• Journal of Platform Technology
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• 제10권4호
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• pp.3-10
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• 2022

본 연구에서는 수소차에 사용되는 수소압력용기 비파괴 안전성 평가 플랫폼 개발을 위해 유한요소해석을 사용하여 안전성 평가 기준 개발에 대한 연구를 수행하였다. Type 4 수소 압력 용기의 안전성을 평가하기 위해 복합 재료의 특성에 따른 매개변수를 바탕으로 재료의 물성을 유한요소 해석을 통해 도출하였다. 이를 통해 수소압력용기에 사용되는 CFRP 복합소재의 기계적 특성을 바탕으로, 내부 결함을 모델링하고 수소압력용기에 대한 평가기준을 사용하여 내부결함에 대한 파손가능성 여부를 도출하는 프로세스를 연구하였다. 결함은 박리, 이물질, 표면 수직균열을 모델링하고 파손 기준에 따른 손상을 분석하여 비파괴검사를 통해 검출된 결함의 안전성 여부를 판단할 수 있는 방법을 연구하였다. 연구 결과 박리 결함은 수소 압력용기의 내부에 근접할수록 파손가능성이 높아졌으며, 수직 균열을 경우 균열의 깊이가 깊어질수록 손상가능성이 높게 나타났다. 또한, 이물질 결함의 경우 압력용기의 외부 방향에 비해 내부 방향에 위치한 경우 손상가능성이 높게 나타났다. 본 연구를 통해 결함의 종류, 형상 및 크기에 따른 수소압력용기의 안전성을 평가할 수 있는 방법을 제시하였으며, 향후 본 연구결과를 바탕으로 수소차량 압력용기의 비파괴시험 안전검사 플랫폼 개발 연구를 수행하고자 한다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권6호
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• pp.81-91
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• 2022

리튬이온 배터리의 사용은 전자기기 및 전기차 등의 생산량 증가로 인해 사용량이 크게 증가하고 있으며, 이와 맞물려 향후 폐배터리의 발생량 증가도 예상된다. 따라서 폐배터리를 구성하고 있는 여러 유가 자원 중 Ni, Co, Mn, Li 등이 함유되어 있는 양극 활물질이 매우 중요한 유가 자원으로, 이를 재활용하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 양극 활물질 회수를 위해서 일반적으로 폐배터리로부터 블랙 매스(Black mass)를 회수하고, 이를 처리하여 주요 금속 자원을 회수한다. 블랙 매스를 회수하는 공정은 폐배터리를 수거-방전-해체-파쇄-분급의 순서로 이루어지며, 본 연구에서는 블랙 매스 회수를 위한 파쇄/분급 공정을 분석하였다. 파쇄/분급 공정을 통해 다양한 공정 산물의 입도 특성을 분석하고, 이 과정에서 생산된 산물의 입도별 형상을 현미경 및 SEM(Scanning Electron Microscopy)-EDS(Energy Dispersive Spectrometer)로 분석하였다. 분석 결과 블랙 매스로 회수되는 입자 중 74 ㎛의 미세한 입자들은 양극/음극 활물질이 전극으로부터 단체분리되어 존재하였지만, 100 ㎛ 이상의 입자들은 전극과 활물질이 붙어있는 상태에서 파쇄에 의해 입도가 감소되어 존재함을 확인하였다. 또한 배터리의 특징인 2종 혼합물(전극과 활물질)이 결합되어 있는 시료에 대해 파분쇄 특성을 모사할 수 있는 PBM(Population Balance Model) 을 개발하였으며, 2종 혼합물의 분쇄 상수를 도출하고 입도 분포 예측 성능을 검증하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.255-280
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• 2024

