• Geomechanics and Engineering
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• 제28권4호
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• pp.421-435
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• 2022

The necessity of estimating the time and cost required for tunnel construction has led to extensive research in this regard. Since geological conditions are significant factors in terms of time and cost of road tunnels, considering these conditions is crucial. Uncertainties about the geological conditions of a tunnel alignment cause difficulties in planning ahead of the required construction time and costs. In this paper, the continuous-space, discrete-state Markov process has been used to predict geological conditions. The Monte-Carlo (MC) simulation (MCS) method is employed to estimate the construction time and costs of a road tunnel project using the input data obtained from six tunneling expert questionnaires. In the first case, the input data obtained from each expert are individually considered and in the second case, they are simultaneously considered. Finally, a comparison of these two modes based on the technique presented in this article suggests considering views of several experts simultaneously to reduce uncertainties and ensure the results obtained for geological conditions and the construction time and costs.

• Geomechanics and Engineering
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• 제29권6호
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• pp.599-614
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• 2022

In this study, the reliability analysis of internal and external stabilities of Reinforced Soil Walls (RSWs) under static and seismic loads are investigated so that it can help the geotechnical engineers to perform the design more realistically. The effect of various variables such as angle of internal soil friction, soil specific gravity, tensile strength of the reinforcements, base friction, surcharge load and finally horizontal earthquake acceleration are examined assuming the variables uncertainties. Also, the correlation coefficient impact between variables, sensitivity analysis, mean change, coefficient of variation and type of probability distribution function were evaluated. In this research, external stability (sliding, overturning and bearing capacity) and internal stability (tensile rupture and pull out) in both static and seismic conditions were investigated. Results of this study indicated sliding as the predominant failure mode in the external stability and reinforcing rupture in the internal stability. First-Order Reliability Method (FORM) are applied to estimate the reliability index (or failure probability) and results are validated using the Monte Carlo Simulation (MCS) method. The results showed among all variables, the internal friction angle and horizontal earthquake acceleration have dominant impact on the both reinforced soil wall internal and external stabilities limit states. Also, the type of probability distribution function affects the reliability index significantly and coefficient of variation of internal friction angle has the greatest influence in the static and seismic limits states compared to the other variables.

• Steel and Composite Structures
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• 제46권5호
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• pp.673-687
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• 2023

In this study, the weight and the connections type layout of low-rise eccentrically braced frame (EBF) have been optimized based on performance-based design method. For this purpose, two objective functions were defined based on two different aspects on rigid connections, in one of which minimization and in the other one, maximization of the number of rigid connections was considered. These two objective functions seek to increase the area under the pushover curve, in addition to the reduction of the weight and selection of the optimum connections type layout. The performance of these objective functions was investigated in optimal design of a three-story eccentrically braced frame, using two meta-heuristic algorithms: Enhanced Colliding Bodies Optimization (ECBO) and Enhanced Vibrating Particles System (EVPS). Then, the reliability indices of the optimal designs for both objective functions were calculated for the story lateral drift limits using Monte-Carlo Simulation (MCS) method. Based on the reliability assessment results of the optimal designs and taking the three levels of safety into account, the final designs were selected and their specifications were compared.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.227-227
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• 2023

상수도 관망의 수질 관리는 매우 중요한 목표이지만, 2019년도 적수 사태를 비롯하여 여러 수질사고를 경험하고 있다. 이러한 수질 사고는 내부의 각종 부착물 및 침전물들로 인해서 발생하거나 파손된 관로를 통해 외부에서 유입될 수도 있다. 수질 사고는 다양한 경로를 통해 발생할 수 있으며 외부에서의 바이러스 유입의 가능성 역시 늘 존재하고 있다고 할 수 있다. 본 연구에서는 상수도 관망으로의 잠재적인 바이러스 유입에 따른 위험도 분석 체계를 구현하였으며, 다양한 바이러스 유입에 따른 상수도 관망 위험도의 민감도 분석을 수행하였다. 제안한 분석 체계는 상수도 관망의 주요 소독 물질인 염소와 바이러스의 반응을 모의할 수 있도록 EPANET-MSX 모형을 탑재하였으며, 위험도 분석을 위한 QMRA(Quantitative Microbial Risk Assessment)를 적용하였다. 바이러스 유입 시나리오 구축을 위해 상수도 관망 내 유입되거나 인체에 유해 한 영향을 줄 수 있는 바이러스를 우선 선별 하였고, 인체에의 영향 및 염소와의 반응에 대해 정리하였다. 또한 바이러스는 모든 절점에서 유입이 가능한 것으로 가정하였으며, 최악의 상황 모의를 위해 바이러스가 지속적으로 유입되는 시나리오를 구축하였다. 적용 관망은 미국 내 실제 관망 중 반응계수에 대한검토가 완료된 관망으로 선정하였으며, 관망의 구조 및 탱크의 유무에 따라 분류하여 적용한 인자들의 불확실성 및 경향을 파악하기 위한 MCS(Monte Carlo Simulation)를 통해 민감도 분석을 수행하였다. 제안한 분석 체계는 향후 수질 사고에 대한 위험도를 최소화할 수 있는 운영에 근거를 제공해 줄 수 있을 것이다.

