• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권11호
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• pp.5939-5946
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• 2013

교량과 도로 포장사이의 주행성 향상을 제공하는 교량 접속판(BAS)은 여러 가지 요인으로 제 기능을 발휘하지 못하고 있다. 현행 도로설계요령은 접속판 길이의 70%를 지간으로 한 단순보로 계산하고 있으며 슬래브 아래의 침하와 공극을 고려하지 못한다. BAS의 휨모멘트에 대한 지반침하 영향을 조사하기 위해 탄성지반 보(BAS-ES)를 본 연구에서 사용했다. 사용된 매개변수는 경간장, 유실길이, 유실위치, 지반 반력계수이다. 중앙지간에 가까운 유실이 접속판에 최대모멘트가 발생하는 것을 매개변수 연구를 통해 알 수 있었다. BAS 아래의 공극은 일반적으로 교대 주위에서 발생되므로 사용모델은 침하와 공극을 형상화하기 위해 교대로부터 스프링을 제거하여 유실위치를 고려했다. 탄성지지 보 모델을 사용해 AASHTO LRFD 교량설계기준에 근거한 설계모멘트와 국내 도로교설계기준의 설계모멘트를 비교하였다. 유실을 고려한 탄성지반 접속판의 설계모멘트가 현행 접속판 설계와 비교해 여전히 작게 나타나 비용절감 효과를 꾀할 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.727-736
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• 2010

본 논문은 인장에서의 연성능력을 유지하면서도 구조물 적용시에 지속가능성을 확보할 수 있는, 지속가능한 SHCCs를 제조하기 위한 기초자료를 제공하고자 한다. 본 연구의 목적은 자원순환형 재료가 압축, 휨, 직접인장거동 등 SHCCs의 역학적 특성에 미치는 영향을 평가함과 동시에, 구조물의 개발 및 해석시 구성모델에 대한 기초자료를 제공하는 것이다. 규사, 시멘트, PVA 섬유의 치환재로써 순환잔골재, 플라이애시, PET 섬유가 각각 SHCCs 배합에 일부 치환되었다. 실험결과, 플라이애시는 PVA 섬유와 시멘트 매트릭스 간 화학적 부착력을 증가시켜 SHCCs의 휨 및 직접인 장성능을 증가시킬 수 있는 것으로 나타났다. 그러나 PET 섬유가 치환된 SHCCs는 압축에서는 기준시험체인 PVA2.0과 유사하였으나, 섬유 자체의 낮은 기계적 특성으로 인해 휨 및 직접인장성능에서는 매우 낮게 나타났다. 순환골재의 경우 기존 규사보다 큰 골재치수로 인해 SHCCs의 탄성계수를 증가시키는 것으로 나타났다. SHCCs의 성능을 유지하기 위해 설정된 목표치를 근거로 할 때, 플라이애시는 20% 이하, 순환잔골재는 50% 이하로 치환하는 것이 지속가능한 SHCCs 제조에 바람직할 것으로 판단되었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.835-841
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• 2013

