• 한국항공우주학회지
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• 제46권10호
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• pp.845-855
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• 2018

최대 이륙중량 55 kg에 최대 순항속도가 180 km/h이고 수직이착륙이 가능한 쿼드 틸트 프롭로터 무인기에 적용할 프롭-블레이드 단면 설계를 수행하였다. 먼저 프롭-블레이드 단면 설계수행을 위한 설계 프로세스를 수립하고 단면 설계에 필요한 요구도를 식별하였으며 식별된 요구도 만족을 위한 단면 설계를 수행하였다. 단면 설계 결과를 분석하기 위하여 유한요소 단면해석 프로그램을 활용하여 인장/굽힘/뒤틀림 강성 및 단위길이 당 중량, 탄성 축 등을 포함한 주요설계 인자들을 도출하였으며, 이 과정에서 프롭-블레이드의 설계 중량을 예측하였다. 그리고 도출된 설계 인자들을 로터시스템 통합 해석 프로그램에 적용하여 프롭-블레이드 운영 환경에서의 동적 안정성을 분석하였으며, 로터시스템 통합 해석 프로그램을 통해 분석된 프롭-블레이드 하중을 활용하여 2차원 단면 구조 해석을 수행하여 프롭-블레이드 구조 안전성을 확인하였다. 이러한 단면 설계/해석 과정에서 설계 요구도를 만족시키지 못하거나 다른 구성품에 부정적 영향을 준 설계 결과에 대해서는 설계 변경을 수행하였으며, 이를 통해 요구도를 만족시켰다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.69-69
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• 2011

본 논문에서는 비정상 상태의 비압축성 유동장을 해석하기 위하여 물체맞춤격자방법이 아닌 가상경계법을 사용하였다. 가상경계법은 구조격자를 사용하여 구조물 경계면에서 Momentum Forceing을 사용하여 가상의 경계를 만들어 유동장을 해석하는 방법이다. Navier-Stoke 방정식의 수치 이산화 방법으로 Kim et al(1985)이 사용한 Fractional Step Method(FSM)을 사용하였다. 시간에 대하여 semi-implicit FSM를 사용하였고, 확산항에 대해서는 2차 정확도의 Crank-Nicolson Method를 대류항은 3차 정확도의 Runge-Kutta Method를 사용 하였다. 본 연구에서는 가상경계법을 이용한 유동장 해석이 교량 단면에 대하여 수치해석이 가능한지 검토하였다. 가상경계법은 현재 많은 연구가 유선형의 구조물에 대하여 수행되어 오고 있다. 교량 단면과 같은 각 진 구조물에 대한 검토는 아직 미비한 실정이다. 가상경계법에서 다루고 있는 구조물 경계면에서의 Momentum Forcing 방법이 유선형의 구조물에 맞추어 연구가 진행되었기 때문이다. 먼저 본 연구의 프로그램을 검증하기 위하여 원형 실린더에 대하여 가상경계법을 적용한 결과 Re 수 200에서 Strouhal Number, 양력계수, 항력계수를 이전 연구 결과와 비교하였다. Williamson(1988)과 Zhang(1995)의 연구결과와 유사한 결과를 얻을 수 있다. 그리고 교량의 단면과 같은 각진 구조물(Bluff Body)에 대하여 가상경계법 적용하였다. 본 논문의 연구에서 평가 대상으로 하고 있는 2차원 교량 단면에 대하여 유동장 해석을 하였다. 본 논문에서 정량적인 유체력과 유동장에 대한 비교 및 검토가 이루어지지 못했지만 압력장과 유선의 형태가 이론적인 값을 벗어나지 않고 있는 것으로 확인 되었다. Re 수 2700에서 전산 해석을 수행하였으며, 교량 단면 주위의 압력계수와 박리현상 그리고 후류에서의 Vortex shedding 현상이 모두 적절한 분포가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 가상경계법을 이용하여 각진 구조물에 대한 주위 유동장해석에 대한 가능성을 확인하였으며, 풍동실험과의 결과비교를 통하여 가상경계법을 이용하여 교량 단면 주위의 유동장 해석 결과를 정량적으로 비교할 것이다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.163-163
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• 2011

