• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.237-243
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• 2012

5MW급 풍력발전용 기어박스의 효율적인 구조해석과 근사모델을 생성하여 경량화를 위한 형상 최적설계를 수행하였다. 풍력발전용 기어박스의 구조는 기어 트레인, 축, 베어링, 하우징과 같이 복잡한 구성요소로 이루어져 있어 구조해석에 많은 요소 수를 요구하고 있다. 본 연구에서는 헬리컬 기어의 치강성 계수를 고려한 효과적인 기어박스의 구조해석 모델을 생성하였다. 치강성 계수를 사용한 유성 기어열은 상대적으로 적은 요소 수와 해석시간으로도 전체 기어박스 시스템의 구조해석과 형상 최적화를 가능케 한다. 치강성을 이용한 단순화된 해석모델과 근사모델을 적용하여 하우징 무게에 영향이 큰 부위의 두께를 설계변수로 설정하여 케이스 최적설계안을 도출하였으며, 최적설계를 위해 사용된 근사모델의 신뢰성과 최적 기어박스 하우징 형상의 수치해석을 통해 타당성을 검증하였다.

• Composites Research
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• 제19권2호
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• pp.13-19
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• 2006

본 논문에서는 미세 방전가공(Electrical Discharge Machining; EDM) 기계를 위한 샌드위치 구조를 설계하기 위해 복합재료의 적층 순서, 두께, 그리고 리브의 형상 등을 고려한 파라메트릭 연구를 수행하였다. 샌드위치 구조는 면재인 섬유강화 복합재료와 심재인 레진 콘크리트 및 고분자 포움으로 이루어졌다. 컬럼은 정적 굽힘강성과 비굽힘강성을 높이기 위해 십자 리브를 가진 형상으로 설계하였으며, 적층 순서와 두께를 조절하였다. 베드의 경우 양방향의 강성을 동시에 향상시키기 위해 적층 순서와 리브 형상을 조절하였다. 최적의 고강성을 얻기 위하여 리브의 두께와 면재의 두께 등 설계 파라메터의 최적치를 제안하였다. 각 설계 파라메터의 변화에 따른 구조의 정적, 동적 강성의 변화를 확인하기 위해 유한요소해석을 수행하였으며, 진동 실험을 통하여 각 요소의 고유진동수와 감쇠비를 측정하여 비교하였다. 이러한 결과로부터 고정밀 미세 방전가공 기계 구조를 위한 최적의 형상조건을 제안하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.195-202
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• 2006

박판 구조물은 자동차를 비롯하여 항공기, 인공위성, 선박 등의 운송 수단과 건축물의 돔과 같이 효율적으로 활용되어지고 있으며 동시에 경량화를 필요로 하는 경우 널리 사용되는 구조물이다. 엔진, 변속기 등의 회전체의 부품을 보호하는 박판 구조물인 자동차 후드에서의 새로운 보강재 형상을 제시하였다. 자동차 후드는 엔진 룸에 장착되어 있는 회전체의 진동 영향을 민감하게 받아 공진현상이 발생할 우려가 있다. 따라서 설계하중을 지지할 강성을 가지며 동적 특성이 고려되어야 한다. 즉, 강성을 유지하면서 공진에 의한 진동도 고려해야 한다. 이는 곧 승차감과 직결된 중요한 문제이다. 그러므로 최적의 강성증대 설계결과를 얻기 위해서는 정적 동적 강성평가와 함께 고유진동수를 고려한 보강재의 최적설계가 도입되어야 한다. 본 연구에서는 고유진동수를 고려한 대표적인 박판 구조물인 자동차 후드의 보강재 위상을 구하고, 도출된 위상에서 보강재의 형상 최적 설계 후 제시된 보강재 단면의 최적 치수를 다구찌 방법을 이용한 직교 배열표상에서의 각 설계변수의 수준과 최적의 설계변수의 조건으로 구하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권7호
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• pp.821-826
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• 2011

