• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권4호
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• pp.489-494
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• 2015

본 연구의 목적은 선박의 충돌에 의해 발생하는 원형단면을 갖는 실린더형 해양구조물의 충격손상을 최소화 시키기 위한 것이다. 기존의 설계기준, 코드 및 선급규정 등에 명시된 충격해석은 해수유체영역이 고려되지 않은 상태로 계산을 수행해 왔다. 본 연구에서는 해수유체영역을 고려한 모델링방법과 동적응답, 변형률, 내부에너지 등의 응답파라미터를 고찰하여 기존에 고려하지 않은 결과와 비교분석하였다. 충돌선박의 선속을 변화시켜 다양한 상태의 하중케이스를 고려하였고 가장 큰 충격하중상태인 2.0m/s에서의 선속에서의 응답결과를 비교분석하였다. ALE방법을 이용하여 해수유체영역을 고려한 경우 해수영역에서의 충격에너지 흡수와 유체감쇠를 통해 응답크기가 더 작고 구조물의 응력과 소성영역의 분포가 고르게 나타났다. 해수유체영역을 고려하지 않은 경우 보다 보수적인 설계가 될 수 있음을 알 수 있었다.

• 대한치과보철학회지
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• 제47권1호
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• pp.29-38
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• 2009

연구목적: 본 연구에서는 주조연결부의 하중 전달기전과 함께 연결강도를 증진시킬 수 있는 기계적 유지구 설계 방법을 주조연결한 3-unit 고정성 국소의치의 삼차원 유한요소 모형으로 응력분포를 비교 관찰하여 알아보고자 하였다. 연구 재료 및 방법: 10개의 유한요소 모형을 형성하였다. (모형 A: 1개의 유지구, 모형 B: 2개의 유지구, 모형 C: 3개의 유지구, 모형 D: 4개의 유지구, 모형 E: 1개의 수평구와 2개의 수직구, 모형 F: 2개의 수평구와 1개의 수직구, 모형 G: 크기가 증가된 1개의 유지구, 모형 H: 크기가 증가된 2개의 유지구, 모형 I: 높이가 증가된 1개의 유지구, 모형 J: 기저부 너비가 증가된 1개의 유지구). 하악 제 1대구치에서 이차 주조체 양측의 근심와와 원심와에 수직하중을 가하였다. 결과: 일차 주조체와 이차 주조체 간의 유지력과 유지구 형성 후에 남아 있는 일차 주조체 연결부의 두께가 주조연결부의 강도에 영향을 주는 주요소였다. 유 지구의 개수나 크기 증가에 따른 유지력 증가는 응력을 분산시키는 효과를 나타냈으나 경우에 따라서는 상대적으로 일차 주조체의 연결부 두께를 감소시켜 응력 값이 증가하는 결과를 초래하였으며, 주조연결부의 기계적 실패는 이차 주조체보다는 일차 주조체에서 일어날 가능성이 높았다. 결론: 주조연결을 위한 유지구 형성 시에는 일차 주조체 연결부의 잔존 금속 두께를 고려하여 유지구의 개수를 제한하고, 이와 함께 일차 주조체와 이차 주조체간의 유지력을 최대화하기 위하여 유지구의 기저면보다는 깊이를 증가시키는 유지구 설계가 바람직한 방법으로 생각된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.152-161
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• 2023

일반적으로 대용량의 수소를 저장하기 위해 사용되는 수직형 원통 용기는 강재로 제작되며, 사용 환경을 고려하여 제작된 받침 콘크리트 상부에 기초 슬래브에 선 설치된 앵커로 고정하는 방식이 사용된다. 이와 같은 방식은 지진과 같은 외력이 작용될 시 정착부에 응력이 집중될 수 있으며, 앵커 및 콘크리트 손상으로 인한 구조물의 전도 피해가 발생할 수 있다. 본 연구는 현장 조사를 통한 실제 운용중인 수직형 수소 저장용기를 특정하여 3차원 유한요소로 모델링하였고, 비 구조 요소의 내진 성능 검토에 사용되는 ICC - ES AC 156의 인공 지진 및 규모 5.0 이상의 국내 기록지진을 적용하여 거동 특성을 분석하였다. 실제 규모로 제작된 구조물을 대상으로 실험을 진행하는 것이 타당하지만 현실적 제약으로 수행하기에 어려움이 있어 해석적 접근 방식을 통하여 대상 구조물의 안전성을 검토하였다. 거동 특성의 경우 지진동에 의해 발생된 구조물의 응답 가속도는 검토되는 지진 하중 대비 평균적으로 10 배 이상 크게 증폭이 되는 것으로 나타났으며, 무게 중심이 위치되는 지점으로 전달될수록 감소되는 경향을 보였다. 취약 부위로 예상되는 하부 시스템(지지 기둥 및 앵커 정착부)의 경우 허용 응력을 만족하는 것으로 나타났지만, 정착을 위한 받침 콘크리트의 쪼갬 및 인장 강도는 허용 응력 대비 약 5 % 정도의 여유만이 있어 이에 대한 대처 방안이 요구된다. 본 논문에서 제시된 연구 결과를 바탕으로 향후 진동대 시험을 통하여 수행이 되는 수소저장 용기 제작에 필요한 설계 하중 및 조건 등의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.95-109
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• 1993

