• 한국지진공학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.23-33
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• 2011

본 연구에서는 중요 통신장비의 지진발생시 파손 및 성능저하를 방지하기 위하여 구조물로 전달되는 가속도를 조절할 수 있는 CFPBS(Cone-type Friction Pendulum Bearing System:원추형 마찰진자베어링)를 개발하고 내진성능을 검증하였다. CFPBS는 기존의 FPS(Friction Pendulum System)와 다르게 원추형으로 제작되었으며 보다 큰 마찰력을 얻기 위하여 마찰면에 패턴을 음각하였다. CFPBS의 고유성능을 파악하기 위하여 4개의 CFPBS가 하나의 개체를 이루도록 제작된 지진격리장치를 이용하여 자유진동시험을 수행하였다. 운동방정식으로부터 유도된 CFPBS의 이론식과 Newmark-${\beta}$ Method를 이용하여 내진성능을 검증하기위한 MATLAB7.0 기반의 동적 수치해석프로그램을 제작하였으며 CFPBS의 제작 시 원하는 성능을 발휘할 수 있도록 간략화된 CFPBS의 설계식을 제안하였다. 수치해석을 통한 CFPBS의 내진성능평가를 위하여 건축구조설계기준(KBC-2005)의 최대지진규모에 해당하는 인공지진파를 생성하고 검증하였다. El Centro NS(1940)와 Kobe NS(1995), 인공지진파 등을 사용하여 CFPBS의 상부질량과 경사각을 매개변수로 하는 수치해석을 수행하였다. 수치해석의 결과를 토대로 CFPBS의 내진성능을 평가하였으며 수치해석의 결과와 설계식을 이용하여 동일한 조건에서 얻어진 결과를 비교분석하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권7호
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• pp.992-1001
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• 2023

OWEC(Overtopping Wave Energy Converter)는 월파된 파도를 이용한 파력발전시스템이라한다. OWEC의 성능 및 안전성은 파고, 주기 등 파도의 특성에 의해 영향을 받는다. 따라서 해역 특성에 따른 OWEC의 최적 형상과 구조안전성에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 울릉읍 연안 해양 환경 데이터를 이용하였으며, SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) 입자법 해석을 통해 기존 케이슨 하부 구조에 변화를 준 모델 4개를 비교하여 월파 효율을 분석하였다. 그 결과, 하부 구조의 변경 및 경량화가 가능함을 확인하였다. 최적화 해석을 통해 설계 하중에 내하력을 가지는 하부 구조인 새로운 트러스형 구조를 제안하였다. 이후 부재 직경 및 두께를 설계변수로 하는 사례 연구를 통해 허용응력조건 하에서 구조 안전성의 확보를 확인하였다. 주기적인 파랑 하중을 받기 때문에 제안하는 구조의 고유 진동수와 해당 해역의 파주기를 비교하였으며, 1년 재현 주기의 파랑을 하중으로 한 조화응답해석을 수행하였다. 제안하는 하부 구조는 동일 가진력에서 기존 설계 대비 응답의 크기가 감소하였으며, 기존 대비 32% 이상의 중량 절감을 수행하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.409-416
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• 2020

전세계적으로 다양한 규모의 지진이 계속하여 발생하고 있으므로 원자로용 격납구조가 구조적인 건전성을 유지하기 위해서는 내진성능의 확보가 필수적이다. 따라서 소형 원자로용 모듈화 격납구조의 경우에도 내진성능의 분석이 필요하다. 본 연구에서는 소형 원자로용 모듈화 격납구조의 내진성능 분석을 위해 콘크리트 모듈 간 접촉면과 긴장재를 반영한 유한요소 모델을 작성하여 고유진동해석과 지진해석을 수행한다. 이를 통해 입력지진파에 의한 모듈화 격납구조의 변위, 응력 및 연결부 접촉면 갭 크기의 변화특성을 분석한다. 그리고 긴장력, 연결부 접촉면 마찰계수 및 입력지진파의 변화가 내진성능에 미치는 영향을 분석한다. 비교를 위해 일체화 격납구조의 내진성능도 분석한다. 긴장재의 긴장력과 모듈 연결부 접촉면의 마찰력에 의한 합성효과로 모듈화 격납구조는 발생 가능성이 가장 높은 1, 2차 고유모드에서 일체화 격납구조와 유사한 횡방향 동적거동을 한다. 긴장재의 긴장력과 연결부 접촉면의 마찰력에 의한 합성효과가 충분히 발휘될 경우, 연결부를 갖는 모듈화 격납구조에서도 일정수준 이상의 내진성능이 확보된다. 연결부 접촉면 재질을 마찰계수가 더 큰 재료로 바꿀 경우 추가적인 내진성능 향상이 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.120-129
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• 2023

