• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.622-628
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• 2016

자동차에 부착하여 사용하는 자전거 캐리어 지지용 흡착 패드는 운행 중 임의의 진동과 원심력과 같은 과도한 동적 하중을 받을 수 있어, 구조 안전성의 검토가 중요하다. 이를 위해서는 유체-구조 연계 유한요소해석을 이용하여 패드의 하부 압력이 패드에 가해지는 하중이나 모멘트의 변화에 따라 실시간으로 변화하는 것을 고려하여야 하나, 실제 상황의 모델링이 어렵고 계산을 위한 소프트웨어 비용이 높은 단점이 있기도 하지만, 정확한 결과를 얻기도 어렵다. 따라서 이 논문에서는 실험과 전산적인 방법을 조합하여 활용하는 새로운 방법을 제시한다. 이는 변화하는 하중에 따라 패드 하부의 압력과 접촉 면적을 실시간으로 측정하고 여기서 얻어진 데이터를 비선형 탄성 유한요소해석에 입력하여 활용하는 방법이다. 개발 단계의 제품 형상으로 실험 및 계산을 수행한 결과, 마운트 패드는 축 방향 하중에 대해서는 비교적 안전하나, 회전 하중이 과도하게 작용할 경우 패드가 바닥으로부터 분리되거나 패드 표면에 국부적인 손상이 일어날 수 있어 안전 여유가 많지 않음을 보여주었다. 작용하는 하중의 크기 및 형태에 따라 변화하는 접촉 거동을 예측하는 결과는 실험 결과와 잘 일치하였다. 본 연구에서 제안하는 해석 방법은 유사한 흡착 패드 시스템을 설계할 때 유용하게 활용될 수 있을 것으로 보인다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권1호
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• pp.22-28
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• 2015

1 MW 해수온도차발전 시스템의 라이저에 관한 설계를 수행한다. 라이저의 직경은 1 MW 발전을 위한 심층수 취수량에 기초하여 결정되고, 관종은 제작 가능한 상업용 파이프를 대상으로 종류별 특성을 분석한 후 선정한다. 강관, GFRP관, 그리고 HDPE관 중 HDPE관을 선정하며, 선정된 관종의 중량과 강도를 보강하기 위하여 설계를 수행한다. HDPE 라이저 하부 끝단에 중량체를 설치하여 중량을 보강하며, HDPE 라이저 축방향으로 와이어로프를 설치하여 강도를 보강한다. 중량체의 중량은 GFRP관 무게 대비 25%와 50%가 되도록 설계되며, 라이저 끝단에 연결되는 중량체의 모든 하중은 와이어로프가 지지하도록 설계된다. 설계된 HDPE라이저는 연중 온도차발전이 가능한 하와이 인근 해역에 설치되는 것으로 가정하여, 수치해석적 방법에 의한 안전성 평가를 수행한다. 안전성이 검증된 HDPE 라이저에 대하여 경제적으로 가장 유리한 HDPE 라이저의 최종 제원을 결정한다. 설계된 라이저는 향후 1MW 해수온도차발전 시스템 실증을 위한 설계 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.211-224
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• 2018

터널의 지보패턴 설계는 터널의 안정성에 직접적인 영향을 끼치기 때문에 터널에 작용하는 다양한 하중들을 적절히 고려하여야 한다. 국내에서는 프로젝트에 따라 암반분류법을 기반으로 표준 지보패턴을 정의하고 있으며, 시공 시 터널거동을 고려하여 적절히 수정되어야 한다고 기술되어 있다. 본 연구에서는 내공변위제어법, 토압, 록볼트의 축력 및 숏크리트의 모멘트 등을 종합적으로 고려하여 지보패턴을 최적화할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. 차분진화알고리즘(DEA)을 적용하여 터널 심도에 따라 록볼트의 길이 및 간격, 숏크리트의 두께를 최적화하였으며, 도출된 결과를 철도터널의 표준지보패턴(3등급)과 비교하였다. 천층지반에서 록볼트의 길이는 표준지보패턴보다는 짧아질 수 있으며, 간격은 넓어질 수 있다. 터널의 심도가 깊어질수록 숏크리트의 두께는 선형적으로 증가하는 것으로 나타났다. 따라서, 숏크리트의 두께는 심도가 깊어질수록 표준지보패턴보다는 두꺼워져야 터널의 안정성을 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.2242-2248
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• 2015

