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유전 알고리듬 및 AISC 표준 단면을 사용한 경량화 헬리데크 구조 최적설계 (Structural Design Optimization of Lightweight Offshore Helidecks Using a Genetic Algorithm and AISC Standard Sections)

  • 심기찬;김병모;김찬영;하승현
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제32권6호
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    • pp.383-390
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    • 2019
  • 본 논문에서는 AISC 표준 단면을 설계 변수로 하는 캔틸레버 타입 헬리데크 모델의 유전 알고리즘 최적설계를 소개한다. AISC 표준 단면을 단면 형상별로 분류하고 단면적 순으로 정렬한 후 정수 단면 번호를 부여하여 설계 변수로 최적설계를 수행하였다. 이 과정을 통하여 이산화된 설계 변수를 가지는 최적설계 문제를 해결하기 위해 유전 알고리즘을 적용하였다. 또한, 제약조건으로 허용응력 및 허용응력비 검사 조건을 모두 고려하여 구조물의 구조 안정성을 고려한 설계를 수행하였다. 최적설계 과정중 매 반복계산 마다 수행되는 구조 해석 시간을 단축시키기 위해 선형 중첩법을 사용하였고, 이를 통해 구조해석 시간을 약 75% 감소시킬 수 있었다. 또한 헬리데크 최적설계의 경량 효과를 높이기 위해 부재 그룹 세분화를 하였고, 그 결과를 선행 연구 모델, 기존의 부재 그룹 모델과 비교하였다. 그 결과 선행연구 대비 약 30톤의 부재를 절감할 수 있었으며, 구조적으로도 보다 안전한 헬리데크 설계를 얻을 수 있었다.

자기누설 비파괴 검사 시스템에서 축방향 미소결함 측정에 관한 연구 (A Study on the Measurement of Axial Cracks in the Magnetic Flux Leakage NDT System)

  • 김희민;박관수;노용우;유휘룡;조성호;김동규;구성자
    • 한국자기학회지
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    • 제22권2호
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    • pp.49-57
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    • 2012
  • MFL PIG는 배관의 단면적이 변화할 때 발생하는 누설 자기장을 검출하고, 검출 된 누설 자속 신호의 분포 및 크기를 이용하여 배관 내 외벽에 결함의 발생 유무를 검사하는 방법이다. 기존의 MFL PIG는 금속 손실이나 균열, 부식과 같은 결함을 검출하는데 효과적이었으나 배관 내 외부의 압력차로 인하여 발생하는 가로축 방향의 가늘고 긴 미소결함을 검출하기 위하여 원주 방향으로 자기장 누설을 최대화 할 수 있는 CMFL(Circumferencial MFL) PIG의 개발이 필요하다. 본 논문에서는 자계 해석 기법 및 3차원 비선형 유한요소법을 이용하여 CMFL PIG를 설계하고 배관의 결함 유무에 따른 누설 자계 분포를 분석하였다. 또한 CMFL PIG와 함께 결함 검출 성능 검증을 위한 모의시험 배관과 결함 및 고정 구조물을 제작하고, 이를 이용한 실험으로 누설 자계 신호를 측정하여 결함의 형상변화가 검출 신호에 미치는 영향을 비교 및 검토하였다.

소유역의 설계유량 산정을 위한 강우현상 분석에 관한 연구 (A Study on Rainfall-Pattern Analysis for determination of Design flow in small watershed)

  • 박찬영;서병우
    • 물과 미래
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    • 제14권4호
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    • pp.13-18
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    • 1981
  • 강우량의 시간분포 특성에 관한 강우상태 분석은 소유역의 계획홍수량을 결정한다거나 도시지역의 배수망 설계를 위한 설계유량 산정을 위하여 대단히 중요하다. 서울 지역의 과거 기록치로부터 총강우량이 20mm 이상 되는 약 400개의 호우자료를 이용하여 5분간격 강우의 시간분포를 해석하였다. 총강우량에 대한 백분율을 총강우시간에 대한 백분율과 연관시키고 획득된 자료를 강우 최대치가 발생되는 위치 따라 4개의 그룹으로 분류 분석하여 그 결과를 제시하였다. 또한 강우와 강우간의 변화성을 정량적으로 나타내기 위하여 시간분포 특성을 빈도 확률에 따라 분석하였다. 분석결과로 얻어진 강우의 시간분포 관계는 설계유량 수문곡선 결정에 사용되는 설계강우의 우량주상도를 얻는데 사용될 뿐만 아니라 주어진 유역에서의 강우형상을 파악하는데 적용될 수 있다. 또한 수문해석 문제를 위한 강우의 모델을 형성할 수 있으며 공간적 분포 이외의 강우특성 및 매개변수 등과 같은 자료와 연관시킬 수 있다. 분석결과 제2구간 강우의 빈도가 가장 높았으며 제4구간 강우의 빈도가 가장 낮았다. 이와 같은 분석 결과인 시간분포의 특성을 누가 강우시간 백분율과 누가 강우량 백분율의 항으로써 확률별로 표시하였으며 각 구간별 강우의 시간분포 양상 및 그에 따른 우량주상도를 도표화하였다.