Modern solid-state gyroscopes (HRG) with hemispherical resonators from high-purity quartz glass and special surface superfinishing and ultrathin gold coating become the best instruments for precise-grade inertial reference units (IRU) targeting long-term space missions. Designing of these sensors could be a notable contribution into development of Korea as a space nation. In participial, 40mm diameter thin-shell resonator from high-purity fused quartz, fabricated as a single-piece with its supporting stem has been designed, machined, etched, tuned, tested, and delivered by STM Co. (ATS of Ukraine) several years ago; an extremely-high Q-factor (upto 10~20 millions) has been shown. Understanding of the best way how to match such a unique sensor with inner glass assembly of the gyro means how to use the high potential in a maximal extent; and this has become the urgent task. Inner quartz glass assembly has a very thin indium (In) layer soldered the resonator and its silica base (case), but effects of internal resonances between operational modal pair of the shell-cup and its side (parasitic) modes can notable degrade the potential of the sensor as a whole, instead of so low level of resonator's intrinsic losses. Unfortunately, there are special combinations of dimensions of the parts (so-called, "resonant sizes"), when intensive losses of energy occurs. The authors proposed to use the length of stem's fixture as an additional design parameter to avoid such cases. So-called, a cyclic scheme of finite element method (FEM) and ANSYS software were employed to estimate different combinations of gyro assembly parameters. This variant has no mismatches of numerical origin due to FEM's discrete mesh. The optimum length and dangerous "resonant lengths" have been found. The special attention has been paid to analyses of 3D effects in a cup-stem transient zone, including determination of a difference between the positions of geometrical Pole of the resonant hemisphere and of its "dynamical Pole", i.e., its real zone of oscillation node. Boundary effects between the shell (cup) and 3D short "beams" (inner and outer stems) have been ranged. The results of the numerical experiments have been compared with the classic model of a quasi-hemispherical shell band with inextensional midsurface, and the solution using Rayleigh's functions of the $1^{st}$ and $2^{nd}$ kinds. To guarantee the truth of the recommended sizes to a designer of the real device, the analytical and FEM results have been compared with experimental data for a party of real resonators. The consistency of the results obtained by different means has been shown with errors less than 5%. The results notably differ from the data published earlier by different researchers.

• 비파괴검사학회지
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• 제20권2호
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• pp.138-149
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• 2000

본 논문에서는 유한 고체내 초음파 전파 및 산란 현상의 해석을 위한 다양한 경계요소 모델링 기법이 제시되었다. 박판 재료내 유도초음파 전파에 대한 모드해석을 위해 비균질 적충 박판 구조물에 대한 탄성동역학 경계치 문제가 설정되었으며 이에 대한 수치해로부터 유도초음파의 전파특성을 나타내는 분산곡선이 얻어졌다. 파동 산란시 발생되는 기하학적 복잡성과 모드변환 문제를 수치적으로 모델링하기 위해 탄성 동역학 경계요소법을 적용하였고 이를 박판내 유도초음파의 이론적 직교 모드의 중첩해와 결합시킨 혼합형 경계요소법으로 확장하여 유한 고체내 다중 모드변환의 효율적 모델링법이 제안되었다. 주파수 영역의 수치해로부터 시간 의존 문제의 파동신호 예측을 위해 역 푸리에(Fourier) 변환을 통한 시간 영역 파동산란 신호가 얻어졌다. 이와 함께 실제 초음파 탐상조건에 보다 가까운 파동산란 문제의 모델링을 위해 3차원 경계요소법을 소개하고, 개발중인 3차원 경계요소 프로그램을 이용하여 유한 직경을 갖는 봉재내의 파동 전파를 수치적으로 해석하여 해석해와 비교 검증하였다. 본 논문에서 제시된 탄성파동 모델링 기법은 정량적 비파괴 평가법을 확립하는데 다양하게 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.9-20
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• 2014

철골 중간모멘트골조는 강한 지반운동에 대하여 적합한 저항능력을 확보하기 위한 지진력저항시스템으로서 일반적으로 사용되고 있다. 하지만 국내의 대다수 중 저층 철골건축물은 내진설계가 도입되기 이전에 건설되었거나 현재의 내진설계기준의 요구조건을 준수하지 않은 것들로, 이러한 건물들이 가지는 내진성능에는 의문점이 존재한다. 이와 같은 문제점의 인식에 기반하여 본 연구에서는 국내 철골 중간 모멘트골조의 내진성능에 대한 정량적 제시를 목표로 우선 층수 종류, 지진에 대한 보유내력, 부재 연성도, 제진장치의 유무를 변수로 하여 표본 건물을 설계하였다. 표본 건물의 내진 성능과 붕괴 매커니즘은 비선형 정적해석과 증분동적해석으로부터 획득한 붕괴여유비와 붕괴확률을 이용하여 분석하였다. 해석결과를 통하여 현행 국내기준에 따라 내진설계된 신축건물은 설계지진에 대해 충분한 내진성능을 가졌으며, 이에 반해 구조부재의 연성저감이 발생하거나 낮은 설계 밑면전단력에 대한 저항력을 가진 기존건물의 경우에는 높은 붕괴확률을 가지며 목표로 한 내진성능을 만족시키지 못하는 것으로 나타났다. 이와 같은 내진성능을 충족시키지 못하는 내진설계 도입 이전의 건물에 대해서 에너지 소산장치를 통해 보강하게 되면 장치의 에너지 소산능력뿐만 아니라 소성힌지의 재분배를 통해 붕괴확률 및 내진성능이 신축건물 수준으로 향상되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.129-136
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• 2018

