• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제13권5호
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• pp.413-430
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• 2011

최근 들어, 폭발하중에 대해여 안전한 사회기반시설에 대한 관심이 증가하고 있다. 폭발하중은 가스폭발이나 폭탄 폭발에 의하여 발생된다. 본 연구에서는 가스폭발하중을 받는 터널구조물을 각 부재로 나누어 1자유도 질량-스프링-감쇠기 모델로 치환하여 해석하는 모델을 개발하였다. 간이 모델을 사용하여 터널설계 요인인 최대 폭발하중크기, 지속시간, 부재 두께, 토피고에 대하여 민감도 해석을 수행하였다. 또한, 유한요소법을 사용하여 가스폭발에 대한 터널의 동적거동과 주변지반에 발생되는 파괴영역에 대하여 조사하였다. 1자유도 질량-스프링-감쇠기 모델과 FEM 해석결과의 비교로부터 터널의 중앙벽에 대한 동적거동결과는 거의 차이가 없음을 보여주었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.197-205
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• 2015

가스 생산용 해양플랜트 설비의 경우 폭발의 위험에 노출되어 있으며, 폭발사고는 구조물의 안전성에 치명적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 이러한 폭발사고에 의한 피해를 최소화하기 위해서는, 폭발하중에 의한 구조부재의 동적응답 특성을 명확히 파악할 필요가 있다. 폭발하중의 경우 매우 짧은 시간 동안에 구조물에 가격되었다가 소멸되기 때문에 구조부재의 고유주기 및 폭발하중의 지속시간을 고려한 동적응답 평가가 필수적으로 요구된다. 일반적으로 가스 폭발하중의 경우, 부 압력단계가 전체 하중 이력에서 상당 부분 존재하며, 본 연구에서는 이러한 부 압력단계의 형상에 따라 총 하중 지속시간을 결정하는 하중 모델을 제안하였다. 방화벽은 폭발사고 시 장비 및 인명 피해를 방지하고자 FPSO 탑사이드 모듈 사이에 배치되는 구조부재이므로 폭발하중에 의한 응답이력 특성 분석이 반드시 필요하다. 때문에 무 감쇠 단 자유도 모델에 가스 폭발하중을 적용하여 변위응답 특성을 분석하였으며, 평판으로 구성된 방화벽의 FE 모델을 이용한 하중 지속시간과 구조부재들의 고유주기를 고려한 응답 특성을 분석하였다. LS-DYNA를 이용한 선형/비선형 구조해석 분석결과, 부 압력단계의 지속시간이 구조물의 동적응답에 큰 영향을 주는 것을 보였다.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2015년 정기학술대회
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• pp.168-169
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• 2015

최근 위험물질에 의한 폭발 및 테러의 위험성 증가로 인하여 사회간접자본 시설물인 댐/보, 원자력 발전소, 병원 구조물과 같은 주요 시설물의 폭발 안전성 평가 연구가 이슈화 되고 있어, 본 연구에서는 가스폭발에 의한 다기능 보 구조물의 거동을 평가하고 안전성을 분석 하고 자 한다. 본 연구에서 폭발 해석에 필요한 하중 조건 산정은 PHAST 프로그램을 사용하여 주변 온도 및 공기 특성 등을 고려한 약 5톤의 가스 폭발 조건을 구축 하였다. 또한 다기능 보 구조물의 거동 분석을 위해 구조물-지반 상호 작용을 고려한 2차원 유한 요소 모델을 구축하여 폭발에 의한 구조물 거동을 평가 하였다. 다기능 보 구조물의 수치해석 결과 보 구체와 Stilling Basin구조물 사이의 연결부에 응력집중 현상이 발생하는 것으로 평가 되었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.203-208
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• 2011

본 논문에서는 해양시추 생산설비의 상부구조(topside structure)에 설치된 공정설비(process module)에서 가스 누출에 의한 가스폭발 하중에 대한 해양구조물의 비선형 동적 거동응답 특성파악을 파악하기 위하여 LS-DYNA 코드의 유체-구조 연성(Fluid-Strycture Interaction) 해석기법을 적용하여 폭발 압력파를 보다 정확하게 구현하기 위한 기법을 개발하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권3호
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• pp.369-380
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• 2019

