본 연구는 신호 교차로에서 대형 화물차의 정지로 인해 야기되는 온실가스 배출과 교차로 효율 저하를 완화하기 위해 좌회전 현시의 대형 화물차 대상 우선신호 알고리즘을 제안하고 효과를 분석한다. 대형 화물차의 진입 속도와 좌회전 속도를 고려한 녹색신호 연장 기법을 적용하며, 우선신호 제공으로 인해 발생할 수 있는 일반차량의 지체 증가를 완화하기 위해 두 가지 보상 전략을 수립하여 비교한다. 제안된 알고리즘의 효과를 분석하기 위해 PARAMICS를 이용한 시뮬레이션 분석을 수행하며 Comprehensive Modal Emissions Model (CMEM)을 이용하여 온실가스 배출량을 산정하였다. 실제 교통망의 3지 신호교차로를 대상으로 분석한 결과 비첨두시에는 대형 화물차에 능동적 보상 전략을 통해 지속적으로 우선권을 부여하는 것이 온실가스 및 연료소모량 감축에 효과가 있는 것으로 분석되었으며, 대형 화물차의 정지 감소로 인해 총통행시간도 개선되는 것으로 나타났다. 이러한 결과로부터 제안된 알고리즘은 교통량이 많지 않은 공단 입구의 좌회전 현시에 효과적으로 적용될 수 있을 것으로 판단된다.
우유에 감자분말을 첨가하여 2종의 Lactobacillus bulgaricus, Streptococus thermophillus 젖산균을 혼합하여 배양할 경우 젖산발효가 어떤 메카니즘에 의해 촉진되며 요구르트의 품질에 미치는 영향을 조사코자 젖산균의 산생성 능력과, 요구르트의 점도, 유리아미노산 및 관능검사를 하였다. 0.5%(w/w) 감자분말을 첨가하여 배양한 젖산발효의 경우 무 첨가군에 비하여 산도는 높았고, pH는 낮았으며 점도는 증가되었다. Streptococus thermophillus와 Lactobacillus bulgaricus를 혼합배양한 경우 산의 생성은 가장 높았으며, 각각의 균을 단독 배양 시에는 S. thermophillus가 L. bulgaricus보다 산 생성도가 높았다. 감자분말을 첨가하여 각각의 균을 배양한 경우 L. bulgaricus와 S. thermophiilus 균주에서 모두 lysine의 이용률은 높았으며, L. bulgaricus는 glutamic acid를 다량 생성한 반면, S. thermophillus는 glutamic acid를 소모하였다. 감자분말을 첨가한 요구르트 관능평가에서 조직감은 향상되었고, 색, 맛, 후미 및 전체적인 기호도는 다소 저하되었다. 이상의 결과로부터 L. bulgaricus는 S. thermophillus 균주가 요구하는 유리 glutamic acid을 공급함으로써 S. thermophiilus의 생육이 촉진되어 감자분말 첨가 요구르트의 발효기간을 단축시킨 것으로 사료된다.
본 연구에서는 매립회의 유효 활용을 위해 플라이애시(FA)와 매립회(PA) 4종의 수화반응 및 강도발현 특성을 비교 분석하였다. 해수 이동방식에 의해 염소함량 높은 PA는 시멘트 수화반응 촉진으로 FA와 비교하여 응결시간이 촉진되고, 누적 발열량이 증가하였으며, 초기 강도발현이 향상되었다. 그러나 재령 7일 이후 초기 수화물의 급격한 생성으로 활성도 지수 증가율은 감소하였다. 다량의 미연탄소 등 불순물을 함유한 PA는 낮은 수화 반응성으로 응결시간이 지연되고, 전 재령에서 강도가 저하되었다. 담수 이동방식에 의해 염소함량 낮고, 비정질량이 높은 PA는 FA와 유사한 수화반응 및 강도발현 특성을 나타냈다. 열중량 분석결과로 FA와 비슷한 수준의 Ca(OH)2 소비량과 포졸란 반응성을 가진 것을 확인하였다. 결과적으로 매립회의 활용성 높이기 위해서는 담수 이동방식의 적용 확대와 강열감량의 관리가 필요할 것으로 분석되었다.
