• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.409-415
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• 2021

COVID-19 대유행으로 인해 병원, 진료소, 검역소 및 의료 연구 기관을 포함한 의료 시설에서 매일 수많은 의료 폐기물이 발생함에 따라 의료폐기물 처리가 심각한 문제가 되고 있다. 이전에는 전통적인 소각방법이 사용되었지만 매립지 부족 및 관련 환경 문제로 인해 공중 보건이 위험에 처해 있다. 이런 문제를 극복하기 위해 멸균분쇄용 파쇄기를 개발하였다. 본 연구에서는 유해 및 감염성 의료폐기물에 대한 작동 성능을 결정하기 위해 분쇄용 파쇄 시스템의 설계 및 수치해석을 수행하였다. 파쇄기의 부품은 CAD 소프트웨어를 이용하여 모델링하였으며, ABAQUS를 사용하여 유한요소해석을 수행하였다. 정적, 동적 및 피로하중 조건 하에서 파쇄기 절단 날의 해석을 수행하였으며, 의료 폐기물을 분쇄하는데 필요한 절단력을 기반으로 절단 날의 형상이 효과적임을 입증하였다. 모달 해석을 통해 구조물의 동적 안정성을 검증하였다. 또한, 절단 날의 수명을 예측하기 위해 고주기 피로해석을 통해 S-N 선도를 생성하였다. 이를 통해 적절한 분쇄용 파쇄 시스템이 멸균 장치와 통합되도록 설계하여 의료 폐기물의 양과 처리 시간을 줄임으로써 환경 문제와 잠재적인 건강 위험을 극복하는 방안을 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권11호
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• pp.943-953
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• 2021

호수, 저수지, 만 등의 사면에서 발생하는 산사태 및 토석류에 의해 유발되는 수면충격파의 전파는 복잡한 지형 조건에서 토석류와 물 흐름이 상호작용하는 3차원 자연현상이다. 이 연구에서는 3차원 다상 난류 흐름 해석을 위한 수치모형과 비뉴튼 유체인 토석류에 대한 유변학적 모형을 적용하여 만의 사면에서 발생한 산사태로 인한 수면충격파의 거동을 수치모의하였다. 수치해석 결과를 타 연구자의 수리실험 자료와 비교 분석하여 3차원 수치모형의 적용성을 평가하였다. 수면으로 유입되는 토석류의 선단부 두께와 유속이 적절히 모의 된다면, 수면충격파의 정점부가 솟구치는 높이와 수면형은 매우 우수한 정확도로 예측이 가능한 것으로 나타났다. 토석류의 초기 형상을 다르게 설정한 두 가지 수치해석 결과는 연직상향으로 솟구친 수면충격파가 최고점에 도달한 후 중력에 의해 하강하면서 감쇄되는 단계에서부터 상이해지는 것으로 나타났다. 토석류 초기 두께를 상대적으로 크게 설정한 수치모의 결과는 만을 가로지르는 수면형과 함께 반대편 사면에서의 쳐오름 현상까지 양호하게 실험자료를 재현할 수 있는 것으로 나타났다. 반대편 사면에 도달한 수면충격파가 사면을 거슬러 흐르는 최고 쳐오름 높이는 토석류 총량이 같은 경우 수면으로 유입되는 토석류의 초기 두께에 민감하지 않은 것으로 나타났다. 한편, 수로 바닥을 따라 전파되는 토석류의 전파 특성을 더 정확하게 재현하기 위해서는 실험에서 점토 성분이 없는 입자만을 이용하여 재현한 토석류 물질 특성에 맞는 유변학적 모형을 적용할 필요가 있다고 판단된다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제31권1호
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• pp.29-41
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• 2022

