• 대한기계학회논문집A
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• 제34권3호
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• pp.307-313
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• 2010

본 논문에서는 지역난방에 사용되는 이형관인 벤드(bend)의 형상설계에 대한 연구를 수행하였다. 지역난방관은 강관(내부)과 폴리우레탄 보온재(중앙부) 그리고 고밀도폴리에틸렌 외관(외부)의 3개의 중공관으로 구성되며 일반적으로 $10{\sim}120^{\circ}C$ 온도범위의 물이 $16kgf/cm^2$의 내압을 가지면서 수송된다. 이에 따라 작동 중 발생하는 반복적인 열적-기계적 하중을 지탱할 수 있어야 한다. 보통 지역난방관의 벤드부에는 폼패드라고 부르는 신축흡수재가 덧씌워지는데 이 폼패드의 노후에 따른 문제가 종종 발생한다. 본 논문에서는 벤드부에서의 폼패드 노후 문제를 경감시키기 위한 대안으로 폼패드를 없앤 이중보온관의 형상 설계를 제안하였다. 제안된 설계는 벤드부 강관에 전단고리(shear ring)를 적용하는 방법으로 이때 전단고리의 최적치수는 다구찌 방법과 유한요소법을 적용하여 접근하였다. 그 결과로 전단고리의 두께와 높이, 개수 순으로 최적화 효과가 있음을 확언하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권1호
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• pp.29-35
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• 2012

척추관 협착증은 감압술과 융합술 그리고 인공추간판 치환술 등이 있으며, 2000년대 중반부터는 인공추간판 치환술이 널리 시술되고 있다. 인공추간판의 연구는 추간판의 자유도 및 추체의 굴곡-신전, 측굴전, 축회전에 대한 해석이 핵심기술이지만, 시술 후 수년이 경과하여 발생하는 피로파손이 새롭게 큰 문제점으로 대두되고 있다. 따라서 인공추간판 연구는 슬라이딩 코어의 피로특성 및 내구성 향상에 집중되어야 한다. 본 연구에서는 세계적으로 가장 많이 사용되는 인공추간판 제품(SB Charit$\acute{e}$ III)을 기초로 유한요소모델을 제작하고, 슬라이딩 코어의 곡률반경과 마찰계수의 변화가 von-Mises 응력과 접촉압력에 미치는 영향을 평가하였다. 이와 같은 결과를 바탕으로 새로운 인공추간판 모델들 (Model-I, -II, -III)을 제안하고 일정수명 후 발생할 수 있는 슬라이딩 코어의 피로파손 거동에 대해 SB Charit$\acute{e}$ III의 결과와 비교 평가하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제5권2호
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• pp.84-92
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• 2002

이 연구에서는 최근에 개발되어 적용성에 대한 시험이 진행되고 있는 $1\;kHz\~1\;MHz$ 주파수대역의 수평 자기쌍극자를 송신원으로 하여 전기장과 자기장을 측정하는 탐사법의 모델링 알고리듬을 개발하고자 하였다. 이를 위해 공간주파수 영역에서 수평 자기쌍극자를 송신원으로 하는 이차장 Maxwell 방정식을 구성하고 유한요소법을 이용하여 2.5차원 모델링 알고리듬을 구현하였다. 또한, 검증된 층서구조 반응결과와 비교하여 그 정확도를 검증하였다. 개발된 알고리듬을 이용하여 균질 반무한공간 내에 전도성 및 비전도성 고립이상체가 존재하는 2차원 모형에 대한 전기장, 자기장과 임피던스를 계산하였다. 계산된 전기장, 자기장과 임피던스의 거동에 대한 고찰 결과 고립이상체와 같이 2차원 구조에서 전기장과 임피던스가 자기장에 비해 이상체의 탐지에 효과적임을 보였다. 특히, 전기장을 자기장으로 나눈 값인 임피던스는 전기장의 공간 분해능을 가지면서 보다 안정된 결과를 보여 주었다. 따라서 자기장만을 측정하는 기존의 전자탐사법에 비해 전기장과 자기장을 모두 측정하는 탐사법이 천부에 존재하는 이상체의 탐지에 보다 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.281-288
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• 2014

가스폭발은 해양플랜트 산업에서 발생할 수 있는 치명적인 사고 중 하나이며, 탑사이드 플랫폼은 폭발압력에 따른 구조 건전성을 확보해야만 한다. 따라서, 해양플랜트 분야에서는 이러한 폭발사고에 대비한 방폭설계에 관한 많은 연구가 수행되었지만, 여전히 추가적으로 세밀한 분석이 더 필요한 실정이다. 폭발 설계하중 계산과정에서 도출된 충격량은 CFD 해석결과로 계측된 폭발 압력 응답에서의 곡선 아래 면적의 절대 값에 의해 결정되어 진다. 하지만 가스폭발에서의 부압구간은 TNT 폭발이나 가스폭발과는 달리 상당부분 존재한다. 본 연구의 목표는 이러한 부압구간이 구조물의 거동에 미치는 영향에 대해서 분석하는 것이다. 따라서 방폭설계가 필수적으로 요구되어지는 FPSO 탑사이드의 방화벽을 폭발하중에 따른 구조 응답을 분석하기 위한 대상물로 선정하였다. 폭발 하중-시간이력 데이터는 FLACS를 이용한 폭발 시뮬레이션 과정을 통해 획득하였으며, LS-DYNA는 비선형 과도 응답해석을 위해 사용되었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제5권4호
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• pp.236-249
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• 2002

