• Steel and Composite Structures
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• 제50권6호
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• pp.705-720
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• 2024

Analyzing the collapse behavior of thin-walled steel structures holds significant importance in ensuring their safety and longevity. Geometric imperfections present on the surface of metal materials can diminish both the durability and mechanical integrity of steel shells. These imperfections, encompassing local geometric irregularities and deformations such as holes, cavities, notches, and cracks localized in specific regions of the shell surface, play a pivotal role in the assessment. They can induce stress concentration within the structure, thereby influencing its susceptibility to buckling. The intricate relationship between the buckling behavior of these structures and such imperfections is multifaceted, contingent upon a variety of factors. The buckling analysis of thin-walled steel shell structures, similar to other steel structures, commonly involves the determination of crucial material properties, including elastic modulus, shear modulus, tensile strength, and fracture toughness. An established method involves the emulation of distributed geometric imperfections, utilizing real test specimen data as a basis. This approach allows for the accurate representation and assessment of the diversity and distribution of imperfections encountered in real-world scenarios. Utilizing defect data obtained from actual test samples enhances the model's realism and applicability. The sizes and configurations of these defects are employed as inputs in the modeling process, aiding in the prediction of structural behavior. It's worth noting that there is a dearth of experimental studies addressing the influence of geometric defects on the buckling behavior of cylindrical steel shells. In this particular study, samples featuring geometric imperfections were subjected to experimental buckling tests. These same samples were also modeled using Finite Element Analysis (FEM), with results corroborating the experimental findings. Furthermore, the initial geometrical imperfections were measured using digital image correlation (DIC) techniques. In this way, the response of the test specimens can be estimated accurately by applying the initial imperfections to FE models. After validation of the test results with FEA, a numerical parametric study was conducted to develop more generalized design recommendations for the stainless-steel shell structures with the initial geometric imperfection. While the load-carrying capacity of samples with perfect surfaces was up to 140 kN, the load-carrying capacity of samples with 4 mm defects was around 130 kN. Likewise, while the load carrying capacity of samples with 10 mm defects was around 125 kN, the load carrying capacity of samples with 14 mm defects was measured around 120 kN.

• 비파괴검사학회지
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• 제33권2호
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• pp.165-172
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• 2013

발전설비 구조물은 기대 수명동안의 안전성을 확보하기 위하여 정해진 규격에 부합하도록 설계하여 건설된다. 하지만 가동 중 다양한 복합 환경에 노출됨에 따라 구조물을 이루고 있는 재료의 열화 현상이 가속화 되어 예상하지 못한 파손이 발생할 수 있기 때문에, 용접부와 같은 구조물의 취약부에 대하여 기계적 물성을 정확하게 측정하는 기술은 안전과 직결되는 필수적인 연구 분야이다. 인장시험 등의 기존의 역학물성 측정 시험법들은 특정 크기의 시편을 요구하고 파괴적인 시험이기 때문에 가동 중 구조물에 적용하는 것이 불가능하였다. 이러한 한계점을 극복하고자 비파괴적이고 간편한 방법으로 다양한 역학물성 평가가 가능한 연속압입시험법이 각광받는 시험법으로서 연구되고 있다. 본 연구에서는 연속압입시험에서 압입자 하부에 발생하는 응력장 해석을 기반으로 하여 인장물성 및 잔류응력을 평가할 수 있는 최신 기법을 소개한다. 또한, 원전 구조물의 취약부로 알려진 용접부에 대하여 실험을 수행하여 산업상에서 연속압입시험이 건전성 평가에 유용하게 적용할 수 있음을 확인하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권12호
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• pp.4357-4366
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• 2023