PSC 구조물에 폭발과 같은 극한하중이 짧은 시간 동안 발생하게 되면 급작스러운 파괴와 그로 인한 수많은 인명 및 재산피해를 발생시킨다. 하지만 원전격납구조물, 가스탱크와 같은 PSC 구조물의 경우 방호 및 방재개념이 포함된 구조설계가 적용되지 않은 실정이며, 특히, 구조물 내부에서 발생하는 폭발압력하중은 피해규모가 외부폭발에 비해 훨씬 크기 때문에 내부폭발하중에 대한 검증은 반드시 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 원전격납구조물의 내부폭발에 대한 저항성능을 검토하기 위해 이방향 프리스트레스트 콘크리트 축소모형을 제작하였다. 내부폭발 실험은 22.68, 27.22, 31.75 kg (50, 60, 70 lbs)의 ANFO 폭약을 이용하여 시편으로부터 1,000 mm의 거리에서 폭발시켰으며, 압력하중, 처짐, 변형률, 균열형상, 긴장력 변화 등의 데이터를 분석하였다. 본 연구결과를 이용하여 원전격납구조물의 내부폭발하중 발생 시 손상도 범위 예측이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.281-288
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• 2014

가스폭발은 해양플랜트 산업에서 발생할 수 있는 치명적인 사고 중 하나이며, 탑사이드 플랫폼은 폭발압력에 따른 구조 건전성을 확보해야만 한다. 따라서, 해양플랜트 분야에서는 이러한 폭발사고에 대비한 방폭설계에 관한 많은 연구가 수행되었지만, 여전히 추가적으로 세밀한 분석이 더 필요한 실정이다. 폭발 설계하중 계산과정에서 도출된 충격량은 CFD 해석결과로 계측된 폭발 압력 응답에서의 곡선 아래 면적의 절대 값에 의해 결정되어 진다. 하지만 가스폭발에서의 부압구간은 TNT 폭발이나 가스폭발과는 달리 상당부분 존재한다. 본 연구의 목표는 이러한 부압구간이 구조물의 거동에 미치는 영향에 대해서 분석하는 것이다. 따라서 방폭설계가 필수적으로 요구되어지는 FPSO 탑사이드의 방화벽을 폭발하중에 따른 구조 응답을 분석하기 위한 대상물로 선정하였다. 폭발 하중-시간이력 데이터는 FLACS를 이용한 폭발 시뮬레이션 과정을 통해 획득하였으며, LS-DYNA는 비선형 과도 응답해석을 위해 사용되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.187-195
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• 2015

가스 생산용 해양플랜트 설비에서 발생할 수 있는 폭발사고의 경우, 구조 시스템의 기하학적 특성이나, 바람, 가스 누출율 등과 같은 환경적 조건에 의해 피해 규모의 범위가 상당하다. 따라서 폭발파에 의한 구조 부재의 응답을 분석하기 위해서는 이러한 조건들을 고려한 가스폭발 수치해석 과정이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 FPSO 탑사이드의 형상 및 장비 배치와 같은 세부적인 부분까지 고려하여 폭발해석을 수행하였으며, 이를 바탕으로 획득한 하중 이력들의 특성을 분석하였다. 또한 다양한 형태로 나타나는 폭발하중 이력들 중 구조물 손상에 직접적으로 영향을 미칠 수 있는 최대 압력과 지속시간들을 고려하여 유한요소해석 시 하중조건으로 적용한 후, 부재의 응답특성에 관한 분석을 수행하였다. 유한요소해석 모델은 실제 구조물에 적용이 가능하고, 복잡한 형상을 이상화한 단 자유도 및 다 자유도 모델을 사용하였다. 정 압력 및 부 압력단계의 최대 압력이 증가함에 따라 구조 부재의 최대 응답이 증가하였고, 부 압단계에서 하중 지속시간이 증가함에 따라 구조물의 최대 변위가 증가는 경향을 보였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권3호
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• pp.237-248
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• 2017