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단계성토에 따른 연약지반의 전단강도 및 압밀거동 특성 (Characteristics of Shear Strength and Consolidation Behavior of Soft Ground according to Stage Fill)

  • 방성택
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제21권7호
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    • pp.17-26
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    • 2020
  • 해성점토로 구성된 서남해안 지역의 연약지반은 퇴적물의 성분, 입자크기의 분포, 입자형상, 흡착이온 및 간극수의 특성, 조류, 온도 등에 의해 많은 영향을 받는다. 또한, 응력이력, 간극수의 변화, 용탈과정, 가스형성 등의 지반공학적 특성은 매우 복잡한 양상을 나타내고 있다. 본 연구에서는 서남해안 연약지반을 대상으로 압밀에 따른 강도증가 특성을 규명하기 위하여 현장시험 및 실내시험을 통하여 연약지반의 물리적·역학적 특성을 평가하고 성토하중에 의한 지반의 침하, 간극수압, 수평변위 등 연약지반의 압밀거동을 파악하기 위하여 간극수압계, 침하계, 경사계, 층별침하계 등의 계측기를 설치하고, 지반의 전단강도증가를 확인하기 위해 단계별로 피에조콘 관입시험을 실시하였다. 이와 같은 실험을 통하여 단계별 성토에 따른 지반의 전단강도증가를 확인하고 압밀침하량을 측정하여 기존에 제시된 경험적 방법 및 이론에 의한 강도증가와 압밀측정치를 비교하여 강도증가율 및 압밀거동을 분석하였다.

구조물 밀집지역 범람수치모의를 위한 상당저항계수 산정 수치실험 (Numerical Experiment for the Estimation of Equivalent Resistance Coefficient for the Simulation of Inundation over Densely Populated Structures)

  • 김형석;최준우;고광오;윤성범
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제20권6호
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    • pp.532-539
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    • 2008
  • 권 등(2008)은 수면보다 높은 사각기둥 저항체를 등간격으로 배치하고 항력계수가 일정한 값을 갖는 흐름조건$(Re>10^4)$에서 수리실험을 수행하여 바닥마찰과 형상저항에 의한 흐름저항을 나타내는 상당저항계수로서의 Manning계수 값을 산정하였다. 그리고 힘의 평형방정식으로부터 유도된 이론식에 실험결과를 사용하여 얻어진 경험적 항력상호작용계수를 도입하여 얻은 상당저항계수 식을 제안하였다. 본 연구에서는 이 수리실험을 3차원 전산유체해석 프로그램인 FLOW-3D를 사용하여 수치모의하고 그 결과를 실험결과 및 상당저항계수 식과 비교하여, 그값들이 매우 잘 일치하는 것을 보였다. 이로부터 이론식에 나타나 있는 것처럼 수면보다 높은 저항체가 존재할때 Manning계수가 수심의 2/3승으로 증가한다는 것과 항력상호작용계수가 이격거리의 지배적 영향을 받고 있음을 확인할 수 있었다.