MARS-KS, a domestic regulatory confirmatory code of Republic of Korea, had been developed by integrating RELAP5/MOD2 and COBRA-TF. The integration of COBRA-TF allowed to extend the capability of MARS-KS, limited to one-dimensional analysis, to multi-dimensional analysis. The use of COBRA-TF was mainly focused on subchannel analyses for simulating multi-dimensional behavior within the reactor core. However, this feature has been remained as a legacy without ongoing maintenance. Meanwhile, MARS-KS also includes its own multidimensional component, namely MULTID, which is also feasible to simulate three-dimensional convection and diffusion. The MULTID is capable of modeling the turbulent diffusion using simple mixing length model. The implementation of the turbulent mixing is of importance for analyzing the reactor core where a disturbing cross-sectional structure of rod bundle makes the flow perturbation and corresponding mixing stronger. In addition, the presence of this turbulent behavior allows the secondary transports with net mass exchange between subchannels. However, a series of assessments performed in previous studies revealed that the turbulence model of the MULTID could not simulate the aforementioned effective mixing occurred in the subchannel-scale problems. This is obvious consequence since the physical models of the MULTID neglect the effect of mass transport and thereby, it cannot model the void drift effect and resulting phasic distribution within a bundle. Thus, in this study, the turbulence mixing model of the MULTID has been improved by means of the inter-channel mixing model, widely utilized in subchannel analysis, in order to extend the application of the MULTID to small-scale problems. A series of assessments has been performed against rod bundle experiments, namely GE 3X3 and PSBT, to evaluate the performance of the introduced mixing model. The assessment results revealed that the application of the inter-channel mixing model allowed to enhance the prediction of the MULTID in subchannel scale problems. In addition, it was indicated that the code could not predict appropriate phasic distribution in the rod bundle without the model. Considering that the proper prediction of the phasic distribution is important when considering pin-based and/or assembly-based expressions of the reactor core, the results of this study clearly indicate that the inter-channel mixing model is required for analyzing the rod bundle, appropriately.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.75-85
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• 2019

차량하중에 의해 옹벽에 전달되는 수평토압은 등가상재하중높이로 표현하며, 표준트럭의 축하중 크기와 위치에 따라 그 영향이 달라진다. 한계상태설계법은 2015년부터 국내 도로교 설계에 적용되어 왔다. 하지만 우리나라 실정을 고려한 토압하중계수(등가상재하중높이)가 제시되어 있지 않아 설계에 적용하는데 어려움이 있다. 본 연구에서는 국내 표준트럭의 축하중 크기 및 위치를 반영한 등가상재하중높이를 산정하였다. 3차원 수치해석 방법으로 등가상재하중높이를 산정하였으며, AASHTO 기준치와 차별화된 등가상재하중 높이를 제시하였다. 우리나라 표준트럭의 축하중은 미국과 달리 축하중이 집중되는 구조를 가지고 있어 옹벽의 높이가 낮은 경우 등가상재하중높이가 AASHTO에서 제안한 값보다 다소 크게 평가 되었다. 따라서 우리나라 교통하중으로부터 도출된 등가상재하중높이는 옹벽 구조물의 장기 안정성을 확보하는 측면에서 AASHTO 기준치보다 보수적으로 제시하는 것이 합리적일 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.1-7
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• 2017

일반적으로 구조물에 폭발, 충돌, 지진과 바람 등과 같이 짧은 시간에 큰 하중이 작용하게 되면 구조물은 국부적으로 재료의 대변형(large deformation), 대회전(large rotation), 대변형률(large strain)등이 발생하게 된다. 이와 같은 현상을 해석하려면 전산연속체 역학에 기초하여 유체-구조물 상호작용 등을 고려할 수 있는 하이드로코드(Hydrocode)의 도움이 필요하다. 또한, 폭발로 인해 발생되는 순간 동역학적인 폭발 메커니즘은 매우 복잡하기 때문에 폭발실험을 병행하여 거동을 예측하는 것이 합리적인 방법이지만 막대한 비용과 시설이 요구되므로 한계가 있는 것도 사실이다. 따라서 본 논문에서는 하이드로코드인 AUTODYN을 사용하여 폭발해석한 결과를 기수행된 철근콘크리트 슬래브의 폭발실험 결과와 비교하여 폭발해석 방법의 타당성을 검토하였고, 동일한 폭발해석 모형에 대하여 철근 배근간격, 피복두께의 변화 및 수직철근 유무에 따른 폭발 손상도를 비교검토하였다. 검토한 결과, 철근의 배근간격에 대한 철근콘크리트 슬래브 두께의 비가 커질수록, 지름이 큰 철근보다 지름이 작은 철근을 많이 사용할수록, 마지막으로 수직철근을 배근할수록 콘크리트 구조물의 내폭성능이 향상됨을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.9-14
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• 2022