• Smart Structures and Systems
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• 제32권1호
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• pp.49-59
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• 2023

A bridge transportation network supplies products from various source nodes to destination nodes through bridge structures in a target region. However, recent frequent earthquakes have caused damage to bridge structures, resulting in extreme direct damage to the target area as well as indirect damage to other lifeline structures. Therefore, in this study, a surrogate model-based comprehensive framework to estimate the seismic resilience of bridge transportation networks is proposed. For this purpose, total system travel time (TSTT) is introduced for accurate performance indicator of the bridge transportation network, and an artificial neural network (ANN)-based surrogate model is constructed to reduce traffic analysis time for high-dimensional TSTT computation. The proposed framework includes procedures for constructing an ANN-based surrogate model to accelerate network performance computation, as well as conventional procedures such as direct Monte Carlo simulation (MCS) calculation and bridge restoration calculation. To demonstrate the proposed framework, Pohang bridge transportation network is reconstructed based on geographic information system (GIS) data, and an ANN model is constructed with the damage states of the transportation network and TSTT using the representative earthquake epicenter in the target area. For obtaining the seismic resilience curve of the Pohang region, five epicenters are considered, with earthquake magnitudes 6.0 to 8.0, and the direct and indirect damages of the bridge transportation network are evaluated. Thus, it is concluded that the proposed surrogate model-based framework can efficiently evaluate the seismic resilience of a high-dimensional bridge transportation network, and also it can be used for decision-making to minimize damage.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제1권2호
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• pp.29-35
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• 2010

탄성계수와 함께 포아송비는 구조의 거동을 결정하는 중요 구조인수중의 하나이다. 따라서 구조응답의 불확실성에 미치는 포아송비의 독립적 영향에 대한 평가가 필요하다. 본 연구에서는 포아송비의 불확실성이 복합적층판의 거동에 미치는 영향을 산정하기 위한 정식화를 제안한다. 포아송비의 영향은 동일 차수인 임의인수의 영향을 포함하는 부행렬을 통하여 얻을 수 있으며, 이는 대상 인수의 평균을 중심으로 한 Taylor전개를 통하여 구할 수 있다. 제안방법의 검증을 위하여 예제 평판을 해석하였고, 그 결과를 몬테카를로 해석에 의한 결과와 비교하였다. 두 방법을 통하여 얻은 결과는 상화 잘 일치하는 결과를 나타내어, 제안한 방법이 적절함을 제시하였다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제40권1호
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• pp.1-13
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• 2020

A study on estimation of the Levelized Cost of Energy (LCOE) was conducted for the Korean onshore wind farms. The LCOE was estimated on the basis of the actual wind farm data from Data Analysis, Retrieval Transfer system (DART) run by Financial Supervisory Service. Recently, social discount rate of Korea dropped from 5.5% to 4.5%, which was taken into account for this study. The onshore wind farms studied accounted for 42% of all the onshore wind farms of South Korea. Capital Expenditure (CapEx) and Operation Expenditure (OpEx) were calculated from the actual data, while Capacity Factors (CFs) were obtained from the wind farms of five provinces. Their distributions were estimated using Maximum Likelihood Estimation method, and then Monte Carlo Simulation (MCS) was performed for estimating LCOE, Levelized Fixed Cost (LFC), and Levelized Variable Cost (LVC). As a result, the LCOEs at the two discount rates, 4.5 and 5.5%, were 142 and 152 $/MWh, respectively, which were lower than that of financially viable onshore wind project of Korea. The 1% drop of social discount rate was estimated to result in a 10 $/MWh decrease in LCOE and a 4 $/MWh in LFC, which can be an advantage for wind project investors.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.199-206
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• 2014