원통형 홈 선별기의 쇄미선별 특성 (Basic characteristics of an indented cylinder broken rice separator)

  • 순영석;김명호;박승제;이종호
    • 한국농업기계학회:학술대회논문집
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    • 한국농업기계학회 2002년도 동계 학술대회 논문집
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    • pp.282-288
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    • 2002
  • 본 연구는 상업용 규모의 쇄미선별공정에 사용할 수 있는 파이로트 규모 원통형 홈 선별기 시작기의 설계 및 제작에 필요한 기초 연구로서, 실험실용 원통형 홈 선별기를 이용하여 쇄미선별 실험을 실시하였다. 원통 회전속도, trough각도, indent 크기와 형상, 공급량을 요인으로 하여 완전립의 수거율과 순도, 쇄립의 수거율과 순도 및 선별효율을 조사하였다. 수행한 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 선별효율에 대한 원통 회전속도와 trough각도의 단독효과 및 교호작용은 1% 수준에서 유의성이 인정되었다. 원통 회전속도가 커지면trough각도 역시 그에 따라 적절히 증가시켜야만 선별효율의 저하가 방지되는 것으로 나타났다. 2. 최고 선별효율 값은 홈의 모양과 크기, 그리고 공급량에 관계없이 낮은 회전속도 (17rpm)와 중간 trough각도 (37.5$^{\circ}$또는 60$^{\circ}$)가 조합된 처리에서 나타났으며, 60~70% 범위의 높은 값을 보였다. 선별효율에 관한 원통 회전속도와 trough각도의 최적 조합은 17rpm, 37.5$^{\circ}$라고 판단된다. 3. 말발굽형 홈과 반구형 홈 간 선별효율의 차이는 없었다. 따라서, 실제 상업용 규모의 원통형 홈 쇄미선별기 개발에 있어서는 제작이 쉽고 유지.보수가 간편한 반구형 홈을 채택하는 것이 바람직할 것으로 생각된다. 길이 2.5mm이하의 미립인 쇄미의 선별에 사용할 홈의 크기는 2.5mm 보다는 약간 큰 3.0mm 정도가 되어야만 할 것으로 판단된다. 4. 공급량에 따른 선별효율의 차이는 1% 수준에서 유의성이 인정되었으며, 공급량이 작았을 때 전반적으로 선별효율이 높았다.타리 시프터를 채택, 사용하고 있었으며, 로타리시프터 사용상의 문제는 회전몸체를 지지하는 rod spring의 파손 등 구조와 관련된 것이었다. 로타리 시프터에 의한 쇄립의 선별과 제거정도는 만족할 만한 수준은 아니었다. 4. 국내 유통백미 완전립의 길이, 폭, 두께는 각각 5.02mm, 2.93mm, 2.03mm이었으며, 산물밀도와 천립중은 각각 745.3kg/m3 및 20.46g이었다. 5. RPC 백미제품의 품질경쟁력 향상을 유도하고자 현행 쇄미의 정의와 기준을 보다 강화하여 다음과 같은 쇄미 기준과 계급을 설정, 제시하였다. "완전립" - 길이가 3.75mm이상인 미립 "준완전립" - 길이가 2.5∼3.75mm인 미립 "쇄미" - 길이가 1.75∼2.5 mm인 미립 "이물" - 길이가 1.75mm이하인 미립.볼 때 상토 종자혼합비 6 : 1, 성형롤 회전속도 약 7 rpm으로 판단되며, 이 때 제조능력은 시간당 약 65 Kg(펠렛종자 약 39,000 개), 성형률 약 87 %, 종자손실률은 약 30 %, 펠렛종자 내 평균 종자수는 약 5.5 개, 완전 벼 종자 3개 이상 포함 펠렛종자 비율은 약 100 %가 될 것으로 보인다. 세포의 Androgen 생성을 촉진시키는 역할이 있는 것으로 보여진다 따라서 옻나무 유래 F는 포유동물의 생식기능에 중요하게 작용하는 것으로 사료된다.된다.정량 분석한 결과이다. 시편의 조성은 33.6 at% U, 66.4 at% O의 결과를 얻었다. 산화물 핵연료의 표면 관찰 및 정량 분석 시험시 시편 표면을 전도성 물질로 증착시키지 않고, Silver Paint 에 시편을 접착하는 방법으로도 만족한 시험 결과를 얻을 수 있었다.째, 회복기 중에 일어나는 입자들의 유입은 자기폭풍의 지속시간

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비국소 탄성 이론을 이용한 나노-스케일 판의 강제진동응답 (Dynamic response of nano-scale plates based on nonlocal elasticity theory)