본(本) 연구(研究)에서는 Mode분할기법(分割技法)을 이용(利用)하여 아치구조물(構造物)의 형상최적화(形狀最適化)를 시도(試圖)하였다. 본(本) 연구(研究)에서는 아치리브를 유한개(有限個)의 직선부재(直線部材)로 구성(構成)되어 있는 것으로 하고 상관방정식(相關方程式)과 허용응력(許容應力) 및 좌굴제약(挫屈制約)까지 포함(包含)하여 2골절(滑節)아치와 양단고정(兩端固定)아치의 형상(形狀)을 최적화(最適化)할 수 있도록 최적화(最適化) 문제(問題)를 형성(形成)하였다. 본(本) 연구(研究)의 제(第) 1단계(段階)(level 1)에서는 다른 연구(研究)와 달리 근사화(近似化)한 아치구조물(構造物)의 강성도행렬(剛性度行列)(stiffness matrix)과 기하강성도행렬(幾何剛性度行列)(geometric stiffness matrix)관계(關係)로부터 Ray leigh-Ritz법(法)으로 좌굴하중(挫屈荷重)을 구(求)하고, 설계공간법(設計空間法)에 의한 감도해석(感度解析)으로 부재력(部材力)을 근사화(近似化)함으로써 구조해석수(構造解析數)를 줄일 수 있었다. 목적함수(目的凾數)는 구조물(構造物)의 중량(重量)이 최소(最小)가 되도록 중량함수(重量凾數)로 택(擇)하였다. 제약조건식(制約條件式)으로는 허용응력(許容應力), 좌굴응력(挫屈應力) 및 설계변수( 設計變數) 상(上) 하한치제약(下限値制約)을 부과(附課)하여 최적화문제(最適化問題)를 형성(形成)하였다. 제(第) 2단계(段階)(level 2)에서는 설계변수(設計變數) 및 조정변수(調整變數)를 절점좌표(節點座標)로 하고 목적함수(目的凾數)로는 중량함수(重量凾數)로 하여 최적화(最適化) 문제(問題)를 형성(形成)하였다. 절점좌표(節點座標)만을 설계변수(設計變數)로 함으로써 무제약최적화문제(無制約最適化問題)로 형성(形成)되므로 최적화(最適化) 과정(過程)이 용이(容易)하다. 본(本) 연구(研究)의 알고리즘을 아치구조물(構造物)에 적용(適用)한 결과(結果) 본(本) 연구(研究)는 아치구조물(構造物)의 형태(形態), 제약조건식(制約條件式)에 구애(拘碍)받지 않고 최적해(最適解)에 효율적(效率的)으로 수렴(收斂)하였고 아치구조물(構造物)의 최적형상(最適形狀)은 제약조건식(制約條件式)에 따라 상이(相異)하였으며 중량(重量)은 제약조건식(制約條件式) 및 아치의 형상(形狀)에 따라 다소(多少)의 차이(差異)는 있으나 형상최적화(形狀最適化)로 17.7%-91.7%까지 감소(減少)시킬 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.907-913
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• 1994

