최근 공동주택 거주자의 공간변화 욕구에 대응하기 위하여 가변성 평면이 가능한 구조시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 따라 건식벽체 구조시스템, 복합 무량 벽체 구조시스템, 격간벽 시스템 등 구조적으로 안정성이 확보되면서 공간가변성이 뛰어난 구조시스템이 대안으로 제시되었다. 본 연구에서는 격간벽 시스템의 지진해석을 통해 내진성능을 평가하였다. 비선형 정적해석 및 동적해석 결과 격간벽 시스템은 벽식 구조시스템에 비하여 초과강도가 작고, 연성이 다소 감소하지만 FEMA-356에서 정하는 붕괴 방지 수준을 만족하여 충분한 내진성능을 보유한 것으로 나타났다.

본 논문에서는 최소 중량을 갖는 PPWS용 소켓의 기하형상을 결정하기 위하여 소켓의 경사각, 스트랜드의 강도 및 스트랜드의 직경을 주요 설계변수로 결정하고 각 설계 경우에 대한 매개변수해석을 수행하였다. 소켓의 경사각은 5도에서 13도까지를 범위로 하였고 스트랜드의 강도는 1860MPa급, 1960MPa급 및 2100MPa급의 고강도 강선을 적용한 경우를 고려하였으며, 스트랜드의 직경은 91, 127, 169 및 217개의 강선을 적용한 경우를 대상으로 하였다. 또한, 매개변수해석에서 도출된 기하형상을 갖는 소켓의 안정성을 검토하기 위하여 유한요소해석을 이용하여 소켓을 해석하고 스트랜드의 허용인장력 작용시 소켓의 안정성을 검토하였다. 해석 결과, 소켓의 중량을 최소화하는 내부 경사각은 스트랜드의 직경에 큰 영향을 받음을 알 수 있었으며, 매개변수해석으로부터 설계된 소켓은 스트랜드의 허용인장력 작용시 충분한 안정성을 확보하고 있음을 알 수 있었다.

세그먼트 자중 등에 의한 휨모멘트와 케이블 수직압축력에 의한 합성응력이 발생되고 바닥판 경간비가 변하는 사장교의 시공단계에서는 전단지연의 영향범위가 다를 수 있다. 이 연구에서는 1면 케이블 콘크리트 박스 사장교를 대상으로 시공단계시 보강형에 고려되어야 할 합성응력에 의한 유효플랜지폭을 분석하였다. 그 결과 바닥판 경간비가 0.38 이하의 범위에서 보강형의 전폭을 유효플랜지폭으로 적용할 수 있는 것으로 해석되었다. 따라서 시공단계시 변화되는 바닥판 경간비의 크기에 관계없이 전폭을 유효플랜지폭으로 반영하는 실무관행은 안전측 설계가 되지 못할 수 가 있다. 바닥판 경간비가 작아짐에 따라서는 전폭과 캔틸레버 구조계로 유효플랜지폭을 결정하는 것이 타당하다. 이 연구에서는 수직력에 대한 도로교설계기준의 유효플랜지폭 규정에 대한 평가도 수행하였다.

본 논문에서는 국내에서 주상복합건물에 주로 건설되는 철근콘크리트 전단벽과 무량판 골조 기둥 시스템의 횡저항 거동을 조사, 분석하였다. 이 시스템의 내진설계 시 건물골조시스템을 적용하게 되는데 전단벽 설계는 큰 어려움이 없으나 골조의 경우 변형의 적합성을 고려해야 할 경우에 상세하고 명확한 지침이 마련되어 있지 않아 그 적용이 쉽지 않다. 이를 해결하기 위하여 예제 건물을 선정하여 기준에 따라 설계한 후 비선형정적 해석을 수행하여 철근콘크리트 전단벽과 무량판 골조 기둥의 비선형 거동을 조사하였다. 그 결과 무량판 골조 기둥의 거동은 전단벽에 종속되었고 변형의 적합성을 고려하기 위해 골조의 모멘트를 증폭하더라도 기둥의 단면 변화가 크지 않으므로 실무적으로 큰 어려움이 없는 것으로 나타났다. 다만 강도뿐만 아니라 변형 능력에 대해서도 추가적인 연구가 필요하다.

현재 유전개발이 가속화 되고 있는 캐나다의 유전개발현장에서 진입도로용으로 사용하고 있는 목재 가도 매트를 대체하기 위해 고강도 경량 고내구성 특성을 갖는 복합소재 리그매트를 개발하였다. 기존에 본 연구진이 개발한 리그매트는 중차량의 반복하중에 취약한 거동을 보였으므로 이를 해결하기 위한 개선형 리그매트를 개발하였다. 개선형 리그매트의 구조안전성을 평가하기 위하여 단일데크의 강축 휨에 대한 해석 및 시험을 실시하여 휨 거동 특성을 조사하였다.

본 논문에서는 유니버설 조인트의 동역학적인 해석을 위하여 오일러 각 순서에 의한 방법과 4원수에 의한 방법으로 운동방정식을 유도하였다. 원동축과 종동축의 회전은 물론 세차운동을 하는 회전축을 포함할 때 각 방법의 상이점을 발견하였다. 이러한 시스템의 동역학적 정식화를 바탕으로 한 수치 예제를 통하여 기존의 오일러 각 방법과 제시한 4원수 방법의 해석 결과를 비교하였다.

TMD(Tuned Mass Damper)는 대표적인 제진장치로서 주로 고층건물, 교량 및 스타디움의 객석 등의 진동제어에 이용되고 있다. 그러나 대공간구조물과 같이 면외 방향의 강성이 매우 작은 구조물에 대한 TMD 적용에 대한 연구는 거의 전무한 실정이다. 본 연구에서는 아치구조물의 진동에 대한 TMD의 제어 성능을 TMD의 설치위치 및 거동방향에 따라서 비교분석하였다. 아치구조물은 수평지진동에 대해서는 역대칭모드인 1차 모드가 지배적이며, 연직지진동에 대해서는 대칭모드인 2차 모드가 지배적인 진동응답을 보이고 있다. 따라서 아치구조물의 효율적인 진동응답제어를 위해서는 진동모드가 탁월한 위치에 TMD를 설치하는 것이 합리적이다. 그리고 수평지진동 및 수직지진동에 대하여 TMD가 수평방향으로 거동하도록 하는 것보다 연직방향으로 움직이도록 설치하는 것이 아치구조물의 진동제어에 있어서 매우 효과적인 것으로 나타났다.

본 논문에서는 교량의 자유진동 모드의 중첩원리를 이용하여 KTX-교량의 동적상호작용 해석법을 제시한다. 이를 위하여 모드중첩법에 기초한 3차원 교량-차량의 에너지 식으로부터 에너지원리를 적용하여 교량과 차량의 상호작용을 고려할 수 있는 운동방정식을 유도한다. 이때 운동방정식의 해는 Newmark-${\beta}$ 방법을 사용한다. 그리고 궤도의 불규칙성은 FRA의 6등급 분류규정을 고려하여 각 등급별로 고속철도의 열차속도에 따르는 응답을 분석한다. 실제 고속철도에 사용되는 PSC 박스형 교량을 상용프로그램(MIDAS)를 이용하여 모델링하고 그로부터 각 모드별 형상을 얻어내어 본 논문에서 개발한 열차-교량 상호작용 프로그램에 입력하여 상호작용 해석을 수행한다.

본 논문에서는 flexible guideway 교량과 능동적으로 제어되는 자기부상 열차간의 동적 상호작용에 대한 수치해석 모델을 개발하였다. 중 저속 자기부상열차의 동적 응답에 대한 열차와 guideway 사이의 특성에 대한 연구를 실시하였다. 동적 지배방정식은 10자유도계의 자기부상열차 모델, guideway구조물의 모드 특성과 UTM02 부상제어모델을 결합함으로써 유도하였다. 수치해석으로부터 열차의 부상공극은 차량의 속도, 트랙조도의 영향을 크게 받는 것을 발견하였다.

최근 보행자가 교량의 진동에 의한 불안감을 느끼는 경우가 발생되면서 설계 단계에서 진동에 대한 고려하고 있다. 그러나 설계자는 범용유한요소프로그램에 이동하중을 적용하여 동적응답해석을 하는 것에 어려움을 느끼고 있으며 그 결과 Meister감각곡선에 의한 진동사용성 평가도 정확히 수행되지 않고 있다. 본 연구에서는 설계자들이 수행하는 교량의 진동사용성 평가방법의 간편한 적용을 위하여 이동하중모델 생성툴을 연구하였으며, 범용유한요소프로그램으로 모델링 된 교량의 매개변수를 변화해가며 진동사용성 평가를 수행하였고 연구 결과 중 매개변수의 하나인 보요소의 길이에 따른 진동사용성 평가결과만을 작성하였다. 평가결과 보요소의 길이에 따라 교량에 발생되는 진동과 가속도의 응답치가 다르게 나타났으며, 발생되는 주요주파수 범위도 다르게 해석되었다. 이러한 동적응답의 결과가 다르게 해석되면서 Meister 감각곡선에 의한 평가등급이 차이도 발생되었다. 따라서 정확한 진동사용성 평가를 위해서는 동적응답해석 시 다양한 매개변수에 의한 동적응답의 결과에 대한 연구는 물론 다양한 교량 형식과 그에 맞는 모델링에 대한 많은 연구가 필요할 것으로 사료된다.

본 연구에서는 유체가 담긴 원통형 유체저장탱크의 지진에 의한 좌굴을 수행하였다. 해석에 사용된 유체 저장탱크는 바닥이 앵커로 고정된 3차원 유한요소모델로 모델링 하였으며, 탱크 벽체와 지붕은 쉘 요소로, 지붕보강재는 프레임요소를 사용하여 모델링 하였다. 유체-탱크 모델은 Veletsos와 Shivakumar의 추가 질량법에 근거하여 지진에 의한 유체 압력은 탱크 벽에 수직으로 작용하도록 모델링 하였다. 2007년 일본에서 발생한 지진가속도를 사용하여 범용 유한요소 프로그램인 ABAQUS로 좌굴해석을 수행하였다.

본 논문에서는 자유경계문제 해석을 위해 정확도가 향상된 implicit 이동최소제곱 차분법을 제시한다. 계면경계에 대한 implicit 정의로 인해 비선형 시스템이 구성되고, 매 해석단계마다 절점해와 계면경계의 위치를 반복계산을 통해 찾는다. 계면경계 결정시 속도항을 한 단계 뒤로 지연시켜 explicit하게 근사적으로 계산하던 기존 방법에 비해 계면경계의 위치를 더 정확하게 계산할 수 있고, 결과적으로 해의 정확도가 향상되었다. 계면경계 위치값이 비교적 빠른 속도로 수렴하기 때문에 많은 반복계산이 필요치 않다. 수치예제를 통해 기존의 방법으로 계산한 결과와 비교하여 새롭게 개발한 implicit 방법의 향상된 정확도를 보였다.

본 논문에서는 일반유한요소법(Generalized Finite Element Method)를 이용하여 응력확대계수를 계산하는 방법을 소개한다. 기존의 유한요소법을 사용하여 응력확대계수를 계산하기위해서는 J-integral 방법 등을 이용한 후처리 과정이 필수적으로 요구된다. 뿐만 아니라 균열선단 근방에서의 응력을 기술하기 위해서는 세밀한 요소망(mesh)이 요구된다. 후처리 과정과 균열선단 근방에서의 요소망은 수치적 오류를 발생시키고 이는 정확한 응력확대계수를 얻는데 어려움을 준다. 일반유한요소법은 근사함수를 요소망의 영향 없이 추가해서 사용할 수 있는 장점을 가지고 있지만, 활용성 측면에서 기존의 유한요소법보다 복잡하여 실용성이 떨어진다. 본 논문에서는 일반유한요소법의 장점을 충분히 살려 균열선단근방에서는 응력을 모델링하여 근사함수로 사용하고 균열선단에서 거리가 먼 곳은 기존의 유한요소를 써서 계산을 하였다. 특별한 후처리 과정(Post processing) 없이 비교적 정확한 응력확대계수를 손쉽게 얻을 수 있다. 일반유한요소법을 이용한 제시된 방법론이 타당함을 수치 예제를 통하여 확인하였다.

포화된 다공질 매체의 수치해석은 일반적으로 혼합유한요소방법(Mixed Finite Element Method)이 쓰인다. 이 혼합유한요소 방법은 고체변형과 유체의 이동을 동시에 고려하게 되는데 고체의 변형이 거의 없이 유체만 이동할 경우나 고체와 유체의 변형이 없이 간극수압만 존재할 경우에는 요소잠김현상(Element Locking)이 발생하여 혼합유한요소방법으로 해석하기에는 수치적으로 불안정해 진다. 본 논문에서는 이러한 수치적 불안정성을 해결한 스태거드 방법(Park and Tak 2010)을 소개하고 수치적 효율성을 위해 MPI(Message-Passing Interface) 라이브러리를 이용한 병렬해석 기법이 적용된다.

일반적인 포화된 다공질 매체의 수치해석에서는 거시적 관점의 고체변형과 유체이동을 동시에 고려한 혼합유한요소방법(Mixed Finite Element Method)이 쓰인다. 그러나 고체변형이 거의 없는 상태에서 유체가 이동할 경우, 또는 고체변형과 유체유동이 거의 없고 외력에 의한 간극압만 존재할 경우 이를 혼합유한 요소방법으로 해석하기에는 요소 잠김(Element Locking)현상 때문에 매우 불안정하다. 본 논문에서 Park과 Tak(2010)이 제안한 비압축성, 비투과성 포화 다공질 매체의 해석기법인 Staggered Method를 소개하고 수치적 효율성을 높이기 위해 요소분할기술 중 하나인 FETI(Finite Element Tearing and Interconnecting) 기법의 접목을 제안하고자 한다.

본 논문에서는 풍력 발전기에 사용되는 블레이드의 동특성을 해석하기 위한 프로그램을 개발하였다. 복잡한 형상의 풍력 발전기 블레이드의 모델을 단순화시키기 위하여 보 이론을 이용하였다. 블레이드의 회전 운동은 Hamilton 원리를 유한요소 보 모델을 이용하여 정식화를 수행하였다. 회전 속도에 따라 블레이드에 적용되는 원심력과 검증된 단면 물성치를 이용하여 복합재료 블레이드의 고유치 해석을 수행하였다. 기존의 상용 소프트웨어의 해석 결과와 비교를 통하여 검증 연구를 수행하였으며, 이를 토대로 본 해석 프로그램의 타당성을 보였다.

극심한 고온 및 고압 환경에 노출되기 쉬운 항공우주 구조물에서 발생하는 기계적 삭마 현상을 해석하기 위하여 영역/경계 분할법을 적용한 삭마 해석 모델을 제안하였다. 영역 및 경계는 상변화 현상에 의한 비선형 거동을 하는 삭마 부영역과 선형 거동을 하는 선형 열탄성 부영역, 공유면, 경계 공유면으로 분할하였다. 삭마 재료 내부의 열분해 반응은 엔탈피 방법을 이용하였으며, 표면 침식 반응은 공기역학적 전단 응력과 삭마 재료의 전단 강도를 기반으로 매칭 기법을 이용하였다. 화학적 및 열적 삭마는 고려하지 않았으며, 간단한 수치 해석을 통해서 기본적인 기계적 삭마 특성을 분석하였다.

본 논문에서는 열탄점소성 손상과 접촉 문제의 효율적인 해석을 위하여 적응성 영역/경계 분할법을 제안하였다. 적응성 영역/경계 분할법은 시간 증분 또는 반복 기법 단계에서 열탄점소성 손상과 같은 재료 비선형성을 감안하여 부영역을 재설정하며, 접촉에 따른 경계 비선형성은 경계면을 통하여 부영역으로부터 독립적으로 분할한다. 분할된 각각의 부영역과 경계면을 기준으로 유한요소 정식화를 수행하며, 공유면 및 접촉 공유면의 연속 구속 조건을 처리하기 위하여 벌칙 함수 기법을 적용하였다. 결과적으로 재료 및 경계 비선형성은 일부 부영역과 접촉 경계면에서 계산되는 유한요소 행렬에 국한된다. 수치 실험을 통하여 적응성 해석 알고리듬의 기본적인 특성과 효율성 향상에 대하여 분석하였다.

최근 건설 프로젝트의 대형화 및 다양한 신공법들의 도입으로 불확실한 위험도 요인들이 점점 증가함으로써 일련의 시스템적 절차에 따른 리스크관리 (Risk Management)체계와 프로젝트 참여자들간의 효율적인 정보전달 방안이 요구되고 있다. 이를 위해 본 연구에서는 '리스크 시각화 시뮬레이션 구축 방법론'을 제시한다. 이는 최근 각종공사 정보 시각화부분에서 주목받고 있는 4D CAD 기술과 리스크 분석을 시스템적인 절차로 구성하여 연계한 방법이다. 시스템적 리스크 분석 절차는 리스크관리기법인 AHP 및 퍼지 분석기법을 동시에 적용하여 합리적인 리스크 정량화를 수행할 수 있도록 구성하였다. 그리고 이로부터 산출된 리스크 요인별 위험정도는 WBS 코드체계 기반으로 4D CAD의 공종과 연계되어 리스크 정도 수준에 따라 설정된 색상으로 시뮬레이션이 구현되도록 구성하였다. 이러한 방법론은 IDEF0 모델링 기법으로 제시함으로써 향후 시스템 구축의 기초 자료로 활용할 수 있도록 하였다.

본 연구는 Building Information Modeling(이하 BIM)의 본연의 목표인 정보의 통합 관리 및 재활용 측면에서 모델의 정보를 정확하고 체계적으로 구축될 수 있는 품질검증의 필요성을 인지하고 이를 위해 BIM 모델의 품질검증 방안에 관하여 논의하고자 한다. 이를 위해 국내외 BIM 관련 품질관리 현황을 파악하고 국내 정보시스템 구축에 관한 지침으로 한국데이터베이스 진흥 센터의 데이터 품질관리 지침을 분석하여 BIM 품질검증 방안을 도출하고자 하였다. 그 결과 BIM 모델의 품질검증 방안을 구축하기 위해 첫쩨 사전적 의미로부터 품질관리의 개념을 수립하고, 그 대상을 설정 하였으며, 둘째로 품질관리의 최종 목표인 정보의 재활용 관점에서 단계적 접근방안으로 5단계의 전략적 방향을 제시 하였다. 마지막으로 BIM 모델의 품질검증 방안을 구축하기 위해 사례 분석을 토대로 BIM 모델 관점에서 품질 검증 시기, 기준, 방법을 제시하였다.

건축 기획단계는 프로젝트 전반에 걸친 주요한 의사결정이 일어나는 부분으로 그 영향력에 비해 프로젝트 정보를 수집, 처리, 저장하여 관련 참여자가 정보를 재사용하거나 참고하여 새로운 의사결정을 수행하는 것이 미흡하다. 따라서 본 논문에서는 BIM을 활용하여 기획단계에서 발생한 정보들이 설계, 시공, 유지관리 단계에 이르기까지 전생애주기에 걸쳐 정보를 통합 관리할 수 있도록 BIM기반의 건축 기획단계 지원 시스템을 개발하고자한다. 선행연구 분석과 이론적 고찰을 통해 건축 기획단계를 정의하고 건축기획 BIM의 개념과 특징을 도출하였다. 이를 토대로 기획단계 BIM프로세스를 정립하여 BIM을 기반으로 건축 기획단계를 지원하는 프로토타입 시스템 VA-Cityplanner를 개발하였다.

최근, 가상건설기법 혹은 BIM 도입에 의한 원가절감을 실현하기 위한 노력이 대형 시공사를 중심으로 다양한 분야에 시험 적용되고 있다. 본 연구에서는 가상건설 기법에 의한 토목 프로젝트의 적용사례를 분석하고 그에 따른 원가절감 방안을 분석하여, 향후 적용방향성 및 절차를 제시하고자 한다. 이를 위해 최근에 실제 수행된 토목분야의 가상건설기법 적용 결과를 분석하고 그에 따른 원가측면의 절감효과를 분야별로 평가하였다. 또한 이러한 평가결과를 바탕으로 보다 실질적이고 효과적인 원가절감 결과를 얻기 위해 발주처와 시공사의 단계별 가상건설기법 적용절차를 제시하고자 한다.

현재 국내외에서 Building Information Modeling을 적용한 여러 분야의 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 일부 국외에서는 3D 기반의 견적을 실제 프로젝트에 반영하고 있다. 반면, 국내 건설 프로젝트에서는 여전히 2D 설계도면과 물량산출 프로그램을 이용하여 견적이 이루어지고 있다. 작업의 신속성 및 정확성을 중요시하는 국내 견적 문화에서는 3D 기반의 물량산출 방식 도입을 부정적으로 바라보는 시각이 있으나, 향후 건설 산업의 경쟁력 확보를 위해서 3D 기반 견적작업이 필요하다. 이에 국외에서 상용화된 견적 시스템을 국내 건설 프로젝트에 적용한 결과, 몇 가지 한계점이 있는 것으로 드러나 국내 견적 방식에 적합한 3D기반의 물량산출 프로그램 개발이 절실한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 국내 건설 산업에서의 물량 산출 특성을 반영한 공법기반 견적자동화 시스템 개발 및 검증을 통해 국내 3D 기반의 견적 도입을 앞당기고자 한다.

3차원 정보모델에 기반한 설계 자동화 프로그램의 개발은 좀 더 완성도가 높은 설계안을 도출할 수 있는 방안을 제시할 수 있다. 콘크리트 교량의 설계 과정에서 정형화된 구조 검토 단계 부분을 자동화하고 설계자로 하여금 좀 더 창의적인 설계가 가능하도록 지원하는 시스템을 개발하였다. 특히, 3차원 Building Information Modeling 기반의 프리스트레스트 콘크리트 박스 거더교에 대한 설계 자동화 시스템을 개발하였다. 이를 위하여 3차원 렌더링 알고리즘을 사용하여, 사용자가 원하는 단면 위치 및 분류 체계에 따라 설계를 자동으로 수행할 수 있도록 적용하였다. 또한 생성된 도면은 데이터 호환이 가능함으로써, 사용자의 편의성이 향상될 것으로 판단된다. 이는 설계자동화 분야에서 강교에 국한되었던 점을 콘크리트교를 포함한 주요 교량으로 확대하고 설계 성과품으로 3차원 모델을 도출할 뿐 아니라 2차원 도면을 연계하도록 구성하여 토목 엔지니어의 기술력을 향상시킬 것으로 기대된다.

본 논문에서는 구조설계, 철근배근시공도 작성, 골조 물량 산출, 3D BIM 모델 생성 등 기존에 독립된 업무로 수행되던 골조공사 관련 엔지니어링 업무를 통합 수행하는 골조공사 관리시스템 ConiForm을 개발하여 2차원 CAD로부터 3D 골조모델 생성하고, 3D 모델로부터 철근의 이음/정착/철근길이 등을 반영한 철근배근시공도 및 가공도 작성과 골조물량을 산출하여, 3D BIM 도구와의 연동함으로써 정밀 물량 및 견적을 자동 산출하고 건축모델과 구조모델 간 정보공유 및 통합 BIM 실현 등을 제시하고자한다.