풍력타워 기둥구조물에는 유지관리 등의 이유로 출입구 역할을 하는 개구부가 존재하게 된다. 다각형 타워구조물에 개구부형상이 존재하게 되면 압축좌굴 강도에 영향이 있을 것으로 예상되지만, 이를 정량적으로 평가하거나 예측하기는 용이하지 않고 간접적으로 판단할 만한 관련 기준이나 지침도 부족한 상태이다. 이에 최병호 등(2011)에서 다룬 다각형 단면 기둥구조물의 하단에 개구부를 형상화한 수치해석 모델을 수립하고 축방향 압축하중을 재하하는 탄성좌굴 해석 및 비선형비탄성해석을 수행하였다. 본 논문에서는 기존 다각형 단면 기둥모델 중에서 6각형 단면모델에 관해 중점적으로 다루고 있다. 다각형 단면 기둥 해석모델은 단순한 다각형 단면 타워구조에 대해서 뿐 만 아니라, 각 subpanel에 종방향 보강재를 둔 모델에 대해서도 추가적으로 검토하였다. 개구부의 형상은 높이 2000mm, 폭 800mm이며 상하부에 만곡부를 둔 형태이다. 수치해석은 3차원 유한요소해석프로그램인 ABAQUS를 이용하여 수행하였으며, 보강방안으로는 일정범위까지의 모듈 subpanel의 판두께를 보강하는 방안과 edge stiffener를 적용하는 방안에 대해서 검토하였다. 각각의 보강방식에 따른 효과를 비교해 보기 위해 개구부가 없는 모델, 단순히 개구부만 설정한 모델, 판두께를 보강한 모델, edge stiffener로 보강한 모델에 대해 비교해석을 수행하였다. 보강재 없는 단순 다각형 타워구조 모델에 대한 해석결과로부터 개구부로 인한 강도저하는 미미한 수준인 것으로 나타났다. 반면, 종방향 보강재가 적용된 6각형 단면 타워구조 모델에서는 개구부로 인한 강도저감이 22.9%로 높게 나타났으며 상당한 영향이 있는 것으로 분석되었다. 또한 개구부 주변의 판두께 보강이나 edge stiffener보강 등으로 상당한 강도향상 효과가 확인되었으나, 개구부로 인해 손실된 강도 수준을 완전히 회복하는 수준에 미치지 못하는 것으로 나타났다. 따라서, 향후 다양한 보강방식에 대한 보다 포괄적인 변수연구를 통해 개구부의 영향 없이 온전한 다각형 단면 타워 구조의 극한강도에 도달되기 위한 보강 조건에 대해 검토될 필요가 있을 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권3A호
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• pp.145-152
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• 2011

일반적으로 교량의 교대 날개벽 설계를 위한 해석은 날개벽을 4개의 구역으로 나누고 이를 1차원 캔틸레버 구조로 간략화하여 단면력을 산정하는 방법이 실무에서 관례적으로 사용되고 있다. 이러한 간편법은 수계산에 의존하던 때에 만들어진 일본 규정으로 국내 도로교설계기준에 채택되어 개정없이 계속 사용되어지고 있다. 본 연구에서는 불합리한 교대 날개벽의 단면력 산정법을 개선하기 위해서 날개벽을 단순 캔틸레버 해석이 아닌 실제에 가까운 2변 고정 판구조로 해석하여 현 도로교설계기준의 단면력과 비교 분석을 실시하였다. 또한 해외의 날개벽 단면력 산정법을 조사 분석하여 국내의 규정과 비교하였다. 본 연구에서 제시한 날개벽의 가용 매개변수 범위 내에서 유한요소 해석을 실시한 결과, 현 도로교설계기준의 간편법에 의한 단면력은 날개벽 형상에 따라 때로는 안전측이지만 때로는 비안전측인 결과를 나타내고 있어 실제의 단면력을 반영하지 못하는 것으로 분석되었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.764-767
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• 2011

