에서 사인장 균열이 발생하였기 때문에 강도 평가 시 휨 강도 뿐만 아니라 전단저항 메커니즘을 같이 고려해야 한다. 벽체 단면 수직철근의 변형률 분포 분석 결과, 분할 후 두 개의 중립축이 발생하며 상부에서는 반전된 변형률 분포가 나타나 이중 곡률을 갖는 벽체의 양상을 보였다. 추후 연구에서는 벽체의 유효높이를 고려한 강성 저감률 평가가 필요하며 추가로 벽체 형상비 등 추가 변수에 대한 평가 및 유한요소해석을 이용한 다양한 벽체에 대한 해석적 연구가 필요하다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.611-620
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• 2016

철근항복강도가 420 MPa만 사용되는 원자력발전소는 대구경 철근이 과밀 배근되어 정밀시공이 어렵고 콘크리트구조물의 품질저하가 우려된다. 과밀배근 해소를 위해 항복강도 550 MPa 철근의 사용이 필요하다. 이 연구에서는 550 MPa 고강도철근의 실용화를 위해 요구되는 여러 검토 항목 중, 철근과 콘크리트 일체 거동을 위해 필요한 43 mm 갈고리철근의 정착거동을 실험적으로 평가하였다. 실험체 모두 목표했던 측면파열파괴가 발생하여, 최대하중에서 측면 피복두께가 급격히 탈락하였다. 가력 초기에는 대부분의 하중을 직선구간의 부착에 의해 지지하였으나, 최대 하중의 1/3 지점부터 부착에 의한 기여도가 저감되기 시작하여 최대 하중에서는 대부분 갈고리 지압에 의해 하중을 지지하였다. 횡보강철근이 있는 실험체에서 [실험값]/[콘크리트구조기준 예측값] 비율의 평균이 1.45였다. 35 mm 초과 철근에 적용이 금지된 횡보강철근에 대한 보정계수 0.8을 적용하여도 안전한 갈고리 정착이 가능하다. 고강도콘크리트를 사용한 경우에는 [실험값]/[콘크리트구조기준 예측값]의 비율이 1.0로 다른 경우에 비해 안전율이 부족하였다. 콘크리트강도의 제곱근에 비례하는 콘크리트구조기준은 고강도 콘크리트에서 안전측이 아니므로 콘크리트 압축강도에 대한 영향을 저감시킬 필요가 있다. 실험결과를 회귀분석하여, 콘크리트 압축강도, 묻힘길이, 측면피복두께, 횡보강철근의 영향을 고려한 갈고리철근 정착강도 평가식을 개발하였다. 13개 실험데이터와 비교한 결과, [실험값]/[예측값] 비 평균이 1.0, 변동계수가 10%로 매우 정확히 강도를 예측하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.19-26
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• 2016

최근 층간소음을 저감시키기 위하여 밀도와 동탄성계수가 낮은 바닥완충재를 뜬바닥구조에 사용하며, 이로 인하여 바닥완충재의 처짐 및 상부 마감몰탈의 균열이 발생할 가능성이 높아지고 있다. 이 연구에서는 층간소음 저감을 위하여 사용되는 바닥완충재의 장기처짐을 실험을 통하여 평가하였다. 완충재의 재질, 하부형상, 밀도, 가력하중을 변수로 하는 16개의 바닥완충재에 대하여 490일간의 장기처짐 실험을 하였다. 실험에 의하면 완충재의 장기처짐은 하중가력 200일 시점 이후로 일정한 경향을 보였다. 예외적으로 Polystyrene 재질의 완충재 경우, 250 N 하중재하에서는 160일, 500 N 하중재하에서는 100일 이후로 일정한 경향을 보였다. 이 연구에서는 처짐이 일정해지는 구간을 제외한 증가 구간에 대해 두 가지의 장기처짐 평가식을 작성하였으며, 각각 ISO 20392와 실험값의 추세를 이용한 선형회귀 분석을 이용하였다. 두 평가식과 실험값과의 비교분석에서 처짐량이 10 mm 이하의 경우, ISO 20392와 실험값의 추세를 이용한 선형회귀 분석 방법 모두 오차 0.4 mm 이하로 실제 처짐과 유사하게 나타났다. 단, Polystyrene 재질의 완충재 경우, ISO 20392에 의한 처짐 분석 방법이 더 적절한 것으로 판단되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.522-532
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• 2015

본 연구에서는 철도 교량 위를 주행하는 철도 소음에 의한 고층 공동주택 거주민들의 철도 소음 피해를 최소화할 뿐 아니라, 방음시설에 미치는 풍하중 및 자중을 동시에 감소시키는 방안으로 터널형 방음벽의 벽면부 개방을 검토하였다. 광음향기법, 전산 유체 역학 및 구조 역학을 이용하여 방음 효과, 유동 효과 및 구조 경량화가 고려된 터널형 방음벽 설계 및 효과를 예측하였다. 해석결과, 벽면부를 부분 개방하여 경량화 및 풍하중 감소 효과를 얻을 수 있었으며, 방음시설의 풍하중은 최대 30% 감소되었다. 부분 개방으로 인해 철도소음의 피해가 특정 높이에서 증가하기 때문에 이를 보완하기 위하여 개방된 부분에 소음기 형태의 음향 루우버 설치를 검토하였다. 음향 루우버의 경우 기존 방음재료의 차음성능과 유사한 성능이 존재하도록 개공율에 따른 유동 해석과 차음성능 해석을 수행하였다. 개공율 30~40% 개방 시, 차음성능 10dB를 만족하며 풍하중이 약 25% 저감되는 것으로 분석되었다. 결과적으로 터널형 방음벽의 벽면부 개방과 음향 루우버 설치는 경량화 및 풍하중에는 긍정적인 효과를 보여주며, 부분 개방과 함께 적절한 방음 재료와 방음설계가 동시에 적용될 경우, 거주민들이 요구하는 5-10dB 수준의 소음저감 효과가 나타나는 것으로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권3호
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• pp.5-16
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• 2022

극한 및 극서지에서는 환경적 요인으로 인하여 지반 침하가 발생할 수 있다. 지반의 침하는 부주면 마찰력을 발생시켜 선단 하중을 증가시켜 말뚝의 안정성을 저해할 수 있다. 본 연구에서는 지반 침하 시 부주면 마찰력에 의해 소폭 압축되는 지반 변형 대응 부재가 삽입되어 부주면 마찰력을 저감시키는 말뚝을 제안하였다. 지반 변형 대응 부재로는 스프링 및 스프링-대시팟 부재가 고려되었다. 제안된 말뚝의 성능을 검증하기 위해 모형 실험을 통해 지반 침하 시 일반 말뚝과 지반 변형 대응 부재가 적용된 말뚝의 선단 하중, 주면 마찰력, 횡 토압을 측정하고 분석하였다. 실험 결과, 스프링 부재 말뚝은 침하량이 작은 경우에는 스프링의 압축에 의해 상대변위가 줄어들며 부주면 마찰력이 감소하였다. 그러나 지반이 지속적으로 침하함에 따라 스프링이 더 이상 압축되지 않는 시점부터는 하중 전달 기전이 일반 말뚝과 유사해졌다. 스프링-대시팟 부재 말뚝의 경우, 대시팟이 스프링으로의 하중 전달을 지연시키고 하중 제하 곡선상에 주면 마찰력을 위치시키므로 지반 침하로 인한 부주면 마찰력이 지속적으로 감소하였다.