본 연구는 기존의 재하시험에 의한 계측 결과와 시험 열차 및 상시주행 열차 간의 결과 비교를 통해 주행 열차에 의한 재하시험을 검증하였다. 또한 계측된 자료로부터 정적,·동적 거동 특성을 추출하여 평가를 진행하여 재하시험의 신뢰성 검증을 위해 기존 계측자료와 열차속도, 노선 간 응답 비교, 경향분석, 충격계수 선정 및 고유진동수 분석을 통해 타당성을 입증하였다. 이를 위해 동호철교를 대상지로 적용하였으며 제안 방법의 적용성을 검증하였다. 상시 운행 열차 10대와 시험 열차를 이용하여 교량에 44개의 센서를 부착하고 재하시험 경간에 대한 변형률, 처짐 등을 계측하여 이론치와 비교분석 하였다. 분석 결과 하중의 대칭성 및 중첩성은 양호하며 정적 동적 재하시험 결과에 대한 비교 또한 양호한 것으로 나타났다. 충격계수 분석 결과 최대 실측 충격계수(0.092)가 이론충격계수(0.327)보다 작은 것으로 분석되어, 활하중에 의한 충격 영향은 양호한 것으로 판단된다. 실측 고유진동수는 최저 2.393Hz로 해석 값 2.415Hz와 비교 시 근사하게 평가되었다. 위 결과를 바탕으로 본 논문에서는 내하력 평가 시 열차의 통행 차단이 필요하지 않고, 기존의 처짐 및 응답 계측보다 계측이 용이하도록 트러스 교량구조의 응답 결과를 도출하였다. 주행 열차의 재하시험을 통해 트러스 철도 교량의 변형률 및 처짐을 측정하고 정적, 동적 거동 특성을 파악하여 응력보정을 위한 응답비 및 동적 강성을 평가할 수 있음을 보였다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.6-6
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• 2017

농용트랙터의 전방차축 현가장치는 노면으로부터 발생하는 진동의 영향을 줄일 수 있기 때문에 트랙터의 대형화, 고속화의 추세에 맞춰서 승차감과 조향감을 향상시키는 데 중요한 역할을 한다. 전방차축의 현가장치는 트랙터의 차체 무게에 의한 부하가 크고, 또한 유압 펌프를 비롯한 유압시스템이 존재하기 때문에 유압식 회로로 구성하는 것이 바람직하다. 하지만, 현가장치의 유압회로를 개발하는데 있어서 실제 시스템을 구성하여 실제 실험을 통한 개발에는 비용과 시간이 많이 필요하다. 본 연구에서는 유압식 전방차축 현가장치에 필요한 유압회로부 개발을 위하여 시뮬레이션 기법과 요인시험 장치를 이용 적정 유압회로를 설계하고자 하였다. 이를 위하여 어큐뮬레이터, 가변 오리피스, 릴리프밸브, 체크밸브 등으로 구성된 유압 현가요인 시험 장치를 설계 제작하였으며, 현가 부품인 실린더 행정, 속도, 전달되는 힘을 측정하고, 유압 해석 프로그램인 SimulationX를 이용 구성된 유압회로 부품에 측정값을 입력하여 실제 조건과 유사한 동특성을 나타내는 전방차축 현가요인 시뮬레이션 모델을 개발하였다. 개발된 시뮬레이션 모델을 이용하여 실제 시험조건과 같은 가진 조건을 부여하여 개발 현가장치의 특성 값 변동에 따른 현가 성능을 구명하였다. 이를 위해 시뮬레이션 상에서 120 마력 트랙터 무게의 50% 수준에 해당하는 2,000 kg의 부하가 존재하는 상태에서 현가장치의 유/무에 따른, 감쇠 계수의 변화에 따른 스프링상 질량의 RMS 가속도를 비교하였다. 입력 가진으로는 1 Hz, 4 Hz, 8 Hz의 진동수에 각각 10 mm, 6.4 mm, 3.2 mm의 진폭을 인가하였다. 시뮬레이션 결과, 1 Hz에서는 현가장치가 있는 경우 최대 55.9% 개선되었고, 4 Hz에서는 최대 3.9 % 개선되었고, 8 Hz에서는 최대 61.4%까지 개선되었다. 이는 4 Hz의 경우에는 2,000 kg의 부하에 해당하는 고유 진동수 대역에 해당하기 때문에 그 감쇠 효과가 없는 것으로 나타났다. 하지만, 다른 주파수 대역에서는 현가장치가 효과적으로 작동하는 것을 나타내었다. 설계한 전방차축 현가 유압회로부를 시뮬레이션을 통하여 분석한 결과, RMS 가속도의 개선이 명확하게 이루어지는 것을 확인하였으며 입력 주파수 변화에 따라 감쇠특성도 나타나는 것을 확인하였다. 추후 연구에는 설계한 유압회로부와 관련 부품을 설계 제작하여 실제 트랙터에 장착 그 성능을 검증할 예정이며, 노면조건에 따라 감쇠성능을 유지하기 위한 반능동형 또는 적응형 현가장치 제어 기술을 적용하여 개선된 현가성능을 확보하기 위한 연구를 수행할 예정이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.793-804
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• 2006

