• 상하수도학회지
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• 제19권4호
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• pp.421-428
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• 2005

Dissolved air flotation (OAF) is a solid-liquid separation system that uses fine bubbles rising from bottom to remove particles in water. In this study, we investigated the effect of L/W (L; Length, W; Width) on the hydro-dynamic behavior in DAF system using CFD (Computational Fluid Dynamics) and ADV (Acoustic Doppler Velocimetry) technique. The factual full-scale DAF system, L/W ratio of 1:1, was selected and various L/W ratio (2:1, 3:1, 4:1 and 5:1) conditions were simulated with CFD. For modelling, 2-phase (gas-liquid) flow equations for the conservation of mass, momentum and turbulence quantities were solved using an Eulerian-Eulerian approach based on the assumption that very small particle is applied in the DAF system. Also, for verification of CFD simulation results, we measured the factual velocity at some points in the full-scale DAF system with ADV technique. Both the simulation and the measurement results were in good accordance with each other. As the results of this study, we concluded that L/W ratio and outlet geometry play important role for flow pattern and fine bubble distribution in the flotation zone. In the ratio of 1:1, the dead zone is less than those in other cases. On the other hands, in the ration of 3:1, the fine bubbles were more evenly distributed.

• Geomechanics and Engineering
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• 제8권4호
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• pp.615-630
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• 2015

The use of helical anchors has been extensively beyond their traditional use in the electrical power industry in recent years. They are commonly used in more traditional civil engineering infrastructure applications so that the advantages of rapid installation and immediate loading capability. The majority of the research has been directed toward the tensile uplift behaviour of single anchors (only one plate) by far. However, anchors commonly have more than one plate. Moreover, no thorough numerical and experimental analyses have been performed to determine the ultimate pullout loads of multi-plate anchors. The understanding of behavior of these anchors is unsatisfactory and the existing design methods have shown to be largely inappropriate and inadequate for a framework adopted by engineers. So, a better understanding of helical anchor behavior will lead to increased confidence in design, a wider acceptance as a foundation alternative, and more economic and safer designs. The main aim of this research is to use numerical modeling techniques to better understand multi-plate helical anchor foundation behavior in soft clay soils. Experimental and numerical investigations into the uplift capacity of helical anchor in soft clay have been conducted in this study. A total of 6 laboratory tests were carried out using helical anchor plate with a diameter of 0.05 m. The results of physical and computational studies investigating the uplift response of helical anchors in soft clay show that maximum resistances depend on anchor embedment ratio and anchor spacing ratio S/D. Agreement between uplift capacities from laboratory tests and finite element modelling using PLAXIS is excellent for anchors up to embedment ratios of 6.

• Computers and Concrete
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• 제7권4호
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• pp.347-364
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• 2010

Since its invention in the $19^{th}$ century, Reinforced Concrete (RC) has been widely used in the construction of a lot of different structures, as buildings, bridges, nuclear central plants, or even ships. The details of the mechanical response for this kind of structures depends directly upon the material behavior of each component: concrete and steel, as well as their interaction through the bond-slip, which makes a rigorous engineering analysis of RC structures quite complicated. Consequently, the practical calculation of RC structures is done by adopting a lot of simplifications and hypotheses validated in the elastic range. Nevertheless, as soon as any RC structural element is working in the inelastic range, it is possible to obtain the numerical prediction of its realistic behavior only through the use of non linear analysis. The aim of this work is to develop a new kind of Finite Element: the "Enhanced Solid Element (ESE)" which takes into account the complex composition of reinforced concrete, being able to handle each dissipative material behavior and their different deformations, and on the other hand, conserving a simplified shape for engineering applications. Based on the recent XFEM developments, we introduce the concept of nodal enrichment to represent kinematics of steel rebars as well as bonding. This enrichment allows to reproduce the strain incompatibility between concrete and steel that occurs because of the bond degradation and slip. This formulation was tested with a couple of simple examples and compared to the results obtained from other standard formulations.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.87-100
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• 2006

본 연구에서는 화강암의 3차원 거동을 예측 분석할 수 있는 구성방정식을 마이크로플레인 모델을 이용하여 Westerly 화강암과 Bonnet 화강암의 시험데이터와 최적을 이루도록 개발하였다. 개발된 마이크로플레인 모델은 화강암의 일축압축 및 삼축압축 거동을 잘 예측하였다. 그리고 개발된 화강암의 마이크로플레인 모델을 유한요소법에 적용하여 암반 굴착시의 발파 모사를 통해 화강암의 비선형 거동을 효과적으로 해석하였다. 발파 응력파의 감쇠계수, 파쇄 영역 그리고 여굴을 방지할 수 있는 화약 장전조건 등이 연구되었다. 마이크로플레인 모델에서는 암석의 비선형 거동 및 균열발생으로 인한 에너지 감소가 잘 반영되었으며 발파 응력파의 감쇠계수는 선형탄성모델보다 크게 계산되었다. 또한 마이크로플레인 모델에서는 발파 응력파 진행에 따른 최대 주변형율을 이용하여 파쇄 영역을 직접적으로 계산할 수 있었다.