쉴드TBM 터널에서 단면 부족이나 큰 변형이 세그먼트 라이닝의 안정성에 우려될 경우 터널 외부에 지반 그라우팅으로 보강하거나 터널 내부에 강판 보강, 링 빔 보강, Inner double layer lining으로 보강하는 경우가 있다. 또한, 기존의 쉴드 TBM 터널의 해석은 세그먼트라이닝의 분절 특성을 고려하지 않는 연속체의 강성일체법으로 해석되어왔다. 본 연구는 내부 강재 라이닝으로 보강한 double layer 보강 단면에 대해 보강 메커니즘을 연구하였다. 본 연구는 세그먼트 라이닝에 대한 모델링을 개선하여 세그먼트 라이닝의 분절 특성을 고려한 분절체 모델링(BJM)을 적용하였고 이를 통해 세그먼트 라이닝의 변형 특성을 반영한 double layer 보강 단면을 해석하였다. 연구 결과 기존 콘크리트 세그먼트 라이닝은 하중을 일정부분 분담하는 역할이 아닌 터널 주변 지반을 보강한 것과 같은 역할을 하였다. 일반적으로, 세그먼트 라이닝의 분절을 고려한 BJM 모델과 분절을 고려하지 않는 강성일체법 모두 하중을 받은 라이닝의 변형 형상과 응력 분포가 유사하게 나타났다. 그러나 하중의 강도가 임계치를 넘는 경우 변형의 양상에 차이가 있으며 변형 특성을 보다 면밀히 검토할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.617-624
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• 2008

잘 설계된 철골 모멘트 접합부의 경우, 유효회전능력에 도달하기 전에 국부좌굴이 발생하고 비탄성 후좌굴 변형이 접합부 회전능력을 정의하는데 중대한 역할을 한다. 이 연구에서는 국부좌굴로 인한 강도저하와 보 소성힌지의 회전을 모델링하여, 단조증가하중 및 반복하중이 작 용하는 특별철골모멘트골조의 강접합 보-기둥 접합부의 회전능력을 예측하기 위한 근사적 해석모델을 제안한다. 제안된 항복선 소성힌지 모델은 좌굴된 소성힌지부의 형상에 기초하여 항복선과 소성존으로 구성되고, 소성메커니즘을 통해 국부좌굴후의 거동까지 포함한 모멘트-회전각 관계를 제 공한다. 향상된 WUF-W 와 RBS 접합부를 위해 제안된 모델을 개발한 후 실험결과와 비교를 통해 검증하였다. 동반논문(변수연구)에서는 광범위 한 H-형강의 기하학적 변수 따른 접합부 회전능력에 대하여 논의하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.311-316
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• 2004

LMTT는 항만 자동화를 위한 수평 이송이 가능하도록 설계된 셔틀카(shuttle car)와 격자구조의 레인에 부착된 스테이터 모듈 (stator module)로 구성된 PMLSM(Permanent Magnetic Linear Synchronous Motor)에 의해 구동된다 본 논문에서는 강도기준을 고려하고 경량화 설계를 위하여 셸(shell) 요소로 유한요소 모델링된 이동체(mover)의 구조최적설계를 수행하였다. 설계변수로는 가로 빔, 세로 빔, 휠 빔의 두께와 높이 방향의 치수를 결정하는 형상 변수를 포함시켰다. 목적함수로는 중량, 제한조건 함수로는 안전율이 고려된 응력으로 실정하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권4호
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• pp.349-360
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• 2008

본 논문에서는 탄소성 유한요소해석 알고리즘과 연계한 확률장 생성기법과 근접터널 조건에서의 파괴확률을 분석하였다. 유한요소 해석을 위한 이산 확률장의 생성은 빠르고 정확하며 랜덤변수의 해상도를 자유롭게 조절할 수 있는 local average subdivision 기법을 사용하였으며 터널모델링을 위해 유한요소 크기와 형상 변화 등을 적절히 고려하여 지반물성치를 적용하는 방안을 제안하였다. 예제해석 조건에 대해 강도정수의 분산정도 및 공간상관길이에 따른 파괴확률을 파악하였으며 결정론적 안정성 해석결과 및 단일랜덤변수 해석결과와 비교하였다. 강도정수의 분산특성에 따라 강도감소기법에 의한 안전율과 단일랜덤변수 해석에 의한 파괴확률의 관계를 규명하였으며 확률유한요소 해석을 통해 공간상관길이가 파괴확률에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 통해 강도감소기법에 의한 안전율과 분산계수로부터 단일랜덤변수에 의한 파괴확률을 도출할 수 있었으며 단일랜덤변수 해석결과가 근접터널의 실제적인 파괴확률을 과소평가 할 수 있음을 파악하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.512-519
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• 2013

