• Nuclear Engineering and Technology
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• 제43권2호
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• pp.133-140
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• 2011

In this paper, a deformation measurement technology for nuclear fuel rods is proposed. The deformation measurement system includes a high-definition CMOS image sensor, a lens, a semiconductor laser line beam marker, and optical and mechanical accessories. The basic idea of the proposed deformation measurement system is to illuminate the outer surface of a fuel rod with a collimated laser line beam at an angle of 45 degrees or higher. For this method, it is assumed that a nuclear fuel rod and the optical axis of the image sensor for observing the rod are vertically composed. The relative motion of the fuel rod in the horizontal direction causes the illuminated laser line beam to move vertically along the surface of the fuel rod. The resulting change of the laser line beam position on the surface of the fuel rod is imaged as a parabolic beam in the high-definition CMOS image sensor. An ellipse model is then extracted from the parabolic beam pattern. The center coordinates of the ellipse model are taken as the feature of the deformed fuel rod. The vertical offset of the feature point of the nuclear fuel rod is derived based on the displacement of the offset in the horizontal direction. Based on the experimental results for a nuclear fuel rod sample with a formation of surface crud, an inspection resolution of 50 ${\mu}m$ is achieved using the proposed method. In terms of the degree of precision, this inspection resolution is an improvement of more than 300% from a 150 ${\mu}m$ resolution, which is the conventional measurement criteria required for the deformation of neutron irradiated fuel rods.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.81-92
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• 2018

최근 천연가스에 대한 수요가 높아지면서 이를 저장하기 위한 LNG 탱크의 건설이 증가하고 있다. LNG는 효율적인 저장을 위해 극저온의 유체로 액화되므로, LNG 탱크의 결함으로 인한 LNG 유출은 막대한 피해를 야기할 수 있다. 많은 연구자들이 다양한 LNG 유출 상황에 대하여 발생가능 한 피해 영향을 평가하였으나, 극저온의 LNG 유체가 유출될 경우 LNG 탱크를 지지하고 있는 지반에 미치는 영향에 대한 연구는 제한적이다. 따라서 본 논문에서는 LNG 탱크 및 지반의 다양한 조건을 고려하여 LNG 유출에 따른 동결 지반의 역학적, 열적 거동 변화에 대한 연구를 수행하였다. 유출 시나리오의 구현을 위해 수치해석을 수행하였으며, 상재하중, 온도 경계조건, 흙의 동결 민감성 변화에 따른 지반과 기초구조물 거동을 조사하고자 하였다. 이를 통해 LNG 유출 이후 지반의 단기 및 장기 온도변화를 평가하였으며, 지반 동결에 따른 간극 및 연직변위 변화를 분석하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제18권3호
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• pp.315-328
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• 2019

This paper presents an investigation on bearing capacity, load-settlement behavior and safety factor of rock-soil slopes reinforced using geogrid-box method (GBM). To this end, small-scale laboratory studies were carried out to study the load-settlement response of a circular footing resting on unreinforced and reinforced rock-soil slopes. Several parameters including unit weight of rock-soil materials (loose- and dense-packing modes), slope height, location of footing relative to the slope crest, and geogrid tensile strength were studied. A series of finite element analysis were conducted using ABAQUS software to predict the bearing capacity behavior of slopes. Limit equilibrium and finite element analysis were also performed using commercially available software SLIDE and ABAQUS, respectively to calculate the safety factor. It was found that stabilization of rock-soil slopes using GBM significantly improves the bearing capacity and settlement behavior of slopes. It was established that, the displacement contours in the dense-packing mode distribute in a broader and deeper area as compared with the loose-packing mode, which results in higher ultimate bearing load. Moreover, it was found that in the loose-packing mode an increase in the vertical pressure load is accompanied with an increase in the soil settlement, while in the dense-packing mode the load-settlement curves show a pronounced peak. Comparison of bearing capacity ratios for the dense- and loose-packing modes demonstrated that the maximum benefit of GBM is achieved for rock-soil slopes in loose-packing mode. It was also found that by increasing the slope height, both the initial stiffness and the bearing load decreases. The results indicated a significant increase in the ultimate bearing load as the distance of the footing to the slope crest increases. For all the cases, a good agreement between the laboratory and numerical results was observed.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.65-74
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• 2019