  • 김진규;한성천;박원태
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제14권1호
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    • pp.436-444
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    • 2013
  • 미세 규모 효과를 고려한 비국소 연속체 이론을 이용한 고차전단변형 나노-스케일 판의 동적응답에 대하여 연구하였다. Eringen의 비국소 연속체 이론은 미소 규모 효과를 고려할 수 있고 고차전단변형이론은 나노 판의 두께방향으로의 전단변형률과 전단응력의 곡선변화 효과를 고려할 수 있다. 비국소 탄성 이론과 고차전단변형이론이 나노-스케일 판의 동적응답에 미치는 비국소 이론의 효과를 제시하였다. 국소 탄성이론과의 관계를 수치해석 결과를 통하여 고찰하였다. 또한 비국소 계수 변화, 형상비, 폭-두께비, 나노-스케일 판의 크기 그리고 하중재하 시간간격 등이 나노-스케일 판의 동적응답 미치는 효과에 대하여 관찰하고 분석하였다. 비국소 변수의 증가는 나노-스케일 판의 주기와 진폭을 증가시켰다. 본 연구의 결과를 검증하기 위해 참고문헌의 결과들과 비교 분석하였다. 본 연구에서 제시한 이론적 발전과 수치결과들은 나노-스케일 구조물의 동적해석에 적용하는 비국소 이론들을 위한 참고자료로 활용될 수 있을 것이다.

폴리설폰 중공사막 구조에 대한 조용매 γ-Butyrolactone 첨가 영향 (Effect of Addition of Cosolvent γ-Butyrolactone on Morphology of Polysulfone Hollow Fiber Membranes)

  • 윤석복;이용택
    • 공업화학
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    • 제25권3호
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    • pp.274-280
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    • 2014
  • 비용매 유도 상전이(nonsolvent induced phase separation, NIPS) 방법을 이용하여 PSf (polysulfone) 중공사 분리막을 제조하였다. PSf/DMAc (N,N-dimethylacetamide)로 이루어진 고분자 용액에 조용매로 GBL (${\gamma}$-butyrolactone)을 첨가하였으며, 물을 응고용액으로 이용하여 중공사 분리막을 제조하였다. 제조된 분리막은 전자주사현미경을 이용하여 그 구조를 분석하였으며 그 결과 GBL의 농도가 증가함에 따라 밀집 구조의 분리활성층과 스폰지 형상의 지지층으로 구성된 이중구조 형태의 비대칭 다공성의 구조를 나타내었다. 또한, 조용매 GBL은 고분자용액의 용해도 상수를 변화시켜 열역학적 상분리 촉진 역할을 할 수 있음을 알 수 있었다. 고분자용액 내의 조용매 GBL의 존재 유무와 GBL의 농도, 첨가제의 농도 그리고 내부응고제의 종류에 따라 중공사 분리막의 구조뿐만 아니라 순수투과도 및 분리특성에도 매우 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다. 내부응고제로 EG보다 PEG를 사용하였을 경우 $0.05{\mu}m$ PSL (polystyrene latex) bead를 이용하여 배제 특성을 측정한 결과 5% 정도로 소폭 감소한 반면 순수투과플럭스는 최대 130배 이상 증가하는 효과를 나타내었다.

수막보호 유리벽의 가열면 온도변화에 따른 급냉파열특성에 관한 연구 (A Research on Glass Breakage Vs. Surface Temperature on Fire Exposed Glass for The Water Film Cooling-down Glazing System)