본 논문에서는 유지보수를 위한 구조물 인상 시 위험도 분석을 수행하여 안전사고를 방지할 수 있는 스마트 자동 인상 시스템을 개발하였다. 쌍대비교행렬 분석 기법을 활용하여 위험도를 분석할 수 있는 정량적 위험도 분석 프로그램을 개발하였고, 이를 자동 인상시스템과 연계하여 구조물 인상과 동시에 실시간으로 위험도 분석을 하였다. 자동 인상 시스템의 구성요소 중 거리측정센서로 구조물 인상 시의 변위를 측정하고, 측정된 변위는 정량적 위험도 분석 프로그램에 입력되어 위험도를 분석한다. 개발한 스마트 자동 인상 시스템의 성능을 확인하기 위해 실제 교량을 대상으로 실험을 수행하였으며, 구조물 인상과 동시에 위험도 분석이 가능한지를 확인하였다. 스마트 자동 인상 시스템의 성능을 평가하기 위해 인상실험 시 검증된 LVDT(linear variable differential transformer)를 함께 설치하였으며 거리측정센서와 LVDT로 측정되는 변위로 최대 인상량과 구역별 단차를 분석하였다. 인상장치의 동시 작동에 대한 성능을 통계적 분석방법인 분산분석(analysis of variance) 방법을 이용하여 성능을 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.81-89
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• 2008

본 연구에서는 굴착이 진행 중인 터널 시공현장에서 계측변위를 활용하여 신속하게 터널의 안정성을 정량적으로 평가할 수 있는 기법을 새롭게 개발하였다. 이를 위해, 본 연구에서는 Critical strain 개념을 새롭게 도입하였으며, 굴착중인 터널의 안정성 평가에 이를 활용하였다. 본 연구에서 개발한 해석기법은, 굴착면에서의 변위값을 입력하여 주변지반의 변형률을 구하는 방법으로서, 기존에 제안된 해석기법을 재검토하여, 상대변위활용기법, 숏크리트 반영기법, 지반의 이방특성 반영기법을 새롭게 제안하였다. 아울러 본 연구에서 제안한 해석기법을 토대로 해석모듈을 개발하였으며, 개발된 해석모듈의 활용성을 평가하기 위한 검증을 수행하였다. 검증 방법으로는 먼저, 이론해석과 상용프로그램(Pentagon-3D, Flac-2D) 해석을 통해 원형 터널에서의 굴착변위를 서로 비교하여, 상용프로그램의 활용성을 검토하였다. 이어서, 두 종류의 상용프로그램을 활용하여 숏크리트 라이닝의 유무에 따라, 동일한 초기조건에서의 굴착변위를 구하여, 두 상용프로그램의 해석결과를 비교하였다. 마지막으로, 상용프로그램에서 획득한 터널굴착변위를 본 연구에서 개발한 해석모듈(FAST-Ver. 1.2, Feedback Analysis System for Tunneling)에 입력치로 이용하여, 원지반의 하중상태 및 재료특성 등을 추정하고, 추정된 값들이 당초 가정하였던 값들을 얼마만큼 재현할 수 있는지에 대한 검증을 수행하였다.

• 시큐리티연구
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• 제36호
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• pp.293-316
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• 2013