구조적 경제적 효율성을 갖춘 다양한 형태의 철도교량이 중소경간 적용을 위해 개발되고 있다. PSC 거더의 긴장방법 차이에 따른 단면효율화, 허용응력이 서로 다른 강재와 콘크리트를 효율적으로 합성시킨 형태의 교량 들이 개발되고 있으며, 본 연구에서 다루는 프리스트레스트 강합성 거더도 그 중 한 예이다. 프리스트레스트 강합성 거더 교량은 구조적 개념에 따라 형고 및 자중을 줄이고 경간을 장대화할 수 있는 장점을 갖고 있다. 그러나, 이와 같은 장대화된 보다 유연한 교량은 상대적으로 동적거동이 불리 할 수 있으며, 특히 철도교량의 경우 일정간격으로 반복되는 열차하중에 대한 공진 검토가 필수적이며, 동적응답의 검토 시 정확한 동특성 입력은 매우 중요하다. 본 연구에서는 정확한 고유진동수 및 감쇠비 추출을 위하여 실물 모형을 제작하여 모달테스트를 수행하였다. 모달테스트를 위한 가진방법으로 기존의 충격햄머와 디지털 콘트롤에 의한 가진기를 사용하였으며, 구조물 손상 후 동특성 변화 고찰을 위한 모달테스트도 수행하였다. 모달테스트 결과에 의한 동특성 값을 주행열차하중 해석에 적용하여 다양한 매개변수연구를 통한 철도교량 동적거동을 분석하였다. 동적처짐, 충격계수, 상판의 연직가속도, 단부꺾임각 등에 대하여 열차별, 속도별 동적해석을 수행하여 국내외 철도교량 동적성능 평가기준과 비교하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권8호
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• pp.699-705
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• 2015

항공기가 적은 동력으로 장시간 체공을 하기 위해서는 높은 양항비(Lift Drag Ratio)와 구조경량화가 요구된다. 일반적으로 고고도 장기체공 비행기에는 가로세로비가 큰 날개가 적용된다. 또한 기체의 주요 구조물에 고강도, 고강성 탄소섬유복합재료를 사용하고, 날개의 표피(Skin)에 박막(Membrane) 소재인 얇은 마일러(Mylar)를 사용된다. 그 결과 날개 구조물이 다른 구조물에 비하여 유연해진다. 그리고 박막 소재인 얇은 마일러의 강성이 동적 안정성에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 비선형 갭(Gap) 요소를 사용하여 마일러의 박막 특성을 모사하였다. 그리고 비선형해석 결과를 이용하여 등가강성을 갖는 선형 쉘(Shell) 요소로 등가모델링 하는 방법을 제시하였다. 선형 등가 쉘 모델은 멤브레인 요소법를 이용한 비선형해석 결과와 비교하여 결과의 타당성을 검증하였다. 제안된 선형등가 쉘 모델은 모드 해석에 적용하여 마일러의 기계적 물성이 고유진동수에 미치는 영향을 평가하였다.

• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.212-218
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• 2015

본 연구에서는 AFP 장비를 이용하여 대형 복합재 스파 구조를 제작하고, 스파 구조에서 가장 취약한 부분인 코너부(Corner radius)에 대한 굽힘강도 시험과 해석을 수행하였다. 국내에서 AFP를 이용한 제품 제작기술이 보편화되지 않은 초기단계임을 고려하여, 복합재 스파 제작을 위한 맨드릴 설계 및 해석에서 구조 검증시험에 이르기까지의 전 과정을 요약, 정리하였다. 맨드릴 설계에서는 자중과 장비 하중에 의한 처짐, 응력, 열변형, 고유진동수 등을 고려하였다. 대상 시제품은 대형 C-스파이고 AFP로 제작한 후 오토클레이브에서 성형하였다. 제품의 성능 확인을 위해 스파 코너부에서 시편을 채취하여 4점 굽힘시험과 비선형 강도해석을 수행하여 제작된 구조물이 이론적 구조강도에 근접하는 강도를 보이는지 점검하였다. 연구결과, 제안된 공정을 사용하여 제작한 대형 C-스파의 코너부는 최초층 파손이론을 사용한 이론적 강도대비 20% 이내의 차이를 보이는 것을 확인하였고, 향후 양산용 대형 복합재 구조물 제작에 적용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 전산구조공학
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• 제5권3호
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• pp.119-126
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• 1992

교량, 발전소, 해양구조물과 같은 토목구조물은 사용기간중에 지진, 바람, 파랑하중등에 의해 구조적 손상을 받기 쉽다. 장기간에 걸쳐 구조물에 손상이 누적되면 구조물 전체의 파괴를 초래할 수도 있다. 따라서 현존하는 구조물의 안전성을 분석하기 위한 구조물의 손상도를 추정하는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 Inverse Modal Perturbation기법을 이용하여 구조물의 손상도를 추정하는 방법에 대하여 연구하였다. Perturbation식은 구조물의 강성 및 질량행렬의 변화량과 구조물의 고유진동수와 모우드형상의 변화량의 식으로 구성된다. 또한 구조물의 손상은 강성행렬의 변화량으로 표현하였다. 본 연구에서는 구조물의 손상도추정의 효율성을 증대시키기 위하여 2차-Perturbation식을 구성하고, 이것을 반복적인 절차를 거쳐 해를 구하는 방법에 대하여 연구하였다. 제안된 방법의 효율성은 일련의 예제해석을 통하여 검증하였으며, 추정된 결과로 부터 본 방법이 구조물의 손상을 적절히 산정함을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권3호
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• pp.309-314
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• 2014

기계나 토목 구조물의 형상은 일반적으로 전통적인 방법들을 이용하여 얻었다. 예를 들면 전력송전탑이나 해상풍력 하부구조물 이외의 다른 구조물들도 조직적으로 만든다. 한편 컴퓨터 그래픽의 급속한 성장으로 인해, 진화된 구조해석 및 최적설계기법들을 이용하고 있다. 본 논문에서는 해상 풍력 터빈을 위한 자켓 구조물의 구조형상을 위상최적화 기법을 통하여 연구하였다. 이번 연구는 실제작동하중상태로 시뮬레이션을 위하여 다 하중으로 종속시켰으며, 최적화 목적 함수는 주어진 경계조건아래 컴플라이언스로 정의하였다. 최적화는 고유진동수와 체적을 구속함수로 사용하였으며, 1 단계 모델의 결과는 2 단계 구조를 위한 외형을 빠르게 볼 수 있도록 한다. 그 결과로 사각뿔대의 3D 모델은 위상최적화를 통하여 개발하였다.