보강재를 가진 평판 구조로 이루어진 많은 구조물의 진동 현상을 해석하기 위해서는 평판 요소에 대한 진동 특성을 이해하는 것이 필요하다. 이 연구에서는 폭이 유한하고 길이가 무한한 띠 평판의 진동 특성을 이론 해석과 수치 해석을 통해 알아보고자 한다. 수치 해석 기법으로는 단면의 형상이 길이 방향으로 일정한 도파관 구조물의 진동 해석에 효과적인 도파관유한요소법(waveguide finite element method)을 사용한다. 도파관유한요소법은 구조물의 2차원 단면만을 유한요소 모델링하고, 길이 방향으로는 파동이 조화 진동하면서 전파한다고 가정한다. 이 논문에서는 먼저 띠 평판의 분산 선도와 가진점 모빌리티에 대한 수치 해석 결과를 이론 해석 결과와 비교하여 수치 해법의 타당성을 검증한다. 그리고 수치 해석을 이용해 보강재가 부착된 평판에 대한 분산 선도와 가진점 모빌리티를 구하고, 보강재가 띠 평판의 파동 전파 및 진동에 미치는 영향을 검토한다. 마지막으로 보강재가 부착된 이중 평판(double plate)에 대해 분산 선도를 구하고, 이로부터 파동 전파 특성을 살펴본다.

• 항공우주기술
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• 제13권1호
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• pp.76-85
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• 2014

본 연구에서는 다양한 열팽창계수 예측기법을 활용해서 섬유강화 복합재료 라미나 등가 열팽창계수 예측을 수행하였다. 등가열팽창계수를 예측하는 많은 식들이 제안되어 왔지만 사용대상에 따라 제약이 있거나, 예측결과가 시험결과와 잘 일치하지 않는 문제점을 갖고 있다. 본 연구에서 실제 복합재료 형상과 유사한 대표체적요소를 선정하여 유한요소 모델링을 수행하고 여기에 주기적 경계조건을 부여하여 재료의 등가열팽창계수를 예측하였다. 예측결과를 기존의 예측식 및 시험결과와 비교하여 그 성능을 검증하였으며, 별추적기 지지구조물의 열지향오차해석을 수행하고 다양한 예측물성을 따라 그 정확도를 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.151-160
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• 1994

지상사진측량은 최근 GIS구축을 위한 자료의 수집으로부터 각종 첨단산업분야에 그 응용이 증대되고 있다. 특히 정밀기계부품 또는 모의실험을 위한 모형제작시, 사진측량기법을 이용하여 다량의 3차원 수치 데이타를 균일한 정확도로 신속, 정확하게 획득할 수 있고 또한 이를 모델링에 이용할 수 있기 때문이다. 본 연구에서는 모의실험을 위한 선박모형을 monitoring하기 위해 신속하게 촬영할 수 있는 다중사진기 시스템을 구성하고 정확도 해석은 물론 network 형성을 위해 촬영기법, 기준점 수 및 배치, 미지점, 수렴촬영, 스트림 조합에 대한 오차를 분석, 이를 적용 선박모형에 대한 각 단면형상과 3차원 monitoring을 실시하였다. 연구결과, 정밀모형선박의 전면(全面)에 대한 모니터링을 통하여 개발한 다중사진기시스템의 효용성을 입증할 수 있었으며 pass point를 배치하여 3차원 데이타를 기대정확도로 얻을 수 있었으므로 구조물의 정밀해석은 물론 순간변형측정의 가능성을 제시할 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제15권4호
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• pp.540-548
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• 1996

전자 부품의 일종인 LSI 패키지의 제조 과정에서 절연 방진 방습 등을 목적으로 수지 몰딩이 널리 사용되고 있는데, 냉각과정에서 금속과 수지의 계면에 접합 잔류열응력이 발생하여 파괴의 원인이 되고 있다. 접합 잔류열응력의 측정에는 X선 회절법등이 사용되지만 측정상의 어려움과 계면단 응력특이성에 대한 해석의 곤란함 때문에 적절한 모델링에 따른 수치해석적 연구가 새로이 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 Al/Epoxy를 몰딩 접합한 세가지의 대표적인 계면 형상을 선정하여 계면에서의 잔류열응력을 경계요소 수치해석 및 스트레인 게이지를 이용한 실험을 통하여 각각 해석하였다. 수치해석과 실험결과는 정성적으로 잘 일치하였으며, 서브 요소를 사용하므로써 계면단 응력 특이성의 해석 정밀도를 향상시킬 수 있었다. 또한 접합 잔류열응력의 해석결과로부터 수직응력에 의한 계면 박리가 예상되고, 피착체의 두께가 증가할수록 응력 특이성이 강하게 나타남을 확인하였다.