• Computers and Concrete
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• 제22권1호
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• pp.101-116
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• 2018

As one of the most important engineering structures, arch dams are huge constructions built with human hands and have strategical importance. Because of the fact that long construction duration, water supply, financial reasons, major loss of life and material since failure etc., the design of arch dams is very important problem and should be done by expert engineers to determine the structural behavior more accurately. Finite element analyses and non-destructive experimental measurements can be used to investigate the structural response, but there are some difficulties such as spending a long time while modelling, analysis and in-situ testing. Therefore, it is more useful to conduct the research on the laboratory conditions and to transform the obtained results into real constructions. Within the scope of this study, it is aimed to determine the structural behavior of arch dams considering experimentally validated prototype laboratory model using similitude and scaling laws. Type-1 arch dam, which is one of five arch dam types suggested at the "Arch Dams" Symposium in England in 1968 is selected as reference prototype model. The dam is built considering dam-reservoir-foundation interaction and ambient vibration tests are performed to validate the finite element results such as dynamic characteristics, displacements, principal stresses and strains. These results are considered as reference parameters and used to determine the real arch dam response with different scales factors such as 335, 400, 416.67 and 450. These values are selected by considering previously examined dam projects. Arch heights are calculated as 201 m, 240 m, 250 m and 270 m, respectively. The structural response is investigated between the model and prototype by using similarity requirements, field equations, scaling laws etc. To validate these results, finite element models are enlarged in the same scales and analyses are repeated to obtain the dynamic characteristics, displacements, principal stresses and strains. At the end of the study, it is seen that there is a good agreement between all results obtained by similarity requirements with scaling laws and enlarged finite element models.

• 터널과지하공간
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• 제30권3호
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• pp.242-255
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• 2020

본 연구에서는 FLAC3D가 Opalinus Clay 암반의 열-수리-역학적 복합거동을 재현하고 이를 예측할 수 있는지 그 적용성을 검토하고자 국제공동연구 DECOVALEX-2015에서 참여하였으며, 그 일환으로 스위스 Mont Terri Rock Laboratory에서 수행된 Heater Experiment-D (HE-D)에 대한 모델링을 수행하였다. FLAC3D를 이용한 수치해석의 타당성을 평가하기 위해 현장시험에서 계측된 16 지점의 온도, 6 지점의 공극수압, 그리고 22 지점의 변형률 데이터와 비교하였다. 대상 암반의 열-수리-역학적인 이방성을 고려함으로써 Opalinus Clay 암반의 온도 변화 그리고 온도변화에 따른 공극수압의 변화와 같은 열-수리적 거동은 전반적으로 유사하게 나타났으나, 역학적 거동의 경우 변형률 데이터를 비교했을 때 온도와 공극수압과는 달리 계산된 변형률 일부만이 유사한 거동을 보였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제30권1호
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• pp.49-62
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• 2022

Experimental and discrete element methods were used to investigate the effects of triple joints lengths and triple joint angle on the failure behavior of rock mass under uniaxial compressive test. Concrete samples with dimension of 20 cm × 20 cm × 5 cm were prepared. Within the specimen, three imbedded joint were provided. The joint lengths were 2 cm, 4cm and 6 cm. In constant joint lengths, the angle between middle joint and other joints were 30°, 60°, 90°, 120° and 150°. Totally 15 different models were tested under compression test. The axial load rate on the model was 0.05 mm/min. Concurrent with experimental tests, the models containing triple joints, length and joint angle are similar to the experiments, were numerical by Particle flow code in two dimensions (PFC2D). Loading rate in numerical modelling was 0.05 mm/min. Tensile strength of material was 1 MPa. The results show that the failure behaviors of rock samples containing triple joints were governed by both of the angle and the length of the triple joints. The uniaxial compressive strengths (UCS) of the specimens were related to the fracture pattern and failure mechanism of the discontinuities. Furthermore, it was shown that the compressive behavior of discontinuities is related to the number of the induced tensile cracks which are increased by decreasing the joint length. Along with the damage failure of the samples, the acoustic emission (AE) activities are excited. There were only a few AE hits in the initial stage of loading, then AE hits rapidly grow before the applied stress reached its peak. In addition, every stress drop was accompanied by a large number of AE hits. Finally, the failure pattern and failure strength are similar in both methods i.e., the experimental testing and the numerical simulation methods.

• 터널과지하공간
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• 제30권6호
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• pp.573-590
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• 2020