본 연구에서는 노후화된 공동주택 수직 증축 리모델링 시 면진시스템의 적용성을 검토 및 면진시스템 적용을 위한 기초자료를 제공할 목적으로 동일한 구조로 수직 증축 시 수직 층수와 면진주기에 따른 최적 면진주기를 산정하였다. 해석결과, 3개층 수직 증축 시에는 면진주기를 비면진 건물 주기의 2배 이상, 2개층 수직 증축 시에는 비면진 건물 주기의 3배 이상을 확보하여야만 충분한 면진효과를 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한, 1개층 수직 증축 시에는 비면진 건물 주기의 4배 이상을 확보하여야만 면진효과를 나타내었다. 위의 결과를 활용하여 3개층 수직증축 리모델링 대상 공동주택에 면진시스템을 적용하여 그 효과를 검증하였다. 최상층 최대응답가속도가 비면진 건물의 최대응답가속도 보다 X방향의 경우에는 약 70%로, Y방향의 경우에는 약 65%의 감소를 나타내었다. 또한, 밑면 전단력의 경우, 비면진 건물과 비교하여 X방향 및 Y방향 모두 약 30% 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국농공학회논문집
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• 제61권2호
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• pp.13-23
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• 2019

In this study, an overtopping model experiments and three dimensional seepage characteristics at the deteriorated homogeneous reservoirs were performed to investigate the behavior of failure for embankment and spillway transitional zone due to overtopping. The failure pattern, pore water pressure, earth pressure and settlement by overtopping were compared and analyzed. The pattern of the failure by overtopping was gradually enlarged towards reservoirs crest from the spillway transition zone at initial stage. In the rapid stage and peak stage, the width and depth of failure gradually increased, and the pattern of the failure appeared irregular and several direction of the erosion. In the early stage, the pore water pressure at spillway transitional zone was more affected as its variation and failure width increased. In the peak stage, the pore water pressure was significantly increased in all locations due to the influence of seepage. The earth pressure increased gradually according to overtopping stage. The pore pressure by the numerical analysis was larger than the experimental value, and the analysis was more likely to increase steadily without any apparent variation. The horizontal and vertical displacements were the largest at the toe of slope and at the top of the dam crest, respectively. The results of this displacement distribution can be applied as a basis for determining the position of reinforcement at the downstream slope and the crest. The collapse in the overtopping stage began with erosion of the most vulnerable parts of the dam crest, and the embankment was completely collapsed as the overtopping stage increased.

• 지질공학
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• 제31권1호
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• pp.55-66
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• 2021

본 연구에서는 방사성폐기물 처분 시 천연방벽의 수리 특성 진화와 관련하여, 시추공 설치 및 확공이 결정질 암반 내 단열 및 수리 특성에 영향을 미칠 가능성을 평가하기 위해 수리-역학 연동 수치해석을 수행했다. 시추공 부근에서의 간극 열림과 투수성 변화 여부를 평가하기 위해 단열망을 기반으로 한 불연속체 해석 도메인을 이용했다. 단열암반에서의 현장수리시험 모사를 통해 주응력방향과 시추공 직경 변화의 영향을 평가하였다. 먼저 단열의 간극변화가 주응력방향에 의존함을 확인했다. 그리고 수직변위에 의한 간극크기 증가가 지배적이었다. 시추공 부근에 전단팽창이 집중되는 것도 단열의 수리지질학적 진화에 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있었다. 수치해석 결과는 시추공 설치 및 확공에 따른 응력교란에 의해 단열 특성이 변화하여 단열 암반의 투수성이 증가할 수 있다는 것을 보여준다. 추후 본 연구모델을 기반으로 실제 크기의 처분공 주변에서의 정확한 수리적 변화를 분석하기 위해서는 3차원 해석모델로 보완되어야 할 것으로 판단되었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.287-294
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• 2021

본 연구에서는 고로슬래그 미분말 등의 순환자원을 재활용하여 건설 현장에서 다양한 목적으로 사용되고 있는 지반안정재에 대해 매입말뚝용 주면고정액으로서의 활용 가능성을 분석하기 위한 연구를 수행하였다. 이를 위해 주면고정액의 일반적인 물/결합재비인 70%와 83%를 적용하여 시편을 제작하고, 압축강도, 주면마찰력, 내진 성능을 파악하기 위한 압축시험, 모형시험, 진동대 시험을 실시하였다. 시험결과. 순환자원을 재활용한 지반안정재의 경우, 국내 관련 기준에 제시된 압축강도 기준을 상회하고, 보통 포틀랜드 시멘트 대비 동등한 주면마찰력을 발휘하며, 지진으로 인한 발생 변위량도 국내 허용변위 기준에 비해 매우 작은 수준을 나타내었다. 따라서 시험결과를 종합적으로 고려할 때, 매입말뚝용 주면고정액으로서 순환자원을 재활용한 지반안정재의 활용 가능성은 충분한 것으로 판단된다.