대형 용접 구조물에 대한 피로설계 수명의 예측은 일반적으로 Palmgren Miner과 등가손상도 방법 또는 선형누적손상도 방법을 사용한다. 또한 용접 구조물에서 피로 균열이 발생되면 잔존 수명은 S-N 곡선과 선형 파괴역학에 기초하여 예측되고 있다. 본 연구에서는 면외거셋 용접이음의 3차원 피로균열 진전거동과 피로수명을 예측하기 위하여 피로 시험을 실시하였다. 면외거셋 용접이음의 3차원 피로균열진전해석은 NX NASTRAN 및 FRANC3D를 이용하여 유한요소 해석을 실시하였다. 면외거셋 용접이음의 균열 형상비, 초기균열 크기 및 응력비에 미치는 영향을 검토하기 위하여 피로균열진전 해석을 실시하였다. 또한 초기균열크기, 균열 형상비와 응력비의 변화에 따른 3차원 피로균열진전 해석 결과와 피로시험결과를 비교하였다. 피로균열진전 해석결과, 피로균열 진전속도와 응력확대계수와의 관계에서 피로시험과 유사하게 나타남을 확인하였으며, 면외거셋 용접이음의 피로수명을 추정할 수 있음을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.319-329
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• 2020

현재 우리나라에서 운영 중인 교량 중 30년 이상 된 교량이 전체의 약 11%를 차지할 정도로 노후교량의 수가 증가하고 있다. 따라서 교량의 노후화에 따른 영향을 고려한 내진성능 평가방법의 개발이 필요하다고 볼 수 있다. 예제 교량으로는 포트받침, 탄성고무받침과 납-고무받침을 가진 3가지의 강합성 상자형 거더교를 선정하고, opensees 프로그램을 사용하여 구조해석모델을 작성하였다. 본 연구에서는 교량의 노후도를 교각의 주철근과 띠철근의 부식에 의한 면적의 감소로 반영하였다. 교각의 노후화 정도로는 5%, 10%, 25%, 50%의 4가지 조건을 사용하였다. 입력지진으로는 근거리 지진과 원거리 지진을 각각 40개씩 사용하였으며, 노후화 정도에 따른 예제교량의 교각에 대한 최대변위와 최대 전단력 응답을 구하여 비교하였다. 노후도가 증가할수록 힘-변위 관계에서 교각의 강도 저하가 발생함을 알 수 있으며, 이로 인하여 교각의 변위응답이 증가함을 알 수 있다. 교각의 노후도에 따른 변위응답과 전단저항능력의 영향을 분석하기 위하여 변위비(D_ratio)와 전단력비(F_ratio)를 정의하여 평가하였다. 예제교량의 고유주기가 길어질수록 노후도에 따른 변위비(D_ratio)의 증가가 크게 나타남을 알 수 있으며, 전단력비(F_ratio)의 감소 경향은 작게 나타남을 알 수 있다.

• Composites Research
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• 제26권3호
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• pp.175-181
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• 2013