구조시스템의 동적 특성은 구조 모델 업데이트, 구조 헬스 모니터링, 구조 제어 분야에서 기초자료로 활용되기 때문에 많은 연구자들의 관심을 받고 있다. 본 논문에서는 부유식구조물의 축소모형을 대상으로 진동실험을 수행하였으며, 계측한 실험데이터로부터 고유진동수와 모드형상을 추출하였다. 실험에서 구한 진동특성 결과는 유한요소 모델의 결과와 비교하였으며, 계측한 모드형상과 수치해석으로 계산된 모드형상의 상관관계를 수록하였다.

해양플랜트 구조물은 대양에서 파력을 비롯한 바람 등과 같이 자연에 의해 발생하는 다양한 외력을 구조물 사용기간 동안 지속적으로 랜덤하게 받게 되므로 이로 인한 피로현상이 발생하게 된다. 특히 용접부로 이루어진 격점부는 복잡한 기하형상의 영향으로 피로에 대해 취약구조가 되므로 피로강도향상은 해양플랜트 구조의 안전성에 중요한 요인이 된다. 본 연구에서는 격점부에 대한 구조상세에 관련한 설계기준 및 평가방법을 조사하였으며, 고정식 Jacket 구조물을 대상으로 프레임요소를 사용하여 구조해석을 실시하여 공용하중에 대한 구조거동을 분석하였다. 또한 격점부의 강도평가방법 및 연결부 피로강도를 개선하기 위하여 프레임요소의 구조해석을 토대로 복잡한 기하형상을 가진 KT형 관이음부(Tubular Joints)에 대해 상세해석을 실시하였다.

에너지자원(석유, 천연가스, 전기) 이송과 정보전달(해저광케이블)을 위한 다양한 형태의 해저 매설관이 해저면에 설치되어 운영이 되고 있다. 이들 매설관은 지진 또는 해저사면의 유실과 같은 자연재해로 인해 파괴되는 일들이 빈번하게 발생되고 있다. 그 외 태풍 등에 의해 발생되는 파랑하중에 의해서도 이들 매설관이 종종 파괴되는 일이 발생되기도 한다. 태풍 등에 의한 파랑하중은 해저지반에 과다한 과잉간극수압을 발생시켜 지반 액상화를 유발 세굴을 발생시키는데 이로 인해 매설관 하부에는 과도한 인장응력이 유발되어 매설관의 파괴 문제가 야기된다. 만약 석유수송 해저매설관이 파괴되면 경제적?산업적 측면에서 직접적인 피해 이외에도 해양환경에 미치는 영향은 매우 크다고 볼 수 있다. 따라서 파랑하중에 의한 해저매설관 주변 지반의 거동 분석 및 안정성 평가에 관한 연구가 요구된다.

초대형 플로팅 구조물의 상부구조는 육상 구조물과는 달리 파랑하중의 영향을 받기 때문에 하부부체의 변형에 의해서 상부구조물에는 부가 모멘트가 크게 발생한다. 이와 같은 부가모멘트의 저감을 위하여 보-기둥 접합부에 반강접의 도입에 관한 연구와 반강접의 비선형 거동을 고려한 상부구조물의 연구는 초기단계이다. 본 연구에서는 초대형 플로팅 구조물의 상부구조물에 정적하중과 진폭의 크기가 다른 파랑하중이 동시에 작용할 경우 강접 골조와 부분적으로 반강접 접합부가 사용된 상부구조체에 대한 1, 2차 소성해석을 수행하였다. 접합부는 웨브에 더블 앵글을 가진 상하 앵글(TSD)접합을 적용하였으며 상부 구조물에 파랑하중이 작용할 경우 소성거동에 따른 응답특성에 대하여 분석하였다.

본 논문에서는 부유식 원유저장 해양구조물(FSU; Floating Storage Unit)의 상부 하역구역(Laydown Area) 내에 낙하물(Dropped Object)이 떨어질 경우의 충격 구조 안전성 평가(Structural Safety Assessment)를 수행하여 표준해석 절차서를 정립하고자 한다. 이를 위해서는 내충격 구조해석을 통한 평가 기법을 개발하고 그 기법의 적용성을 검토하여 표준해석 절차서를 정립하는 것이 필요하다. 현재는 충격 구조해석 시나리오를 작성하고 내충격 구조해석을 수행하여 설계기준(design criterion)에 적용하고 있는 중간단계로써 그 결과들을 소개하고자 한다.

본 논문에서는 극지 빙해역을 운항하는 쇄빙선박이나 해양구조물에 작용하는 해빙의 재료특성을 계측할 수 있는 간이 실험 장비를 제작하였다. 극지 빙해역을 운항하는 쇄빙선박의 빙저항이나 해양구조물에 작용하는 빙하중을 추정하기 위해서 극지 현장에서 실규모의 시험을 수행하게 되는데, 저온과 얼음이라는 악조건을 극복하기 위한 빙역학 기술과 특수 장비가 필요하다. 국내에 한국해양연구원 MOERI 빙해수조가 완공됨에 따라 얼음의 특성을 고려한 모형빙 재료특성 시험용 계측장비가 일부 마련이 되었으나 빙해역 현장 시험에 대한 경험이 전무하며, 계측장비에 대한 지식과 기술 역시 확보되지 못한 실정이다. 본 연구에서는 차후 쇄빙연구선 ARAON호를 이용한 빙해역의 실선계측 시 해빙의 강도를 측정하기 위한 계측시스템 마련의 일환으로 시험편 획득을 위한 코어링 장비와, 해빙의 재료특성 중 1축 압축강도를 측정하기 위한 간이 압축시험기 그리고 얼음의 결정구조를 파악하기 위한 편광기를 제작하였다. 또한 극지 현장실험에 적용할 실험기법 확보를 위한 일련의 과정을 마련하기 위해 제작된 장비를 이용해 소양호에서 현장실험을 수행하였고 계측된 결과를 참고문헌과 비교해본 결과 유사한 값을 갖는 것을 확인할 수 있었다.

공간부족과 해안 매립으로 발생되는 문제점을 해결하기 위하여 초대형부유구조물이 각광 받고 있으며, 대표적인 구조형식으로는 폰톤식과 반잠수식이 있다. 하지만 다양한 환경에 적용하기에는 구조적으로 한계를 가지고 있으며, 이를 극복하기 위해 부유체 하부에 수직으로 결합된 실린더에 공기를 가두어 지지되는 공기안정식 플랫폼이 제안되어졌으나 아직 개념단계에 머무르고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 공기 안정식 초대형부유구조물의 실린더 내부 공기상태에 따른 안정성을 검토하기 위하여 유체정역학적 관계를 통해 실린더 내부의 공기 복원력 변수를 산정하였으며, 선형파랑하중에 따른 구조물의 응답을 최소화 할 수 있는 변수의 범위를 제시하였다.

본 논문에서는 국내 지진발생 시 비보강 조적조 건축물의 손상상태 예측 및 내진성능 평가를 위해 기존건축물을 대상으로 역량스펙트럼 해석을 수행하였다. 이는 지진피해를 보다 상세하게 예측하고 건축물의 거동을 파악하기 위한 방법으로 국내 설계 지진하중과 부재의 비선형 특성을 적용하여 해석을 수행하였으며 해석 결과는 구조물의 손상상태에 따라 Slight, Moderate, Extensive, Complete 등으로 구분하여 평가하였다. 그 결과 대부분의 건축물에서 약간의 구조적 피해(Slight)와 보통의 구조적 피해(Moderate) 정도로 나타났으며, 일부 건축물에서 심각한 구조적 피해(Extensive)가 발생하는 것으로 예측되었다. 이전 연구에서 비보강 조적조 건축물의 내진성능평가를 위해 구조내진판정지표를 사용하여 내진성능을 판정하였으며 대부분의 비보강 조적조 건축물이 내진성능을 만족하지 못하였다. 본 연구에서는 기존 건축물에 구조내진 판정지표를 적용하고 그 결과를 바탕으로 역량스펙트럼 해석을 함에 따라 보다 상세한 구조물의 피해정도를 예측할 수 있었다.

건설공사 프로젝트는 기획, 설계, 시공, 운영 및 유지관리 등 각 단계의 다양한 참여 주제에 의해 프로젝트가 진행되고 각 분야 간 원활한 의사소통을 통한 협업으로 일을 진행해 나간다. 그러나 각 단계별 커뮤니케이션이 원활히 이뤄지기가 힘들며, 이러한 단계별 분절의 가장 큰 이유 중 하나가 실제적 결과물은 3차원 기반인 것에 비해, 그 과정이 2차원 CAD 시스템에 의존하는 결과와 과정의 격차 때문이다. 그로 인해 각 관련 분야에서 발생되는 정보의 불확실성, 부정확성, 표현의 애매모함 등으로 인해 재작업 및 불필요한 작업이 빈번히 발생하여 전체적인 공정의 지연 및 비용의 문제, 결과물의 품질에 대한 문제가 발생하고 있다. 또한 도면에서의 한계점인 거리감, 공간감 등 실제 사람이 느끼는 Scale감을 알 수 없어 공간에 대한 이해도가 떨어지는 한계점을 극복하지 못하고 있으며 1인칭 작업운영 방식으로 인하여 협업 설계과정에서 원활한 팀워크를 유도 할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 협업설계 과정에서 기본설계 단계를 지원하는 설계 도구로서 건축모델의 단순 시각화에서 벗어나 가상공간에서 몰입형 VR 시뮬레이션을 구현하기 위하여 프로토타입 응용을 개발 하였고, 이것을 "Digital Studio"에 구현하여 즉각적인 공간 시뮬레이션을 통하여 실제 시공 전에 문제점들을 검토 및 보완하고 전체적으로는 생산성 향상과 설계 과정 중 오류를 최소화하기 위한 VR시뮬레이션 시스템의 제안 및 Viewer 모듈을 개발 하였다.

항만 구조물의 건전성 평가 기술의 개발을 위한 기초 연구로서, 강제진동해석을 통하여 케이슨 구조-지반 경계부의 손상에 대한 진동응답을 분석하고자 한다. 이를 위해 세 단계의 연구를 수행하였다. 첫째, 케이슨 구조물의 진동특성 분석을 위해 시간영역기반의 AR(auto-regressive)모델을 선정하였다. 둘째, 모형 케이슨 구조물을 대상으로 진동응답 계측실험을 수행하였으며, AR-모델을 통해 진동특징을 실험적으로 분석하였다. 셋째, 대상 케이슨 시스템의 유한요소모델을 구성하고, 구조-지반 경계부의 손상에 따른 동적응답 특성의 변화를 수치적으로 분석하였다. 이를 위해 강제진동을 모사 하였으며, 구조-지반 경계부의 강성변화에 따른 케이슨 구조물의 진동응답의 변화를 분석하였다.

본 논문에서는 비내진 설계된 철근콘크리트 골조로 이루어진 저층의 노후공동주택의 내진성능을 향상시키기 위한 구조물의 보강방법에 대해 연구하였다. 이를 위하여 비선형 정적 해석과 시간 이력 해석을 수행하여 추가되는 철골 모멘트골조와 가새의 내진보강 효과를 검증하였다. 해석결과에 따르면 $H150{\times}150{\times}6{\times}8$로 구성된 철골 모멘트골조는 탄성구간에서는 하중의 약 1%, 구조물이 항복한 이후, 최대 3.5%까지 하중을 부담하여 자체적으로 지진하중에 대한 저항 성능은 크지 않았다. 그러나 철골 모멘트골조와 가새를 동시에 사용함으로써 접합부의 조기 파괴를 방지하고 구조물의 내진성능을 큰 폭으로 증진시킬 수 있는 것으로 나타났다.

본 논문에서는 비선형 동적해석법을 이용하여 감쇠기의 적용이 철골조 건물의 연쇄붕괴 방지에 미치는 영향을 평가하였다. 단자유도 구조물에서 감쇠비의 변화에 따라 폭발하중이 구조물의 응답에 미치는 영향을 분석하였고, 15층 3경간 철골조 건물에서는 일정한 감쇠비 하에서 경간을 6m, 9m, 12m로 달리 하면서 감쇠기 설치 효과를 비교하였다. 단자유도 시스템의 경우 감쇠비가 증가 할수록 폭발하중에 의한 진동이 빠르게 감소하고 변위의 감소폭도 커지는 경향을 보였다. 15층 철골조 건물에서도 역시 감쇠기를 설치할 경우 수직 처짐 및 초기 진동을 제어하는 효과가 있었다. 구조물의 경간이 증가하여 수직 변위가 증가 할수록, 감쇠기에 의해 소산된 에너지도 증가하기 때문에 수직 처짐 제어효과가 큰 것으로 나타났다.

고중량, 부식 등의 문제를 안고 있는 목재/강재 리그매트를 대체할 수 있는 고강도 경량 고내구성 특성을 갖는 복합소재 리그매트를 전통 목재 연결방식의 결구시스템을 응용한 새로운 개념의 스냅핏 방식으로 개발하였다. 본 논문에서는 기존에 개발한 리그매트와 이를 개선한 개선형 리그매트의 스냅핏(snap-fit) 연결부의 안전성을 검증하기 위해 연결부 착탈 거동에 대한 해석 및 구조성능 시험을 실시하였고, 그 결과를 비교 분석하여 스냅핏 연결부의 긍정적인 효과를 입증하였다.

합리적인 교량 대안선정을 위해서는 설계 시 경제성, 경관성, 안전성 및 기능성, 유지관리 용이성, 시공성 등 다양한 속성을 고려하여야 한다. 이 중 경제성은 초기비용뿐만 아니라 공용수명에 걸쳐 발생하는 유지관리비용, 보수 보강비용, 해체 폐기비용 등의 합인 총 생애주기비용에 대해 최소의 비용으로 최상의 가치를 창출하도록 하여야 한다. 본 연구에서는 건설계획과정에서 대표적으로 고려될 수 있는 대안으로 세 가지 교량 형식(강상자형교, 소수주형교, PSC-I형 거더교)을 대상구조물로 선정하고 교량의 공용수명은 상태등급곡선으로부터 추정한 내하율 곡선을 사용하여 산정하였다. LCC최적설계를 위해 설계변수, 제약조건, 목적함수를 구성하였고, 총 생애주기비용을 공용수명으로 나눈 연간생애주기비용을 사용하여 하여 합리적인 교량의 경제성 분석을 수행하였다.

In early design stages structural form finding is of importance. Theses days the structural forms are forced to satisfy not only engineering criteria but also aesthetic concerns including symbolism. Geometric approach seems to provide many possibilities in generating creative forms as design alternatives for bridge structures. However, the increase in possibilities of geometric application didn't gather much attention from bridge designers who are focusing mainly on structural aspects. Prior to adopting the geometric approach, it is needed to review bridge structures in terms of geometric vocabulary. This study has proposed how to generate geometric forms of bridge structures in terms of geometric computing concepts.

적절한 근사화 과정을 통하여 구축된 축소 시스템은 전체 시스템의 거동을 적은 수의 정보를 통하여 효과적으로 표현할 수 있다. 효과적인 시스템 축소를 위하여 본 연구에서는 주파수 영역 Karhunen-Loeve (Frequency-domain Karhunen-Loeve, FDKL) 기법과 시스템 등가 확장 축소 과정(System equivalent expansion reduction process, SEREP)을 연동한 축소 기법을 제안한다. 적합직교분해(Proper orthogonal decomposition)의 한 방법인 FDKL기법을 통하여 최적모드(Optimal mode)를 구하고 이에 SEREP을 적용하여 자유도 변환 행렬을 구한다. 이때 주자유도 선정은 2단계 축소기법을 적용한다. 최종적으로 제안된 기법은 수치예제를 통하여 검증한다.

동하중의 영향을 받는 구조물의 효율적인 구조 해석 및 최적화 수행을 위해 동하중을 등가정하중으로 변환하는 방법이 요구된다. 이 때 적절한 자유도를 선정하여 등가정하중을 부여하는 것이 중요하다. 기존방법에서는 시스템 축소기법을 통해 일정 개수 이상의 주자유도를 선택하여 등가정하중을 부여하고 그 결과 변위가 동하중 하에서의 변위와 같도록 하였다. 그러나 보수적인 결과를 얻기 위한 제한 조건의 지배적인 성격으로 인하여 등가정하중 하에서의 변위가 지나치게 크게 나타나 그 효율성이 떨어지게 되었다. 본 연구에서는 등가정하중의 변환에 있어서 효율성을 높이는 방안을 제안한다. 제안기법은 보수적 결과를 얻는 범위 내에서 과도응답해석 결과와의 오차를 크게 줄일 수 있다. 수치예제를 통해 제안기법의 결과를 기존 기법의 결과와 비교해본다.

본 연구에서는 MLS 차분법을 이용하여 동역학 문제를 해석하기 위한 explicit 동적해석 알고리즘을 제시한다. 격자망이 없는 장점을 부각시키기 위해 이동최소제곱법에 근거한 Taylor 전개로부터 미분근사를 얻고 차분식을 구성했다. 지배 미분방정식의 시간항을 CDM(Central difference Method) 차분하여 빠른 속도로 동적해석을 수행하였다. 수치결과를 통해 본 연구에서 제시한 알고리즘의 정확성과 안정성을 확인할 수 있었다.

교각에서의 기초세굴 단계 및 상부구조물의 영향에 따른 진동특성을 파악하기 위해 교각 시험체를 이용하여 충격진동실험과 Midas FEA ver.2.0를 이용한 유한요소해석을 수행하였다. 기초세굴 모의는 교각시험체 기초 주위의 지반을 단계별로 굴착하였으며, 상부구조물의 영향은 철근콘크리트 블록을 제작하여 교각 시험체 위에 재하하였다. 충격진동실험과 수치해석결과, 강성이 작아지거나 질량이 커질수록 1차 모드 고유진동수도 작아지는 등 유사한 경향을 나타내었다. 대체적으로 충격진동실험으로 구한 1차모드 고유진동수는 수치해석으로 구한 값보다 작은 경향을 나타내었으며, 이는 지반의 강성변화를 수치해석 모델에서 연속적으로 반영하지 못하는 한계로 인해 발생한 오차로 판단된다. 따라서 1차 모드 고유진동수의 변화를 이용한 교각 세굴 건전성 평가를 위한 유한요소해석을 위해서는 지반물성을 보다 잘 모의할 수 있는 기법의 개발이 필요하였다.

기초세굴에 따른 교각에서의 1차 모드 고유진동수 변화를 이용하여 교량 세굴 건전성을 정량적으로 평가하기 위하여 공용중인 광탄1교의 T형 교각 1기에 대하여 충격진동실험을 수행하였으며, 교축직각방향의 1차 모드 고유진동수를 수치해석결과와 비교하였다. 교량 상부구조물의 모델링 방법에 따라 상부구조물을 전체 모델링한 방법과 교각만을 모델링하고 상부구조물의 영향범위를 가정하여 교량받침 위치에 질점질량으로 변환하여 적용한 방법으로 구분하여 수치해석을 수행하였다. 상부구조물을 전체 모델링한 경우와 집중하중 형태로 상부구조물을 모델링한 경우 모두 고유진동수는 충격진동실험결과와 큰 차이를 보였다. 충격진동실험을 통해 얻은 고유진동수는 교각의 국부적인 진동수로 사료되는 반면, 수치해석을 통해 구한 결과는 교량 상부와 하부의 Coupling 효과가 반영된 시스템 전체의 고유진동수이기 때문에 결과의 큰 편차가 생기는 것으로 판단된다. 따라서 충격진동실험에서 구한 고유치 양상을 올바로 구현하기 위한 모델링을 찾기 위해서는 새로운 접근 방법이 필요할 것으로 사료된다.

본 논문에서는 해상 크레인과 중량물의 동적 거동을 시뮬레이션하기 위해, 유한 요소 정식화(finite element formulation)를 이용하여 해상 크레인의 붐(boom)을 탄성체로 모델링 하였다. 붐은 3차원 탄성 빔(beam) 요소로 가정하고, 각 요소의 변형에 의한 변위는 형상 함수(shape function)과 절점 좌표(nodal coordinate)를 이용하여 정의하였다. 변형 변위를 이용하여 탄성 붐의 강성 행렬(stiffnes matrix)을 유도하고, 탄성 변위를 포함하는 위치 벡터를 이용하여 질량 행렬을 유도한다. 해상 크레인과 중량물로 이루어진 운동 방정식에 탄성 붐을 포함하여 유연 다물체계(flexible multibody system) 운동 방정식을 구성한다. 외력으로는 선박 유체정역학적 힘, 유체동역학적 힘, wire rope의 장력, 중력 그리고 계류력(mooring force)이 고려되었다. 먼저 요소의 개수를 변경하며 탄성 붐의 동적 거동을 시뮬레이션 하여, 유한 요소 정식화를 이용한 모델링의 타당성을 검증하였다. 그리고 해상 크레인과 중량물의 동적 거동 시뮬레이션에 탄성 붐 모델을 적용하였다.

본 연구는 판에 존재하는 유공형상에 따른 응력 집중 해석이다. 일반으로 판은 가공이 쉽고 제작이 편리하여 그 사용이 많다. 이러한 판의 연결에는 원형의 유공을 이용하는 경우가 많고 구조물의 중량감소를 목적으로 유공을 만드는 경우도 있다. 그러나 판에 존재하는 유공의 경우 응력 집중으로 인한 균열생성과 같은 단점을 가진다. 이를 보완하기 위해 유공부의 최적설계 및 응력해석과 같은 많은 연구들이 수행되고 있다. 본 연구에서는 원형, 정사각형과 정삼각형의 유공을 유한 요소 프로그램을 이용하여 시뮬레이션하고 유공형상에 따라 판에 발생하는 응답을 알아보았다. 또한 원형유공의 응답을 기준으로 정사각형과 정삼각형 유공의 모서리의 곡률반경을 변화시켰을 때 발생하는 응답을 비교하였다. 상용 유한 요소 프로그램인 ANSYS/Workbench를 사용하여 인장응력하의 유공판의 응답 해석을 수행하였으며 얻어진 결과를 유공의 형상, 곡률반경의 변화에 따라 분석하였다.

본 논문은 풍력발전 시스템의 하부 지지 구조물인 타워의 플랜지 연결부 설계 평가를 위한 플랜지 모델건전성 평가 기법에 대해 다룬다. 일반적으로 풍력발전 시스템 타워의 연결부는 Ring-형 플랜지의 형태를 가지고 있다. 이러한 ring-형 플랜지에 대한 설계 기준 및 방법은 풍력 발전 시스템 기술기준 등 에 명시되어있다. 이러한 설계 기준을 따르는 플랜지 연결부에 대해 구조 및 체결 볼트의 건전성 평가를 위해 하중평가 전용 프로그램인 GH-Bladed 3.8를 통해 생성된 하중 데이터를 유한요소 범용 프로그램인 Ansys 12.0에 접목하여 구조해석을 수행 하였다. 해석 방법은 풍력발전시스템의 타워를 셸 요소로 모델링하여 계산한 해석 결과를 플랜지 모델의 경계면에 적용 시켜 해석하는 submodeling 기법과 타워를 빔의 형태로 단순화 화여 계산한 거동 결과를 플랜지 모델에 적용하는 기법을 사용 하였다. 이 두 가지의 해석 기법으로 도출된 결과의 비교를 통하여 해석 결과 신뢰성을 평가하고 효율적이고 합리적인 방법을 제시하고자 하였다.