본 논문에서는 변단면 기능경사재료 보에서 중립면 탄성계수가 축방향을 따라 공간적 불확실성을 가질 경우에 대한 구조 응답변화도 산정을 위한 정식화에 대해 논한다. 기능경사재료는 두 이질재료의 체적비가 두께방향으로 연속적으로 변하며 고체화되는 과정으로 제작되는 재료로서 온도 및 응력 등에서 연속적인 변화를 가능하게 하여, 전통 복합재료에서 나타나는 층분리나 균열 발생 등이 제거되는 장점을 가지고 있다. 그러나 이론적으로 설정된 기능경사에 맞는 재료의 제작이 어려우며, 이에 따라 내재적인 불확실성을 가지고 있다. 이를 모사하기 위하여 중립면 탄성계수에서의 불확실성을 추계장으로 모델링하고, 추계적분에 의한 확률변수를 도입하여, 변위의 1, 2차모멘트를 산정할 수 있는 방법을 제시하였다. 제안된 해석 방법은 스펙트럼모사법을 적용한 몬테카를로 해석으로 검증하였다. 추계장의 상관관계거리에 따른 분산계수의 변화, 재료지수 및 기하인수가 변위의 분산계수에 미치는 영향 등을 고찰하였고, 몬테카를로 해석 대비 제안 해석법의 효율성에 대해서도 논하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6C호
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• pp.367-377
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• 2008

국내 기초구조물에 대한 하중저항계수설계법 개발의 일환으로 신뢰성에 기반한 항타강관말뚝의 저항계수를 산정하였다. 국내 정재하시험 및 지반조사 자료를 수집, 분석하여 측정 지지력 확인이 가능한 57개 자료에 대해서 선단부 N치 50을 기준으로 두 그룹으로 분류하였다(N<50, $N{\geq}50$). 구조물기초설계기준에서 제안하고 있는 두 가지 정역학적 설계공식에 대해서 대표 측정지지력과 설계지지력을 비교함으로써 저항편향계수를 평가하였다. 저항편향계수의 통계특성을 이용하여 일차신뢰도법 및 몬테카를로 시뮬레이션에 의한 엄밀한 신뢰성 분석을 실시하였다. 신뢰성 분석 결과 및 국내 말뚝기초의 설계, 시공 실무 특성을 종합적으로 고려하여 목표 신뢰도지수를 결정하였다. 무리말뚝의 여용성을 적용할 수 있는 경우 2.0, 2.33, 무리말뚝의 여용성을 적용할 수 없는 경우 2.5의 목표 신뢰도지수를 결정하였고, 일차신뢰도법 및 몬테카를로 시뮬레이션을 적용하여 저항계수를 산정하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1C호
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• pp.19-29
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• 2008

국내 기초구조물에 대한 하중저항계수설계법 개발의 일환으로 항타강관말뚝에 대한 신뢰성 수준을 평가하고 목표 신뢰도지수를 결정하였다. 국내 정재하시험 및 지반조사 자료를 수집하여 말뚝의 대표 측정 극한지지력을 결정하였고, 정역학적 지지력공식과 Meyerhof 경험식을 이용하여 설계 극한지지력을 산정하였다. 이들 자료의 비교 분석을 통해 저항편향계수를 산정하였다. 저항편향계수의 통계 특성을 이용하여 일차신뢰도법 및 몬테카를로 시뮬레이션에 의한 신뢰성 분석을 실시하였다. 정역학적 지지력공식은 자료의 변동성이 낮았고 Meyerhof 경험식은 내재적 보수성이 크게 나타났다. 안전율 3.0~5.0에 대한 신뢰도지수 분석 결과 정역학적 지지력공식은 1.50~2.89, Meyerhof 경험식은 1.61~2.72로 평가되었다. 신뢰성 분석 결과를 바탕으로 목표 신뢰도지수는 무리말뚝으로 시공되는 경우 2.0, 2.33을, 무리말뚝으로 시공되지 않는 경우 2.5의 값을 결정하였다.