이상기후로 인한 불안정한 식량 수급을 해결하기 위한 대안 중 하나로 식물공장의 필요성이 증대되고 있다. 식물공장 내 기류는 재배작물의 증산작용과 열교환에 중요한 인자 중 하나로 인식되고 있다. 한편, 디지털트윈(Digital Twin: DT)은 실체계를 가상세계에 복제한 것으로 실체계만으로 불가능한 다양한 서비스를 제공하는 수단으로 주목받고 있다. 본 연구에서는 디지털트윈 개념을 실제 운용중인 식물공장 기류해석에 적용하여 다양한 상황에 기류를 예측할 수 있는 기류 예측 DT 모델 개발을 목표로 하였다. 이를 위해 먼저 기류 해석용 디지털트윈 수학적 형식론을 제시하고, 이를 기반으로 실제 운용중인 식물공장의 기류예측 모델링에 필요한 정보들을 명세한다. 이어서 식물공장 내 형상을 CAD로 구현하고 유동해석을 위한 전산유체역학(CFD) 구성요소들을 결합하여 DT 모델을 개발하였다. 마지막으로 DT 모델의 시뮬레이션 해석 결과를 식물공장에서 수집한 실제 기류값과 비교하는 모델의 실증 및 기계학습 기반 보정을 통해 정확도가 높은 기류 예측용 DT 모델을 완성하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제22권1호
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• pp.11-21
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• 2022

현재 국내 건설 산업분야에서 코로나 사태 장기화로 인한 기능공 인력부족, 공기단축 및 인건비 감소를 통한 경제성 확보 등을 해결하기 위하여 프리웨브 공법에 대한 중요성이 대두되고 있다. 그 공법의 일환으로서, 이 연구에서는 공장에서 강판 거푸집 제작하고 철근 선조립하여 현장 반입한 후 현장 타설하는 SY 비탈형 보거푸집을 대상으로 하중재하에 따른 휨거동을 평가하고자 하였다. SY Beam 표준단면 형상은 MIDAS GEN 프로그램에 의한 구조모델링 통해 결정된 단면 치수 폭 400mm, 춤 600mm을 적용하였다. 총 6개의 실험체를 부재길이 5,000mm로 하여 강판두께(0.8, 1.0, 1.2mm)를 변수로 실험체 5개와 비교군 RC 실험체 1개를 실대형으로 제작하여 휨 실험을 수행하였다. 휨 실험결과, 강판데크가 항복하면서 높은 초기강성과 최대강도를 나타내어 휨강도에 충분히 기여하고 있음을 보였으며, 이후에도 콘크리트와 강판데크는 합성거동를 통해 충분한 연성거동을 하면서 휨 파괴 모드를 나타내었다. 추후 SY Beam의 제작/시공/경제성 확보를 위한 적정 강판두께 및 강판 인장력 기여도 산정방법 도출을 위해 1.05, 1.1, 1.15mm에 대한 추가 해석 및 실험연구가 필요한 것으로 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제21권6호
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• pp.605-615
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• 2021

최근 공사 기간 단축과 인건비 절감을 위해 거푸집을 탈형하지 않는 비탈형 보거푸집의 필요성이 RC구조물에서 강조 되고 있다. 본 연구의 목적은 새로 개발된 비탈형 보 거푸집인 SY Beam의 콘크리트 타설시 변형성능을 평가하는 것이다. SY Beam의 표준 단면 형상은 MIDAS GEN 프로그램을 통해, 다양한 두께의 강판 데크 구조 모델링을 수행하여 결정하였다. 그 결과, SY Beam의 단면치수는 폭과 높이가 각각 400mm와 450mm로 결정하였다. 강판두께 0.8, 1.0, 1.2mm를 변수로 하여 총 3 개의 SY Beam 실험체를 제작하였다. 실제 현장에서 콘크리트를 타설할 때 작용하는 하중 조건을 반영하였다. 콘크리트 타설시 SY Beam 단면의 수직 및 수평 변위를 측정하였다. 그 결과, 수직 변위는 두께가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 수직변위와 수평변위를 모두 고려할 때, 강판두께 1.2mm의 경우가 가장 안전하고 즉시 현장 적용이 가능하다. 향후, 제작성, 시공성, 경제성을 확보하기 위해 최적의 강판두께를 도출하여야 하며, 1.05, 1.1, 1.15mm 에 대한 추가의 해석 및 실험연구가 필요하다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.156-164
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• 2021