This paper presents an method, called the phantom-node method, for representing discontinuities in shell structures. By decomposing an element completely cut by a crack into two overlapped elements special treatment of the MITC3 shell element to overcome "locking phenomenon" is straightforward. Two numerical examples are provided.

플랫 플레이트 시스템은 기둥 주위의 국부적인 응력집중 현상으로 인한 뚫림전단 파괴에 대해 취약하다. 따라서 유한요소해석을 통해 이러한 플랫 플레이트 시스템의 뚫림전단 성능을 평가하고자 한다. 슬래브의 전단을 고려하기 위하여 Reissner-Mindlin 가정을 바탕으로 한 등매개변수 감절점 쉘 요소를 적용하였다. 콘크리트의 재료적 비선형 거동을 고려하기 위해 압축거동은 수정압축장 이론을 적용하였으며 인장강성효과 또한 콘크리트 재료모델에 반영하였다. 기존 실험결과와의 비교를 통해 타당성을 검증하고자 하였다. 비교 결과, 약 16%의 오차율을 보였으며 보강비가 낮은 실험체에 비해 보강비가 높은 실험체가 실험결과에 가까운 값을 예측하는 것으로 나타났다.

본 논문에서는 재귀 부분 구조 합성법을 이용하여 유체와 고체가 연성된 구조물에 대한 거동을 해석하였다. 이 방법은 일반적으로 널리 사용하는 랜쵸스 방법과 비교하여 몇 배나 빠른 계산 결과 시간에 문제를 풀었음에도 거의 동일한 해를 얻을 수 있는 장점이 있다.

발주자는 건설 프로젝트의 주요 의사결정을 초기단계에 내리게 되므로 정확한 예산을 예측하는 것이 중요하다. 그러나 건설 프로젝트의 대형화, 복잡화 그리고 건설산업계의 새로운 패러다임인 BIM(Building Information Modeling)의 등장에도 불구하고, 초기단계에서 정확한 공사비를 예측할 수 있는 표준화된 산출방법이 없어 아직까지도 대부분의 설계사무소에서는 실시설계단계에서 확정된 설계안에 따른 견적을 이용하며 초과된 비용에 대해 통합품질을 저해하는 행위를 통해 조정하고 있다. 초기단계에서 보다 정확한 공사비를 예측하므로써 발주자는 의사결정을 함에 있어 올바른 판단을 내릴 수 있으며, 이 단계에서 발생한 정보를 활용하여 이후 단계에도 유용하게 쓰일 수 있을 것이다. 본 연구에서는 발주자 의사결정 지원시스템 상에서 BIM기반으로 개략공사비를 산출할 수 있는 프로세스를 제안한다.

BIM 도입에 따른 정보교류와 협업이 활발해 질수록 건축과 관련된 디지털 데이터는 더욱 증가하고 있으나 법적 보호방안은 미비한 실정이다. 이에 본 논문에서는 건축 디지털 데이터 보호를 위한 제도적 장치 중 법적체계 구축 및 보완에 관한 기초적 연구로 국내와 미국 건축가 협회의 표준계약체계 구성을 분석하였다. 또한 국내 표준계약체계의 문제점 도출 하여 국내 건축디지털 데이터 보호를 위한 미국 계약체계 중 건축 디지털 데이터와 관련된 C 106과 E 201을 분석하여 건축디지털 데이터 보호의 필요성을 인식하고 국내 표준계약체계의 개선방향 및 적용가능성을 검토하여 디지털 데이터 보호를 위한 제도적 장치에 대한 고려사항을 제시하였다.

본 연구에서는 데이터 저장의 질적 향상을 도모하는 XML 스키마 매칭의 효율적 활용방안을 제시하였다. 이를 위하여 매칭의 가중치의 변화에 따라 달라지는 정확도 데이터를 수집하고, 수집한 데이터를 활용하여 데이터 마이닝 기법 중 하나인 의사결정나무 모델을 수립하였다. 수립모델을 응용하여 구현한 가중치 자동선정 모듈은 설명변수인 교량의 형식, 문서가 포함하고 있는 요소의 수, 문서를 작성한 회사 등의 값에 따라 의사결정나무 모델의 목표변수인 정확도뿐만 아니라, 가장 높은 정확도를 보일 수 있는 가중치까지 간접적으로 제안가능하다. 본 연구로 구현한 모듈을 통해 제안된 XML 스키마 매칭 가중치를 활용하면 그렇지 않은 경우에 비하여 약 10% 정확도 상승효과가 있음을 알 수 있었다.

최근 건설업계는 전통적인 2차원 문서 환경에서 3차원 디지털 정보 환경으로의 전환이 가속화되고 있다. 하지만 3차원 정보의 적용 방법론에 관한 연구는 아직 미진한 실정이다. 기존의 2차원 기반 건설프로세스와 다르게 3차원 정보 모델은 3차원의 형상 정보를 기반으로 하여 건설 프로세스의 효율성을 향상시키고자 제안되었다. 본 논문에서는 실제 교량의 시공 단계에서 3차원 정보 모델을 구축하고 활용함으로써 그 효율성을 검증하였다. 대상 교량은 PSC 박스거더 형식의 군장대교 접속B교이며 3차원 정보 모델 구축을 위하여 대상 교량에 대한 분류체계를 정의하고 3차원 형상 모델을 생성하였다. 또한 시공 단계 업무에 3차원 정보 모델을 활용함으로써 시공 효율성 향상을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 변단면을 갖는 FCM(Free Cantilever Method) 교량의 설계 단계에서 교각 위치 변경에 따른 경간장 변화와 그로 인한 박스 거더의 형상을 자동 조정하여 설계단계에서의 효율성 향상을 위해 3차원 파라메트릭 모델링 방법을 적용하였다. 이를 위해 FCM 교량 설계 지침서를 분석하여 경간장 변화와 관련된 매개변수들을 추출하고 이들의 관계를 구속조건으로 정의하였다. 또한, 정의한 구속조건의 적용을 통해 대상교량의 파라메트릭 모델링을 수행하여 그 적용 가능성을 검증했으며 결과로 생성된 교량 모델의 물량산출을 수행하여 모델의 정확성을 검증했다.

This paper proposed an approach to integrate bridge condition assessment related information with a 3D bridge model to visualize bridge condition assessment information in the 3D bridge model. In this approach, bridge information model plays a centric role in the data access and realizes the integration of bridge initial design and historical bridge maintenance records. Behind the bridge information model is a rational database. After the system requirements for this approach, several IFC data model extensions are suggested.

본 연구에서는 초고층 건물의 구조시스템에 대한 다양한 대안으로부터 각 대안의 성능을 합리적으로 평가하는 방법을 연구하였다. 이를 위해 우선, 대안평가를 위한 평가항목과 각 평가항목별 평가기준을 도출하고, 도출된 기준에 따라 평가결과를 산정하는 방법을 제안하였다. 그리고 평가항목간의 관계와 평가항목의 중요도를 산정하고, 퍼지적분을 이용하여 평가결과를 종합화하는 방안을 제안하였다. 평가항목은 크게 세가지로 이에는 구조성능, 경제성, 공기가 있다. 대안에 대한 평가는 예비평가, 본평가, 실시평가의 세 단계로 이루어지며, 각각 보수적인 관점에서와 낙관적인 관점에서의 평가를 실시하고 주어진 평가결과를 바탕으로 최종적으로는 엔지니어가 대안을 선정하는 방향으로 평가를 진행한다.

최근 많은 건축가들이 파라메트릭 디자인 도구에 관심을 가지고 형태에 대한 다양한 실험을 하고 있는 것과는 달리, 구조 엔지니어들은 이에 적절하게 대응하지 못하고 있다. 현재 파라메트릭 모델과 구조해석 프로그램사이의 자료교환을 가능하게 하는 인터페이스가 없는 것이 주된 원인이다. 따라서 구조 엔지니어들도 자유롭게 파라메트릭 방법론의 장점을 활용한 모델을 생성하고, 그것을 구조해석에 바로 사용할 수 있도록 하는 일이 오늘날 구조계가 당면한 과제이다. 본 연구에서는 파라메트릭 모델로부터 구조해석 모델을 자동으로 생성하는 인터페이스의 실무 적용가능성을 살펴보기 위하여, 파라메트릭 디자인 도구의 특성과 확장성을 검토하고, 라이노를 기반으로 하는 구조해석 모델 생성 플러그인을 개발하였다.

본 연구에서는 세계 각지의 초고층 건축물 사례 55개를 대상으로 초고층 형상의 비정형성을 대표적 유형에 따라 분류하고 해당 유형에 적용된 구조시스템을 조사함으로써 건축물의 비정형 형상과 이를 구현하기 위해 적용된 구조시스템간의 상관관계를 분석하였다. 대표적인 비정형 형상을 5개 유형으로 분류하고 구조시스템의 적용빈도를 조사한 결과, 적용 사례가 많은 Extrusions와 Tapers 형태에서는 적용된 구조시스템과의 유의미한 상관관계를 파악할 수 있었으며, 적용 사례가 많지 않은 Twisters, Tilted, Free Form 형태에서는 구조시스템의 상대적 적용 경향을 파악할 수 있었다. 본 연구의 결과는 비정형 형상에 적합한 구조시스템 대안의 우선순위를 설정하고 구조시스템 생성을 위해 형상으로부터 추출해내야 할 초기 파라미터를 선정하는데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

최근 초고층 구조물은 다양한 형태에 따른 건축 계획 및 설계에 대한 요구되어지며 이를 충족시키기 위해 다양한 구조시스템이 개발되어지고 있다. 특히 경사기둥은 구조물의 높이가 증가할수록 구조물의 면적이 점차적으로 감소하는 Tapered 형태의 비정형 초고층 구조물의 중요한 설계 및 구조요소이다. 본 논문에서는 경사기둥의 축하중에 의해 발생하는 수평력으로 인한 접합부의 영향 및 보 플랜지의 취성파괴에 대한 저항성능을 평가하기 위하여 강구조물 경사기둥 접합부에 대한 유한요소해석을 수행하였다.

최근 건물형상의 다양화로 인하여 수직부재의 불규칙성이 빈번하게 발생하면서 전통적인 보-기둥 형식의 골조에서 변형된 보와 기둥의 특징을 공유하고 있는 경사기둥의 사용빈도가 높아지고 있다. 현재 국내에서 사용하고 있는 내진설계방법은 강도에 근거를 둔 설계법으로서 구조물이 탄성상태에서 저항해야 하는 부재력에 근거하고 있다. 그러나 기준에서 규정하고 있는 또는 그 이상의 지진하중이 구조물에 가해지는 경우에 구조물은 비선형 거동을 하게 되는데 구조물이 비선형 거동을 할 때에는 탄성상태와는 다른 힘의 흐름을 나타내게 된다. 본 논문에서는 12층 철골 모멘트 골조 구조물에 대하여 횡력에 저항하는 정형화된 골조와 경사기둥을 이용한 골조의 내진성능 및 비선형 거동을 조사하였다. 그 결과 강기둥-약보로 설계된 정형화된 구조물에서는 보의 소성힌지가 계속적으로 발달하면서 구조물이 저항하는데 반하여 경사기둥을 가진 구조물은 비탄성 상태에서 경사기둥에 인접한 기둥부재로 하중이 집중되면서 정형골조에 비하여 붕괴 메카니즘이 훨씬 작은 변위에서 발생하는 것을 볼 수 있었다.

비정형 형상의 초고층 건물이 증가함에 따라, 설계 시공 계획 단계에서의 시공 중 건물의 구조적 안정성 검토가 핵심 사항으로 부각되고 있다. 시공 중 비정형 초고층 건물의 안정성을 확보하기 위해서는, 횡력저항시스템이 완전히 형성되기 전 구조체 자중의 불균형 분포에 의해 발생하는 수직부재의 불균등 축소, 골조의 기울어짐 혹은 횡변위 등이 시공단계해석에 의하여 검토되어야 하며, 시공단계해석은 구조건전성모니터링, 시공 보정 프로그램, 시공계획 수립 등과 체계적으로 결합되어 진행되어야 한다. 이 논문은 시공 중 비정형 초고층 건물의 구조 안정성 검토를 위하여, 실제 비정형 초고층 프로젝트에 시공단계해석을 적용하였으며, 시공 중 초고층 건물의 안정성 확보를 위한 주요 검토 항목 및 방법을 제시하였다.

In this paper, forward and reverse analysis is introduced in order to estimate the elastic-plastic properties from a power-law hardening bulk specimen materials with one simple spherical indentation impression test. In order to verify the reliability of the reverse analysis, we have simulated about a large range of materials that essentially cover all engineering materials, using ABAQUS(6.91) program. Then, we could obtained the fitting functions and plastic parameters from the numerical analysis results. Next, through the procedure of reverse analysis we can obtain the yield stress and power-law exponent. Finally, obtain good agreement between the result from reverse analysis and initial input data from experiment.

폭파하중에 대한 구조물 위험평가 해석을 위해 3차원 모델링 기법 중 하나인 변수모델링과 이를 활용한 3차원 유한요소해석 모델을 구축하여 외연적 유한요소해석을 수행하였다. 폭파하중은 ConWep을 이용하였고, 폭파압력 저감을 위해 알루미늄 폼의 밀도와 두께, 그리고 덮개 여부를 해석 변수로 설정하였다. 해석 결과, 알루미늄 폼의 밀도가 낮고 두께가 두꺼울수록 항복강도 수준으로 제어할 수 있었고, 폭발압력을 분산시키기 위해 사용한 강재 덮개는 두께에 대한 그 영향이 뚜렷이 나타났다. 적절한 설계변수 설정을 통해 폭파하중에 대한 구조물의 위험을 줄일 수 있을 것으로 예상된다.

유리섬유 복합소재 바닥판은 고강도, 경량 그리고 고내구성을 가지고 있으므로, 현재 국내 및 해외에서 교량에 꾸준히 적용되고 있다. 국내외에서 기존에 사용하고 있는 복합소재 데크는 주로 수평방향의 암수접착을 통한 결합을 실시하고 있으나 본 연구진에 의해 획기적인 착탈결합방식 연결이 가능한 복합소재데크를 개발하였다. 복합소재 적층설계를 통해 설계된 복합소재 데크의 물성치를 ESAComp에 의한 적층해석과 시편시험을 통해 추정하였다.

척추경 나사못을 이용한 요추 유합술은 가장 보편적으로 사용되는 수술 적 치료 방법이다. 과거 여러 연구들에서 이러한 척추 유합술의 임상적 우수성은 이미 입증 되었으며, 척추경 나사못은 시술 부위의 운동을 완전히 제한함으로써 높은 유합율을 얻을 수 있으나, 상대적으로 인접 분절의 조기 퇴행성 변화의 요인 중 하나로 보고되고 있다. 또한 유합술을 수행 할 때 후방조직의 절제 또한 인접 분절의 퇴행을 초래하는 원인으로 보고되고 있다. 따라서 본 연구에서는 유한요소해석 방법을 이용하여 척추경 나사못 과 후방조직을 절제하는 시술 방법을 비교하여 척추체의 운동범위의 증가량을 계산하였고, 척추경 나사못 모델과 후방조직을 제거한 모델을 개발하여 시술하기 전 정상모델과 비교하였다. 개발된 모델과 정상 모델을 생체 역학적 측면에서 분석하여 인접분절의 조기 퇴행성 변화를 일으키는 가장 큰 원인이 무엇인지 정량적으로 분석하였고, 이를 근거 하여 임상적 효과와 그 이론적 근거를 제시하고자 한다.

유체저장탱크가 외부로부터 지진과 같은 동적하중을 받게 될 경우 유체와 구조물의 상호작용(Fluid-Structure Interaction)으로 인하여 일반적인 구조물과는 상이한 거동을 보이게 된다. 이러한 복잡한 상호작용을 고려하여 현재 내진 설계에서는 Housner와 Haroun의 이론을 적용한 단순화 모델들이 사용되고 있다. 이들 모델은 유체의 거동을 대류(convective) 성분과 충격(impulsive) 성분으로 구분하여 집중질량으로 단순화 한다. 하지만 점차 대형화되고 있는 유체저장탱크의 정확한 동적 거동 특성을 파악하고, 지진하중과 같은 방향성을 가진 하중에 대한 구조물의 정확한 응답을 해석하려면 단순화 모델의 적용성 검토가 필요하다. 본 연구에서는 지진하중을 받는 유체저장탱크의 동적거동을 집중질량 모델과 3차원 모델을 이용하여 해석하였다. 나아가 해석결과의 차이를 분석하여 단순화 모델의 정확도 향상을 위한 내진설계변수 산출에 관하여 향후 연구방향을 제시하였다.

본 연구에서는 기둥이 제거되는 경우 선형정적해석법을 사용하여 부재력을 산정하고 확률 신경망을 이용하여 그 분포를 파악하였다. 1층 내부기둥이 제거될 경우 다른 부재의 부재력이 가장 큰 것으로 나타났다. 확룰신경망을 이용하여 부재력의 분포를 파악하고 추정하는 것은 연쇄붕괴 시 초고층 건물이나 비정형 건물에 대한 위험부재를 선정하고 파악하는데 시간과 노력을 경감할 수 있는 것으로 나타났다.

일반 교량에 주로 사용되는 콘크리트 바닥판 시공을 위해서는 동바리, 거푸집 등을 설치하고 철근 배근 후 콘크리트를 타설하는 방법이 사용되어왔다. 그러나 기존 콘크리트 바닥판 시공은 계절 및 기후의 영향을 많이 받는다. 또한 시공과정에서 많은 인력이 요구되고 시공 안전성 확보를 위한 노력이 필요한 실정이다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 최근에 프리캐스트 바닥판을 이용한 교량 시공이 늘어나고 있는 추세이다. 프리캐스트 바닥판은 공장에서 선제작한 후 현장에서 조립하여 시공한다. 따라서 프리캐스트 바닥판 시공은 계절 및 기후의 영향을 최소화 하여 공기를 단축할 수 있고, 공장제작에 따른 양호한 품질도 보장된다. 또한 인력이 적게 요구되면서 시공 안전성도 확보할 수 있다. 그러나 이러한 기존의 프리캐스트 바닥판은 패널의 폭이 좁고 외측 캔틸레버부의 시공 시 별도의 지보공이 필요한 단점을 갖고 있었다. 이러한 단점을 보완하기 위해 장폭 외측 프리캐스트 바닥판이 제안되었다. 장폭 외측 프리캐스트 바닥판은 패널의 폭을 늘려서 장폭의 바닥판을 만들고, 가설구조물을 이용하여 지보공 없이 시공이 가능하게 고안되었다. 본 연구에서는 장폭 외측 프리캐스트 패널 캠버 조정에 사용 될 가설구조의 현장적용을 위하여, 실험 후 유한요소해석을 수행하여 비교 및 검증하였다.

본 논문에서는 일반적인 해석, 시공단계를 고려한 해석, 시공단계와 장기거동을 고려한 해석의 3가지 해석방법을 사용하여 수평부재의 설계에 적합한 해석방법을 제안하였다. 80층의 2D 구조모델에 3가지 해석방법을 적용하여 각 해석방법에 따라 부등축소량, 수직부재에 작용하는 축력, 수평부재의 단부에 작용하는 내력의 해석결과를 얻어 비교하였다. 또한 부재의 내부에서 철근과 콘크리트의 하중분담율의 시간에 따른 변화양상을 알아보았다. 해석결과 시공단계에 의한 영향은 수평부재에 작용하는 축력과 부등축소량 예측, 부재 내력 해석에 있어서 반드시 고려되어야 함을 알 수 있었다. 장기거동의 효과는 기둥축소에는 크게 영향을 미치지만 수직부재의 축력, 수평부재의 내력에는 변형만큼의 영향은 보이지 않는다. 시공시의 보정량을 결정하기 위해서는 장기거동이 반드시 고려되어야 하지만 부재의 단면설계의 목적으로는 제외되어도 무방할 것으로 판단된다.

이 논문에서는 콘크리트구조물의 성능설계를 위한 하중조합의 구성과 이의 신뢰도수준을 정하는 과정을 제시한다. 설계기준의 작성 및 적용에 관하여 논리적인 개념을 제시하고 있는 Eurocode 의 하중조합에 관한 기본 원칙을 살펴보고, 국내 및 미국의 콘크리트구조물의 설계에서 적용하고 있는 하중조합을 분석하여 본다. 구조물 설계에 관한 안전율의 결정에 있어서 널리 사용되고 있는 통계 및 신뢰도에 기반한 분석을 통하여, 현행 하중조합을 사용하고 재료별 저항계수를 적용하는 경우에 제공하게 되는 신뢰도 수준을 살펴본다. 철근콘크리트 보와 기둥의 예제를 이용하여 휨, 전단 및 축력에 관한 신뢰도 수준과 이에 영향을 미치는 설계변수들의 민감도분석을 수행한다.

강철도 플레이트거더교의 경우 일반적으로 레일의 폭보다 거더 사이의 폭이 넓기 때문에 거더에 편심이 작용하게 된다. 이러한 편심 영향으로 거더 내측 상부플랜지에 휨변형이 일어나게 되어, 상부플랜지와 수직보강재 용접이음부에 반복하중에 의한 피로균열이 발생되고 있는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 공용중인 강철도 플레이트거더교를 대상교량으로 하여 공용하중에 대한 구조해석을 실시하였다. 대상교량에 대한 현장계측을 기초로 구조모델링을 검증하였고, 검증된 구조모델링을 사용하여 열차하중 하에서의 상부플랜지와 수직보강재 용접연결부에서의 피로균열 보강방안에 대한 구조해석을 실시하였다. 또한 상부플랜지와 수직보강재 용접이음부 상세해석을 통하여 피로균열 발생위치를 확인하고 연결이음부의 적절한 보강방안을 제시하고자 한다.

본 논문에서는 등가소성힌지길이 개념을 새롭게 개선하여 도입함하여 구조물의 거동특성을 평가하는 프로그램을 개발하였다. 시간의 경과 및 외부환경 변화와 더불어 발생 가능한 지하구조물의 변상은 해당 구조물의 구성재료 및 작용하는 외압의 형태 등에 의해 다르게 나타나게 된다. 즉, 장기적인 지반외력의 변화에 의해 콘크리트 구조체의 천단부에 큰 휨압축응력과 인장을력이 생기는데, 내측에는 압축이 생기고 외측에는 인장균열이 발생한다. 또한 측벽이나 어깨부에서는 인장응력과 전단응력에 의한 균열이 발생하기도 한다. 따라서 개발된 프로그램으로 균열발생단면에 대하여 축력, 휨모멘트, 균열폭을 서로 연관 지을 수 있게 될 뿐만 아니라 균열폭의 확장을 추적해 나갈 수 있다. 해석기법을 토대로 개발된 해석모듈을 이용하여, 본 해석 기법의 타당성에 대한 검증을 실시하였다. 검증을 위해서는 수평보구조와 터널구조에 대해 각각 해석을 수행하였다. 그 결과, 구조물 내에서의 균열의 진전이 점차적으로 확장되어 가는 것이 표현 가능한 것을 확인하였으며, 해석결과의 타당성을 확인하였다.