본 논문에서는 지진 하중 하에서 파이핑 시스템의 내진성능향상을 위하여 TMD의 적용성을 검토하였다. 이를 위하여 대상 파이프라인의 모드해석을 수행하였고, 이 중 방향별 질량참여율이 비교적 큰 1, 2 및 4번째 모드를 TMD 설치 위치로 선정하였다. 선정된 위치에 TMD 설계를 위하여 각각의 해당 모드를 단자유도 감쇠모델로 치환하고, TMD를 단자유도 감쇠모델로 고려하여 해당 파이프라인을 2자유도 시스템으로 변환하였다. 다음으로, 조화 지반 가진을 받는 변환된 2자유도 시스템의 응답증폭계수를 최소화할 수 있는 TMD의 강성 및 감쇠계수 값을 GA 최적화 방법을 통해 도출하였다. 이렇게 도출된 TMD 최적 설계 값을 파이프라인 수치모델에 적용하여 TMD 설치 유무에 따른 내진성능을 분석하였다. 수치해석 결과, TMD 설치 구간 배관부에서 방향 별 가속도 응답이 18%~51% 가량 감소함을 확인할 수 있었다. 배관부에 발생할 수 있는 최대 수직응력의 크기는 TMD 설치로 인하여 41%의 응력 감소가 있음을 확인할 수 있었다. 파이프라인 시스템의 최하단 앵커지점의 방향 별 반력은 원래의 최대 반력 세기에서 각각 37%, 34%, 43% 감소됨을 확인할 수 있었다. 이러한 연구 결과는 향후 목표로 하는 원전의 주요 파이핑 시스템의 내진성능향상과 관련한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
본 논문에서는 얕은 기반암 심도 및 지진 위험도가 상대적으로 낮은 지역에서 부지의 고유주기와 입력지진파의 평균주기의 영향에 따른 전단강도 보정의 필요성을 평가하였다. 이를 위해 일반적으로 널리 사용되는 Modified Kondner-Zelasko(MKZ) 모델과 함께 미소변형률뿐만 아니라 대변형률 영역에서의 응력-변형률 거동을 모사할 수 있는 General Quadratic/Hyperbolic(GQ/H) 모델을 사용하였다. 6개 부지의 다운홀 시험 자료와 평균주기가 다른 3개의 입력지진파를 사용하여 1차원 부지응답해석을 수행하였다. 그 결과, 입력지진파의 평균주기뿐만 아니라 부지의 고유주기에 따라 전단강도 보정 적용 유무에 따른 해석 결과의 차이가 발생했다. 부지의 고유주기의 영향을 파악하기 위해 유효최대지반가속도, 최대전단변형률 및 증폭계수와의 상관관계를 분석하였다. 분석 결과, 부지의 고유주기가 길고 연약한 지반일수록 그 차이가 더욱 커지는 것을 확인하였다.
국내 대규모 지진 이후 구조물의 내진에 대한 연구 필요성이 커짐에 따라 행정안전부에서는 기존의 내진설계기준 공통적용사항을 개정하여 국가내진성능 목표치를 상향하였으며 새로 개정된 내진설계기준의 성능목표치에 대한 연구가 필요하게 되었다. 이에 본 논문에서는 실제 노후화된 Test-Bed의 댐 제체와 내부에 매립되어 있는 수압철관과 유체를 여러 변수를 도입하여 3차원 유한요소법으로 모델링 하였으며 수압철관 내부 유체의 동수압으로 인한 거동을 분석하고 개정된 현행 내진설계 기준법에 부합하는 지진파에 대한 댐 제체와 수압철관의 안전성을 확인하였다. 3차원 유한요소해석결과 수압철관의 수충격에 의한 응력변화가 매우 작았으며 이를 통해 지진상황에서 수충격 보다 동수압의 영향이 더 큰 것을 확인할 수 있었다. 동수압이 SPH 형태인 경우 지진동으로 인한 유체의 거동과 응력 발생 위치를 유효하게 나타낼 수 있으며 취약부 분석에 더욱 용이할 것으로 분석되었다. 부식을 고려한 해석결과 수압철관이 제체의 매립되어 있기 때문에 응력 분산의 정도가 작아져 강재 항복응력의 1% 이하로 매우 작은 응력결과를 보였다. 또한 콘크리트 댐 제체의 상류 유입부의 미소 인장균열 발생 가능성이 있으나 수압철관의 응력증가에 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 나타났으며 개정된 유효지반가속도의 지진상황에서 안전한 것으로 판단된다.
Maglev rail joints are vital components serving as connections between the adjacent F-type rail sections in maglev guideway. Damage to maglev rail joints such as bolt looseness may result in rough suspension gap fluctuation, failure of suspension control, and even sudden clash between the electromagnets and F-type rail. The condition monitoring of maglev rail joints is therefore highly desirable to maintain safe operation of maglev. In this connection, an online damage detection approach based on three-dimensional (3D) convolutional neural network (CNN) and time-frequency characterization is developed for simultaneous detection of multiple damage of maglev rail joints in this paper. The training and testing data used for condition evaluation of maglev rail joints consist of two months of acceleration recordings, which were acquired in-situ from different rail joints by an integrated online monitoring system during a maglev train running on a test line. Short-time Fourier transform (STFT) method is applied to transform the raw monitoring data into time-frequency spectrograms (TFS). Three CNN architectures, i.e., small-sized CNN (S-CNN), middle-sized CNN (M-CNN), and large-sized CNN (L-CNN), are configured for trial calculation and the M-CNN model with excellent prediction accuracy and high computational efficiency is finally optioned for multiple damage detection of maglev rail joints. Results show that the rail joints in three different conditions (bolt-looseness-caused rail step, misalignment-caused lateral dislocation, and normal condition) are successfully identified by the proposed approach, even when using data collected from rail joints from which no data were used in the CNN training. The capability of the proposed method is further examined by using the data collected after the loosed bolts have been replaced. In addition, by comparison with the results of CNN using frequency spectrum and traditional neural network using TFS, the proposed TFS-CNN framework is proven more accurate and robust for multiple damage detection of maglev rail joints.