CAE 기반 구조최적설계법인 위상최적설계와 형상최적설계를 크레인의 경량화에 적용하였다. 붐은 단면 형상을 설계 변수로 변화시키면서 질량의 최소화를 최적설계의 목적함수로 하고 붐의 정적강도와 동적강성이 초기 모델의 성능에 비해서 저하되지 않아야 한다는 제한조건을 설정하였다. 구조해석 및 최적설계는 상용소프트웨어인 Hyperworks를 이용하여 수행하였으며 붐의 단면 형상의 변형에 따르는 요소망의 변동은 모핑 기능을 사용하여 수치 안정성을 확보하였다. 붐의 지지부는 초기 모델을 단순화시킨 설계 영역을 설정하고 이를 삼차원 솔리드 요소로 이산화한 후 위상최적설계를 수행하였다. 최적설계 결과 시스템의 전체 동적, 정적 강성을 저하시키지 않은 채로 붐은 19%, 지지부는 17% 경량화시킬 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.37-47
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• 2019

본 논문은 바닥 격막을 고려한 코어 및 오프셋 아웃리거 구조의 최적위치를 파악하기 위하여 70층 규모의 초고층 아웃리거 건물을 대상으로 MIDAS-Gen을 이용하여 구조설계를 실시하였다. 그리고 본 해석연구의 주요 변수는 슬래브의 강성, 전단벽의 강성, 아웃리거의 평면상 위치이다. 또한 본 해석결과에 근거하여 슬래브의 강성과 전단벽의 강성이 바닥 격막을 고려한 코어 및 오프셋 아웃리거 구조의 최적 위치에 미치는 영향을 분석하였다. 본 해석연구의 결과에서는 슬래브의 강성, 전단벽의 강성, 아웃리거의 평면상 위치가 초고층 아웃리거 구조시스템의 최적위치에 어떤 영향을 주는 지를 분석하여 나타났다. 그리고 본 논문의 결과는 초고층 아웃리거 구조시스템의 최적위치를 조사하는데 필요한 구조공학자료를 얻는데 도움이 된다고 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.84-91
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• 2019

본 논문은 오프셋 아웃리거 구조의 최적위치에 대한 제안을 목적으로 70층 규모의 아웃리거 건물을 대상으로 일반 구조해석 프로그램인 MIDAS-Gen을 이용하여 계획설계 수준의 구조설계를 실시하였다. 그리고 본 연구에서 주요 변수는 전단벽의 강성, 프레임의 강성, 아웃리거의 강성, 아웃리거에 접합된 기둥의 강성이다. 본 연구의 목적을 위하여 최상층의 수평변위, 아웃리거에 작용하는 하중의 분포, 아웃리거의 최적위치에 대한 기존모델 등을 분석하였다. 본 논문은 오프셋 아웃리거 구조의 최적위치를 제안하였다. 그리고 본 연구의 결과는 초고층 오프셋 아웃리거 구조시스템의 최적위치를 찾는데 필요한 구조공학자료를 얻는데 도움이 된다고 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.16-24
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• 2017

본 논문은 오프셋 아웃리거의 최적위치를 알기 위하여 우선 아웃리거 구조시스템이 설치된 80층의 초고층건물을 대상으로 MIDAS-Gen을 이용하여 계획설계 수준의 구조설계를 실시하였다. 그리고 본 연구에서는 기둥의 강성, 아웃리거의 평면상 위치, 아웃리거의 설치 높이 등을 주요한 변수로 선택하여 구조해석을 진행하였다. 또한 초고층건물의 오프셋 아웃리거에 대한 최적위치를 찾는 것을 목적으로 초고층건물의 구조설계에서 가장 필수적인 최상층에서 발생하는 수평변위를 분석하였다. 본 연구의 결과, 기둥의 강성, 아웃리거의 평면상 위치, 아웃리거의 설치 높이는 아웃리거 구조시스템의 최적위치에 영향을 주는 것으로 나타났다. 또한 본 연구의 결과는 초고층건물의 오프셋 아웃리거 구조시스템의 최적위치를 알려주는 구조설계 자료로 유용하다고 사료된다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.89-98
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• 2012