본 논문에서는 p-수렴 천이요소의 층별이론을 사용하여 균열을 갖는 적층판의 팻취보강 효과에 대해 알아보았다. 이 모델의 면내 변위는 각 구간별로 연속인 선형변화로 가정하였고, 두께방향으로의 면외 변위는 일정한 상수로 가정하여 적용하였다. 변위장의 정의는 적분형 르장드로 다항식을 적용하였다. 또한 에너지 방출률법과 VCCT 방법을 사용하여 응력확대계수를 산출하였다. 수치적분은 별도의 외삽법 없이 각층별의 절점에서 방생하는 적분 값을 바로 얻을 수 있는 가우스-로바토 적분법을 사용하여 계산하였으며, 수치예제를 통해 제안된 모델의 정확도와 기존의 3차원 고체요소를 사용한 것보다 동일한 정확도를 얻기 위해 휠씬 적은 요소 및 자유도가 사용됨을 알 수 있었다.

강관구조물은 여러 이점으로 인해 다양한 분야에 적용되고 있으며, 관이음부의 구조강도를 증가시키기 위해 다양한 보강법이 적용되고 있다. 대형 관이음부 보강방법 중 내부 환보강재를 이용한 보강법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 축방향력을 받는 K형 관이음부에 단일 및 이중 환보강재를 적용할 경우의 최대 응력 변화를 검토하였다. 내부 환보강재의 적용성 검토를 위해 유한요소 모델을 이용한 수치해석을 수행하였다. 각 지부재에 작용하는 하중과 내부 환보강재의 기하학적 형상에 따른 구조적 거동을 평가하였고, 수치해석 결과 환보강재의 보강효과가 정량적으로 산정되어 적용성이 검토되었다.

철강 플랜트 주요 설비인 전로를 지지하는 장치의 접합부 강도설계를 위해 작용하중은 해석적인 방법으로 신뢰성 있게 계산하였고, 정적하중에 의한 응력은 ASME 규정에 따른 허용응력으로 평가하였다. 한편 피로설계 측면에서는 전로와 같은 대형 용접구조물은 강도상 취약부인 용접부에서 다양한 용접비드 형상에 따라 국부응력이 크게 달라지므로 설계단계에서 피로수명 평가에 어려움이 있었다. 따라서 전로 지지장치 접합부 피로설계는 설계단계에서 피로수명을 평가하는 실용적이고 안전측 방법으로 알려진 Hot Spot 응력을 사용하고 공신력을 갖는 설계규정인 ASME와 영국 PD 5500 절차에 의해 평가하였다. 평가결과 두 규정 모두 안전측에서 평가되는 것을 확인할 수 있었고 이 방법은 피로하중이 지배적인 대형구조물의 설계단계에서 유용한 방법으로 활용할 수 있으리라 판단된다.

항공기는 전체 수명동안 무수한 반복하중에 노출되기 때문에, 동체에 피로로 인한 다중균열이 불가피하게 발생하게 된다. 이 다중균열은 기체의 강성을 저하시킬 뿐 만 아니라, 종국적으로는 해당 기체구조의 파단을 야기할 수 있다. 초기 결함과 운용 중에 작용되는 응력 스펙트럼은 구조물의 피로수명에 영향을 끼치며 고려해야 한다. 본 논문에서는 초기결함 특성을 파악하기 위한 등가초기결함크기 분포를 산출하고 리벳 시편의 다중균열모델에 대해서 초기결함과 응력배열을 고려한 해석을 수행하였다.

본 논문에서는 준능동 TMD가 설치된 고층건물의 풍응답을 효과적으로 저감시키기 위하여 다목적 유전자알고리즘(MOGA)을 이용한 퍼지관리제어기를 개발하였다. 퍼지관리제어기는 하위제어기인 그라운드훅(groundhook) 제어알고리즘과 스카이훅(skyhook) 제어알고리즘에 의해서 결정된 제어명령을 적절하게 하나로 합치는 역할을 한다. 다목적 유전자알고리즘의 최적화 과정에서 75층의 가속도 응답과 준능동 TMD의 변위응답을 목적함수로 사용하였다. 다목적 유전자알고리즘 최적화과정을 통하여 퍼지관리제어기의 파레토 최적해집합을 효과적으로 얻을 수 있었다. 다목적 유전자알고리즘에 의하여 개발된 퍼지관리제어기는 가중합방법의 제어기보다 매우 우수한 성능을 나타내었다.

구조물의 상태평가는 구조물 고유의 동특성을 분석함으로써 평가할 수 있다. 구조물은 태풍, 지진 및 기타 외적 환경 등에 의하여 손상이 발생하고 이러한 구조물의 손상은 강성의 변화로 이어져 구조물의 동특성에 변화를 일으킨다. 따라서 손상 발생 전후의 동적응답을 각각 계측한 후 구조물 식별(Structural System Idetification)을 통하여 고유진동수 및 모드형상을 추출하고 수학적인 기법을 사용하여 구조물을 구성하고 있는 개별 부재 혹은 부재 그룹의 강성을 비교함으로써 손상의 발생여부 및 손상정도를 추정할 수 있다. 본 연구에서는 지붕트러스 구조물에 대하여 손상평가를 수행하고 이를 검증할 수 있는 Mock-up 구조물을 설계 및 시공하였다.

본 논문에서는 유/무선 임피던스 계측을 통하여 현장 타설 콘크리트의 강도 발현 모니터링 기법을 개발하였다. 최근 많이 사용되고 있는 고강도 콘크리트의 경우 강도 발현이 제대로 되지 않으면 건설 중 취성 파괴가 일어날 우려가 있으므로 현장에서의 강도 발현 모니터링이 중요시 되고 있다. 하지만 기존의 콘크리트 강도 평가 방법은 고가의 장비가 필요하거나 복잡한 수학식을 통하여 이루어 졌기에 현장에서는 효율적으로 사용되기 힘들었다. 이에 압전 센서 기반 임피던스 측정을 통하여 콘크리트의 강도 발현을 모니터링하는 기법을 제안하였다. 구조물의 임피던스는 구조물 손상이나 강도 변화와 같은 구조물의 물성 변화 발생 시 공진주파수가 이동하는 특징이 있다. 이를 기반으로 콘크리트 구조물의 공진주파수 변화를 관찰하여 대상 구조물의 강도를 모니터링하는 기법을 개발하였으며 유/무선 임피던스 계측을 동시에 실시하여 무선 임피던스 측정의 유효성을 평가하였다. 그리고 고강도 콘크리트에서의 적용을 평가하기 위하여 설계 강도 30MPa, 100MPa의 콘크리트에 대하여 유/무선 임피던스 측정을 실시하였다. 이를 통해 본 논문에서는 무선 임피던스 계측을 이용하여 접근하기 어려운 곳이나 케이블 연결이 어려운 곳에서도 실시간으로 구조물의 강도 발현 모니터링이 가능한 시스템을 제안하였다.

형상기억합금이 삽입된 복합체는 힌지나 추가적 작동기 없이 그 자체로서 지능 구조의 역할을 할 수 있어 많은 분야에서 활발히 연구되고 있다. 본 논문에서는 형상기억합금(Shape Memory Alloy) 선이 삽입된 $\cap$자형 복합재를 제안하고, 형상기억합금과 모재가 정해진 경우의 곡률 변화에 영향을 주는 주요 설계 변수를 복합재의 너비, 두께, 형상기억합금의 편심률을 설계변수로 가정하고 유한요소 해석과 패널 제작 및 실험을 통해 검증한다. 먼저 라고다스(Lagoudas)모델을 형상기억합금의 구성방정식으로 이용한 유한요소해석모델을 구성하여 수치해석을 수행하고, 11 종류의 형상기억합금 선이 삽입된 유리섬유강화복합재(Glass Fiber Reinforced Plastic) 패널을 제작하여 열하중에 따른 곡률변화를 관찰한다. 해석결과와 실험결과의 비교를 통해 해석모델의 타당성을 검증하며, 해석을 통해 각 설계 변수들의 곡률변화에 대한 영향을 파악한다.

판과 같은 구조물의 손상 감지를 위해, 손상 전 구조물의 임피던스 신호를 기저신호(Baseline impedance signal)로 이용하여 직접적으로 비교하지 않는 새로운 개념의 무기저 손상진단 기법(Reference-free impedance method)을 제시한다. 박막 압전소자(이하 PZT)를 판의 상하 표면에 부착시킨 한 쌍의 병치 PZT를 이용하여 손상으로 인해 모드변환을 일으키는 전기역학적 신호(Electro Mechanical Signatures ; 이하 EMS)를 추출한다. 이 연구에서는 스펙트럼 요소법(Spectral Element Method ; 이하 SEM)을 이용하여 주파수 영역에서 병치된 PZT의 EMS를 파악하기 위한 수치해석을 수행한다. 특히, 손상에 의해 발생된 모드변환 EMSMC를 병치된 PZT의 극성에 기인한 신호분해 기법을 적용하여 추출하고, 분해된 모드변환 EMSMC가 손상의 위치와 크기에 따라 받는 영향을 추가로 분석한다.

본 논문에서는 내부 및 외부 긴장재로 보강된 PSC 거더의 가속도 응답 특성을 이용한 구조건전성 모니터링을 위해 실험 및 수치해석 결과를 비교 분석하는 연구를 수행하였다. 첫 번째로, 내부 및 외부 긴장재로 보강된 모형 PSC 거더를 제작하였다. 두 번째로, 모형 PSC 거더의 형상, 재료 및 경계조건과 긴장재의 배치를 고려하여 초기 유한요소모델을 설계하였다. 세 번째로, 다수의 내부 및 외부 긴장력 조건하의 모형 PSC 거더에 대한 동특성 추출 실험 및 수치해석을 수행하였다. 마지막으로, 실험결과와 수치해석 결과를 비교 분석하여 가속도 응답 특성을 이용한 내부 및 외부 긴장재로 보강된 PSC 거더의 구조건전성 모니터링에 대한 적용성을 검토하였다.

본 연구는 효과적 생애주기 지원을 위한 사회기반시설물의 3차원 기반 정보모델의 활용방안에 대해 기술하였다. 3차원 기반 정보모델은 형상 정보뿐만 아니라 각 구성요소의 속성정보도 포함하고 있어야 하며, 의사결정 지원을 위한 엔지니어링 문서정보와도 연계 가능해야 한다. 이를 위하여 본 연구에서는 국제표준 데이터 모델링 도구인 IFC를 도로시설물에 적용하기 위한 확장방안을 제시하였고, XML을 이용한 엔지니어링 문서와의 통합연계 방안을 통해 사회기반시설의 효과적 생애주기 지원 전략을 제시하였다. 또한, 이를 활용한 구조해석 모델의 생성, GIS와의 연계 방안 도출의 실사례 구현을 통해 응용 도메인으로의 활용 가능성을 확인하였다.

본 연구에서는 최근 건설산업의 대형화, 복잡화 등으로 인해 설계와 시공의 불확실성 증가로 대두되고 있는 개방형 BIM 환경에서의 품질검토를 관점으로 표준적인 검증 프로세스에 활용되고 있는 표준 포맷인 IFC를 기반으로 호환성을 시험하였다. 개방형 BIM기반의 품질 검토는 물리정보 품질, 논리정보 품질, 데이터 품질로 구분할 수 있으며, 본 연구에서는 각 품질 검토의 구분에 따라 다양한 측면으로의 호환성 시험을 수행하였다. 그에 따라 호환성 시험 결과를 도출하고, 현 상황의 문제점 및 해결방안을 제시하여 향후 효율적인 개방형 BIM 환경에서의 품질 검토를 위해 필요한 요구 조건 및 적용 방향을 제시하였다.

건설 프로젝트 단계별로 생산되는 다양하고 방대한 정보에 대한 효율적인 관리와 정보의 상호 교환 및 공유는 건설 산업의 생산성을 좌우하는 중요한 요소이다. 최근 건설 정보 통합에 대한 관심이 높아짐에 따라, 기획, 설계, 시공, 유지보수 등의 프로세스 및 엔지니어링 어플리케이션 간의 정보 통합에 대한 연구가 수행되고 있다. 하지만 BIM(Building Information Model)과 같은 정보 모델을 활용하여 정보를 통합 관리하는 것에 대한 연구는 상대적으로 건축 분야에 집중적으로 이루어지고 있다. 따라서 토목 분야에서 프로젝트 정보의 통합적인 관리와 업무 프로세스 별 엔지니어링 어플리케이션 간의 교환 및 공유를 위한 통합관리 시스템이 필요하다. 본 연구에서는 토목 프로젝트 통합 관리 시스템 구축을 위하여 토목 프로젝트 정보를 담을 수 있는 정보 모델을 설계하고, 토목 구조물 가운데 교량을 대상으로 하는 토목 프로젝트를 정보 모델에 적용해 보았다.

최근 건설 산업에서 BIM이 각광 받으면서, BIM 기반의 다양한 엔지니어링 기술 도입 및 프로세스 적용이 시도 되고 있다. 이중 BIM 기반의 프로젝트 운영을 위해서는 BIM의 데이터의 저장, 수정, 배포뿐만 아니라, 관련 주체간의 협업이 가능한 환경이 요구되고 있으며, 이러한 환경 구축을 위해 제조업에서 활용되고 있는 PDM(Project Data Management) 또는 PLM (Product Life-cycle Management) 시스템을 벤치마킹한 CPLM (Construction Project Life-cycle Management)과 같은 BIM 기반 협업 시스템이 등장하고 있다. 하지만 기존의 이러한 협업 시스템의 경우, 건설 프로젝트가 가지는 다양한 계약 방식, 관리 단계, 관련 정보의 체계 등에 대한 종합적 계획 없이 프로젝트의 각 참여 주체들의 기존 관리 방식을 도입함으로써, 당초 BIM 기술을 도입하여 달성하고자 하는 원활한 협업 환경을 구축하는데 한계를 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 최근 BIM 가이드라인의 도입 등에서 시도되고 있는 BIM Planning이라는 개념을 활용하여, BIM 기반 협업 시스템의 구축 이전에 BIM을 관리하기 위한 관리 구조, 방식, 데이터 체계 등을 효과적으로 계획하고, 이를 시스템에 반영시킴으로써 보다 효과적인 BIM 기반 협업 환경이 구축될 수 있는 체계를 제안하였다.

본 논문은 엔지니어링 문서정보를 준구조화된 XML 문서로 변환하고 이를 3차원 교량 모델과 연계하는 방법을 제시한다. 이를 위해 먼저 구조계산서의 세부 목차에 따른 문서구조를 추출하는 기법을 이용하여 3차원 교량모델을 구성하는 각 부재와 매핑되는 구조계산서 문서의 일부를 프로그램 상에서 자동으로 추출하기 위한 모듈을 개발하였다. 또한 3차원 교량모델의 정보를 운영하기 위해 IFC 기반의 교량정보모델을 개발하였다. 개발된 정보모델은 교량요소들의 논리적 구성체계를 공간적 요소, 물리적 요소 및 그룹 요소별로 표현할 수 있도록 지원한다. 이와 같이 개발된 기술을 이용하여 3차원 교량모델 뷰어에서 구조계산서의 정보를 검색하기 위한 시범 툴을 개발하였으며, 4개의 단위 교량으로 구성된 복합형식의 교량에 대한 3차원 모델을 구축하고 각 교량에 대한 구조계산서 또한 XML 문서로 변환하였다. 이와 같이 구축된 두 정보체계에서 사용자가 선택한 임의의 구성요소에 관한 세부 문서정보의 조회가 가능함을 보임으로써 제시된 방법의 적합성을 검증하였다.

This study proposes a way to validate BIM data quality in BIM applications. Solibri model checker is adopted as a module development platform, which is based on Java programming language. The platform makes application developers implement BIM model checker for their own purpose. This study has developed a BIM validation module for circulation analysis of building design. The validation module enables end-users to automatically detect data corrupted or not defined. In case studies, the module found that an IFC file generated from a BIM software has wrong relation information between a space and boundary elements. A building model should satisfy modeling requirements and then domain users can get analysis results. The BIM data validation module needs to be developed in each BIM application domain.

비정형 초고층 구조시스템 통합설계 플랫폼은 비정형 초고층건물의 구조시스템 설계를 지원하는 여러프로그램들을 통합적으로 활용하여 구조설계자들이 협업을 수행하는 체계이다. 이 체계의 핵심적인 사항은 각 프로그램들이 필요한 자료들을 신속하고 정확하게 교환하는 것이다. 표준자료모델은 여러 프로그램들의 자료교환을 목적으로 적절한 범위 내에서 필요한 자료들을 취합하여 체계화한 것이다. 하지만 표준자료모델은 각 프로그램에서 요구되는 모든 자료들을 취합하고 그 목적에 부합되도록 체계화시킬 수 없어 문제가 발생한다. 이에 본 연구에서는 비정형 초고층건물 구조시스템 통합설계 플랫폼의 각 프로그램들이 표준 자료모델을 이용하여 자료를 교환하는 방법을 검토하고 비교하고자 한다.

본 논문에서는 풍하중을 받는 구조물의 응답을 보다 적극적으로 저감시킴으로써 구조물의 안정성과 사용성을 개선하기위한 능동제어 알고리즘을 송도 자유무역 지구에 건설중인 포스코건설 사옥에 수치해석을 통해 적용하여 그 효과를 검증하였다. 수치해석에 의한 시뮬레이션 결과를 보면 최대 제어력이 제한이 된 비선형 제어기가 LQR 제어기와 등등한 제어효과를 가지고 있는 것으로 나타났으며, 제어력의 측면에서 본다면 비선형 제어기법이 더욱 유리한 것을 알 수 있다. 또한, 본 연구에서는 구조물과 질량형 제진장치의 상호작용을 고려하여 통합적으로 제진효과를 해석하고, 이를 바탕으로 제진장치를 설계할 수 있는 소프트웨어를 개발하였다. 구조물의 모드정보에 기초한 축소모델을 구축하고 제진장치의 설계 및 제진성능 평가를 수행하고 사용성을 평가하게 된다. 전체 소프트웨어는 질량형 제진장치의 설계프로그램과 질량형 제진장치의 종류별 대안설계결과를 등가감쇠비로 표현하여 비교평가하는 두 개의 모듈로 이루어져 있으며 전자는 비제어구조물 해석 모듈 및 TMD, TLD, TLCD, AMD를 대상으로 해석 및 설계를 수행하는 총 5개의 하부 모듈로 구성된다. 본 소프트웨어를 현재 TLCD가 설치되어 있는 인천 송도 국제업무지구의 주상복합건물에 적용하여 TMD, TLD, TLCD, AMD의 대안설계를 실시하였다.

최소질량형 제진장치는 초고층건물의 풍진동 제어시 질량체의 관성력을 최대한 효율적으로 이용하여 이동질량의 크기를 최소화한 제진장치라 할 수 있다. 본 연구의 최종목표는 순수 국내기술에 의한 능동제어(active control)와 수동제어(passive control)의 특성이 결합된 하이브리드 제진장치(hybrid control device)의 콘트롤러 설계기술 개발이다. 이를 위한 1차적인 목표로 여기에서는 국내에 설치된 기존의 능동진동제어장치의 전체적인 설계과정을 살펴본다.

본 논문에서는 실제 건설중인 초고층건물을 대상으로 상시 풍하중을 이용한 풍진동 모니터링을 통해 고유주기와 감쇠비를 예측하고 이를 설계단계에서의 구조해석 및 가정에 의한 고유주기 및 감쇠비와 비교하였다. 이를 위해 시공중 풍진동계측을 실시하여 고유주기와 감쇠비를 측정하고, 시공단계를 고려한 구조해석모델을 통해 고유주기와 감쇠비가 유사하도록 모델을 수정한 후 이를 바탕으로 완공단계에서의 구조해석모델을 재구성하였다. 이 완공단계에서의 구조해석모델을 바탕으로 완공후의 고유주기 및 감쇠비를 예측하고 이를 설계단계에서의 값과 비교하였다. 향후 이러한 실계측 및 분석을 충분히 축적된다면 초고층설계시의 보수적인 가정사항들을 개선시키고, 풍동실험에 의한 풍진동 산정시의 정확성을 크게 향상시킬 것으로 기대된다.

Mega-frame 시스템은 구조적으로 횡력에 가장 효율적으로 저항할 수 있는 구조시스템으로서 200층 이상의 극초고층 건물에 적용되고 있다. 소수의 대형 기둥에 의하여 지지되므로, 기둥의 파괴로 인한 연쇄붕괴의 가능성이 매우 높다. 본 논문에서는 비선형 정적해석을 통하여 다양한 Mega-frame 구조물의 연쇄붕괴 저항능력을 평가해 보았다. 그 결과, Mega-frame 구조물의 연쇄붕괴 거동을 이해하고 이에 합당한 연쇄붕괴 보강방안을 찾으려 한다.

본 논문에서는 비선형 동적 해석 프로그램인 AUTODYN을 이용해 기둥의 단면 형상의 변화에 따른 폭발 하중의 영향을 분석하였다. 먼저 폭발하중 산정의 타당성을 확인하기 위해 AUTODYN을 이용한 예제해석을 수행하였으며, 폭발하중에 의한 영향을 가장 효율적으로 확인할 수 있는 인자인 압력을 비교하였다. 이를 토대로 기둥 형상에 따른 폭발 저항 성능을 평가하기 위해 같은 단면적과 높이를 갖는 정사각형과 원형 기둥을 모델링 한 후 TNT의 양에 따른 폭발전후의 부피를 비교하였다. 해석결과를 비교해보면 정사각형기둥이 원형기둥보다 폭발에 대한 손상정도는 더 크지만 기둥이 절단되지 않도록 하는 저항성능이 더 우수한 것을 확인할 수 있었다. 비록 철근의 영향을 고려하지 않았지만, 이와 같은 결과를 통해 TNT의 양에 따른 기본적인 폭발거동과 대테러 설계를 위한 기둥 단면 선택시 기초적인 자료로 활용가능 할 것으로 사료된다.

