• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.30-37
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• 2015

본 연구에서는 웨이블릿 변환을 적용한 시스템 감쇠비 평가에 있어서 고유주파수가 저주파 영역에 속하고, 비교적 높은 감쇠비를 갖는 응답신호에 대하여 웨이블릿 기저함수의 중심주파수 영향을 분석하고자 하였다. 이를 위하여 단일 모드로 구성된 신호와 일정 주파수를 이격시킨 분리 중첩 모드 신호 및 모드 주파수 성분을 근접시킨 인접 중첩 모드 신호에 대하여 수치해석으로 분석하고, H-Beam을 통한 실내실험을 수행하였다. 분석하고자 하는 모드의 고유주파수는 전체 스케일에 대한 대응 스케일로서 고려되고, 이러한 대응 스케일의 위치는 웨이블릿 기저함수의 중심주파수에 영향을 받게 된다. 따라서 각 모드의 고유주파수에 대응되는 스케일이 전체 스케일의 1/2에 위치되도록 웨이블릿 기저함수의 중심주파수가 선택될 때 감쇠비 평가에 대한 신뢰성이 향상 될 것이다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권7호
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• pp.1165-1172
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• 2008

본 논문에서는 2차원 시간영역 유한차분법(2D-FDTD)을 이용하여 메타물질(Metamaterial) Slab의 주파수 영역 특성을 구하는 방법을 연구하였다. 일반적으로 메타물질의 해석 방법에는 FDTD가 가장 광범위하게 사용되고 있는데 주파수 분산특성을 갖는 유전율과 투자율 모델을 가정하기 때문에, 정확한 주파수 응답특성을 구하기가 힘들다는 단점이 있다. 본 논문에서는 2차원 구조치 메타물질 Slab에 이미 광대역 특성을 갖는 가우시안 펄스와 제한된 대역폭 특성을 갖는 m-n-m 주기를 갖는 Sine 입력펄스를 각각 인가하여 주파수특성으로서 산란계수를 구하는 방법을 제안하고 비교하여 제한된 대역폭에 대한 주파수 특성 결과를 제시하였다. 본 논문에서 제안한 방법을 사용하면 메타물질을 이용한 다양한 회로구조에 대하여 제한된 대역폭에 대한 주파수 특성을 얻을 수 있다.

• 대한조선학회논문집
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• 제56권1호
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• pp.11-22
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• 2019

In this paper, a Rankine source method is applied and validated to analyze the hydrodynamic response of a three-dimensional floating structure in the frequency domain. The boundary value problems for radiation and diffraction problem are solved by using a desingularized indirect boundary integral equation method (DIBIEM). The DIBIEM is simpler and faster than conventional methods based on the numerical surface integration of Green's function because the singularities of Green's function are located outside of fluid regions. In case of floating structure with complex geometry, it is difficult to desingularize the singularities of Green's function consistently. Therefore a mixed approach is carried out in this study. The mixed approach is partially desingularized except singularities of the body. Wave drift loads are calculated by the middle-field formulation method that is mathematically simple and has fast convergence. In order to validate the accuracy of the developed program, various numerical simulations are carried out and these results are analyzed and compared with previously published calculations and experiments.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.191-196
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• 2022

본 연구에서는 3D 프린팅 FDM 방식의 적층 방향에 따라 기계적 물성이 달라지는 이방성 특성을 확인하고 이를 이용하여 위상 최적설계를 수행하였다. 벤치마크 문제인 자동차 현가장치 부품 중 하나인 로어 컨트롤 암에 대하여 밀도법 기반 위상 최적설계를 수행하였으며, 외부 하중과 이방성 특성에 따라 위상 최적결과가 다르게 나타나는 것을 확인하였다. 이를 이용하여 최적화된 모델에 대하여 3D 프린터로 적층 방향을 달리하여 2가지 시험품을 제작하였으며 인장시험을 수행하였다. 시험시 3D 비접촉 변형률 측정기를 이용하여 변형률을 구하였으며 이를 CAE 응답해석으로 얻은 변형률과 비교한 결과가 정량 및 정성적으로 일치하는 것을 확인하였다. 3D 프린팅 적층 방향을 고려한 위상 최적모델의 인장 실험 결과를 통해 해당 최적설계 방법론의 유효성을 검증하였다.

• 한국가스학회지
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• 제27권4호
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• pp.34-42
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• 2023

산업시설이 국가 경제에 기여하는 바를 고려할 때 지진에 대한 운전성 확보는 매우 중요하다. 그러나, 현행 내진설계의 기본 개념은 대규모 지진에 대해 주로 시설물의 연성거동을 허용하며 붕괴방지를 목적으로 구조적인 안전성만을 고려한다. 산업시설의 운전성 확보를 위해, 산업시설물의 구조거동 특성에 따라 운전성을 유지하기 위한 내진성능수준이 다양할 수 있으며, 이를 만족하기 위한 내진설계방법이 필요하다.본 연구에서는 평저형 저장탱크에 대한 비선형 응답이력 해석으로 비선형 지진거동 특성(R-μ-T)을 분석하고 이를 바탕으로 신뢰도 기반의 성능기반 내진설계 방법을 새롭게 제안하였다.