각종 사고 및 테러로 인한 폭발, 충돌, 화재 사고가 발생함에 따라 사회적인 안전 불감증이 더욱 고조되고 있으나, 실제 극한하중에 대한 구조물의 방호 설계가 반영되지 못하고 있는 실정이다. 특히, 원전격납구조물, 가스탱크 등과 같은 주요 시설물에 적용되고 있는 2방향 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 구조물에 대한 폭발, 그리고 폭발로 인한 2차적으로 발생 가능한 화재에 대한 연구가 미흡함에 따라 복합손상 시나리오에 대한 구조물의 검토가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 폭발 후 화재하중 복합손상을 분석하기 위하여 $1,400mm{\times}1,000mm{\times}300mm$의 2방향 비부착 프리스트레스트 콘크리트를 제작하여, 폭발하중은 ANFO 25 kg의 장약량을 1.0 m 이격거리로 실험을 구성하고, 화재하중은 5분 이내에 $1,200^{\circ}C$의 화재하중을 가할 수 있는 RABT 화재시나리오를 적용하여 극한저항성능을 검토하였다. 본 연구는 향후 국내외 프리스트레스트 콘크리트에 대한 방호설계 및 폭발해석 등 관련 연구분야의 중요한 자료가 될 것이라 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.673-683
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• 2016

최근 전 세계적으로 발생하고 있는 각종 사고 및 테러공격 등으로 인한 폭발, 충돌, 화재 사고가 빈번하게 발생하고 있으며, 특히, 2001년 미국 세계무역센터와 펜타곤에 발생한 9.11 테러사건 이후 사회적인 안전 불감증이 더욱 고조되고 있다. 또한, 2011년 일본 후쿠시마 원전사고로 인한 원전 격납건물 손상 시 발생할 수 있는 물리적, 환경적 위험성에 대한 사회적 불안감이 날로 커짐에 따라 원전격납건물, 가스탱크 등에 널리 사용되는 프리스트레스트 콘크리트 구조물에 대한 극한하중 연구가 다양하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 2방향 비부착 프리스트레스트 콘크리트 패널 부재의 폭발저항성능을 분석하기 위하여 $1,400{\times}1,000{\times}300mm$의 철근콘크리트(RC), 프리스트레스 텐던으로만 보강된 콘크리트(PSC), 프리스트레스 텐던과 철근으로 보강된 콘크리트(PSRC) 시편을 제작하였다. 폭발하중은 ANFO 55 lbs 의 장약량을 1.0 m 이격거리로 적용하였으며, 측정하고자 하는 데이터는 초기 압력폭발하중 뿐 아니라, 반사압력, 충격량, 중앙부의 처짐, 가속도, 철근 및 콘크리트, 텐던의 변형률을 측정하여 분석하였다. 본 연구는 향후 국내외 프리스트레스트 콘크리트에 대한 방호설계 및 폭발해석 등 관련 연구분야의 중요한 자료가 될 것이라 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권10호
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• pp.1005-1009
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• 2017

본 연구에서는 수중폭발에 의한 가스터빈 패키지에 작용하는 충격하중을 평가하고, 충격하중에 대한 가스터빈 패키지의 내충격 안전성을 검토하였다. 이를 위해 먼저 BV043에 따른 시간이력 충격하중을 산출하고, 산출된 충격하중을 바탕으로 이상화된 WEM(Whole Engine Model, 전체시스템)에 대한 시간영역에서의 과도응답해석을 수행하였다. 이를 통해 가스터빈 패키지의 주요구성품에 전달되는 하중을 평가하였으며, 평가된 전달하중을 바탕으로 주요구성품의 상세모델에 대한 내충격 안전성 검토를 수행하였다. 검토결과 가스터빈 패키지는 기준응력 대비 최소 1.0 이상의 안전율을 가지는 것을 확인하였다. 그리고 실물테스트를 통해 가스터빈 패키지 엔진제어시스템(EMS : Engine Management System) 구조 및 제어기능의 내충격 건전성을 검증하였다.