본 연구는 목조 건축물 흙벽의 수평가력실험 결과를 이용한 내진성능 평가를 목적으로 한다. 흙벽 실험시험체는 기둥과 보 결합방식에 따라 민도리, 초익공, 장여방식으로 분류되고 벽체 형태에 따라 창문, 문, 전면 벽체, 인방 부재수 등으로 계획을 하였다. 12개 흙벽 시험체의 가력결과, 전면 벽체 시험체는 변위각 1/30에서 가장 큰 강성 저하율을 보이며 중인방과 수직재가 있는 벽체는 에너지 소산능력이 가장 큰 것으로 나타났다. 기존 연구로부터 목조 건축물 항복점 평가방법을 이용하여 등가탄소성 곡선으로 나타낸 전단내력은 민도리방식이 프레임과 전면 벽체일 경우 가장 크고, 전단응력은 벽체 개구율에 따라 다르게 나타났다. 실험결과로부터 적용 대상 건축물의 X, Y방향 구조성능을 산출하고 구조내진지표와 역량스펙트럼을 이용하여 내진성능 평가를 실시한 결과, 대상 목조 건축물은 내진성이 있음으로 평가되었다.

본 연구에서는 복합소재 교량용 방호울타리를 개발하여 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 강재 교량용 방호울타리와 복합소재 교량용 방호울타리의 성능을 비교하였다. 구조적 강도 성능 측면에서 복합소재 교량용 방호울타리의 경우 교량용 방호울타리의 변형이 31.7%로 감소하여 강재 교량용 방호울타리 보다 강도 성능이 우수하였다. 탑승자 보호 성능 측면에서, 복합소재 교량용 방호울타리는 THIV 47.1%, PHD 49.0%로 감소하여 강재 교량용 방호울타리 보다 탑승자 보호성능이 우수하였다. 충돌 후 차량의 거동 측면에서, 복합소재 교량용 방호울타리는 이탈속도가 증가하고 이탈각도가 감소하여 강재 교량용 방호울타리 보다 충돌 후 차량의 거동이 우수하였다. 교량용 방호울타리의 비산 측면에서, 강재 및 복합소재 교량용 방호울타리는 비산이 발생하지 않았다.

지중매설관은 경우에 따라 긴 수송거리를 보이기 때문에 부식 및 충격에 의한 파손 등에 대한 모니터링이 어려운 실정이다. 이러한 조건을 극복하기 위하여 복합관 및 다중관을 설치하고 있으나, 이에 대한 연구는 아직 미비한 실정이다. 본 연구에서는 발파진동원에서 고정된 이격거리, 매설심도에서 배관 상단에 특정 진동속도를 발생시키는 발파 하중을 고려하여, 이격거리에 대한 수치해석을 수행하였으며 장약량에 따른 이격거리와 발파효율을 측정하였다. 실험값과 수치해석 값의 오차는 발파지점에서 가까울수록 크게 나타났으며 발파지점과 마주보는 방향이 반대방향보다 크게 나타났다.

최근 노후한 기존 구조물의 교체 및 건물 증축으로 인하여, 도심지 내 공사 현장 및 주변 지반에 매설된 지중 배관은 차량 이동 하중 및 건설 장비 하중 등의 진동에 노출이 되어있는 실정이다. 이러한 장비하중이 매설배관에 미치는 영향을 분석, 예측하기 위하여 실증 실험 결과를 토대로 모델을 검증하고 수치해석을 수행하였다. 그 결과 최대 발생 응력은 외관은 $270^{\circ}$에서, 내관은 $180^{\circ}$에서 발생 하였으며, 이는 폴리우레탄 보온재의 하중 분산 효과로 설명 할 수 있다.

시공의 용이성과 저렴한 시공비로 간단하게 설치가능한 단동형 파이프하우스는 기상이변으로 인하여 농업생산에 큰 피해를 발생시키며 동시에 농업 생산기반 자체를 위협하고 있는 실정이다. 따라서 폭설에 의한 파이프하우스의 피해를 줄이기 위해서는 실제 붕괴된 피해사례의 정확한 원인분석이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 간략화법을 이용한 극한해석을 통해 파이프하우스의 붕괴원인 분석 방법을 개발하여 실제폭설에 의한 피해사례를 적용하여 실제 붕괴하중을 검토하였다.

태풍 및 지형에 대한 컴퓨터 시뮬레이션과 기상관측자료에 대한 분석을 통해 장대교량의 가설위치에서 발생할 수 있는 풍환경을 분석하고 설계풍속을 산정하였다. 설계풍속의 산정은 내풍 설계를 위한 하중을 결정하는 과정으로 내풍설계의 기본이 되는 부분이다. 풍환경 분석 과정은 Monte Carlos(이하 MC) 태풍 시뮬레이션 분석, Gumbel 극치분석, CFD 지형효과 분석으로 구성된다. MC 태풍시뮬레이션 분석을 통해 태풍시기(6~10월)의 재현주기별 강풍발생빈도를 도출하였다. Gumbel 극치분석을 통해 인근의 기상관측자료로부터 전년도에 대한 재현주기별 강풍발생빈도를 도출하였다. CFD 지형효과 분석을 통해 분석대상지역의 주변지형으로 인한 풍속증감효과를 분석하였다. 각 결과를 종합하여 보수적인 재현주기별 설계풍속을 산정하였다.

본 논문에서는 파일형 선박충돌 방호공에 선박이 충돌하였을 때 방호공의 거동을 해석하였다. 방호공의 구조는 상부슬래브, RCP 말뚝 및 이를 지지하는 지반은 비선형 지반스프링으로 모델링 하였다. 상부슬래브 8절점요소로 모델링 하였으며 철근과 콘크리트로 구성되어있다. RCP 말뚝은 철근망과 충진콘크리트로 구성되어있으며 충돌 시 파괴거동을 표현할 수 있는 Damaged Plasticity로 모델을 사용하였고 Shell 요소로 모델링 하였다. 선박충돌 시 선박의 강성에 따른 거동 특성을 파악하기 위해 선박을 강체모델과 실제모델에 대한 해석을 수행하였다. 선박과 교량의 충돌은 정면충돌로 고려하였으며, 충돌속도는 3.3m/sec로 가정하였다. 선박과 방호공과의 충돌 해석은 비선형 해석 프로그램인 ABAQUS/Explicit을 이용하여 수행하였으며, 이를 통하여 선박 충돌 시 방호공의 에너지 거동을 분석하였다. 해석결과 선박의 강성이 커질수록 슬래브의 변형 및 소산 에너지량이 커지는 것을 확인할 수 있었다.

연육 연도교에 주로 건설되는 초장대교량은 시설물 특성상 이용객들의 대피공간이 제약받고 태풍, 해일 등 자연재해에 노출이 많기 때문에 다른 공공시설물보다 재난에 취약한 구조물이다. 최근 공공시설물의 건설동향은 구조물이 장대화 되어가고 있어 재난 발생시 예상 위험이 점점 더 커지고 있다. 본 연구는 국내외 장대교량의 재난사고와 재난관리 사례연구를 통해 초장대교량에서 관리되어야 할 재난을 정의하였다. 초장대교량의 재난은 자연재해와 인적재해로 구분할 수 있는데, 자연재해로는 안개, 강설, 결빙, 강풍, 지진, 해일이 있으며 인적재해로는 교통사고, 화재, 테러, 선박충돌, 구조물 파괴 및 재료열화가 있다. 또한 초장 대교량에서 발생 가능한 모든 사고의 잠재가능성을 분석하여 가상의 재난관리 시나리오를 작성하였다. 이 시나리오는 예방, 대비, 대응 및 복구로 구분되는 관리단계별 실행계획 수립에 기초를 제공하게 될 것이다.

대공간 구조물과 초고층 빌딩에 있어 건축물의 자중 감소에 대한 요구가 늘어나고 있으며 이에 대한 가장 효과적인 방법 중 하나는 경량 콘크리트를 사용하는 것이다. 본 연구는 최외단 철근의 순인장 변형률에 따른 경량콘크리트 보의 휨 거동 및 휨 성능을 평가하는 것에 그 목적이 있다. 크기와 형상이 동일한 보통중량 콘크리트 보 1개와 경량 콘크리트 보 4개의 총 5개 시험체를 제작하여 최외단 철근의 순인장 변형률을 변수로 실험을 수행하였으며 이를 통해 순인장 변형률에 따른 경량콘크리트 보의 강도와 연성의 변화를 분석하였다. 실험 결과 최외단 철근의 순인장 변형률이 증가할수록 시험체의 연성비는 증가하였으며 최대하중과 강성은 감소하였다. 특히 순인장 변형률 0.005 이상에서 연성지수 2 이상을 확보할 수 있었다.

본 연구는 섬유 보강 폴리머(Fiber Reinforced Polymers, 이하 FRP) bar로 보강된 콘크리트 깊은 보의 전단강도를 평가하기 위하여 전단경간비, 보강비, 주근의 종류를 변수로 총 6개의 실험체에 대한 전단 실험을 수행하였다. 전단실험을 토대로 FRP bar로 보강된 콘크리트 깊은보의 균열 및 처짐에 대한 거동 조사를 수행하였으며, ACI 318-08의 스트럿-타이 모델을 이용한 전단강도와 아치작용을 고려한 기존 제안식에 의한 전단강도를 비교 평가하였다. 그 결과, FRP bar로 보강한 실험체와 철근으로 보강한 실험체는 상이한 전단거동을 보였으며, FRP bar로 보강한 경우의 전단강도가 철근으로 보강한 경우보다 증가하는 것으로 나타났다. 전단강도 산정에 있어서는 ACI 318-08의 스트럿-타이 모델을 이용한 방법이 기존 제안식에 의한 방법보다 상대적으로 정확했다.

본 논문에서는 점성 및 감쇠가 있는 단자유도 구조물의 등가감쇠비를 효율적으로 구하는 방법을 제시하였다. 건물에 설치된 마찰감쇠기는 외력의 크기에 따라 정지와 운동의 상태를 반복하여 외부 입력에너지를 소산시키기 때문에 외력과 응답관계가 비선형이다. 마찰감쇠기가 설치된 단자유도 건물은 마찰감쇠기외에 점성감쇠가 동시에 존재하므로 해석적인 정해를 구하기가 어렵다. 등가감쇠비를 산정하기 위해서 첫째, 점성과 마찰감쇠가 있는 단자유도계 건물의 자유진동 정해를 통하여 변위응답과 가속도 응답특성을 분석하였다. 둘째, 자유진동의 경우 응답이 멈출 때까지 소산에너지식을 이용하여 등가점성감쇠비를 구하였다. 셋째, 조화가진 일 때는 수치해석을 통하여 마찰력비 $F_r$에 따른 응답 특성을 알아보았다. 넷째, 조화가진의 경우 에너지 균형식을 바탕으로 등가점성감쇠비를 유도하였다. 등가점성감쇠비는 변위응답비의 영향을 받으므로 응답을 알아야만 구할 수 있다. 건물 응답의 진동수 특성은 협소영역(narrow band)이므로 고유진동수에 의해 지배된다고 가정하여 등가점성감쇠비를 구하였다. 마지막으로, 유도한 자유진동과 조화가진의 등 가점성감쇠비를 이용한 등가선형운동방정식의 해를 비선형 수치해석 한 결과와 비교하여 검증하였다.

본 연구에서는 입체/복합도로용 내진신축이음장치를 개발하고 복층구조의 입체/복합도로 JC를 설계하였다. 입체/복합도로용 내진 신축이음장치는 공중관통형 일체구조의 입체/복합도로에서 두 교량을 각각 지지하는 교각과 건물이 서로 다른 방향으로 거동할 때 거동 방향에 상관없이 교량을 주행 중인 차량이 안전하게 교량 상판을 통과할 수 있어 지진 등의 대형사고에 의한 피해를 최소화할 수 있다. 또한 지하형 복층구조의 입체/복합도로는 서로 직교하는 지하도로에 입체교차로를 형성하여 효율적인 지하 도로망을 구축할 수 있으며 지하도로를 건축물 지하주차장과 연결로를 통해 직접 연계함으로써 집객 효과가 매우 높다.

The dynamic propagation of an interface crack between two dissimilar functionally graded layers under anti-plane shear is analyzed using the integral transform method. The properties of the functionally graded layers vary continuously along the thickness. A constant velocity Yoffe-type moving crack is considered. Fourier transform is used to reduce the problem to a dual integral equation, which is then expressed to a Fredholm integral equation of the second kind. Numerical values on the dynamic energy release rate (DERR) are presented. Followings are helpful to increase of the resistance of the interface crack propagation of FGM: a) increase of the gradient of material properties; b) increase of the material properties from the interface to the upper and lower free surface; c) increase of the thickness of FGM layer. The DERR increases or decreases with increase of the crack moving velocity.

구조물의 손상을 평가하기 위한 적용되는 태핑 테스트를 효과적이고, 정확하게 사용하기 위하여 적층판의 충격 시 발생하는 현상을 수치적인 방법을 이용하여 해석하였다. 구조물의 진동에 의해 방사되는 음은 구조물의 거동과 직접적으로 연관되므로 충격응답해석이 수행되어야 한다. 본 논문에서는 층간분리가 존재하는 적층판의 해석을 위하여 층간분리 모델을 사용하였으며, 해머 형상의 충격체를 모사할 수 있는 효과적인 스프링-질량모델을 제시하였다. 또한 태핑 테스트 시 방사되는 음압을 Rayleigh 적분식을 이용하여 해석하였다. 예측된 음압이력과 시험결과와 비교하였으며, 음압이력과 충격하중이력에 손상이 주는 영향을 검토하였다. 방사되는 음압과 충격하중이력은 적층판에 존재하는 손상에 영향을 받는 것을 보였다. 결과적으로 제안된 음을 이용한 태핑실험은 복합재에 존재하는 손상을 검출하는데 신뢰성 있는 방법임을 알 수 있었다.

In recent years, the deterioration of infrastructures is especially considered. In prestress concrete bridges, one of the important mechanisms of deterioration is the corrosion of the post-tensioned tendon due to environmental agents. In this study, the reliability analysis is performed for a prestress concrete box girder bridge under the pitting corrosion attack with considering the inspection and failure cost. The variation of life-time performance depending on inspection methods have to be quantified. The inspection methods with different accuracy of corrosion detection are presented and applied for model of reliability analysis. The computer program for analysis reliability index of the structure as well as updating process is obtained. An existing bridge is applied for illustrating the influence of inspection cost on the behaviors of structure. Subsequently, the benefit of inspection has shown to predict the time to failure of structure.

착륙장치는 완충장치를 이용하여 항공기 착륙 시의 충격을 흡수하는 역할을 한다. 여러 방식의 완충장치가 있으나, Oil에 의한 감쇠력과 Gas에 의한 스프링력을 이용하여 에너지를 흡수하는 유공압 방식이 가장널리 사용되고 있다. 착륙장치 성능해석에서는 다양한 착륙조건에 대한 Dynamic simulation을 통해 최적의 Orifice 형상과 Gas spring 특성을 결정하고, 설계에 필요한 착륙하중을 구하게 된다. 이 논문에서는 상용 프로그램인 VI-Aircraft를 이용한 착륙장치 성능해석 과정을 소개한다. 유공압 완충장치의 모델링 및 Landing simulation 결과를 분석하고, 이에 따른 완충효율 최적화 과정을 제시한다.

본 논문에서는 BIM(Building Information Modeling)의 핵심기술인 파라메트릭 기술을 기반으로 하여 철근콘크리트 구조물의 기둥부재 주철근 자동배근시스템을 구축함으로써 기존 프로그램에서 사용자가 직접 입력해야하는 변수의 수를 최소화하고 사용성과 정확성을 높이는 것을 목적으로 한다. 기존 철근배근 형상 자동 모델링에서 기둥철근의 자동 모델링은 기둥단면이 변하는 부분에서의 철근 배근과 정착 및 이음길이를 고려하지 않고 있다. 만약 고려하더라도 이용자가 직접 입력하는 방식이기 때문에 규모가 큰 건물일 경우 방대한 정보의 처리 미숙으로 인해 정확한 모델링을 기대하기 어려운 실정이다. 본 연구에서는 기둥 부재에 대하여 대상 건물을 선정하고 구조해석 모델링을 구축한 후 구조해석 결과 데이터베이스를 추출하여 얻은 정보와 건축구조설계기준에 따른 정착 및 이음 길이 산정에 관한 알고리즘을 구축하여 철근배근 형상 자동화 모듈에 적용하여 배근 자동 설계 및 자동 형상화 모듈을 생성하였다.

본 논문에서는 돌풍응답경감제어 효과 검증을 위한 풍동시험에 사용될 유연날개에 대해 공탄성 모델, 조종면 작동기 모델, 돌풍 모델 등으로 구성되는 서보공탄성 모델링을 수행하였으며, 이에 대한 연속돌풍 응답해석을 수행하여 상용 Solver를 이용한 해석결과와 비교하여 구성된 서보공탄성 모델을 검증하였다. 또한, 유연날개의 돌풍응답을 경감하는 조종면 제어기를 설계하고, 이에 대한 수치 시뮬레이션을 수행하여 돌풍응답 경감효과를 검증하였다.

최근 국제 유가의 상승에 따라 선박 운항 시 연료비를 최소화하고자 하는 연구의 필요성이 제기되고 있다. 이에 본 연구에서는 해상 상태를 고려하여 선박의 연료비를 최소화하는 운항 경로, 즉 최적 운항 경로를 결정하는 연구를 수행하였다. 이를 위해 해상 상태에 따라 선박에 추가적으로 가해지는 부가 저항을 추정하였고, 이를 기반으로 선속 저하량과 이의 보상을 위해 요구되는 마력 증가량을 추정하였으며, 마지막으로 연료 소모량과 운항 시간을 추정하였다. 또한 해상 상태의 취득 방법에 대해서도 연구하였다. 본 방법의 효용성을 검증하기 위해 이를 간단한 예제에 적용하였으며, 그 결과 연료 소모량을 최소화하는 선박경제 항로 결정 과정에 활용할 수 있음을 확인하였다.

본 논문에서는 산업용 용접구조물의 피로성능 평가를 위한 시간 및 비용 절감형 전산피로시험법을 개발한다. 임의의 하중에 놓인 용접구조물의 성능저하 현상(균열발생 및 진전 등)을 손상역학에 기반하여 역학적으로 기술하고 자체개발한 유한요소해석코드에 탑재하여 이를 전산적으로 시뮬레이션한다. 정도 높은 용접구조물 전산피로시험법의 개발을 위해 용접잔류응력과 재료파라미터를 자체개발한 유한요소해석코드를 통해 구현한다. 개발된 전산피로시험법은 용접구조물의 피로시험 결과와 비교함으로서 제안 기법의 적합성 및 유용성을 검증한다.

본 논문에서는 저온용 오스테나이트계 스테인리스강(ASS)의 온도 및 변형률 속도의 영향을 고려한 통합 구성 방정식 및 손상 모델을 제안하였다. 저온 영역에서, 304L ASS의 온도 및 변형률 속도별 인장 실험을 시행하였다. 그 결과, 변형 유기 마르텐사이트 상변태에 의해 상변태 유기 소성(TRIP)이 저온에서 현저히 나타났으며 온도 및 변형률 속도의 영향이 지대하였다. 실험 결과를 바탕으로 ASS의 저온 거동 및 특성을 규명하여 수치 모델에 반영하였다. 저온에서 일어나는 2차 경화 현상을 표현하기 위해, Bodner/Partom 점소성 구성 방정식을 수정하고 Tomita/Iwamoto 변형 유기 상변태 모델을 구성 방정식에 적용시켰다. 저온 연성 파단 현상을 표현하기 위해, Bodner/Chan 손상모델을 수정하여 접목시켰다. 제안된 모델을 유한요소 프로그램에 탑재시키고, 온도 및 변형률 속도 의존 재료 정수를 결정하였다. 저온 영역에서, 온도 및 변형률 속도별 재료 거동을 시뮬레이션하고 이를 실험 결과와 비교 및 검증하였다.

본 논문에서는 정상상태 유체-구조 연성문제를 연속체 기반으로 정식화하고 유한요소법을 이용하여 완전 연성된 해를 구하였다. 대 변형을 고려하기 위하여 토탈 라그란지안 정식화를 사용하였으며 유체 및 구조의 비선형성이 고려되었다. 유체와 구조 영역의 형상을 NURBS 곡면을 이용하여 매개화하여 표현하였으며, 형상 최적화를 위해 효율적인 설계민감도 해석법인 애조인 기법을 이용하여 압력, 속도, 변위 등에 대한 설계민감도를 구하였다. 이를 이용하여 최소 컴플라이언스를 갖게 하는 구조물 내부의 유체영역의 설계 등의 수치예제를 통하여 개발된 방법론의 타당성을 확인하였다.

본 논문에서는 등기하 해석법을 이용하여 설계의존형 하중조건을 갖는 구조물에 대한 형상 최적설계를 수행하였다. 유한요소법 기반 형상 최적설계는 CAD 모델과 해석 모델의 차이로 인해, 설계영역 매개변수화에 어려움이 있다. 등기하 해석법은 CAD 모델과 동일한 NURBS 기저 함수와 조정점을 해석에 이용함으로써 설계의 기하학적 변화를 해석모델에 직접적으로 표현할 수 있는 장점을 가진다. 하중조건이 설계 영역이 변화함에 따라 변하는 최적설계 문제의 경우, 정확한 설계 영역 표현은 법선 벡터, 즉 변화하는 하중의 방향과 곡률과 같은 고차항의 정보를 정확하게 표현할 수 있고, 따라서 목적함수를 최소 또는 최대화시키는 최적의 해로 이끌어 낸다. 유한요소법 또는 밀도법을 이용한 형상 최적설계에서 설계의존형 하중조건을 갖는 구조물의 문제를 푸는 경우, 최적설계가 진행됨에 있어 변화하는 경계의 부정확성 때문에 정확한 설계민감도를 얻기가 어려운 점이 있다. 본 논문에서는, 수치 예제를 통해 등기하 해석 기반의 형상 최적설계 방법론이 설계의존형 하중조건을 갖는 구조물 문제에서 수월성을 가짐을 확인하였다.

BIM 설계시 의무사항으로 포함되어 있는 원지형과 암층별 지층, 흙막이 공법 중 CIP(Cast in Place Pile)공법, 구조물 형상을 3차원 정보 모델로 생성하고, 모델을 통해 정확한 2D 도면의 생성, 각 공정간의 간섭검토, 암층별 토공량 및 흙막이의 수량을 산출하였다. 최종 설계안을 도출하기 위해 3차원 기법이 설계 초기에 도입되어 반복적인 노력과 시간을 최소화하여 많은 설계대안을 제시하도록 하였으며, 정확한 설계결과를 얻기 위해, 2D 설계와 3D 설계를 병행 수행함과 동시에 이 과정과 결과를 비교하여 3차원 모델의 효과를 검증하였다.

현재 국내에서는 상품 생산을 위한 각 공정의 업무를 통합관리 해 줄 수 있는 PLM(Product Life-cycle Management)시스템을 건설업에 도입하려는 움직임이 있으며 실제 건설 구조물에 대한 통합환경 시스템인 CPLM(Construction Product Lifecycle Management) 관련 연구를 진행 중에 있다. 통합 시스템 내에서 건설 구조물 생산을 위한 각 업무분야에서는 시스템이 추구하는 업무진행의 흐름에 맞추어 작업을 수행 할 수 있도록 하는 각자의 프로세스를 개발해야 한다. 이 연구에서는 토목구조물을 대상으로 협업환경 내에서 활용 가능한 3D 정보모델인 BIM기반의 해석 및 설계 프로세스를 구축하고 국내외 토목건설산업 분야에서 차세대 설계프로세스로 유력한 BIM기반의 구조해석 및 설계 프로세스의 실용화를 위한 기초자료를 제공함을 목적으로 하며 해석 및 설계 대상 구조물로 아치교량을 선정하여 연구를 진행하였다.