현재 디지털 복원은 관계성을 심도 있게 고려하지 않은 표면화된 복원이라는 한계점에 머물러 있다. 인물 복원은 특정 위인의 형상을 복원하는 단발적인 이벤트로만 활용되며, 건물복원 역시 복원된 문화재를 콘텐츠로 활용하기보다는 문화재 자체를 디지털 모델링으로 구성하는 데 그치고 있다. 현재의 복원 방식만으로는 건축물이나 인물이 담고 있는 스토리까지 복원하기에는 한계가 있다. 따라서 본 연구는 공간과 인물, 사건을 포괄하는 '역사 문화공간'을 디지털 복원하여 관계성에 초점을 맞춰 재현하는 방법과 프로세스를 분석하였다. 디지털 복원 방식을 도출하기 위해 고흐를 주제로 한 실내테마파크인 '라뜰리에' 사례를 분석하였다. 연구 결과, 디지털 복원을 위해서는 인물의 관계도를 바탕으로 하는 주변인물과 사물과의 관계성이 중요하다는 것을 밝혔다. 고흐의 관계성을 토대로 디지털 복원을 위해 준비 단계, 디지털 아카이브 단계, DB 고도화 단계, 실증 단계 등 4단계의 프로세스를 정형화하였다. 관계성을 통한 인물의 스토리 복원은 진정한 역사 복원으로서 과거와 현대의 융합을 기대할 수 있으며, 이를 통해 디지털 복원의 혁신적인 발전을 이룰 수 있으리라 기대된다.

• 한국가스학회지
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• 제26권4호
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• pp.27-35
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• 2022

LPG는 공기보다 무거워 지표면으로 가라앉는 특징이 있으며, 주변 공기가 체류하는 경우 증기운을 형성하기 쉬워 가스 누출로 인한 피해가 가중될 우려가 있다. 그러므로 증기운 형성에 따른 주변 지역의 영향 범위분석을 통해 피해를 예방할 필요가 있다. 본 연구에서는 LPG 공급 관리소가 설치된 제주 하가리 일대를 대상으로 토지이용 현황과 지형적 특성으로 생성되는 야간 시간대의 찬공기 흐름과 그에 따른 LPG 누출 특성을 고려하여 주변 지역으로의 피해 영향 범위를 분석하였다. KLAM_21을 활용하여 찬공기 흐름을 분석한 결과, 지형 영향으로 인해 남동쪽에서 약 2 m/s의 찬공기가 유입되었다. LPG 누출 특성은 ALOHA를 이용하였으며 찬공기 흐름을 고려하여 분석하였다. 풍속 2 m/s 조건에서 누출공 크기가 10 cm일 때 LEL 60 %(12,600 ppm)에 해당하는 범위는 61 m로 나타났으며 LPG 누출 시 증기운에 의한 화재 등의 사고가 발생하는 경우 누출원으로부터 50 m 부근에 위치한 인근 주거지에 피해가 미칠 것으로 예상되므로 사고 예방을 위한 대안책이 요구된다. 해당 연구결과는 LPG 누출로 인한 사고 발생 시 예방책을 마련하는데 기초 자료로 활용될 수 있으며 FLACS와 같은 CFD 모델링을 통해 비교적 좁은 영역에서의 LPG 누출 형상 및 증기운으로 인한 피해 영향 범위를 확인할 필요가 있다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권6호
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• pp.667-674
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• 2022