  • 박형주;지남용;김창훈
    • 한국화재소방학회:학술대회논문집
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    • 한국화재소방학회 2001년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.301-310
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    • 2001
  • 본 연구는 내화성능을 가진 수막보호유리벽을 실제 건축물에 적용하는데 있어서 필수적으로 고려해야 할 가상시나리오 중에서 수막이 유리면을 보호하기 이전에 유리면에 근접되어 있는 화염으로부터 방출되는 복사열이 유리면이 가열된 상태에서 수막이 형성될 경우 유리면의 온도가 급속히 냉각됨으로서 발생할 수 있는 급냉파열특성을 규명하기 위해 실험한 연구로서 가열면온도범위에 따라 유리면에$150^{\circ}C$이상 $250^{\circ}C$이하에서 수막이 형성될 경우 급냉파열은 일어나지 않았으나 일반유리는 $100^{\circ}C$이상 $150^{\circ}C$이하에서 급냉파열이 일어남을 확인하였다. 즉 방화구획벽에 적용가능한 수막형성유리벽의 유리가 강화유리인점을 착안하면 수막의 도포이전에 강화유리면의 온도가 $250^{\circ}C$까지 올라가기 전에는 수막을 유리면에 접촉하여도 유리면의 급냉파열이 일어나짐 않음을 확인할 수 있었다. 이점은 일정한 구획내에서 유리면의 직근에 설치된 감지기에 의해 수막형성시스템의 가동을 할 경우 급내파열형상이 발생하지 않는 온도범위를 설정할 때 중요한 데이터로 활용가능하다. 결과적으로 국부복사열에 의하여 온도범위를 설정할 때 중요한 데이터로 활용가능하다. 결과적으로 국부복사열에 의하여 유리면의 온도가 급냉파열현상을 일으키는 한계온도에 이르기 전에 유리벽체 상부의감지기의 작동이 필수적으로 일어날 수 있음을 증명한다면 수막을 이용한 유리벽체를 일정시간이상의 내화성능이 요구되는 방화구획의 수직부재로 활용하는데 있어서 걸림돌이 되는 급냉파열에 대한 우려를 종식시키는데 이바지할 수 있다.l류 11.56%, acid류 38.87%, hydrocarbon류 2.89%, ester류 0.80%, 총 70.32%가 확인되었다. Alcohol류에서 linalool가 3.78%, acid류에서는 caproic acid류가 14.40%, carbonyl류에서 2-hydroxy-4-methoxyacetophenone이 2.99%, hydrocabon류에서는 aromadendrene가1.59% 그리고 ester류에서는 methyl palmitate가 0.43%으로 가장 많이 함유하고 있었다.0ppm에서 약 25.6%흡수되었고 ferric citrate 100ppm은 24.7%, ferrous sulfate는 19.7%흡수되었다. ILC를 첨가하지 않은 100ppm 철분염 용액은 ferrous sulfate를 제외하고는 흡수도가 감소되었다. 철분 결핍된 쥐에게 gavage 방법에 의하여 철분강화우유를 투여하였을 때 철분 25ppm 시료에서는 ferrous sulfate가 12.5%로 가장 높았고 ferrous lactate는 8.1%, ferric citrate는 6.5% 흡수되었다. 철분 100ppm수준에서는 흡수율이 낮아져 ferrous sulfate는 25ppm 시료보다 절반이하 수준이었다. Ferric citrate는 차이가 거의 없었으며 ferrous lactate는 70%수준이었다. 이상의 결과에서 철분강화우유에 사용하기 적합한 철분염은 ferrous lactate, ferric citrate였는데 특히 ferrous lactate는 제품의 이화학적 품질, 생이용성 측면 모두에서 가장 좋은 것으로 나타났다.다 높았으며, 1회당 평균 8.1$\pm$5.1개의 난포란을 회수하였다.

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화재시 하중재하에 따른 콘크리트의 열적특성에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Thermal Property of Concrete under the Load Ratio Condition in Fire)

  • 김형준;김흥열;박경훈;정재영;권기혁
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제23권6호
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    • pp.66-74
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    • 2009
  • 화재가 발생할 경우 터널 구조물은 일정하중 재하조건에서 화재로 인한 온도상승으로 인해 강도저하가 유발되며, 이러한 강도저하에 의해 축력비가 변화하게 되어 구조체에 변형이 발생하게 된다. 이에 본 연구에서는 일정하중 재하조건과 터널화재구현이 가능한 재하연동 가열로를 개발하여 콘크리트 라이닝의 화재 실증실험을 수행하였다. 실험체는 EFNARC에서 규정한 소규모 실물실험체 형상조건을 준용하였으며, 배합강도는 일반강도인 24MPa와 고강도인 40MPa 50MPa를 선정하여, 강도에 따른 열적특성을 분석하고자 하였다. 하중 재하비는 20%와 40%를 기준으로 가열시 일정재하조건을 부여하였으며, 터널화재곡선 중 가장 급격한 온도상승으로 인해 콘크리트의 열 충격효과가 구현될 수 있는 MHC Fire를 선정하여 가열실험을 수행하였다. 실험수행결과 동일한 하중비에서 고강도로 갈수록 균열이 증가되었으며, 폭렬은 고강도인 50MPa 실험체에서 발생하였다. ITA의 한계온도조건 콘크리트 라이닝의 성능기준에 따른 화재손상부위는 전체 200mm 라이닝에서 가열면으로부터 평균 50mm 깊이가 기준에 미 부합되는 것으로 도출되었다.