고속충격을 받는 복합재 적층판의 충격거동 특성 중에서 관통 후 잔류속도, 시편에 의한 충격흡수에너지 그리고 충격손상영역에 대한 평가와 예측이 중요하다. 본 논문에서는 고속충격을 받는 Carbon/Epoxy 복합재 적층판의 잔류속도와 흡수에너지를 준실험적 방법을 통하여 예측할 수 있는 방법을 제안하였다. 고속충격에 의한 시편의 흡수에너지를 정적에너지와 동적에너지로 구분하였으며 정적에너지는 보강섬유의 파손과 정적 탄성에너지와 관련 있는 준정적압입실험을 통한 관통에너지를 사용하였다. 동적에너지는 고속충격 시 시편 일부의 움직임과 관련한 운동에너지에 대하여 몇 가지 모델을 제안하여 비교하였다. 공압을 이용한 고속충격실험을 수행하고 예측 값과 비교 분석하였다. 시편의 손상영역은 C-scan을 통하여 측정하였다. 관통한계속도보다 큰 초기 속도인 경우, 정적에너지인 관통에너지 뿐 만 아니라 시편의 동적 에너지가 시편 전체 흡수에너지에 크게 기여함을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.723-730
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• 2011

콘크리트 중의 골재가 차지하는 비율은 약 70~80 vol%로서 콘크리트의 고온 역학적 성상에 큰 영향요소로 작용할 수 있다. 이 연구는 고온시 콘크리트의 역학적 특성을 평가하기 위한 일환으로써 다양한 환경조건, 즉 고온조건, 하중조건에 따른 역학적 특성을 비교하기 위하여 목표강도 60 MPa급 보통 골재 및 경량 골재 콘크리트를 대상으로 선정하였다. 사용된 시험체는 ${\phi}100{\times}200mm$로서 상온 압축강도의 0%, 20%, 40% 하중을 재하한 상태에서 고온에 따른 강도, 탄성계수, 열팽창 변형(thermal strain), 전체 변형(total strain), 내력저하수축(transient creep) 등 고온에서의 역학적 특성을 평가하였다. 시험 결과 골재의 열팽창계수가 작은 경량 콘크리트는 열팽창 변형이 일반 골재를 사용한 콘크리트에 비하여 전반적으로 작게 나타났으며, 고온조건인 $700^{\circ}C$에서도 압축강도 저하가 상온강도에 대하여 80% 수준으로 나타났다. 또한 재하에 의한 내력저하수축은 $500^{\circ}C$를 기준으로 콘크리트의 변형을 팽창에서 수축으로 전환시키는 영향요인으로써, 콘크리트와 골재의 열팽창 변형비(concrete /aggregate)가 수축의 경향이 큰 경우 콘크리트의 내력저하가 적은 경향을 확인할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.369-376
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• 2003

본 논문에서는 가압경수로(PWR) 고준위폐기물을 깊은 지하 500m에 처분 시 사용되는 처분용기 및 이를 보호하기 위하여 50㎝ 두께로 처분용기 주위를 감싸고 있는 벤토나이트 버퍼의 복합구조물에 지진 등의 지각 변동에 의하여 갑작스럽게 10㎝의 수평한 암반 전단력이 대칭적으로 가해졌을 때, 처분용기의 안전성(붕괴)을 예측하기 위하여 「처분용기+벤토나이트 버퍼」 복합 구조물에 대한 비선형 구조해석을 수행하였다. 복합구조물을 구성하고 있는 물질들은 탄소성체로 가정하였으며, 대변형 발생 시 항복을 예측하는 항복조건식으로는 처분용기를 구성하고 있는 금속물질(구리, 주철)에 대하여 von-Mises 항복조건식을, 벤토나이트 버퍼물질에 대하여는 Drocker-Prager 항복조건식을 적용하였다. 해석 결과들을 분석하면 비록 10㎝의 수평한 대칭 암반 전단력에 대하여 벤토나이트 버퍼에는 항복점을 훨씬 상회하는 대변형이 발생하였지만, 내부의 처분용기를 구성하고있는 주철 및 구리에는 여전히 매우 작은 탄성변형 및 항복응력보다 작은 응력이 발생하고 있음을 알 수 있었다. 따라서 갑작스런 10㎝의 수평한 암반 전단력에 대하여 50㎝ 두께의 벤토나이트 버퍼는 안전하게 내부의 처분용기를 보호하고 있음을 알 수가 있다. 해석결과는 또한 벤토나이트 버퍼의 전단변형에 의하여 처분용기에 휨변형이 발생함을 보여주고 있다.