본 연구는 폭설로 인하여 비닐하우스가 붕괴되는 사고가 잇따르는 것에 대비하여 효율적인 비닐하우스 골조의 개선방안을 찾고자 진행되었다. 2013년 겨울, 비닐하우스 피해가 가장 컸던 곳은 경북과 강원도로, 이 지역에서 가장 많이 사용되고 있는 비닐하우스 유형(07-단동 3형, 07-단동 18형)에 대하여 최대 적설량 대비 30%까지 하중을 증가시켜 MIDAS GEN 프로그램을 사용하여 구조적 안전성을 검토하였다. 해석의 결과, 경주의 비닐하우스는 적설하중의 중가에 대해 안전하였으나 속초의 경우는 위험요인이 발생하였으며, 강릉의 비닐하우스는 기존 적설하중에서도 붕괴 가능성이 있는 것으로 나타났다. 폭설에 대비, 비닐하우스 구조단면의 성능을 개선하기 위하여 서까래를 이루는 원형파이프 단면의 성능을 개선하는 동시에 서까래의 간격을 증가시켜 적정 비닐하우스 구조를 검토한 결과, 서까래의 관경과 간격을 증가시키는 방안이 서까래의 두께와 간격을 증가시키는 방안보다 구조적으로 효율적인 것으로 해석되었다. 향후 폭설에 대비하여 비닐하우스의 서까래 관경을 증가시킨 적정 규격의 제안이 필요할 것으로 판단된다.

• 대한조선학회지
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• 제22권2호
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• pp.35-48
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• 1985

The present work develops a method of evaluating thrust deduction and wake for different loads of the propeller using the concerted application of the theoretical tools and experimental techniques. It also shows the applicability of the new method to the design of optimum hull form. Firstly, the problem of hull-propeller interaction was analyzed in terms of inviscid as well as viscous components of the thrust deduction and wake. The wavemaking resistance of a hull and propeller were mathematically represented by sources on the hull surface and sink on the propeller plane, respectively. The strength of sink was determined by utilizing the radial distributions of propeller load and nominal wake. The resistance increment due to a propeller and the axial perturbation flow induced by the hull in the propeller plane were calculated. Especially, the inviscid component of the thrust deduction was calculated by subtraction the wavemaking resistance of a bare hull, the wavemaking resistance of a free-running propeller and the augmentation of propeller resistance due to hull action from the wavemaking resistance of the hull with a propeller. The viscous components of the thrust deduction and wake were estimated as functions of propeller load which were established by the propeller load varying test after deduction the calculated inviscid components. Secondly, an analysis method of powering performance was developed based on the potential theory and the propeller load varying test. The hybrid method estimates the thrust deduction, wake and propeller open-water efficiency for different propeller load. This method can be utilized in the analysis of powering performance for the propeller load variation such as the added resistance due to hull surface roughness, the added resistance due to wind, etc. Finally, the hybrid method was applied to the optimum design of hull form. A series of afterbody shapes was obtained by systematically varying the waterplane and section shapes of a parent afterbody without changing the principal dimensions, block coefficient and prismatic coefficient. From the comparison of the predicted results such as wavemaking resistance, thrust deduction, wake and delivered power, an optimum hull form was obtained. The delivered power of the optimized hull form was reduced by 5.7% which was confirmed by model tests. Also the predicted delivered power by the hybrid method shows fairly good agreement with the test result. It is therefore considered that the new analysis method of powering performance can be utilized as a practical tool for the design of optimum hull form as for the analysis of powering performance for the propeller load variation in the preliminary design stage.

• 지구물리와물리탐사
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• 제14권4호
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• pp.324-334
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• 2011

석모도에서 산출되는 암석시료를 이용하여 파괴강도를 5단계로 나누고 하중을 증가시키면서 손상 진행에 따른 P-, S-파 속도의 변화 특성을 고찰하였다. 재하 전 상태에서부터 일축압축강도의 95%까지 하중을 받은 9개의 수포화 시험편들이 1시간 동안 상온에서 건조되어 가는 동안 탄성파 속도는 암종별로 변화폭이 상이하였으며, P-파의 경우 0.9 ~ 18.3%, S-파 속도는 2.8 ~ 14.8% 로 큰 차이를 보였다. 하중에 의해 건조한 암석에 미세균열이 발생하면 P-파 속도가 일률적으로 감소하는 현상과는 달리, 수포화 암석의 경우는 균열생성에 의한 속도 감소 요인과 수포화에 의한 속도 상승요인의 상호작용에 의해 속도 증감 양상이 매우 복잡하게 나타나지만 대부분의 경우에서 전반적으로 재하 초기단계에서는 속도가 증가하다가 나중에는 감소하는 경향을 보였다. 감소가 시작되는 시점도 암종별로 1 ~ 4단계로 다양하다. 파괴 후에도 형태를 보존한 25h-2와 29-2 시료에 대해서 파괴후의 속도를 측정한 결과는 현저한 공극율의 상승과 함께 탄성파 속도도 현저히 감소하였다. 조암광물별로 보면 석영 함량이 증가하면 탄성계수가 커지며 층상구조형 규산염광물이 증가하면 탄성계수는 작아지는 경향을 보였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.1001-1009
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• 2002