본 연구는 공간 트러스의 전체 좌굴을 고려한 최적 구조설계에 대해 연구를 하였으며, 구조물의 최소중량을 구하는 것이 목적이다. 응력제약에 의한 부재 최적화를 위해서 수리 계획법이 사용되었으며, 뜀-좌굴을 고려하기 위해 동적 계획법을 적용하였다. 트러스 부재의 최적설계를 위한 수리 모형은 전체중량 목적함수와 인장 또는 압축 허용응력 및 세장비 제약식으로 구성하였다. 평형경로상의 임계점 즉 좌굴하중을 구하기 위해서 접선 강성행렬의 행렬식 변화를 조사하였으며, 설계하중에 대한 좌굴하중 비율이 동적계획법의 반복계산과정에서 공간 트러스의 강성을 조절하기위해 반영되었다. 제안된 최적설계 프로세서의 검증을 위해서 스타 돔 구조물 예제를 통해 조사하였으며, 수치 결과는 잘 수렴하고 모든 제약을 만족하였다. 제시된 최적설계 프로세스는 전체좌굴을 고려한 최적설계를 수행하기 위한 비교적 간단 방법이고, 실무 구조설계를 반영하는데 가능하다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권6호
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• pp.21-30
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• 2005

본 연구에서는 지진하중을 받는 탄성구조물을 대상으로 층전단력 분포에 기초한 마찰감쇠기의 설계방법을 제시하였다. 먼저 마찰감쇠기의 슬립하중(slip-load)을 정규화하는 방법 별로 단자유도 시스템의 수치해석을 수행하고 비교하였다. 이를 통해 슬립하중과 가새 강성의 영향을 파악하였으며, 설치용 가새와 원구조물의 최적강성비를 찾았다. 다음으로는 다양한 고유주기와 층수를 갖는 구조물을 대상으로 수치해석을 통해 마찰감쇠기의 설치 층수와 위치의 결정방법 및 슬립하중의 분배 방법을 도출하였다. 이 과정에서 설치 층수가 포함된 성능지수를 사용하여 슬립하중의 총합으로부터 최적의 설치 층수를 도출하는 경험식을 제시하였다. 마지막으로 실제 지진하중을 사용한 수치해석을 통해 기존의 최적설계 방법과 비교하여 제안된 방법의 우수성을 입증하였다.

• 미래기술융합논문지
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• 제2권2호
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• pp.9-14
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• 2023

이 연구는 1050MPa급 경량 연성 주철 주관류 컨트롤 암을 개발하기 위한 첫 해의 결과를 보여줍니다. 첫째, 최적 설계 구조를 위한 레이아웃 설계 및 구성 요소 개발, 그리고 컨트롤 암 강성과 최적 구조 디자인 및 강건성 설계를 통해 예상 응력을 제어하는 중점 영역의 강건성을 달성합니다. 둘째, 높은 강성과 고성능 경량 구조를 반영하는 컨트롤 암을 개발합니다. 중공을 통해 소비자가 요구하는 설계와 강성을 충족시키기 위해 개발된 컨트롤 암은 코어 제작 공정을 개발합니다. 셋째, 최적의 합금 조성과 열처리 방법을 통해 철 합금 (Cu, Ni, Mo)의 양과 Austempered 열처리 및 조화 상태를 도출합니다. 넷째, 저강도, 고강성 구성 요소 개발을 위해 최적의 성형기술 개발을 통해 최적의 주조 기술 개발로 이어지는 구성 요소 개발을 위한 높은 강도의 주조 형성 기술을 개발하기 위한 시도를 합니다.