본 논문은 BIM기반 건설공사 진척관리 시스템의 개발 방향을 제안하는 것이다. 이를 위해 일차적으로 기존 4D 진척관리프로그램인 Synchro 4D와 Navisworks를 분석을 하여 문제점을 도출했다. 이를 극복하고자 국내실정에 맞는 방안 및 공정과 3D객체 연계의 효과적 방안을 제안하였고 예상공정과 실제공정의 시각적 비교 기능 및 통합건설정보관리 기능 추가를 제시하여 이 프로그램의 본 목적인 효율성 증진을 위해 향상된 진척관리 방식을 제안하고자 하였다.

본 연구에서는 철근가격 급등과 배근시공도 작성 인력 부족에 대비하여 SDM# 제품군을 사용하여 이음/정착을 고려한 3차원 철근 배근 자동화 기술(RAP)로 철근 배근 자동생성 및 배근시공도 작성 시스템을 개발하였다. 최근 철근가격 급등으로 인한 공사원가상승/인건비 상승/배근시공도 작성 인력 부족 등의 기존현황의 문제점 등을 SDM# 제품군의 철근 배근 자동화 기술(RAP)을 이용하여 자동 철근배근/배근시공도 작성/정밀 골조물량 산출/인력절감/시공 정밀도 향상/골조 공사비 절감 등의 효과와 기존의 현장가공으로 인한 철근 손실률 8%를 공장가공을 적용함으로써 3% 수준으로 낮출 수 있어 5% 내외의 절감효과를 얻을 수 있다. 철근현장가공에서 공장가공 전환으로 골조물량 절감을 기대할 수 있고, 이음/정착/응력분포가 고려된 3차원 철근 배근 자동화 기술(RAP)을 이용하여 자동배근 알고리즘에 의한 배근시공도/가공도 작성 효율을 높이고, 기술 자립을 통해 건설시공 분야의 기술력 향상을 기대할 수 있다.

현재 우리나라 건설 사업에는 BIM의 관심과 사용이 급증하고 있다. BIM의 현주소는 실무에 적용하기 어려운 단점이 많고 IFC를 이용한 정보호환에 어려움이 많다. 결과적으로 Architectural BIM Tool에서 모델링한 프로젝트를 Structural BIM Tool에서 다시 모델링을 하고 MEP단계에서도 다시 한 번 더 BIM 모델링을 하는 반복 작업과 반복 작업으로 인한 인력손실과 프로그램간의 유통과 호환에 문제가 많은 것이 현 실정이다. 이에 본 연구는 타 분야와의 정보 공유를 설계단계에 따라 상세 수준별로 분류하여 설계/설비 분야와 정보를 공유하고 물리적 모델과 해석적 모델의 상이로 인하여 현 정보 교류에 많은 문제점이 있어 두 모델간의 정보변환을 위한 알고리즘을 개발하고 구현하였다.

본 논문에서는 보의 주철근을 대상으로 건물정보모델링(BIM, Building Information Modeling)통합 설계 시스템 상에서 배근 설계 및 철근 형상화 알고리즘을 구축하여 자동배근 시스템(ARPM, Automatic Reinforcement Placing Module)을 개발하는데 목적이 있다. 구조분야에서의 BIM 프로세스는 정보호환체계를 구축하는 과정에 있으며, 철골 구조 프로세스의 경우 표준 호환 포맷을 이용하여 원활한 정보 호환 체계를 유지하고 있다. 하지만, 철근 콘크리트의 BIM 통합 설계 시스템은 철근 배근정보의 생성과 호환이 원활하지 않아 표준 정보 호환 체계가 구축되지 않은 실정이다. 기존 2차원 기반 프로세스에서는 철근 배근 설계에 있어 표준화된 기준에 따른 배근이 아닌 관행이나 일률적인 배근 지침에 따라 배근 상세를 정하고 있고, 2차원 배근 설계 결과만 제시하고 있어 상호 호환 가능한 철근 배근 정보데이터가 생성되지 않는다. 철근 콘크리트 구조에서의 철근 배근 정보를 생성하고 BIM 통합 구조 설계시스템에서의 정보 호환성을 확보하기 위해, 보의 주철근을 대상으로 구조 해석 데이터베이스와 통합 설계 플랫폼 간의 호환 시스템을 생성하고, 콘크리트학회 콘크리트 구조설계기준에 따른 배근 설계 및 철근 형상화 알고리즘을 구축하여 자동배근시스템(ARPM)을 개발하는데 목적이 있다.

재료의 마이크로 스케일 해석에서 결정의 geometrically necessary dislocation (GND) 효과에 의한 소성구배(plastic gradient)를 고려하는 것은 재료의 소성 거동을 분석하는데 영향을 미친다. 본 연구에서는 먼거리(long range)에서 전위(dislocation)의 영향을 고려하는 GND의 효과를 적용하여 소성 구배의 영향을 받는 다결정(polycrystal) 고체의 거동을 유한요소해석을 이용하여 살펴보았다. 재료의 거동을 분석하기 위해 탄성(elastic)과 소성(plastic) 변형에 먼 거리 변형률(long range strain)을 고려한 항(term)이 포함된 변형 구배(deformation gradient)의 multiplicative decomposition 모델을 사용하였다. 먼 거리 변형률에 의한 영향을 고려하기 위해 구배 경화 계수(gradient hardness coefficient)와 먼 거리 변형률 길이에 대한 재료변수(parameter)가 사용되었다. 각각의 계수들이 다결정 고체의 거동에 미치는 영향을 확인하기 위해 두 변수의 적용에 따른 다결정 고체의 거동을 분석하였다. 다결정 재료의 GND 효과에 의한 소성 구배 효과를 고려해서, 고려하지 않은 경우와 비교하여 발생하는 경화(hardening)의 차이를 분석함으로서 GND에 의한 다결정 고체 거동의 영향을 확인하였다.

현대사회에서 점차 경량콘크리트의 활용도에 대한 관심이 높아지고 있으나 이에 관한 연구실적은 아직까지 미비하다. 경량콘크리트는 그 특성상 가벼운 자중과 높은 에너지 흡수성을 가지고 있다는 점에서 방호벽에 적용 가능한 재료로 볼 수 있다. 이에 본 연구에서는 이러한 점을 고려하여 경량 방호벽에 대한 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 경량콘크리트 방호벽의 거동해석을 수행하였으며, 이를 위해 미세역학기반 경량콘크리트 모델을 상용 유한요소 프로그램인 ABAQUS에 적용하여 경량콘크리트 압축공시체에 관한 해석을 선 수행하였다. 이를 통해 도출된 손상변수를 통하여 실제 방호벽에 대한 정적 하중 시뮬레이션을 수행하였다.

본 논문에서는 seta와 spatula로 구성된 게코(gecko) 접착 시스템의 해석을 위한 새로운 adhesive beam contact model을 제시한다. adhesive contact 해석에 있어서 기존의 JKR model은 nano pillar와 같은 형태의 접촉방식의 해석에는 매우 유용하지만, seta와 같이 보(beam)의 형상을 가지는 구조물의 접촉방식의 해석에는 부적합하다. 따라서 본 연구에서는 seta와 같은 보의 형상을 가지는 접촉 시스템의 해석을 위해 adhesive beam contact model을 제시하고, 유한요소 해석을 통하여 접촉면에서의 불균일한 응력분포 상태가 분리 메커니즘에 미치는 영향에 대한 해석 결과를 제시한다. 또한 spatula의 기하학적 형상과 보의 접촉각(contact angle)등이 seta adhesion system의 분리 메커니즘(detachment mechanism)에 미치는 영향에 대한 결과를 제시한다.

본 논문에서는 동일한 체적분율 가지는 탄소나노튜브 나노복합재의 기계적 특성을 규명하였다. 동일한 chirality를 가지는 서로 다른 크기의 탄소나노튜브를 이용하여 탄소나노튜브의 크기가 복합재의 물성에 미치는 영향을 규명하였다. 복합재료의 분자동역학의 결과 탄소나노튜브의 길이방향의 물성은 크게 증가하나, 전단특성의 물성 강화효과를 나타나지 않았다. 이는 통해 탄소나노튜브와 기지재료 사이의 상호작용력이 복합재료의 전단력을 전달하고, 변형을 유지할 만큼 강하지 않다는 것을 확인하였다. 이와 같은 분자동역학 결과를 바탕으로 멀티스케일 모델을 개발하여 복합재료에서 나타나는 현상을 묘사하였다. 제안된 멀티스케일 모델을 이용하여 다양한 조건의 복합재료에 대한 특성 예측이 가능하다.

본 연구에서는 나노복합재의 탄소성 거동과 항복응력을 예측하기 위해 분자동역학 전산모사를 수행하였다. 나일론 기지와 실리카 나노입자가 포함된 단위 셀 구조로부터 나노입자의 체적분율 변화에 따른 응력-변형률 선도를 등변형률을 적용한 등온등압 앙상블 전산모사로부터 도출하였다. 4%의 변형률 범위에서 나노복합재의 탄성계수를 도출하였고, 이를 이용하여 2% 오프셋 방법으로 항복응력을 예측하였다. 나노입자의 유무에 따른 항복평면의 변화와 고분자 재료에서 나타나는 정수압 효과가 항복평면에 미치는 영향을 확인하기 위해 일축 인장/압축 그리고 이축 인장/압축을 수행하였고, 각각의 경우에 나타나는 나노복합재 내부의 자유체적 변화에 대한 분석을 통해 나노입자의 강화효과를 고찰하였다. 또한 고분자 기지로 인해 발생하는 정수압 효과를 반영한 von-Miss 항복평면을 도출하고, 입자의 체적분율 변화에 따른 항복응력의 예측이 가능하도록 정수압효과에 대한 파라메터를 체적분율의 함수로 근사하였다.

본 논문에서는 유한요소법을 이용하여 두 개의 층으로 이루어진 Si/SiGe 나노스프링의 기하학적 형상에 대한 연구가 수행된다. 나노스프링의 기하학적 형상에 영향을 미치는 주 설계요소로는 두께, 폭, 길이, 격자방향 등이 있으며, 두 개의 층으로 이루어진 Si/SiGe 박막이 나노스프링의 형상을 가지게 되는 주원인으로는 두 개의 층 경계면에서 발생하는 misfit strain이 있다. 본 연구에서는 두께, 폭, 길이, 격자방향 등의 설계요소를 변화시켜가면서 mistif strain에 의한 나노스프링의 곡률 변화에 대한 해석 결과가 제시된다. 또한 해석 결과의 검증을 위해 해석해의 결과와 분자동력학 전산모사 결과가 함께 제시된다.

본 논문에서는 압축하중 및 풍하중, 지진하중을 받는 RC (Reinforced Concrete) 빌딩 시공에 필요한 부재의 재료비를 최소화하기 위해 부재의 부피를 최소화하는 최적설계를 수행한다. 최적설계 수행을 위해 상용 PIDO (Process Integration and Design Optimization) 툴인 PIAnO (Process Integration, Automation and Optimization)에서 제공하는 다양한 설계기법들을 이용한다. 먼저 실험계획법을 사용하여 실험계획을 세우고, 실험점에 따라 범용 구조해석 프로그램인 MIDAS Gen을 사용하여 구조해석을 수행한다. 그리고 해석결과를 바탕으로 각 응답에 대한 근사모델을 생성한 후 근사모델과 최적화기법을 이용하여 최적설계를 수행하고, 제한조건을 만족하면서 부재의 부피를 최소화함으로써 제안된 설계방법의 유효성을 보인다.

이번 연구에서는 저속 비압축성 유체-구조 연성을 고려한 위상 최적화을 위해 새로운 모노리틱 해석을 개발한다. 이 새로운 해석 기법에서는 기존의 유체-구조 연성 시스템 해석 기법에서 유체와 구조 영역을 분리하고 연성 조건을 만족시키는 것과 다르게 하나의 일치된 해석 방정식을 유체 영역과 구조 영역에 동일하게 적용한다. 또한, 경계조건을 만족시키기 위하여 단일화 된 해석 방정식의 물성치를 바꾸어주는 새로운 방식을 제시하였다. 이 새로운 방법에서는 유체, 구조 영역을 분리하지 않고 Navier-Stoke's 방정식과 선형 탄성식을 동시에 사용하였다. 또한, 유체-구조 영역이 연성 해석 중 변화하는 것을 반영하기 위하여 구조 변위를 이용하여 Deformation tensor를 계산하였고 이를 이용하여 변형 후에서의 Navier-Stoke 방정식의 미분을 계산하는 방법을 제안하였다. 그리고, 정상 상태 유체를 가정하고 속도에 비례하는 마찰힘인 Darcy's force 항을 Navier-Stoke 방정식에 넣고 이 마찰 힘의 크기를 변화시킴으로 해서 유체 방정식에서의 연성 경계 조건을 만족시켰다. 선형 탄성 방정식에서 Divergence이론을 이용해서 경계에서 작용하는 외력이 하는 일을 내부 시스템에 하는 일로 계산하였다. 개발된 모노리스 해석 방법을 이용하여 저속 비압축성 유체가 구조에 미치는 압축력을 계산하였고 이용하여 컴플라이언트 미케니즘을 설계하였다.

본 연구는 전통적인 형상탐색 기법중의 하나인 내력밀도법을 건축구조물의 통합설계최적화 과정에 도입하고 이와 관련된 이론적 배경과 수치해석 결과를 기술하였다. 통합설계최적화 기법은 크기최적화, 형상최적화 그리고 위상최적화와 같이 다양한 개별최적화 기법을 이용하게 되는데 본 연구에서는 구조물의 형상을 결정하는 단계에서 내력밀도법을 이용하였다. 특히 본 연구에서는 내력밀도법과 다른 개별최적화기법과의 연계성에 대하여 기술하고 아치형 트러스 구조물의 통합설계최적화를 수행하였다.

본 논문에서는 고유치문제에 근거한 텐세그러티 구조물의 형상탐색에 대하여 제시하고자 한다. 하지만 자기평형 응력을 구하기 위해서 정방형 행렬이 아닌 장방형 행렬을 풀어야 하는 난제가 발생하므로 선행 연구자들은 이를 해결하기 위해 내력밀도법과 일반역행렬을 이용한 방법 등을 제시하였다. 본 연구에서는 새롭게 형상을 탐색하는 방법을 제시하여 텐세그러티 구조물 및 케이블 돔 구조물의 자기평형 응력을 얻었다. 제시한 방법은 기존의 방법을 기본으로 한 모든 절점의 평형 방정식을 고유치문제로 정식화하였다. 이를 증명하기 위해 몇 가지 예제에 대하여 수치해석을 수행하였고 타당성을 검증하기 위하여 기존의 방법과 비교하였다. 제시된 방법은 기존의 방법과 같은 결과가 나왔으며 해답을 얻는 과정이 훨씬 간단하였다.

건물의 수직부재는 시공 후 시간이 지남에 따라 수축하게 된다. 이러한 현상을 기둥축소 현상이라고 부르며 원인으로는 탄성, 비탄성, 환경적 요인 등 여러 가지가 있다. 각 수직 부재에 걸리는 하중의 종류와 크기, 그리고 처한 환경 등이 다르므로 부재별로 축소량에 차이가 있게 된다. 이로 인하여 건물은 여러 가지 피해를 입게 된다. 이에 따라 수직부재인 기둥과 전단벽의 축소량을 예측하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 예측된 축소량을 보정하는 기법에 관한 연구는 그리 많지 않다. 따라서 본 논문에서는 선행 연구되었던 기존의 부등 축소량 보정 기법의 한계에 대하여 지적하고 새로운 보정기법인 평균을 이용한 부등축소량 보정기법을 제시하였다. 본 논문에서 제시한 보정기법의 효용성을 입증하기 위하여 같은 예제에 대하여 기존의 방법과 본 논문에서 제시한 방법을 이용한 결과들을 비교, 정리하였다.

본 연구의 목적은 유비쿼터스 환경에서 디지털 미디어와 도시경관과 결합한 형태로 나타난 제3의 공간인 도시 경관 미디어의 디자인 방향성 제시와 분석틀을 제안하는데 있다. 디지털 미디어 기술의 다양성과 독창성은 도시 환경을 미학적으로 향상시킴과 동시에 문화컨텐츠의 중요성을 부각시킴으로써 도시의 정체성을 높이는 원동력이 될 것이다. 도시 경관은 도시 활동의 근원으로써 정보의 공급 역할, 공공의 장으로서 휴식과 나눔의 기능, 담론의 장으로서 커뮤니케이션 공간 기능을 담당해야 한다. 이를 위해 도시 경관 미디어 시설물 평가요소 도출과 디자인의 방향성을 제안하고자 한다.

본 연구에서는 한강 상 교량인 올림픽대교를 대상으로 첨단 무선센서를 구조물 주요 부재에 설치하고 본 센서를 통해 취득되는 데이터를 활용하여 실시간 구조 건전도 모니터링 시스템을 구축하는 것을 목적으로 하였다. 본 시스템은 유비쿼터스 센서 네트워크(USN, Ubiquitous Sensor Network)기술을 적용하여 림픽대교 주요 구조 부재 모니터링을 위한 센서 및 데이터 로깅 시스템으로 구성되어 운영된다. 본 연구에서는 1축 가속도계, 3축가속도계, 온도계, 경사계, 풍향풍속계 5종의 무선 센서를 총 10개 설치하였으며, 센서의 전원은 태양광 자가 전원공급 시스템으로 하였다. 데이터는 시스템 구축완료 후 9월1일부터 9월 7일까지의 일주일간의 데이터를 활용하여, 기존에 설치되어 있던 유선시스템으로부터 취득된 데이터와 비교분석하였으며, 이를 통행 USN 기반의 교량 계측시스템에 대한 실용성을 검증하였다.

기하형상이나 엔지니어링에 관한 정보를 3차원 모델기반으로 다루는 BIM기술은 기존의 2차원 도면작업들에 비해 업무의 효율성이나 신속성, 비용측면 등에서 많은 이점을 제공할 수 있어 건축계획 및 설계, 엔지니어링, 시공, 유지관리, 에너지분석 등 건설산업의 전 분야에 활용되고 있다. 본 논문은 BIM용 프로그램들간에 정보교환을 위해 사용되는 건물의 국제표준 정보모델인 IFC 파일로부터 구조해석을 위한 건물형상모델을 자동으로 구축하기 위한 방법을 제시하고, 실제 구현한 프로그램으로 적용사례를 보여준다.

효율적인 국토관리 및 국가산업 육성, 이를 통한 대시민 서비스를 강화하고자 U-City 구현이 활발히 진행되고 있다. 국내의 경우 U-City 구현을 위한 인프라 및 요소기술들에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으나 서비스, 공간 등에 대한 연구와 상호 호환 및 연동에 대한 기반 연구가 부족한 실정이다. 또한 도시민의 수요와 요구를 제대로 반영하지 못하는 서비스 제공과 개념적으로 동일하거나 유사한 서비스가 중복 개발되는 문제가 발생하고 있다. 이러한 U-서비스의 과다한 중복생산을 지양하고, U-City에 거주하는 도시민들이 체감할 수 있는 시민친화적 서비스를 도출을 위한 연구의 필요성이 제기되고 있다. 본 논문에서는 도시민의 요구를 반영한 수요자 중심의 서비스 항목을 도출하였고, 서비스 제공의 우선순위를 제안하였다. 따라서 U-서비스 도입시의 파급효과를 극대화하고 결과의 타당성 한계를 극복하고자 한다.

유비쿼터스 IT시대에 우리사회가 적절하게 대응하여 국민의 삶의 질을 향상시킴은 물론 새로운 성장 동력을 마련하는데 도움을 줄 수 있도록 u-City 서비스 개발에 대한 움직임이 강하게 일고 있다. 이에 본 논문에서는 u-City 내에서 발생할 수 있는 교통돌발상황에 대하여 시민들에게 편의를 제공 할 수 있도록 교통 돌발상황 대응조치 서비스에 관한 정의서를 작성 하였다. u-교통 돌발상황 대응조치 서비스의 주요 특징, 프로세스, 서비스 주요 기능을 정의하고, 비즈니스 모델 및 R&R, 시스템 구성을 분석 정의 하였다. 이 정의서를 통하여, u-Ctiy 내의 새로운 서비스 모델을 적용하고자 한다.

본 논문에서는 라인파이프 강관의 압축-휨 좌굴 성능 평가 기법을 개발하기 위해 비선형 유한요소해석을 사용하였다. 고강도 강재의 연성거동을 모사하기 위해 범용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS의 사용자 재료모델을 사용하여 GTN(Gurson-Tvergaad-Needleman) 모델을 작성하였다. 실험결과와의 비교를 통해 재료모델상수를 결정하였으며 압축-휨 좌굴 실험의 모사에 사용하였다. 압축-휨 좌굴 성능 평가는 비선형 유한요소해석의 결과로부터 얻어진 한계압축변형률과 최대휨모멘트를 기준으로 수행될 수 있다. 개발된 성능 평가 기법은 고강도 강재를 이용한 라인파이프의 설계 시 대변형 거동 분석에 유용하게 사용될 수 있다.