본 연구에서는 종래의 지표 전기비저항 탐사자료의 3차원 영상화 알고리듬을 확장하여 여러 시추공을 이용한 3차원 전기비저항 토모그래피 영상화 알고리듬을 개발하였다. 개발된 알고리듬은 유한요소법을 이용한 3차원 전기비저항 모델링과 최소자승 역산 알고리듬으로 구성되며, 역산의 분해능을 높이기 위하여 ACB(Active Constraint Balancing)법을 채용하였다. 수치모형실험 및 분해능 분석을 통하여 3차원 전기비저항 토모그래피가 효용성이 높은 탐사법임을 알 수 있었으며, 지하구조에 대한 고분해능의 입체 영상을 획득할 수 있는 방법임을 입증하였다. 또한, 전기비저항 토모그래피에서 지형효과를 정확히 반영함으로써, 영상의 왜곡을 배제하여 더욱 정확한 지하구조 영상을 획득할 수 있었다. 현장자료에 대한 적용성 검토를 위하여 화강암 석산지역에서 획득한 3차원 탐사자료에 3차원 전기비저항 토모그래피를 수행한 결과 신뢰도 높은 3차원 전기비저항 영상을 획득할 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제48권6호
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• pp.528-538
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• 2011

As a forming method for curved hull plates more efficient than the flame bending, mechanical bending using multi point press forming and die-less forming is discussed in this paper. the mechanical forming is a flexible manufacturing system for automatically forming of hull parts. It is especially suited to varied curved parts. This paper discusses a multiple point pressing machine composed of a pair of reconfigurable punches in order to achieve the rapid forming of curved hull plates using division forming and presents how forming information is obtained from the given design surface. Although the mechanical forming can be efficient in the metal forming, spring back after pressing is a phenomenon which must be carefully considered when quantifying the process variables. If the spring back is not accurately controlled, the fabricated shell plate cannot meet assembly tolerance. This paper describes the principles to calculate the proper stroke of each punch at the divided areas. the strokes are determined by an iterative process of sequential pressing and spring back compensation from an unfolded flat shape to its given design surface. FEA(finite element analysis) is used to simulate the spring back of the plate and the IDA(iterative displacement adjustment) method adjusts the offset of pressing punches from the deformation results and the design surface. The shape deviations of two surfaces due to spring back are compensated by integrated system using FEA and IDA method. For the practical application, It is aimed to develop an integrated system that can automatically perform the compensation process and calculate strokes of punches of the double sides' reconfigurable multiple-press machine and some experimental results obtained with mechanical bending are presented.

• 콘크리트학회지
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• 제8권5호
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• pp.111-122
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• 1996

본 연구에서는 매스콘크리트의 외부구속도의 특성을 검토하기 위하여, 타설높이를 1.0m로 고정시킨 상태에서 타설블럭의 밑면길이와 타설높이와의 비(L/H), 하부 구속체의 탄성계수($E_r$) 등 매스콘크리트 구조물에서 특히 외부구속에 영향을 미치는 인자를 대상으로 parameter study를 실시하여 각 인자가 온도응력에 미치는 영향을 검토하고 각 인자간의 상호 영향도에 대해서도 검토하였다. 검토결과, 외부구속에 의해 발생하는 응력은 단면 높이방향으로 거의 직선분포를 이루고 있으며, L/H나 구속체 탄성계수의 크기에 따라서도 다르고 타설한 콘크리트의 강도발현에 따른 탄성계수의 증가 및 체적변화로 이해서 재령별로도 그 영향이 각각 다르다는 것을 알았다. 또한, 외부구속은 축방향구속과 휨방향구속으로 나누어 평가할 수 있으며, 외부구속이 약한 경우는 휨방향구속이 탁월하고, 외부구속이 강한 경우는 축방향구속이 탁월하다는 것을 알았다. 그리고타설높이 H를 1.0cm로 제한 시킨 경우에 ACI 207 위원회법으로 계산한 결과를 본 해석결과와 비교한 결과, ACI위원회법으 외부고속이 약한 경우에는 본 해석결과보다 큰 값으로 평가하고, 외부구속이 강한 경우에는 작게 평가하고 있음을 알았다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권11호
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• pp.37-45
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• 2010