대한민국에서 수송으로 인해 발생하는 이산화탄소(CO2) 배출량은 전체의 16.5%이며, 이중 도로교통 부문이 96.5%를 차지한다. 따라서 도로교통 부문에서 발생하는 CO2 배출량을 줄이기 위한 노력이 계속되고 있다. 최근 스마트 교차로의 확대에 따라 교차로를 통과하는 개별차량에 대한 모니터링 기회가 점차 늘어나고 있으며, 장래 자율주행차 보급 확산에 따라 개별차량주행 자료 수집 가능성 또한 커지고 있다. 이에 맞춰 강남구 소재 5개 교차로에 설치된 영상검지기를 통해 얻은 차량의 차종, 교통량, 속도, 가속도와 같은 실제 데이터를 활용해 신호교차로에 접근하는 차량에 대한 CO2 배출 현황 조사를 실시했다. 이렇게 수집된 데이터를 초당 데이터를 분석하도록 개량된 MOVES-Matrix 모형에 대입해 2개 대형교차로와 3개 소형교차로에서 하루 동안 발생하는 CO2 배출량은 평균 3.1톤임을 확인했다. 본 연구는 실제 개별차량 데이터와 개량된 모형을 활용한 CO2 배출량 분석의 새로운 가능성을 보여주는 한편, CO2 배출량을 보다 더 정확히 조사해야 하는 필요성을 제시한다.
고분자 전해질 연료전지(Polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC) 고분자막의 내구성 향상을 위해서 빠른 시간에 내구성을 평가할 수 있는 가속 내구 평가법들이 연구 개발되었다. 그러나 트럭, 버스 등 대형 상용차용 연료전지 수명은 승용차보다 3배 이상 요구되어 화학적 가속 내구 평가(Accelerated stress test, AST) 시간도 길어져서 1,500 시간 이상이 되었다. 그래서 본 연구에서는 단 시간내에 고분자막의 화학적 내구성을 평가하기 위한 방법으로 막 초기 특성으로 내구성을 예측할 수 있을지 검토하였다. 초기 특성으로 수소투과전류밀도(Hydrogen crossover current density, HCCD)와 단락 저항(Short resistance, SR)을 그리고 3시간의 셀 밖 실험으로 가능한 Fenton 실험을 통해 AST 시간을 예측하였다. HCCD와 불소 이온 유출 농도가 증가하면 AST 시간이 선형적으로 짧아지는 경향을 보였으나 편차가 있었다(R2 ≒0.65). SR이 감소하면 AST 시간이 선형적으로 증가하는 상관관계를 보였으며 정확도가 높아(R2 =0.93) 고분 자막 초기 SR로 AST 시간을 예측할 수 있었다.
본 연구에서는 다양한 상대밀도의 건조, 포화 사질토 지반을 조성하고, 군말뚝의 중심 간격을 말뚝 지름의 3배, 5배, 7배로 조정하며 1g 진동대 실험을 수행하였다. 실험으로 얻은 동적 p-y 곡선을 분석하여, 말뚝중심간 간격, 군말뚝 내말뚝의 위치, 지반의 상대밀도, 그리고 진동 중 발생하는 과잉간극수압에 따라 군말뚝의 동적 p-y 곡선이 달라지는 것을 확인하였다. Yang 등(2009)이 제시한 단말뚝의 동적 p-y 중추곡선과 군말뚝의 동적 p-y 곡선을 비교하여 동적 p-승수를 산정해본 결과, 입력가속도 진폭과 지반의 상대밀도가 증가할수록 p-승수의 값이 증가하였으며, 말뚝 중심 간격이 말뚝지름의 7배가 되었을 경우 군말뚝 효과가 사라지는 것으로 나타났다. 기존의 연구자들이 제안한 정적, 동적 p-승수 값들과 우리나라 기준서에서 제안하고 있는 p-승수 값들은 살험값과 비교하여 최대 0.7(약 70%) 정도까지 차이를 보였으며 이에 본 연구에서는 말뚝 중심 간격과 지반의 상대밀도를 기준으로 동적 p-승수 값을 새롭게 제안하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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