철도교량은 도로교량과는 달리 궤도가 부설되어 있고 일반적으로 이 궤도는 레일을 연속적으로 용접하여 침목위에 고정시키므로 온도변화에 따라 종방향으로 큰 힘이 작용하게 된다. 따라서 철도교량의 설계는 수직방향의 열차하중 뿐만 아니라 종방향의 궤도축력을 고려하여야만 하고, 특히 장대교량의 경우 교량형식, 경간, 교각단면, 지점배치방법 등의 결정은 궤도축력에 의하여 지배된다. 본 연구는 교량상의 궤도축력에 대하여 이론적인 해석을 하고, 이 해석방법을 고속철도 교량설계에 이용할 수 있도록 하기 위하여 장대레일이 부설되어 있는 철도교량에서 궤도축력을 실측하여 이론해석결과치와 비교하였다. 최근 유럽철도에서는 궤도의 종방향해석모델을 유한요소로 하여 개발된 해석방법이 사용되고 있으나, 이 방법은 입력에 많은 시간이 소요되고 교량구조물의 세부설계가 완료되어야 하므로 계산결과 장대레일 허용응력이 만족되지 않을 때는 교량설계를 다시 해야 하는 동 교량의 설계 과정상 불편한 면이 많다. 따라서 일시에 수많은 교량의 형식에 대한 검토가 필요한 경부고속철도의 프로젝트의 경우 좀더 간단한 해석방법의 개발이 필요하게 되었다. 이 방법에 의한 해석결과는 유한요소법에 의한 해석결과치와도 큰 차이가 없으며, 또한 운행선상에서의 실측결과와도 잘 일치하므로 교량의 예비적인 설계에 매우 유용한 방법으로 활용될 수 있을 것이다.

• 구강회복응용과학지
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• 제21권2호
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• pp.153-167
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• 2005

The purpose of this study was to compare the v-shape thread with the square shape thread of fixture in the view of stress distribution pattern using finite element stress analysis. The finite element model was designed with the parallel placement of two standard fixtures(4.0 mm diameter ${\times}$ 11.5 mm length) on the region of mandibular 1st and 2nd molars. Three dimensional finite element model was created with the components of the implant and surrounding bone. This study simulated loads of 200 N at the central fossa in a axial direction (load A), 200 N at the buccal offset load that is 2 mm apart from central fossa in a axial direction (load B), 200 N at the buccal offset load that was 4 mm apart from central fossa in a axial direction (load C). These forces of load A',B',C' were applied to a $15^{\circ}$ inward oblique direction at that same site with 200 N. Von Mises stress values were recorded and compared in the supporting bone, fixture, and abutment screw. The following results have been made based on this study : 1. The highest stress concentration occurred at the cervical region of the implant fixture. 2. Von Mises stress value of off-site region was higher than that of central fossa region. 3. Square shape thread type showed more even stress distribution in the vertical and oblique force than V-shape thread type. 4. Stress distribution was the most effective in the case of buccal offset load (2, 4 mm distance from central fossa) in the square shape thread type. 5. V-shape thread type revealed higher von Mises stress value than square shape thread type in all environmental condition. The results from numerical analyses concluded that square shape thread type had the lower destructive stress and more stress distribution between the fixture and bone interface than V-shape thread type. Therefore, square shape thread type was regarded as optimal thread configuration in biomechanical concepts.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권5호
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• pp.542-550
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• 2020

선박 및 해양구조물에서 사용하고 있는 고강도 알루미늄 합금들은 스틸과 비교해서 많은 이점을 가지고 있다. 최근 고강도 알루미늄 합금들은 육상 및 해양에 폭넓게 사용되고 있으며, 특히, 특수목적 선박의 선체 외판구조에 많이 이용되고 있고, 교량 구조물에 사용되는 상자 구조물, 그리고 고정식 해양플랫폼의 상부구조에서 소비율이 증가하고 있다. 알루미늄 재료는 스틸보다 1/3의 중량 구성비를 통하여, 구성 중량을 줄이게 하여 연비 절감을 가능하게 한다. 일반적인 강구조물의 응력-변형률 관계와 비교하면, 용접가공에 따라 발생하는 열영향부의 존재로 인하여 상당히 다르게 나타난다. 왜냐하면, 강구조물과 비교하면 열전도율이 높아서, 열영향부(heat affected zone, HAZ)가 남아 있어 구조 강도 저하를 가져온다. 본 논문에서는 MIG(Metal inert gas) 용접 때문에 발생하는 열영향부를 고려하고, 종방향 압축 하중에 대한 알루미늄 보강판의 좌굴 및 최종강도 특성을 분석하였다. MIG 용접에 따른 열영향부를 고려한 경우, 좌굴 및 최종강도 모두 감소하며, 열영향부의 범위가 15 mm부터 항복 이후 에너지 소실률이 크게 나타나며, 25 mm 이상부터는 그 차이가 크지 않다. 따라서, 알루미늄 합금재료를 적용한 보강판의 구조 거동을 파악하기 위해서는 열영향부 영향에 대한 검토 및 분석이 중요하다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.9-12
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• 2008