LED는 기존의 발광원에 비해 훨씬 높은 파워와 효율성으로 인해 최근 들어 각종 조명이나 교통신호 등에서 사용이 급증하고 있다. LED 재료를 위해 지금까지 여러가지가 연구되어 왔는데, 갈륨 질화물 (Gallium Nitride, GaN)에 기반한 시스템이 최근들어 가장 큰 관심을 받고 있다. GaN 방식은 열적으로 매우 안정성이 있고, 1.9 ~ 6.2 eV 범위의 넓은 밴드의 Gap, 그리고 인듐이나 알루미늄과 결합하여 청, 녹, 백색등의 다양한 빛을 발생할 수 있는 장점을 가지고 있다. 예를 들어 청색 LED는 광학 방식의 기록매체에, 백색 LED는 기존의 조명램프의 대체용으로 활용이 가능하다. 이러한 장점 덕분에 GaN기반 LED 시장은 1994년에 최초로 상용화 된 이래 최근 급격한 성장을 보여 왔다. 그러나 GaN은 다른 III~V 타입의 반도체 재료와는 달리 재료가 성장하기 위해 사파이어와 같은 별도의 기판을 필요로 하는 문제가 있다. 이것은 결국 전위발생과 같은 격자의 부조화 같은 문제를 야기하여 결국 LED의 성능을 떨어뜨리는 요인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy) 방법이 개발되었는데, 이 방법은 시간당 100 미크론의 매우 빠른 성장속도로 높은 두께의 레이어를 만드는 장점이 있다. 이렇게 성장된 GaN 레이어는 베이스 기판에서 쉽게 분리되어 활용이 가능하다. 그러나 HVPE 기술은 성장 공정에서 두께를 균일하게 만들도록 제어하는 것이 매우 어렵다는 문제가 있다. 따라서 HVPE 방식에서는 이러한 조건을 만족시키기 위해 반응현상에 대한 물리적 해석을 토대로 공정조건을 정밀하게 설계해야 한다. 이를 위해 최근에 실험 또는 시뮬레이션을 활용하여 이러한 공정조건을 향상시키기 위한 여러 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 이러한 연구의 일환으로 반응로에 투입되는 여러 기체의 유량과 존별 주변온도 조건을 입력변수로 하고, 이들이 GaN 성장에 미치는 영향을 분석하였다. HVPE 시스템에서 가장 이상적인 목표는 반응기체가 층류유동을 유지하면서 대부분의 반응이 기판위에서 이뤄지며, 기판위에서 성장되는 재료의 두께가 균일하게 되는 것이다. 입력변수들이 이러한 결과에 어떠한 영향을 미치는 지 분석하기 위해 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 수행하는 상용코드 FLUENT를 사용하였다. 보다 실제에 가까운 해석을 위해서는 기체간의 화학반응을 포함해야 하나, 해석의 편의와 효율을 위해 본 연구에서는 열 및 유동해석만을 수행하였다. 한편 실제 반응로의 우수성은 성장속도와 두께분포의 균일도를 통해 평가된다. CFD 해석을 통해 이들을 분석하기 위해 기존에 수행한 실험조건을 해석하고 해석결과의 유동패턴/압력분포를 실험결과의 성장속도/두께분포와 비교하고, 이중에서 관련성이 높은 해석결과변수를 우수성 평가에 활용하였다. 기존의 실험결과를 토대로 이러한 중요 결과변수와 함께 이들에 대한 목표값이 도출되고 나면, 입력 공정조건 - 사용기체의 유량과 주변온도 조건 - 에 대해 실험계획(DOE,Design of Experiment)을 수립하고 목표성능을 구현하기 위한 최적설계를 수행할 수 있다. 일반적으로 CFD를 통해 최적의 설계나 공정조건을 탐색하는 작업은 1회의 CFD 계산시간이 매우 오래 소요되기 때문에 쉽지 않다. 그러나 본 연구에서는 CFD와 DOE의 적절한 조합을 통해 적은 수의 해석을 가지고도 원하는 결과를 효율적으로 얻는 것이 가능함을 입증하고자 한다. 본 발표에서는 아직 이러한 연구가 완성되지 않은 시점에서 제반 연구개요를 소개하고 현 시점까지의 연구 결과 및 향후 계획을 소개하고자 한다.

구조요소의 설계에서 유한요소해석은 매우 효과적인 방법이며 정확한 해석 기술을 요구한다. 그러나 제조 공정이나 환경에 따라 달라지는 재료 물성이나 불확실성을 내포하는 피로 물성을 확정적인 값으로 이용하는 등 입력 변수의 부정확한 정보로 인해 유한요소해석 결과를 신뢰하지 못하는 경우가 자주 발생한다. 실제 시험을 통해 설계의 결과를 예측하는 것은 경제적인 측면과 시간소요 면에서 한계가 따르기에 신뢰할 수 있는 유한요소해석 방법이 요구된다. 본 연구에서는 고주기의 피로 해석을 위해 유한요소해석을 이용하여 스프링의 응력-수명(S-N) 파라미터를 역 추정하고 수명을 예측해 보았다. 이를 위해 실제 산업현장에서 쓰이는 자동차 서스펜션 코일 스프링을 예제로 사용하였다. 시험 모델에 대해 불확실성을 고려한 베이지안 접근법을 이용하여 입력변수의 파라미터를 역 추정하였으며, 마코프체인몬테카를로(Markov Chain Monte Carlo) 기법을 이용하여 얻어진 피로 물성 파라미터의 샘플 데이터를 이용해서 유한요소해석을 실시하고 신뢰수준 내에서 새로운 구조요소의 피로수명을 예측하였다.

최근 자동차 업계서는 차량의 온실가스 배출량을 줄이고 연비를 개선시킬 수 있는 방법 중의 하나로 경량화 소재를 사용하여 차체의 중량을 줄이는 연구가 활발히 진행 중에 있다. 특히 알루미늄 합금의 경우 기존 강재에 비해 비중이 낮아 가볍고 부식에 대한 저항성이 높아 많이 사용되어지고 있는 추세이다. 본 연구에서는 먼저, 저입열 용접공정을 적용하여 용접 변수와 토치의 각도에 따른 인장강도 특성을 비교하여 적정 용접 범위를 산정하였으며, 인장강도와 비드형상의 관계를 다중 회귀 분석을 이용하여 비드 예측 회귀 모델을 제시하였다. 또한 호감도 함수를 적용한 반응표면분석법을 이용하여 자동차 생산 현장에서 겹치기 용접 이음부의 강건한 용접 품질을 가질 수 있는 최적용접 공정 조건을 도출할 수 있는 효과적인 방법을 제안하고자 한다.

환경문제에 대한 관심으로 자동차에 대한 경량화가 요구되는 동시에 안전규제가 강화 되고 있어, 높은 인장강도를 가지는 고강도 강의 차체 적용 비율이 점차 증가하고 있다. 또한, 자동차 1대를 조립하기 위한 저항 점용접 횟수를 줄이고, 용접부에 충격안정성을 확보하기 위한 관심이 고조되고 있다. 따라서, 국내 자동차 산업에서 용접부의 신뢰성을 보장하기 다양한 비파괴 검사를 적용하고 있으며, 생산 공정에 적용하고 있다. 그중에서 용접 전극 사이에서 동저항(Dynamic resistance, 용접 공정중모재의 저항값의 변화)을 계측하여 용접성을 평가하는 방법이 제시되고, 차체 조립공정 중에 적용하려는 시도가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 자동차 차체용 냉간 압연강판(590MPa dual-phase steel)을 인버터 DC 저항 점 용접하여, 용접전극 사이에서 동저항을 측정 하였다. 용접성은 인장전단 강도로 평가하였고, 용접 공정 변수는 용접 전류, 용접 시간, 가압력을 선정하였다. 동저항 그래프의 ${\alpha}$-peak와 ${\beta}$-peak값을 인장전단 강도에 따라 회귀 분석하여, 동저항에 따른 인장전단 강도를 예측하였다. 추가적으로, 용접부의 외관 형상 중에 압흔 깊이와 압흔자국 지름에 대한 회귀분석을 실시하였으며, 용접부 형상에 대한 신뢰성을 부여하였다.

본 논문에서는 다중벽 탄소 나노튜브를 작동유체로 사용하는 전자장치 냉각용 소형 히트파이프의 열적성능을 실험적으로 확인 하였다. 실험의 결과들을 바탕으로 다중벽 탄소 나노튜브 나노유체를 작동유체로 사용하는 히트파이프의 열저항은 동일한 충진량을 가지는 물을 작동유체로 사용한 히트파이프와 비교하여 나노유체의 부피비가 0.5%일때, 최대 18.6% 감소한다. 다중벽 탄소 나노튜브 나노유체의 열저항은 동일한 입열량에서 나노유체의 부피비가 증가 할수록 감소하는 것을 알 수 있다. 이를 통하여 다중벽 탄소 나노튜브 나노유체 히트파이프의 열저항은 나노유체의 부피비에 변화에 따라서 변한다는 것을 확인 할 수 있으며, 추가적으로 증발부에서 유체의 기화로 인한 나노입자의 증착에 의하여 열전달 표면적의 증가 또한 열저항의 감소 원인으로 예측가능 하다.

본 논문에서는 준정상 상태법을 이용한 열전도도 측정장치의 불확실도를 분석하고 측정된 열전도도의 불확실도에 가장 큰 영향을 미치는 요인이 온도 측정 센서의 정확도와 측정유체의 윗면과 아랫면의 온도 차임을 알아내었다. 특히 온도 측정센서의 정확도가 $0.1^{\circ}C$일 때 측정유체의 윗면과 아랫면의 온도차가 $18^{\circ}C$이상이면 준정상 상태법을 이용한 열전도도 측정장치의 불확실도가 ${\pm}1%$이내로 들어옴을 알 수 있었다. 따라서 온도 측정센서가 $0.1^{\circ}C$의 정확도를 가지며 측정유체의 윗면과 아랫면의 온도차가 $18^{\circ}C$이상이 되는 불확실도 ${\pm}1%$을 갖는 준정상 상태법을 이용한 나노유체의 열전도도 측정장치를 개발하였다. 개발된 실험장치의 검증을 위하여 DI-Water의 열전도도와 $Al_2O_3$ 나노유체의 열전도도를 각각 측정하여 기존 문헌 및 선행 연구자의 결과와 비교하여 보았고 개발된 장치가 ${\pm}1%$ 이내의 불확실도를 가지고 나노유체의 열전도도를 측정할 수 있음을 확인하였다.

프리스트레싱 시스템이 도입된 구조물의 사용수명이 오래됨에 따라, 이들 구조물의 잔존수명 평가와 보수 및 보강 등의 유지관리 차원에서 프리스트레싱 시스템의 현재 긴장력에 대한 평가는 매우 중요한 현안이 되어왔다. 따라서, 본 논문에서는 프리스트레싱 시스템의 현재 긴장력을 평가하기 위한 첫 단계로서 프리스트레싱 시스템의 긴장력이 구조계의 강성에 미치는 영향을 평가하였다. 이를 위하여 부착식 텐던 형식의 프리스트레싱 시스템이 도입된 시험체를 대상으로 SIMO sine sweep test를 수행하고 긴장력과 시험체의 유효 강성에 대한 상관성을 규명하였다. 그 결과, 프리스트레싱 시스템의 긴장력은 시험체의 유효강성을 증가시키며, 저차 고유진동수가 긴장력과 높은 상관성을 지니는 것으로 나타났다.

논문에서는 부착식 텐던 격납건물의 유효긴장력 평가를 위해서 제작된 테스트 빔에 대한 고유진동수 해석을 수행하였고, 그 결과를 기술하였다. 제작된 테스트 빔은 원전 격납건물의 1/5 축소모형으로 설계하였고, 긴장력 수준을 5가지로 분류하여 실험에 의한 고유진동수와 SI(System Identification)기법을 위하여 모델링한 3차원 유한요소해석에 의한 고유진동수를 비교 분석하였다.

본 연구는 부착식 PSC 텐던의 긴장력를 비파과적인 방법으로 추정하기 위한 방법을 소개한다. 제안기법은 텐던 정착단 양쪽 단부에 가속도계를 부착하고, 가속도신호의 도달 속도를 계측함으로써 텐던의 긴장력을 추정하는 방법이다. 가속도신호의 도달속도를 산성하기 위하여 신호의 상호상관을 이용하는 방법을 제안한다. 제안기법은 도입장력이 다른 6개의 8m 부착식 PSC 시험체를 통하여 검증되었다.

월성 1호기 격납건물에 대하여 극한내압하중에 대한 확률론적 취약도 평가를 수행하였다. 격납건물 성능의 불확실성은 가동중 검사 결과를 통해 얻어진 재료 물성치 중앙값과 텐던 긴장력 중앙값을 적용하여 고려하였다. 격납건물은 개구부를 고려하여 3차원 유한요소로 모델링하였으며, 확률론적 취약도 평가를 위하여 대규모의 비선형 유한요소 해석 모델을 적용하기에 적합한 효율적인 취약도 평가 기법을 개발하였다. 월성 1호기 격납건물에 대한 취약도 평가 결과, 벽체 중단부가 극한내압발생으로 인한 방사능물질 누출에 가장 취약한 것으로 나타났으며, 중앙값 성능은 약 55psi, 고신뢰도 저파괴 파괴확률값인 HCLPF(High Confidence Low Probability of Failure)는 약 29psi를 나타내었다.

본 논문에서는 교량의 볼트 체결부, 응력집중부 등 손상의 발생이 유력한 위치에 부착된 압전센서-무선 임피던스 센서노드를 통해 구조물의 건전성을 지속적으로 모니터링 하는 시스템을 소개하였다. 임피던스 기반 건전성 모니터링에 있어서 구조물에 발생하는 손상에 따라 민감하게 반응하는 주파수 성분이 달라지기 때문에, 이러한 주파수 영역을 자동으로 결정함과 동시에 손상에 관한 정보를 획득하기 위하여 인공신경망 기법을 적용하였다. 제안된 기법은 기존에 구축되어 있는 데이터베이스를 기반으로 구조물에 발생한 손상의 종류 및 손상의 정도를 판단하는 것을 목적으로 한다. 무선 임피던스 센서노드-인공신경망 기반 손상탐색 통합 시스템은 실제 강교량에서 발생한 볼트풀림, 균열 등 국부적인 손상의 진단을 위하여 적용되었으며, 그 유효성을 입증하였다.

본 연구에서는 전역적-국부적 구조건전성 모니터링을 위한 무선센서노드로서 가속도 및 임피던스 응답신호의 계측이 가능한 다기능 무선센서노드를 개발하였다. 이를 위해 첫째, 가속도 및 임피던스 응답의 계측이 가능한 다기능 무선센서노드를 설계 및 제작하였다. 둘째, 다기능 무선센서노드의 성능검증을 위하여 트러스교 모형을 대상으로 진동실험을 수행하였다. 셋째, 다기능 무선센서노드로부터 취득된 가속도 및 임피던스 응답을 이용하여 트러스 구조물의 구조 건전성 모니터링을 통해 다기능 무선센서노드의 적용성을 검증하였다.

여러 가지 지하시설물 중 국가 주요 자원의 수송망을 책임지는 주요구조물인 수도관, 가스관등의 배관구조물은 접근이 쉽지 않은 지하공간에 복잡하게 연결되어 있어 그 중요성에 비해 유지, 관리, 보수가 쉽지 않았다. 이러한 배관구조물을 균열, 조인트 풀림 등의 손상으로부터 보다 안전하고 효율적으로 관리하기 위하여 상시적 배관구조물 손상진단기법을 연구하였다. 이를 위해 배관 구조물 시험체에 볼트풀림, notch 등과 같은 손상에 대하여 대표적인 압전센서인 PZT와 MFC를 부착하고 임피던스기법 및 유도 초음파기법을 적용하여 볼트풀림개수, notch 손상개수 증가에 따른 출력신호를 반복 계측하였다. 객관적인 평가를 위해 계측된 신호를 신호처리기법인 웨이블렛 변환을 수행하고, RMSD 및 1-CC의 손상지수를 사용하여 구조물손상을 정량화 시켰으며 이를 토대로 구조물의 건전성의 기준이 되는 임계값을 설정함으로서 임피던스와 유도초음파 두 검색기법을 이용한 상시적 배관구조물 건전성 모니터링의 가능성을 살펴보았다.

무기저 손상 진단 기법은 능동센서를 이용하여 과거의 기저자료와 현재 상태에서 취득한 유도파의 정보를 비교하지 않고, 구조물의 현재 상태에서 취득한 신호만을 분석함으로써 구조물의 상태를 진단하는 기법이다. 온도 변화 및 하중 변화 등의 외부 환경의 변화에 민감한 유도파의 특성으로 인하여 기저자료를 이용하는 과거의 방법론은 현실적용성이 떨어질 우려가 있다. 본 무기저 손상 진단 기법은 외부 환경적 영향을 최소화함으로써 구조물의 상태를 효율적으로 진단할 수 있다. 최초, 본 연구진에서 제안하였던 무기저 기법은 두 쌍의 능동센서를 구조물에 양면 대칭으로 배치시켜 능동센서의 극성을 이용한 방법이었다. 하지만 실제 구조물의 양면에 완벽한 대칭성을 유지하며 능동센서를 배치시키는 것은 사실상 불가능하다. 이와 같은 한계점을 극복하기 위해 신개념의 듀얼 능동센서를 활용한 무기저 손상 진단 기법이 제안되었고, 수치해석 및 연구실 환경에서 제한적으로 그 실용성이 검증되었다. 본 논문에서는 무기저 손상 진단 기법의 실 구조물에의 적용성을 폐교량을 대상으로 검토하였다. 특히, 보강재를 포함하는 영역에서 본 기법을 적용함으로써 실제 구조물에 적용 가능성을 검증하였다.

본 논문에서는 지반에 매립된 파이프에서 전파되는 유도초음파의 종파 모드 특성을 분석하였다. 지상 배관과는 달리 매립 배관에서는 주변 매질로 유도초음파의 누설이 발생할 수 있으며, 이로 인하여 유도초음파의 감쇠가 상대적으로 커질 수 있다. 따라서 본 연구에서는 유도초음파의 여러 특성들 중 종파 모드의 감쇠 특성을 중점적으로 분석하였다. 감쇠에 영향을 미치는 지반의 파동 특성(밀도, 체적종파속도, 체적횡파속도)을 결정하기 위하여 포화도와 다짐을 고려하였다. 포화도가 증가할수록 지반의 체적종파속도와 체적횡파속도는 감소하며, 다짐된 지반은 밀도와 체적종파속도, 체적횡파속도를 증가시킨다. 이와 같은 조건으로 결정된 지반의 파동 특성치와 배관의 물성치를 바탕으로 유도초음파 종파 모드의 감쇠 곡선을 계산하고, 특성을 분석하였다. 결과적으로 포화도가 증가할수록 종파 모드의 감쇠는 감소하는 경향을 나타내었고, 다짐이 증가할 경우 감쇠는 전반적으로 증가하는 경향을 나타냄을 알 수 있었다.

최근 건설 기술의 비약적인 발전으로, 국내외적으로 장대교량의 건설이 증가하고 있다. 이러한 장대교량들은 지속적인 안전성 관리가 필요하며 현재 국내 다수의 장대교량들에는 다양한 센서로 이루어진 구조건전성 모니터링 시스템이 설치, 운용되고 있다. 장대교량과 같은 대형 구조물의 물리적 상태를 정확하게 파악하기 위해서는 다수의 센서배치가 필요로 하지만, 이는 센서 자체의 비용뿐만 아니라 센서와 데이터 서버를 연결하는 케이블의 설치비용으로 인하여 상당히 제약을 받을 수 밖에 없다. 실례로 홍콩의 Tsing Ma 대교의 경우 350개의 센서를 설치하는데 약 8 백만불이 넘는 금액이 들었으며(Farrar 등, 2004), Celeby(2002)의 보고에 의하면 각 센서의 채널 당 케이블의 설치비용으로 약 5000불의 비용이 소모되고 있다. 본 연구에서는 이러한 센서와 이러한 불편함을 극복하기 위하여 자체 연산기능을 가지고 있는 스마트 무선 센서를 개발하고, 이를 해남과 진도를 잇는 연육교인 제 2 진도대교에 적용, 사장교의 구조 건전성을 저비용 및 높은 편의성으로 모니터링 하기 위한 테스트베드를 구축하였다.

본 논문은 최근 이슈가 되고 있는 대형 건축/토목구조물에 대한 동적계측, 시스템판별, 모델향상 등을 통한 건전도 평가기법에 대하여, 현재까지 개발된 혹은 개발되고 있는 기술사항 들을 소개한다. 특히, 가속도계를 사용하여 의도하는 진동기록을 획득하기 위한 합리적인 Hardware Chain 구성, 이로부터 신뢰성 있는 동적 구조성능치를 추출하기 위한 다양한 고급 모달해석기법 및 보다 자세한 구조정보 획득 및 손상감지 등을 위하여 실험치와 유한요소 해석치를 일치시키는 모델향상기법에 대하여 기술하였다. 또한 이러한 기술들을 실제 구조물인 고층건물 및 비닐하우스 아치구조에 적용하였으며, 이러한 경험에 근거하여 현 모니터링 기술의 문제점 및 향후 개선방향 등을 토의하였다.

구조물의 건전도를 평가하기 위해 상시 구조물 계측을 이용한 Structural Health Monitoring (SHM) 시스템을 적용하게 된다. SHM 시스템의 궁극적 목적은 계측된 데이터를 이용하여 구조물의 손상위치 및 손상정도를 분석하여 거주자에게 유지관리정보와 대처요령 신속하게 제공하는 것이다. 따라서 본 연구에서는 구조물의 손상탐지를 위해 인공신경망(Artificial Neural Network)을 도입한 알고리즘을 수립하고, 이를 3층 실대 RC Mock-up 구조물에 적용하여 성능을 평가하였다. 먼저 인공신경망의 학습을 위해 구조해석 프로그램을 이용하여 구조물의 손상에 따른 동적특성 변화 데이터베이스를 구축하였다. 그리고 학습된 인공망에 실제 구조물에서 추출한 동특성의 변화를 입력하여 손상탐지를 실시하였다. 이를 통해 인공신경망의 학습방법, 학습데이터의 정규화 방법 등을 규명하고 인공신경망을 이용한 손상탐지의 효과를 분석하였다.

일반적으로 모델개선에서는 부재단위의 강성을 파악하기 때문에 구조물의 취약부인 부재단부의 손상이 집중될 경우 손상의 형태를 세밀히 파악하기 어려우며 손상된 구조물의 거동을 정확하게 모사하기 어려운 단점이 있었다. 이를 해결하기 위해서는 부재 단부에 발생한 손상을 고려할 수 있는 좀 더 정밀한 해석 모델을 통한 모델개선이 필요하다. 본 연구에서는 부재 단부에 반강접 접합을 가지는 해석모델을 사용해 모델 개선을 실시하고 이를 통해 접합부의 손상 평가와 손상 구조물의 거동을 파악하였다. 제안된 방법을 5층 1경간의 RC 벽식 실험체의 손상탐지에 적용하였으며 그 결과 부재단위 모델을 사용할 때보다 더욱 정확하게 구조물의 손상을 평가하고 거동을 모사할 수 있었다.

원자력 발전소의 격납건물은 인위적 또는 자연적 재해로부터 방사능의 외부누출을 방지함으로써 공중을 보호하는 역할을 하기 때문에 지속적인 건전성 확인을 통해 안전을 확보하는 것이 필수적이다. 격납건물의 구조적 건전성 확인은 통상 주기적으로 콘크리트에 대한 비파괴강도, 균열 및 중성화, 프리스트레스 텐던의 유효 긴장력 등의 측정을 통해 수행되고 있으나, 이러한 검사는 국부적인 건전도 정보만을 제공할 뿐 격납건물과 같은 대형 구조물 전체의 건전성에 대한 신뢰성 있는 평가 결과를 얻는데 많은 시간과 경비가 소요된다는 단점이 있다. 이러한 단점은 최근 구조물 전체의 상태를 평가하는 방법으로 주목받고 있는 구조건전성모니터링(Structural Health Monitoring, SHM)기법을 이용하여 극복할 수 있다. 본 논문에서는 실제 운전 중인 격납건물을 대상으로 상시진동 측정을 수행하였으며, SHM 기법의 기초자료로 활용될 수 있는 동적특성, 즉 격납건물의 고유진동수와 모드형상을 제시하였다.