본 논문에서는 국제공동연구인 DECOVALEX-2023 프로젝트 Task G의 연구 현황과 현재까지 수행된 benchmark 해석 결과를 소개하였다. Task G의 명칭은 'Safety ImplicAtions of Fluid Flow, Shear, Thermal and Reaction Processes within Crystalline Rock Fracture NETworks(SAFENET)'로, 결정질 암반 내 균열의 생성과 성장 메커니즘 및 균열에서 발생하는 열-수리-역학적 복합거동을 해석하기 위한 수치해석기법을 개발하는 데에 목표가 있다. Task G의 첫 번째 연구 테마는 결정질 암석 내 단일 균열의 역학적 거동에 대한 해석해(analytical solution)를 바탕으로 각 연구팀의 수치모델링기법을 개발 및 검증하는 Benchmark 해석이다. 본 연구에서는 3차원 입자기반 개별요소모델을 이용하여 단일 균열을 포함한 암석의 역학적 거동 특성을 모델링하고자 하였다. 이 모델에서는 상호독립적으로 거동하는 개별입자의 집합체를 통해 암석의 구조적 특징을 모사하고, 입자와 입자간 접촉에서 발생하는 역학적 거동을 개별요소해석모델인 3DEC을 통해 계산하게 된다. 해석 결과, 도메인의 경계응력으로 인해 균열에 유도되는 수직응력과 전단응력 수준은 변위 구속과 응력 재배치로 인해 이론적인 수치보다 낮게 나타났다. 그러나 수치모델에서 계산된 수직변위와 전단변위는 실제 균열의 유도 응력을 통해 추정된 해석해와 비교할 때 상당히 유사한 결과를 보였으며 균열의 응력-변위 관계를 합리적으로 재현할 수 있음을 확인하였다. 본 연구의 해석모델은 Task G에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 다양한 조건의 실내시험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다.

• 터널과지하공간
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• 제30권4호
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• pp.320-334
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• 2020

본 수치해석연구에서는 국제공동연구프로젝트 DECOVALEX2019의 Task B의 일환으로 PFC3D를 기반으로한 수리역학연계모델을 개발하여 스위스 Mont Terri 지하연구시설에서 수행된 단층의 유체주입으로 인한 슬립시험을 모사하였다. 이를통해, 개발한 PFC3D 수리역학연계모델이 가진 한계점과 향후 보완할 점을 검토하고자 하였다. PFC3D를 기반으로한 3차원 입자결합모델 내 공극-유동통로모델을 생성하였으며 이를 사용하여 Mont Terri Step 2 단층내 유체주입실험을 모사하였다. 모델링결과 단층대를 따라 주입유체의 유동에 의한 단층대의 변형을 확인하였지만, 관측정에서의 시간에 따른 수압변화는 현장측정치와 부분적으로 일치하는 경향을 확인하였다. 현장측정 관측수압은 초기 유체주입 압력증가에 거의 변화를 보이지 않고 주입수압이 최대치에 도달할때쯤 급격한 증가를 보이는반면, 모델링에서는 주입압력이 증가함에 따라 관측수압도 부드럽게 증가하는 경향을 보였다. 이러한 부분적으로 일치하는 결과의 원인으로는 Mont Terri 현장의 단층을 모사하는 방법에 기인하는 것으로 판단하다. PFC3D에서는 단층을 손상대와 코어균열의 조합으로 모사하였고 단층대의 두께가 약 2 m로 주입유체가 단층대를 통해 유동하도록 모사하였기에 현장에서의 주입유체의 단층내 유동보다 그 유동범위가 크게 모사되었다고 판단한다. 또한, 현장단층에서와 같이 단층내부에 존재하는 충진물질로 인해 단층내 수리유동이 제한되어 국부적으로 과잉공급수압이 형성될 수 있는 기재를 모사하지 못한 점 또한 모델링 결과와 현장측정결과가 부분적으로 일치하는 원인일 수 있다. 단층변형의 경우는 모델링결과와 현장측정결과 유사한 수준으로 일치하는 결과를 확인하였다. 수치모델을 변형하여 단층대의 두께를 감소시키고 단층내 충진 물질의 비균질적인분포를 모사할 수 있는 방법론에 대한 후속 연구를 통해 PFC3D 수리역학연계모델의 유체주입으로 인한 단층활성화 연구로의 적용성을 향상시키는 것을 제안하고 한다.

• 벤처창업연구
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• 제11권4호
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• pp.49-57
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• 2016

본 연구는 대학에서 학생들의 기업가정신 함양 및 창의인재 양성을 목표로 이루어지는 창업교육이 학생들의 경력개발 및 기업가적 경력의도에 미치는 영향에 대해 확인해보았다. 이에 창업교육 이수 집단과 미이수 집단을 대상으로 진로결정 자기효능감과 경력준비행동이 기업가적 경력의도 형성에 유의미한 역할의 수행여부를 살펴보았다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 진로결정 자기효능감이 기업가적 경력의도에 미치는 영향은 창업교육집단에서 더욱 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 둘째, 진로결정 자기효능감이 경력준비행동에 미치는 영향은 창업교육 이수 집단과 미이수 집단 모두 긍정적인 영향으로 나타났다. 셋째, 경력준비행동이 기업가적 경력의도에 미치는 영향은 창업교육집단에서 더욱 긍정적인 영향으로 나타났다. 넷째, 경력준비행동은 진로결정 자기효능감과 기업가적 경력의도 간의 관계에서 창업교육 이수 집단은 유의미한 매개효과를 확인할 수 있었다. 본 연구결과를 통해 창업교육의 효과로 대학생들의 기업가적 경력의도의 영향관계를 고찰하였으며, 창업 및 취업준비에 있어 창업교육의 효과와 중요성을 시사하고 있다.