침목플로팅궤도(STEDEF)의 콘크리트침목은 2개의 콘크리트블럭을 타이바로 연결하여 구성된 형태이며 침목방진패드 및 침목상자와 도상 콘크리트층에 매립되어 레일로 전달되는 열차하중을 지지하고 하중을 도상으로 분산시키는 역할을 수행하는 주요 궤도구성품이다. 침목방진패드는 열차의 반복운행에 따른 누적하중 증가, 장기간 사용에 따른 열화로 인해 재료적 성능이 저하되어 다른 궤도구성품의 손상을 유발할 수 있다. 실제 형상과 동일한 3D 모델링으로 운행하중 조건에서 발생되는 침목플로팅궤도구조의 거동을 파악하고, 수치해석을 통해 침목방진패드의 스프링강성 변화가 콘크리트침목의 손상에 미치는 영향을 분석하였다. 분석결과, 침목방진패드의 좌·우측 스프링강성 증가는 콘크리트침목의 최대 응력 및 인장응력, 변위는 증가하고 레일 직하부 침목의 최대 압축응력은 감소하며, 타이바접촉부 콘크리트에서 응력집중이 되는 것으로 분석되었다. 이는 현장조사결과의 콘크리트침목 손상유형과도 일치하는 것으로서 침목방진패드의 장기간 사용에 따른 스프링강성 변화는 콘크리트침목의 응력 증가를 초래할 수 있으며, 좌우 침목의 침하량의 차이가 증가되어 콘크리트침목의 손상에 영향을 미칠 수 있음을 해석적으로 입증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.213-220
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• 2023

본 논문에서는 한국전통게임에 사용되는 접이식 종이구조물(이하 딱지)의 접이과정을 모델링하고 게임의 승리조건을 만족시키는 충돌조건을 유전알고리즘을 이용하여 산정하는 과정을 서술하였다. 딱지는 A4용지 2장으로 구성되는 것을 가정하였다. 접이과정은 강제경계조건을 부여하여 날개부분을 꼬임의 위치로 변형시키고 강체판의 강제경계조건을 이용하여 딱지를 압착하였다. 이후 복원력에 의한 완화해석을 수행하여 게임에 사용된 딱지의 형상과 응력상태를 구성하였다. 얻어진 동일한 2개의 딱지 중 타격딱지를 주어진 충돌위치로 강제변위에 의해서 이동시키고 주어진 충돌속력에 대한 충돌해석으로 게임의 진행과정을 해석하였다. 이 때 승리조건인 피격딱지의 반전을 일으키는 충돌조건을 산정하기 위하여 유전알고리즘을 이용한 최적화해석을 수행하였다. 이 과정에서 효율적인 해석을 위하여 충돌해석을 2단계로 나누고 1단계의 해석결과 피격딱지에 반전이 발생할 가능성이 있는 경우에만 2단계해석을 진행하였다. 1단계 해석에서 유전알고리즘의 적합함수는 피격딱지의 방향코사인이었고 2단계해석에서는 속도의 역수로 하여 전체적으로는 가장 낮은 충돌속력을 가지는 충돌조건을 찾아내고자 하였다. 해석수행결과 다양한 압착두께에 따른 최적의 충돌조건을 찾아 낼 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5A호
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• pp.649-656
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• 2008

손상 또는 균열된 구조물의 내구성을 향상시키려는 과제는 연구자들과 엔지니어들에게 중요한 과제로 떠오르고 있다. 팻취로 보강되지 않은 균열판과 팻취보강된 균열판의 응력확대계수 및 응력등고선의 산정 및 비교에 의한 균열선단에서의 파괴거동의 특성을 적분형 르장드르 다항식에 기초를 둔 계층적 무강성요소를 사용하여 표현하고자 한다. 이 연구에서는 등가단층이론이 채택되므로, 제안된 무강성요소는 불연속 균열부를 강성이 0인 연속체로 간주된다. 그러므로 균열을 모델링하는 무강성요소의 변장비는 매우 커질 수밖에 없다. 제안된 요소의 강건성을 보이기 위해 형상비 변화에 따른 에너지방출률, 변위 및 응력값에 대한 유한요소해의 민감도는 변장비를 2000까지 증가시켜 가면서 평가되었다. 한편, 강성도미분법과 변위외삽법이 인장모우드가 발생되는 문제의 응력확대계수를 예측하는데 사용된다. 제안된 계층적 무강성요소는 팻취보강된 균열문제를 해석할 수 있는 대안중의 하나라 평가된다.