일반적으로 구조부재의 안전성 평가는 계측된 센서의 변형률로부터 부재의 최대응력 또는 부재력 수준을 결정하고 설계기준에 의한 부재의 허용응력 또는 설계 강도와의 비교에 의해서 이루어진다. 그러나 이러한 설계기준은 건물의 설계단계에서 미리 가정된 하중 및 부재의 강도에 대한 여러 확률분포 또는 안전율을 반영하여 작성된 것으로 실질적으로 센서로부터 측정한 데이터를 직접 설계기준에 반영하는 것은 합리적이지 못하다. 본 연구에서는 실제 센서로부터 측정되는 변형률을 이용하여 합리적으로 구조부재의 안전성 평가를 수행하기 위한 방법을 모색하고자 한다. 설계기준을 고려한 변형률 제한치, 저감계수가 도입되었으며 이에 추가적으로 센서와 관련한 계수를 도입하여 구조부재의 안전성 평가를 위한 방향을 제시한다.

구조 건전성 모니터링에 사용되는 기존 센서들의 문제점을 극복하고 높은 분해능과 동특성 모니터링에 대한 이점을 지닌 FBG센서는 구조물 모니터링에 있어 큰 이점을 지니고 있다. FBG 센서는 점 센서라는 한계 때문에 구조물의 전체적인 변형률 및 응력 평가에 어려움이 있을 수 있다. 본 연구에서는 FBG 센서로부터 계측한 변형률 값들로부터 임의의 하중조건에서 철골 보의 변형률 분포를 추정하는 기법을 제시하였다. 임의의 개별 하중조건에 대해 FBG 센서로 계측된 값을 통해 센서의 부착 위치와 최소 필요 개수를 결정하고 변형률 추정식을 유도함으로써 FBG 센서의 계측 기법에 대한 기준을 세웠다. 나아가 임의의 조합 하중이 작용하는 실제의 경우를 고려하여 철골 보의 변형률 분포를 추정하는 보다 일반화된 수학적 모델을 제시하였다. 그리고 예제를 통하여 본 연구에서 제시한 변형률 분포 추정 모델을 검증하였다.

본 논문은 개미군락최적화 알고리즘을 이용한 트러스 구조물의 설계최적화에 대한 이론적 배경과 수치해석 결과를 기술하였다. 트러스의 설계최적화를 수행하기 위하여 구조물의 중량을 최소화하는 것을 목적 함수로 하고 구조물에서 발생하는 응력과 변위의 허용치를 초과하지 않는 것을 구속조건으로 이용하였다. 본 연구에서는 개미군락알고리즘을 구조물의 최적화에 적용하기 위하여 외판원문제(travelling salesman problem: TSP)를 재 정의하는 방법을 사용하였으며 최대-최소개미시스템(max-min ant system)을 도입하여 트러스 구조물의 최적설계를 수행하였다. 이때 이산화 된 설계변수를 사용하였으며 구속조건을 처리하기 위해서 벌점함수를 사용하였다. 본 연구를 통하여 개미군락최적화 알고리즘은 구조최적화에 그 적용 가능성이 높았으며 전통적인 최적검색 기법의 새로운 대안으로 이용될 수 있는 것으로 나타났다.

본 논문에서는 코리올리 효과를 가진 압전-구조 시스템의 주파수응답 해석을 효율적으로 수행하기 위한 크리로프 부공간 모델차수축소법을 제안하였다. 이 방법은 초기 유한요소모델과 축소모델의 전달함수의 계수인 모멘트를 일치시키는 방법을 이용하는 축소기법으로 이미 대형 유한요소모델의 주파수응답 해석에 효과적으로 이용되고 있다. 예제로 고려된 압전형 미소 각속도계의 해석에는 압전구동 하중과 구조체의 회전에 따른 원심력이 동시에 입력하중으로 고려되는 다중입력의 경우이므로 변환행렬 V의 생성시, block Arnoldi 과정을 이용하여 두 하중의 효과를 축소모델에 함께 고려한다. 본 문제에 제안된 축소기법을 이용한 결과, 축소모델을 이용하여 원래 시스템의 관심영역의 주파수응답을 작은 차수의 모델로도 정확하게 계산할 수 있음을 확인하였다. 본 논문에서 제안된 방법을 이용하면 다양한 가진조건과 각속도 입력 하에서의 주파수응답을 정확하고 더욱 효율적으로 계산할 수 있을 것이다.

본 논문에서는 ILM 교량의 특성상 압출 시 응력이 발생하며, 이러한 응력의 발생위치는 본구조물의 캔틸레버화가 되었을 시 나타나게 된다. 이러한 응력을 줄이기 위하여 ILM 교량의 기본설계 과정을 유전자 알고리즘 기법을 이용하여 단면의 형고에 변화를 주어 반복수행 함으로써 최적설계를 도출해 내는 연구를 수행하였다. 유전자 알고리즘을 통하여 교배를 시켜서 세대가 올라갈수록 모멘트는 줄어들고 목적함수는 올라가는 진행 과정을 보여 줌으로써 최적화 과정을 표현하였고, 단면의 형고를 바꿔 줌으로써 ILM 교량의 최적화를 확인할 수가 있었다. 본 연구에서 수행한 유전자 알고리즘을 이용한 최적화 방법을 보여주려고 한다.

아웃리거 시스템은 고층건물의 구조설계 시에 횡변위를 제어하기 위해 사용되는 가장 효율적이고 널리 사용되는 구조시스템 중 하나이다. 아웃리거는 설치 위치의 최적성에 따라 횡변위 제어효과에 상당한 차이가 있으며, 1970년대 이후부터 아웃리거의 최적위치에 관한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 아웃리거의 최적위치는 구조물의 전단벽, 아웃리거, 외각기둥의 요소간 강성비에 따라 변하는 값이므로, 아웃리거 시스템의 횡변위는 요소간 강성비와 아웃리거 위치 모두에 의해 영향을 받는다. 따라서 초기구조설계 단계에서 아웃리거의 위치에 대한 결정과, 각 요소간 강성비의 선택은, 전체 구조 시스템의 효율성에 상당한 영향을 미치게 된다. 하지만 아웃리거 시스템의 최적 효율을 보장하면서, 구조물의 초기 설계 시에 참고할 수 있는, 아웃리거의 최적위치와 요소간 강성비에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 GA(genetic algorithm)을 이용하여 초기 설계 시에 참고할 수 있는 고층건물의 횡변위를 최소로 하는, 아웃리거의 최적 위치 및 요소간 강성비에 대한 연구를 진행하고자 한다. 이를 위해 시공된 예제 건물에 적용을 통해 그 효과를 검증해 본다.

풍력실험결과를 이용한 풍하중 산정 방법은 고층건물에 작용하는 풍하중을 산정하는 대표적인 방법이다. 일반적인 고층건물의 경우, 이 방법은 구조물의 형상에 변화가 없다면, 구조물의 고유진동수가 증가할수록 구조물에 작용하는 풍하중 크기는 감소하는 특성을 가지고 있다. 한편, 재분배기법은 단위하중법을 통해 계산되는 변위기여도를 근거로 하여 구조물의 형상은 유지하면서 각 부재 단면의 크기만을 변화시켜서 구조물의 강성을 조절하는 설계기법이다. 이 방법은 효과적인 물량 재분배를 통해 구조물의 강성을 증가시키고 이를 통해 구조물의 고유진동수를 증가시키는 특징을 가진다. 본 논문에서는 재분배기법을 이용하여 고층건물 구조설계 시 구조물에 작용하는 풍하중 크기를 합리적으로 감소시키는 방법을 제안하였다. 제안된 방법을 풍력실험을 실시한 실구조물에 적용한 결과 구조물에 작용하는 풍하중 크기가 감소하고, 이를 통해 구조물량을 효과적으로 감소시킬 수 있음을 확인하였다.

본 논문에서는 이산 변수 최적화에 적합한 유전 알고리듬을 이용하여 복합재 적층 패치의 최적강도설계를 수행하였다. 기저판(substrate)와 접착제(adhesive), 그리고 복합재 적층 패치로 이루어진 구조물에서 패치의 강도를 효율적으로 구하기 위해서 응력 함수 기반의 해석적 방법을 도입하였다. 면외 방향의 응력 함수를 가정하여 가상 공액일의 법칙(complementary virtual work principle)에 적용하였으며, 복합재 패치의 자유 경계조건으로부터 면내 방향의 응력함수를 결정하였다. 응력 함수를 통하여 구한 층간 응력 값은 자유 경계 효과를 잘 나타내었고, 이를 이용하여 패치의 강도 해석을 수행하였다. 강도 해석 시, 복합재 패치의 파괴 기준은 면내 응력들에 대해서는 최대 응력 척도를 사용하였으며, 층간 응력들에 대해서는 quadratic delamination 척도를 사용하였다. 유전 알고리듬을 이용한 최적강도설계 과정에서는 임의의 염색체가 주어진 적층 구속 조건을 만족할 수 있게 수정(repairing)하는 과정을 도입하였다. 또한 다수의 전역해(global optima)를 효과적으로 찾기 위해서 multiple elitism 기법을 도입하였다. 응력 함수 기반의 강도 해석방법과 유전 알고리듬과의 연계를 통한 복합재 적층 패치의 강도최적설계 기법은 패치 구조물의 해석 및 설계에 있어서 효율적인 도구로서 사용할 수 있을 것이라 사료된다.

이 연구에서는 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 비선형해석을 위한 전산플랫폼을 개발하였다. 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 전단거동을 정확하게 파악하고 합리적이면서 경제적인 설계기준의 개발을 위한 자료를 제공하는데 그 목적이 있다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 사용된 부착 또는 비부착 텐던요소는 유한요소법에 근거하며 프리스트레스트 콘크리트 부재의 콘크리트와 텐던의 상호작용을 구현할 수 있다. 이 연구에서는 프리스트레스트 콘크리트 깊은 보의 전단거동을 파악하기 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험 결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

최근 국내에서 해상교량 건설이 증가하면서 교량에 충돌하는 선박의 충돌력에 대한 관심도 증가하지만 선박충돌력에 대한 국내 기준은 AASHTO LRFD에 근거를 두고 있는 실정이다. AASHTO LRFD에 의한 선박충돌력은 Woisin의 평균충돌력 개념에 바탕을 두고 있으며, 충돌속도가 증가함에 따라 AASHTO LRFD에서 제시하는 충돌력의 변화곡선을 따르고 있다. 하지만 AASHTO에서 제시된 충돌력 변화곡선은 선박의 최대충돌력 변화곡선과 같이 선형적 변화를 보이는 반면, 본 선박 충돌해석 결과의 평균충돌력은 최대충돌력의 선형적 변화거동과 일치하지 않는 것으로 나타났다. 따라서 본 논문에서는 선박의 비선형 충돌해석을 통하여 AASHTO LRFD에 의해 산정되는 선박충돌력의 부적절성을 거론하였다.

본 논문은 초고층구조물의 해석방법으로 탄성변형과 아울러 시간의존성을 가진 크리프와 건조수축에 의한 비탄성변형을 고려한 비선형 시공단계 해석법을 제시한다. 기존의 초고층구조물 해석에서 주로 행하는 기둥 축소량 해석은 실무자의 경험과 프로그램을 통한 간략화에 맞추어져 있다. 이는 실제 시공 시 발생하는 구조해석 요소들을 충분히 반영하지 못하여 계산 값과 실제 값 사이에 오차가 발생된다. 비선형 시공단계 해석은 실제 시공 때 발생되는 해석변수들을 고려한 단계별 해석의 수행이 가능하며, 시간의 의존성을 가진 creep과 shrinkage의 효과를 함께 고려하여 일괄해석의 문제점을 구조해석 단계에서 실제상황에 가까운 해석을 가능하게 할 수 있다. 이를 위해 시공단계해석이 가능한 범용 프로그램을 이용한 50층 규모의 3차원 골조 프레임 모델 예제 해석을 통하여 기존 해석법들과의 비교, 분석으로 시간의 의존성을 고려한 시공단계해석의 필요성을 제시한다. 본 논문에는 범용프로그램인 SAP2000(ver.14)와 CEB-FIP모델 코드를 사용 하였다.

본 연구에서는 비보강 조적조에 대한 부재 비선형거동 및 비탄성힌지 속성을 고려할 수 있는 midas GEN Ver.741(해외판) 프로그램에 의한 비보강 조적벽체의 푸쉬오버 해석결과와 실험결과와의 비교를 통하여 비보강 조적조 건축물의 전단강도평가를 비롯하여 내진성능평가를 위한 역량스펙트럼 해석 프로그램을 검증하고자 한다. midas GEN Ver.741(해외판) 프로그램의 사용성 검증을 위하여 조적벽체의 축하중, 형상비, 쌓기방법(두께) 그리고 개구부 유무를 변수로 한 10개의 비보강 조적벽체의 전단강도를 비교 평가한다. 비보강 조적벽체에 대한 실험결과와 해석결과를 비교한 결과 각 시험체별 전단강도 값이 비교적 유사한 것으로 나타나며 국내 기존 비보강 조적조 건축물에 대한 해석방법으로 본 프로그램의 사용이 가능한 것으로 평가되었다.

본 논문에서는 텐셔닝 에어빔 시스템(Tensioning Air Beam System: 이하 TABS)의 휨실험 및 수치해석를 통하여 TABS의 성능을 고찰하고자 한다. TABS는 스위스의 엠파(EMPA)에서 Tensairity라는 이름으로 처음 제안되어져, 다수의 연구결과가 발표되었으나 설계에 있어 중요한 변수인 압력, 케이블 장력과 시스템 구조성능의 상관관계가 명확치 않으므로 실제 구조물의 적용에는 정성적, 정량적인 자료가 불충분하다고 할 수 있다. 따라서 텐셔닝 에어빔의 구조성능 파악을 목적으로, 다양한 압력조건과 케이블의 초기장력에 대한 구조실험을 실시하였고, 유한요소법을 이용한 해석결과와 실험값을 비교하여 제안모델의 유효성을 검토하였다.

본 논문에서는 선형 유한요소법과 동역학적 해석방법을 연계하여 유연 다물체 보의 거동을 해석하였다. 이 방법은 절대 절점 좌표계를 사용하였고, 몇 가지 수치 예제를 해석해 본 논문에서 설명하는 선형 유한 요소법과 동역학적 연계 해석방법의 타당함을 확인하였다.

본 연구에서는 원전격납구조물과 같이 고품질의 대형 매스콘크리트의 설계, 시공, 품질예측 및 관리에 필요한 구조물 건전성 평가시스템 구축의 일환으로 수화열 예측 프로그램을 개발하였다. 개발된 수화열 예측 프로그램은 국내에서 생산된 시멘트 및 결합재의 화학조성성분, 분말도와 같은 기초정보 및 배합정보를 입력하여 경시변화에 따른 수화발열량을 계산하는 방식으로서 기존의 연구결과를 바탕으로 개발되었다. 개발된 프로그램은 배합환경조건을 고려하여 초기배합온도 3종류(10, 20, $30^{\circ}C$)로 실험한 단열온도상승 실험 결과와 비교해 보았으며, 좋은 상관성을 나타냄을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 원전격납구조물과 같이 고품질을 요하는 콘크리트의 내구성설계 및 관리에 필요한 구조물 건전성 평가시스템 구축의 일환으로 콘크리트 미세공극구조 형성 예측 프로그램을 개발하였다. 개발된 미세공극구조 형성 예측 프로그램은 콘크리트의 강도 등과 같은 역학적 특성 및 유해이온 확산거동 예측에 활용되는 부분으로서 기존의 연구결과로부터 개발된 모델식들을 바탕으로 개발되었다. 개발된 프로그램은 콘크리트 시험체로부터 구하여진 MIP 실험결과와 비교해 보았으며, 상관성을 검토하였다.

본 논문은 콘크리트 구조물 중 원전구조물에서 열화요인에 따른 미세구조적 변화에 대해서 평가하였다. 이는 원전구조물의 경우 열화현상이 발생하게 되면 일반 구조물에 비해 심각한 영향을 초래하기 때문에 기존의 열화 평가 방법에 의존하기 보다는 미세구조적 관점에서 콘크리트의 열화를 재평가해야 한다. 그에 일환으로 열화 요인 중 동결 융해와 황산염에 대한 미세구조 평가를 실시하였다. 동결융해의 경우, 미세구조적 관점에서의 미세공극의 양이 증가하는 것을 확인하였으나 그 증가 폭이 크지 않음을 알 수 있었으며, 물리적 실험에서도 그 변화가 매우 작음을 확인할 수 있다. 그리고 황산염에서는 초지 침지 구간에서는 플라이 애쉬를 사용한 원전 콘크리트 배합이 콘크리트에 더 유리하게 작용함을 알 수 있다.

기존의 연구는 열화에 의한 물리적 평가 및 열화에 영향을 미치는 수화생성물의 존재여부에 대한 연구는 활발하게 이루어지고 있으나, 그에 따른 수화생성물의 정량화에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 논문은 XRD 분석 기법을 이용하여 원전 콘크리트 구조물에 대해 열화요인 중 탄산화와 황산염에 대한 상대적 정량화에 대한 연구를 실시하였다. 두 열화인자는 콘크리트 내의 수산화칼슘과 반응하여 에트린가이트와 탄산칼슘을 생성하게 되는데, 본 연구에서 열화인자에 대한 노출기간이 증가할수록 열화에 영향을 미치는 수화 생성물이 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. 그에 따른 수산화칼슘의 양이 감소하는 것도 확인 할 수 있었다.

본 논문에서는 MR 감쇠기의 비선형 특성을 등가의 선형감쇠로 치환하기 위한 방법으로 Newmark와 Hall이 제안한 감쇠계수를 이용하였다. 응답스펙트럼의 감쇠율을 나타내는 감쇠기계수는 구조물의 최대변위를 이용하여 등가감쇠비를 추출할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 하지만 이러한 응답스펙트럼은 구조물에 작용하는 지진하중의 특성에 따라 경향이 달라진다. 본 논문에서는 기존의 등가감쇠비 산정식을 수정하여 제안하고, 지진하중 특성에 따른 등가감쇠비의 변화를 살펴보았다. MR 감쇠기의 등가감쇠비는 가진하중과 최대마찰력의 비율에 따라 결정되며, 장주기 구조물의 경우 등가감쇠비가 감소한다. MR 감쇠기의 점성은 마찰감쇠와의 상호작용에 의해 단순한 산술합 이상의 감쇠비 증가 효과를 가진다.

본 논문에서는 TLD와 TLCD를 사용한 하나의 액체 감쇠기를 이용하여 건물의 양방향 응답 제어를 연구하였다. 초고층 건물이 풍하중을 받을때는 풍방향과 풍직각방향으로 진동하여 두 개의 댐퍼를 필요로 한다. 이 논문에서 제안된 댐퍼는 건물의 양방향 응답을 하나의 감쇠기로 제어할 수 있다는 장점이 있다. 이 댐퍼의 TLCD는 건물의 주축방향으로 TLD는 주축으로 직각되는 다른 방향으로 거동을 하게 된다. 실험을 통해 양방향 감쇠기를 사용하여 건물의 양방향 응답제어를 증명하였다. 첫 번째로 양방향 감쇠기에 의한 건물의 응답제어를 알기 위한 진동대 실험을 실시하였다. 진동대 가속도를 입력으로 하고 단자유도 건물의 가속도를 출력으로 하는 전달함수를 통해 결과를 나타내었다. 실험 결과 이 연구에서 제안된 감쇠기는 단자유도 건물의 양방향 응답을 제어하였고, 비틀림 응답도 제어 하였다.

This paper presents a finite element analysis on impedance parameters of anchor plates of structural cables under the change in cable forces. To achieve the objective, four approaches are implemented as follows: Firstly, theoretical background of electro-mechanical impedance is described. Secondly, anchor plates of structural cables are selected to experimentally examine the relationship between impedance parameters and cable force changes. Thirdly, finite element analysis is performed to verify the experimental results. Fourthly, a comparison between the experimental and numerical analysis on impedance parameters of anchor plate of structural cables under cable force changes is carried out.

현재 고속도로 상의 노후 교량에 대하여는 재하시험을 통하여 정량적인 내하력 평가를 수행하고, 만족스러운 수준의 내하력이 확보되지 않은 경우에는 보수, 보강 또는 교체를 수행한다. 그러나 교통량이 많은 고속도로사의 교량에 대해서는 재하시험이 매우 어렵고, 센서 케이블 작업으로 인하여 작업성이 떨어지는 경우가 많다. 본 연구에서는 이러한 문제점들을 개선하기 위하여 상시교통하중에 의한 교량 내하력 평가 시스템에 대한 연구를 수행하였다. 내하력 평가 대상 교량에 대하여 상시진동계측을 수행하였으며, 계측된 데이터를 통하여 교량의 동특성을 추정하였다. 추정된 동특성을 바탕으로 초기 해석 모델을 Downhill Simplex 방법을 이용하여 개선하였으며, 개선된 교량 모델을 이용하여 재하시험을 시뮬레이션 함으로써, 처짐 보정 계수를 구하였다.

고속도로에서 주행속도가 높아지게 되면, 도로의 노면 상태에 따라 차량의 안전과 쾌적한 운전자의 환경이 변화될 수 있다. 이처럼 도로의 노면 상태를 결정하는 주된 인자는 도로의 평탄성과 소성변형에 의한 노면의 요철이라고 할 수 있다. 평탄하지 못한 도로를 자동차가 고속으로 주행하게 되면, 자동차의 속도에 의한 도로와의 마찰이 발생하여 자동차에는 매우 큰 흔들림이 발생하게 된다. 또한, 도로의 경우에도 자동차의 차축과 도로면에서 발생하는 충격에 의해 미세한 진동이 발생하게 된다. 그리고 광섬유 브래그 격자(FBG)센서는 외부에서 작용하는 매우 미세한 물리량에 의한 변화의 측정이 가능한 매우 우수한 계측 센서로 사용이 가능하기 때문에 온도보상형 광섬유진동센서를 제작하였고, 이를 고속도로 포장면의 평탄성 모니터링에 활용하고자 하였다.

본 논문에서는 상사진동에서의 응답을 통해 구성된 모드유연도에 의해 추정되는 손상유발 변위를 이용하여 전당빌딩의 손상을 탐지하는 진동기반의 손상탐지 방법을 제시하였다. 이 방법은 전단빌딩의 층간변위를 활용하여 오직 손상이 존재할 때에만 발생하는 Damage-induced inter-story deflection (DI-ID)을 통해 손상탐지를 수행하는 방법이다. 구조물의 전체 자유도에 양의 전단력을 발생시킴으로써 층간변위를 분명히 파악할 수 있도록 하는 양전단력 탐색하중(Positive Shear Inspection Load)을 통해 DI-ID를 산정한다. 제안된 방법의 검증을 위해 5층의 전단빌딩 축소모형을 대상구조물로 선정하여 수치모의실험을 수행했다. 단일손상과 다중손상의 모사를 위해 1층과 3층의 휨강성을 각각 10% 씩 저감시켰고, 수치모의실험 결과, 단일손상과 다중손상 모두 정확히 손상발생 구역을 확인했다.