• International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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• 제13권1호
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• pp.47-53
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• 2021

Gait kinematics and kinetics have a similar tendency between men and women, yet it remains unclear how walking while carrying a load affects the gait mechanism. Twenty adults walked with preferred velocity on level ground of 20 m relative to change of a load carriage (no load, 15%, 30% of the body weights) aimed to observe gait mechanism. We measured gait posture using the three-dimensional image analysis and ground reaction force system during stance phase on left foot. In main effect of gender difference, men showed increased displacement of center of gravity (COG) compared to women, and it showed more extended joint angle of hip and knee in sagittal plane. In main effect of a load difference, knee joint showed more flexed postuel relative to increase of load carriage. In main effect of load difference on the kinetic variables, medial-lateral force, anterior-posterior force (1st breaking, 2nd propulsive), vertical force, center of pressure (COP) area, leg stiffness, and whole body stiffness showed more increased values relative to increase of load carriage. Also, men showed more increased COP area compared to women. Interaction showed in the 1st anterior-posterior force, and as a result of one-way variance analysis, it was found that a load main effect had a greater influence on the increase in the magnitude of the braking force than the gender. The data in this study explains that women require little kinematic alteration compared to men, while men in more stiff posture accommodate an added load compared to women during gait. Additionally, it suggests that dynamic stability is maintained by adopting different gait strategies relative to gender and load difference.

• Steel and Composite Structures
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• 제39권5호
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• pp.615-630
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• 2021

The main purpose of the present work was to study the dynamic instability of a three-layered, thick composite sandwich beam with the functionally graded (FG) flexible core subjected to an axial compressive follower force. Flutter instability of a sandwich cantilever beam was analyzed using the high-order theory of sandwich beams, for the first time. The governing equations in general for sandwich beams with an FG core were extracted and could be used for all types of sandwich beams with any types of face sheets and cores. A polynomial function is considered for the vertical distribution of the displacement field in the core layer along the thickness, based on the results of the first Frosting's higher order model. The governing partial differential equations and the equations of boundary conditions of the dynamic system are derived using Hamilton's principle. By applying the boundary conditions and numerical solution methods of squares quadrature, the beam flutter phenomenon is studied. In addition, the effects of different geometrical and material parameters on the flutter threshold were investigated. The results showed that the responses of the dynamic instability of the system were influenced by the follower force, the coefficients of FGs and the geometrical parameters like the core thickness. Comparison of the present results with the published results in the literature for the special case confirmed the accuracy of the proposed theory. The results showed that the follower force of the flutter phenomenon threshold for long beams tends to the corresponding results in the Timoshenko beam.

• Composites Research
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• 제34권4호
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• pp.257-263
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• 2021

복합재료는 높은 비 강성 및 비 강도 특성으로 인해 기체 혹은 액체 연료를 저장하기 위한 압력 용기의 설계 및 제작에 널리 활용되고 있다. 이에 따라, 압력용기의 파열압력 또는 파단 변형률의 기계적 특성의 보다 정확한 측정은 상용화 전에 필수적 요소이다. 그러나, 기존의 시험방법을 활용한 복합재료 압력 용기의 안전성 검증은 하중 전달 매체의 변형으로 인한 추가적인 에너지 손실의 발생과, 불필요한 하중 및 모멘트의 발생 등의 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 수직기둥의 이론적인 하중전달 정도와 적용 가능한 수직방향 변위를 고려하여 세그먼트형 링 버스트 시험장치를 설계하였다. 또한, 세그먼트 형 링 버스트 시험장치의 균일한 압력분포를 검증하기 위해 수치해석을 활용하였고, 수압 시험방법과 링 시편의 원주방향 응력 및 변형률 분포를 비교하였다. 복합재료 압력용기의 파괴 거동을 모사하기 위해 Hashin 파손 기준을 적용하였고, 실험적으로 파단 변형률을 측정하여 이를 수치해석 결과와 비교하였다.