• 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.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제16권4호
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• pp.239-247
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• 2013

최근 화석연료의 고갈과 환경오염으로 인하여 해상풍력에너지와 같은 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 범용 동역학해석 프로그램인 MSC.ADAMS를 이용하여 공력하중 및 전기 발전기 토오크를 결정하기 위한 테브난(Thevenin) 방정식이 고려된 해상풍력발전기의 다물체 동역학 해석 기법을 검토하였다. 해석대상으로 고려한 시스템은 5MW급 해상풍력발전기이며, 3개의 블레이드가 수평축 방향에서 역풍을 받아 전기를 생산하는 수평축 풍력발전 형태이다. 블레이드에 작용하는 공력하중은 블레이드 요소 모멘텀 이론을 기반으로 일반화된 동적 웨이크를 고려할 수 있도록 개발된 AeroDyn 프로그램으로부터 산출하였다. 해상풍력발전기의 주요 연결부에서의 동적하중과 토오크 특성이 실제 현상과 유사하게 산출될 수 있도록 하기 위하여, 다물체 동역학 모델 상에 블레이드와 타워는 실제 구조 특성치를 고려한 유연체 모델링을 적용하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.50-55
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• 2018

지진은 예보가 거의 불가능하고 짧은 시간동안 일어나 지진이 발생할 때 적극적인 대처를 할 시간적인 여유가 거의 없어 다른 자연재해에 비해 인명피해와 재산피해가 많이 발생한다. 최근 전 세계적으로 지진이 빈번하게 발생하고 있다. 이와 같이 지진의 증가에 따라 구조물의 안전성 확보에 대한 연구가 활발히 진행되고 있지만 상대적으로 비구조요소인 전기 시설 등에 대한 연구는 미비한 실정이다. 그리고 현재 국내의 전기설비는 지진에 대한 안전설계를 하지 않는 경우가 많아 지진이 발생했을 때 손상에 매우 취약하다. 따라서 본 연구에서는 ABAQUS를 통해 실제 수배전반과 유사하도록 모델링을 하였고 자연지진파를 이용하여 3D 동적비선형해석을 수행하였다. 송변전설비 내진설계 실무지침서의 지진구역I과 보통지반암 조건에 따르면 기능수행수준의 최대응답가속도는 0.157g이다. 하지만 본 연구에서 일반적인 수배전반에 대한 해석결과의 0.1g에서 한계상태 도달비율은 30%로 안전하다고 볼 수 없다. 그리고 해석결과를 통해 지진취약도를 도출하고 분석하였다. 도출된 지진취약도는 수배전반의 한계상태를 판별하는 정량적 근거로 제시하고 이와 관련된 연구의 기초자료로 활용되는데 목적을 가지고 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권6호
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• pp.64-72
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• 2017

액체추진제를 사용하는 우주 발사체의 추진제 공급 과정에서 발생할 수 있는 축방향 동적 불안정성현상을 포고라 한다. 일반적으로 포고는 발사체의 동체와 공급/추진계의 공진에 의하여 발생하고, 동체구조 및 추진 시스템이 닫힌계를 이루게 되어 응답의 진폭이 증가하였다가 감소하는 현상을 보인다. 본 논문에서는 우주왕복선을 예시로 일반적인 발사체의 체계적인 포고 해석이 가능한 수학적 모델을 개발하였다. 정식화된 수식은 발사체 공급/추진계를 2차 선형 미분 방정식 형태로 구성하고, 포고해석에 중요한 세 변수인 압력, 중량변위, 일반화된 변위를 고유치해석을 통해 도출한다. 본 논문의 정식화를 통해 발사체 포고 시스템의 수학적 모델링 기법을 획득할 수 있고, 임의의 발사체에 대하여 체계적인 포고 안정성 해석이 가능할 것으로 예측된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권11호
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• pp.69-86
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• 2022

철도는 정시성과 수송능력을 갖춘 여객 및 물류 운송 수단으로서 널리 사용되고 있다. 근래의 급격한 건설기술의 발전으로 철도는 대륙과 대륙, 대륙과 섬을 잇는 다양한 해저철도의 건설이 계획되고 있으며 국내에는 보령 해저터널(2021), 가덕 해저터널(2010) 등 유사 설계 및 시공 경험이 축적되고 있다. 그러나 최근 국내외적으로 다양한 규모의 지진이 빈번하게 발생함에 따라 지진위험에 대한 인식이 증대되고 있으며, 국내 지진의 발생빈도 또한 증가하고 있다. 해저터널에 대한 지진의 영향은 매우 복잡하나 주로 지반조건, 지진하중 등에 의하여 큰 차이를 보일 수 있다. 본 연구에서는 외부수압이 작용하는 가상의 해저철도 쉴드터널에 대하여 지반구성과 지진파 의한 영향을 파악하기 위하여 토사, 암반, 복합지반 및 파쇄대로 구성된 4 가지 지반조건을 반영한 3차원 수치해석 모델을 구축하였다. 각 해석 모델에 대하여 장주기, 단주기, 그리고 장단주기 특성을 모두 가지는 인공지진파를 각각 적용하여 유한차분해석법에 의한 동적해석을 수행하여 변위 및 터널 부재력 응답을 검토하였다. 그 결과 터널 변위는 토사지반에서 터널 진행방향에 연직방향 지진하중이 작용 시 장주기파의 영향이 우세하고 암반지반에서는 단주기파의 영향이 우세한 결과를 얻었다. 또한 국부적 취약구간인 파쇄대에서는 인공지진파의 영향이 우세하였다. 터널 세그먼트의 부재력 검토 결과 지반 및 세그먼트의 구속효과로 인하여 지진하중이 변위보다 부재력에 미치는 영향이 크게 나타남을 확인하였다.