반강접합은 핀접합의 단점을 보완하고 강접합의 장점을 수용할 수 있는 중간 형태이다. 현재 국내에서 핀접합에 대한 연구는 활성화 되어있으나 반강접합에 대한 연구는 많지 않기 때문에 본 연구에서는 3가지 형태의 실험체를 제작하여 성능을 입증하려 했다. 실험체는 강접합 HI-R, 반강접합 HI-S, 핀접합 HI-P등 총 3개이다. 실험결과 HI-R은 접합부 전단파괴, HI-S는 고정단 상부 휨파괴, HI-P는 경사계단 슬래브 하부 휨파괴로 나타났고 최대내력은 각각 51.74, 51.4, 24.63kN으로 측정되었고, 강성은 1.58, 1.19, 0.37을 나타냈다. 항복강도는 각각 44.5, 47.3, 24kN을 보유하고, 연성비는 3.31, 2.32, 1.54로 나타냈고, 사용하중 작용 시의 처짐은 KBC기준에 의거하여 HI-P실험체가 기준을 초과하는 것으로 나타났다. 철근 변형률분포로 보아 HI-S는 초기에 HI-R과 유사한 거동을 보이나 항복이후 접합부 내부요소들의 응력분담으로 핀접합보다는 우수한 성능을 보유한 반강접 접합부로 판단할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.41-47
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• 2016

본 연구에서는 콘크리트에 표면매입된 FRP판의 부착거동에서, 전단키와 연단거리의 효과를 관찰하기 위한 부착시험을 실시하였다. 실험에서의 주요변수는 전단키의 위치, 형태 그리고 연단길이이다. 규격 $3.6mm{\times}16mm$의 FRP를 $400mm{\times}200(300)mm{\times}400mm$ 규격의 콘크리트 블록에 매입하고 에폭시로 고정시켜서 실험변수에 따라 총 10개의 부착실험체를 제작하였다. FRP의 연단에 인장력을 가한 뒤 파괴시까지 실험을 실시하고 하중을 기록하였으며, 미끄러짐과 FRP의 인장변형량을 기록하였다. 실험으로부터, 전단키의 위치는 가력부에서 멀리 떨어질수록 전단강도가 상승하는 것으로 나타났으며, 전단키의 직경이 커질수록 내력이 저하되는 것으로 나타났다. 특히 전단키가 일정 이상의 규격이 되면 전단키가 없는 경우에 비하여 내력이 저하되어 오히려 부착강도에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났다. NSM FRP에서 응력장용방향의 연단거리가 길어짐에 따라 동일 부착길이임에도 불구하고 내력이 일부 증가하는 것으로 나타났다. 표면매입 보강된 FRP의 부착실험에서, FRP와 콘크리트사이의 부착-미끄러짐은 전체거동을 지배하는 것으로 나타나므로 이에 따른 과도한 미끄러짐은 설계에 반드시 고려될 필요가 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권4호
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• pp.425-431
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• 2015

선박의 LNG(liquefied natural gas) 연료 공급 시스템에서 천연가스는 $50^{\circ}C$의 온도와 35MPa의 압력을 가진 가스 상태로 기화기에서 엔진으로 이송되므로, 이러한 열 하중을 고려한 구조 안전성 평가가 반드시 필요하다. 본 연구에서는 먼저 재료에 미치는 열의 영향을 분석하기 위하여 이중 배관의 재료인 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강의 어닐링 시간을 고려한 일축 인장 실험을 수행하였다. 또한 구조 안전성 평가를 위해, 현재 널리 사용되는 고정식 지지대를 가지는 고온-고압 이중 배관에 대한 열-구조 해석을 수행하였다. 지지대와 내관 사이의 응력 집중을 최소화하기 위하여, 내관을 따라 미끄러질 수 있는 슬라이딩 지지대의 새 형상들을 제안하였고, 열-구조 해석 결과를 통해 최적의 지지대를 제안하였다. 마지막으로 제안된 지지대를 사용한 전체 이중배관에 대한 해석을 통해 안전성을 평가하였다. 본 연구의 결과는 차후 LNG 연료 공급 시스템의 고온-고압 이중 배관 설계 시 참고자료로서 활용될 수 있으며, 이중 배관의 슬라이딩 지지대를 설계함에 있어서 그 활용가치가 있다고 판단된다.