본 연구에서는 서해안 ${\bigcirc}{\bigcirc}$지역에서 IPS 지지방식과 Strut 지지방식으로 시공한 현장의 계측에 의한 수평변위량을 수치해석상의 예측치와 비교하고, 실무에서 널리 사용되고 있는 탄소성보법 해석 프로그램(SUNEX, EXCAV)을 이용하여 해석치를 상호 비교분석 하였다. 또 최대수평변위에 대한 여러 제안값 중 점토지반에 적용한 제안값과 비교한 결과, IPS 지지 방식과 Strut지지방식에 의한 최대 수평변위는 IPS지보형식이 Strut지보형식보다 더 크게 발생하였으며, SUNEX 프로그램 해석치와 EXCAV 프로그램 해석치를 상대 비교했을 때 SUNEX 프로그램이 더 크게 해석되었지만, 점토층에서의 기존 제안값인 0.5%H 에는 더 근접하다는 결론을 얻었다. 이는 SUNEX 프로그램이 해석 시 지보형식이나 사용하는 부재 보다는 토질 정수 중 내부마찰각(${\Phi}$)에 의해 수평변위값이 영향을 받기 때문이라 판단된다. 즉 내부 마찰각이 큰 사질토 지반에서는 수평변위값이 작게 발생하고, 내부 마찰각이 작은 점성토 지반에서는 수평변위가 크게 해석되어 상호 비교 시 사질토 지반에서는 EXCAV가 크게 나타나고 점성토 지반에서 SUNEX가 크게 나타났다고 판단된다. 또한, 기존 제안 값 중 점성토에 적용한 0.5%H와 비교 시 현장계측치는 평균 141%, SUNEX로 예측한 결과치는 평균 78.1%, EXCAV로 예측한 결과치는 평균 18.1% 범주에 분포함을 확인하였다. 따라서, 흙막이 가시설 설계 시사용하고 있는 해석 프로그램으로 산정한 수평변위량이 실제 현장에서 계측한 변위량을 과소 예측하므로 지반거동을 모사하는데 주의를 요한다. 추후 보다 정밀한 유한요소해석 등을 통하여 실제 거동의 예측 가능성을 평가해야 할 것이다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제11권1호
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• pp.13-23
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• 2008

연안해역의 부영양화, 빈산수괴 형성 그리고 유해적조류 출현과 같은 수질오염은 하계 담수의 대량유입에 의해 빈번하게 발생한다. 따라서 연안해역의 수질오염 현상을 정확히 예측하기 위해서는 담수가 해수유동에 의해 이송-확산되어 해역수질 및 생태계에 미치는 영향범위에 대한 예측 및 분석기술 개발이 필요하다. 본 연구에서는 GUI(Graphic User Interface)를 이용하여 연안해역 해수유동과 담수 확산을 쉽게 예측하고, 그 결과를 효과적으로 검토할 수 있는 소프트웨어를 개발하였다. 3차원 유한요소모형을 사용하여 조석에 의한 해수유동을 계산하였고, 담수 확산 계산에는 통계학적인 개념을 이용하여 담수 입자의 운동을 묘사하는 2차원 Random-Walk 모형을 사용하였다. 개발된 시스템을 이용하여 목포해역의 2차원 조류 분포와 담수 확산을 모의하였다. 사용한 입자추적모형의 검증을 위해 다른 이송확산 수치해석 방법에 의한 결과 및 1, 2차원 해석해와 비교하였다. 본 연구에서 개발한 예측시스템은 GUI 환경에서 작동되므로 누구나 쉽게 자료의 입력 및 수정이 가능하며, 계산된 모형결과를 그래픽을 이용해 효과적으로 가시화 하여 계산결과를 누구나 쉽고 정확하게 볼 수 있다. 따라서 본 시스템을 이용하여 연안해역으로 유입되는 담수의 확산 범위를 수시로 예측하여 신속하게 대책을 수립한다면, 오염된 담수유입으로 인한 인근해역의 환경피해를 줄일 수 있을 것이다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제25권6호
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• pp.519-523
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• 2004

골다공증이 있는 대퇴골두 해면골과 골다공증이 없는 대퇴골두 해면골의 특성을 평가하고자 미세단층촬영기 및 유한요소모델을 이용하여 해면골을 미세구조 특성과 기계적 특성을 비교 및 분석하였다. 골다공증이 있는 대퇴골두는 골밀도를 측정하여 T-score 값이 -2.5 이상인 시편 15개를 사용했으며, 골다공증이 없는 대퇴골두는 사망전 골다공증으로 인한 병력이 없었던 사체 4구에서 대퇴골두 5개를 획득하여 사용하였다. 대퇴골두 해면골의 미세구조 특성을 분석하기 위해서 미세단층촬영기를 이용하여 골다공증이 있는 대퇴골두와 골다공증이 없는 대퇴골두를 촬영하여 형태학적 지수(histomorphometry index)를 구했고, 미세단층촬영기에 의해서 획득된 미세영상(pixel size=21.31㎛)을 바탕으로 유한요소모델을 재건하여 기계적 특성을 구하였다. 형태학적지수는 골다공증이 없는 대퇴골두가 골다공증이 있는 대퇴골두에 비해서 골소주 두께, 골 체적, 골 체적비, 이방성 정도 그리고 골소주 개수가 증가했으며, 골소주 간격과 구조모델지수는 감소했다. 기계적특성 지수는 골다공증이 없는 대퇴골두 해면골 시편에서 반력, 표면응력 그리고 영률이 높게 분석되었다. 골다공증이 있는 대퇴골두 해면골 시편에서 미세구조 특성이 퇴화되며, 기계적 특성이 감소된다는 사실을 알수 있었다.