오늘날 전 세계적으로 건축물들이 대형화 초고층화 됨에 따라 건물내부 화재나 건물외부에서 가해지는 위협과 관련하여 재실자의 피난가능성이나 안전성을 확보할 필요성이 커지고 있다. 국가의 사회경제적 상징인 초고층건축물을 대상으로 폭발물 테러가 발생할 경우 막대한 인명피해와 경제적 손실, 사회적 공포감 그리고 국가위상 실추 등의 피해가 다른 유형의 건축물에 비해 심각하기 때문에 초고층건축물은 주요 테러집단의 공격대상이 되고 있다. 현재 국내의 초고층건축물은 전국 15개 지역에서 54개동이 있으며, 초고층건축물을 테러공격으로부터 예방하기 위해 국토교통부와 서울특별시에서는 테러예방을 위한 초고층건축물 가이드라인을 제정 시행하고 있다. 미국의 연방재난관리청(FEMA)은 9/11 테러공격 이후 위험관리 매뉴얼을 개발하여 활용하고 있다. FEMA 455에서는 테러예방을 위한 초고층건축물 테러위험도 평가방법을 제시하고 있는바, 특히 주변지역의 위험도와 테러공격 가능성, 그리고 테러공격에 대한 취약성 등을 진단하여 사전 평가를 하고 있다. 초고층 건축물에 대한 테러위험도 평가를 거친 다음, 테러공격의 위험도를 기준으로 건축가, 보안전문가, 구조공학자, 범죄예방가등 전문가들이 초고층건축물 테러예방 활동을 하게 된다. 영국 국가대테러안보실(NaCTSO)에서도 지역의 특수성을 반영한 테러예방지침을 제정 활용하고 있다. 국토교통부와 서울특별시에서 제정 시행하고 있는 초고층건축물 테러예방 가이드라인도 미국 연방재난관리청의 매뉴얼이나 영국 국가대테러안보실의 지침과 같이 테러 위험성 평가 기법을 포함한 구체적인 가이드라인으로 보완될 필요가 있다.

• 한국산림과학회지
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• 제104권4호
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• pp.632-639
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• 2015

산림작업은 험준한 산악지에서 주로 작업이 이루어지고 있기 때문에 임업노동자에게 높은 위험수준을 부담하는 노동형태를 띠고 있다. 하지만 이러한 중노동에도 불구하고 건설공사 품셈을 바탕으로 하는 비현실적인 임금체계의 적용으로 인하여 효율적인 작업수행이 이루어지지 않을 뿐만 아니라 임업기능인의 노동생산성도 점차 저하되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국 사유림 임업기능인 영림단을 대상으로 현행 임금체계의 문제점과 합리적인 임금체계 수립을 위한 설문지 조사를 실시하였다. 또한 설문내용을 바탕으로 임업의 특수성을 고려한 새로운 직종별 적정 임금체계를 개발하였다. 설문조사는 총 19문항으로, 총 659명에게 우편을 통하여 실시하였고, 이 중 28.5%의 회신율을 보였다. 조사된 영림단의 평균 적정임금은 지역별로 다소차이를 보였으나, 보통인부가 97,680원/일, 특별인부 127,559원/일, 벌목부는 152,403원/일로 나타났다. 이는 건설협회의 노임단가와 비교했을 때, 적정한 수준이라 판단된다. 또한 현재 분류되고 있는 3개 직종(보통인부, 특별인부, 벌목부)구분 보다는 좀 더 산림작업의 특수성을 반영할 수 있는 5개 직종(산림환경작업부, 초급산림작업인, 중급산림작업인, 고급산림작업인, 산림장비운전사)으로 구분한다면 임업기능인을 위한 현실적이고 안정된 임금체계를 제시 할 수 있을 것으로 사료된다.

• 융합정보논문지
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• 제9권8호
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• pp.140-147
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• 2019

본 연구의 목적은 비보이들이 선호하는 기존 신발 5종류를 대상으로 인간공학적 사용성 평가를 통하여 최적신발제작을 위한 생체역학적 변인을 규명하는 것이다. 실험대상자는 전문가 10명, 비전문가 10명이 참가하였고, 자료획득을 위하여 적외선카메라 12대(Qualisys, Oqus), 지면반력기(Kistler, 9286AA)와 족저압력기(Zebris Gmbh, Zebris PDM-System)를 사용하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 접지능력과 안전성 면에서 마찰계수 0.38, 자유모멘트가 $0.32N{\cdot}m/kg$인 P사 신발이 바람직하다. 둘째, 쿠션면에서 충격량이 숙련자, $2.51N{\cdot}m/kg$과 비숙련자, $2.86N{\cdot}m/kg$인 N사 신발이 적절한 것으로 나타났다. 셋째, 보행균형성은 전족부의 평균 족저압력이 10.11 KPa(우측), 10.05 KPa(좌측)인 C사 신발, 후족부의 평균 족저압력이 8.40 KPa(우측), 8.36 KPa(좌측)인 V사 신발 적정하다고 판단된다. 결론적으로 접지능력과 안전성은 P사, 쿠션면은 N사와 보행 균형성은 C사와 V사 신발들의 구조와 재질을 조합한 신발을 개발하여야 한다.