본 연구는 반복 수평하중을 받는 철근 콘크리트 T형 벽체의 횡철근의 구속범위를 제안하기 위한 것이다. 횡철근의 구속범위는 압축과 인장변형율 분포에 의해 좌우되는 중립축을 기준으로 압축변형율과 콘크리트 극한 변형율의 분포에 따라 결정된다. 압축변형율은 바닥층 평면적에 대한 벽 단면비, 형상비, 단면형상, 압축력, 그리고 철근비 등에 따라 다르게 나타난다. T형 벽체의 중립축은 플랜지의 영향으로 정가력과 부가력이 다르게 나타나며, T형 벽체의 중립축이 직사각형 벽체와 다르기 때문에 압축콘크리트를 구속하여 주는 횡철근의 구속범위가 다르게 나타날 것으로 판단된다. 또한, 좌우 대칭으로 배근되는 직사각형 벽체는 반복적인 수평하중에 대해 좌우 대칭인 구조적 특성을 나타내지만, T형 벽체의 경우는 좌우 비대칭적인 구조적 특성을 보인다. 즉, 복부 단부가 압축을 받는 정가력인 경우, 중립축 깊이(c)가 직사각형 벽체보다 크게 나타나며, 복부 단부가 인장을 받는 부가력인 경우, 중립축 깊이(c)가 직사각형 벽체보다 작게 나타난다. 그러므로, T형 벽체를 직사각형 벽체로 가정하여 좌우대칭으로 횡철근을 구속할 경우, 압축을 받는 복부 단부에서 요구되는 횡철근의 구속범위가 증가할 것으로 판단된다 따라서, 본연구에서는 T형 벽체의 구조적 특성을 파악하고, 실험값과 기존분석 및 단면해석을 비교함으로써 T형 벽체의 중립축 깊이를 제시하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.579-588
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• 2006

최근 고강도철근 및 프리스트레싱에 의한 유용성은 경제적이고 효과적으로 콘크리트 구조설계를 가능하게 되었다. 이러한 구조적 부재를 다루는 구조기술자가 직면하는 중요한 문제중 하나는 한계상태설계에서 사용성에 대한 기준으로 사용되는 균열폭의 제어이다. 특히 휨균열은 하중을 부담하는 부재에 대해서 안전성의 확보 및 사용성과 연성을 향상될 수 있도록 제어되어야 한다. 본 논문에서 제안된 방법은 Ikki에 의해서 수행된 양측인장시험법의 시험 결과를 이용하고 있다. 양측인장상태에서 이형철근에 대한 부착특성은 콘크리트면적과 리브면적에 의해서 고려된다. 제안된 방법에 의한 결과는 시험 결과와 비교되며, 기존 방법보다도 치수 및 단면제원의 변화, 철근의 방향을 고려하여 보다 정밀한 부착응력과 이에 대한 상대슬립의 관계를 제시한다. 부착특성은 무차원적 슬립량과 유효철근비에 의해서 고려된다. 제안식의 유효성은 시험체 실험자료에 의해서 검증되어진다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.207-214
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• 2015

이 연구에서는 중량콘크리트 전단벽의 경계요소내에서 횡보강근으로서 와이어로프의 적용가능성을 평가하였다. 와이어로프의 횡보강근의 배근간격은 60 mm에서 120 mm로 변화되었는데, 이때의 횡보강근체적지수는 0.126~0.234이다. 와이어로프는 주철근의 외부와 경계요소내 내부의 크로스타이로 적용되었다. 와이어로프로 횡보강된 5개의 중량콘크리트 전단벽은 축력하중하에서 반복횡하중의 실험이 수행되었다. 실험결과, 횡보강근체적지수가 증가함에 따라 전단벽의 연성은 현저하게 증가한 반면, 휨 내력의 변화는 미미하였다. 전단벽의 휨 내력의 실험결과는 ACI 318-11 기준의 예측값 보다 다소 높았다. 동일한 횡보강근체적지수에서 와이어로프로 횡보강된 전단벽의 변위연성비는 일반철근으로 보강된 전단벽보다 높았다. 특히, 이 실험결과로부터 고연성설계를 위한 곡률연성비 16 이상을 확보하기 위해서는 횡보강근체적지수가 0.233 이상이 요구되었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.737-752
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• 1992

본 연구에서는 링크를 여러개의 2절점 6자유도의 보 요소로 이상화하고 링크 의 운동을 평면 운동으로 한정하며 링크의 지지부의 강성은 무한대이고 회전 대우 부 분의 간극은 없는 것으로 가정하여 링크의 탄성 변형에 관한 운동 반정식을 유도하였 다. 즉, 변위법에 기초한 정적 변위 해석에 관한 유한 요소법에서 관성력, 중력 그 리고 외력을 외부 부하로 간주하여 동적인 운동 방정식을 유도하였다. 여기에, 회전 대우의 베어링을 선형 스프링으로 이상화하여 유연성 링크의 일부분으로 고려함으로써 베어링의 탄성 변형이 유연성 링크의 동적 변형에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 베어링의 탄성 변형이 고려된 유연성 링크에 관한 운동 방정식을 모우드 중첩법에 근 거를 둔 수치해법으로 그 해를 구하였다.