본 논문에서는 유한요소법을 이용하여 임의의 단면을 가지는 빔의 비틀림 문제를 해석 할 수 있는 방법론을 제시하였다. 빔 유한요소에서 연속적인 뒤틀림함수를 얻기 위해 각 절점에서 뒤틀림자유도를 정의한 후 빔의 길이 방향으로 보간하였다. 이러한 방법의 사용은 뒤틀림구속효과와 비선형문제에 쉽게 접근 할 수 있게 한다. 또한, 임의의 단면에 대한 뒤틀림함수는 각 단면에서 St.Venant 방정식을 유한요소법을 통해 수치적으로 계산된다. 단면에서 계산된 해는 3차원 일반 빔 요소의 변위장에 매핑된다. 위와 같은 절차를 통해 개발된 빔 유한요소를 사용하면 임의의 단면을 가진 빔 구조물을 자유/구속 뒤틀림조건에서 비틀림, 굽힘, 신축 변형이 복합적으로 고려하여 해석해 낼 수 있다. 이렇게 해석된 결과를 검증하기 위하여 사각단면과 L단면에서의 결과 값을 고찰하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2013년도 추계학술대회
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• pp.247-249
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• 2013

열화한 철근콘크리트 구조물에 대하여 성능회복을 위하여 전기화학적 방식, 단면복구공법, 균열보수공법, 표면마감공법 등이 상용되고 있다. 본 연구에서는 단면복구공법의 적용과 성능예측을 위한 해석 모델의 입력값으로 사용될 보강철근과 단면복구재의 부착특성을 평가하기 위하여 철근인발실험을 실시하였다. 폴리머시멘트몰탈이 사용되었으며 부착요소의 강성과 강도를 구하여 비선형 해석을 실시하여 상당한 정확도의 예측값을 도출하였다.

• 한국지리정보학회지
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• 제12권4호
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• pp.95-112
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• 2009

하천의 흐름해석 분야에서 모형이 요구하는 입력자료 중 하천단면은 매우 중요한 요소이다. 수치모형을 이용해서 자연하천의 2차원 흐름을 모의하고자 할 때 정확한 계산치를 얻기 위해서는 실제 하천단면의 하상을 정확하게 반영하여야 한다. 그러나 하천단면의 하상을 실제 상태의 모습 그대로 반영하는 것은 거의 불가능하다. 본 연구에서는 현재 실무에서 사용하는 하천측량 자료인 HEC단면과 ArcView를 연계하여 등간격 하도단면을 생성하고 유한요소망을 구축하는 방법을 제안하였다. 연구 대상지역은 한강 본류 구간과 낙동강 본류 구간을 선정하였고 등간격 하도단면 구축결과 실측 단면자료와 잘 일치함을 확인할 수 있었다. 또한 본 연구에서 제안한 등간격 하도단면을 이용하면 2차원 흐름해석 및 수질해석을 위한 양질의 유한요소망을 구축하여 유한요소해석 등에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 콘크리트학회지
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• 제1권1호
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• pp.105-114
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• 1989

휨을 받는 철근콘크리트 부재 단면의 연화현상은 구조물의 파괴하중 해석시 중요한 인자로 작용한다. 일반적인 탄-소성 이론에 근거한 소성한계해석법을 사용할 경우 철골 구조물에는 적합하지만 철근콘크리트 구조물에는 최대하중 이후의 연화현상으로 인하여 이 이론은 부적합하게 된다. 따라서 본 논문의 주목적은 변위제어방법을 사용하여 철근콘크리트 구조물이 파괴될 때까지의 완전한 거동을 이끌어 내는 것이다. 프로그램을 사용한 계산결과를 보다 빠르고 경제적으로 이끌어 내기 위하여 단면의 성질인 모멘트-곡률, 축력-축\ulcorner향 변형률, 그리고 전단력 변형률 곡선 등을 여러개의 직선적으로 단순화한 모델식을 사용하여 해석한다. 또한 연화현상을 고려한 유한요소의 해석결과는 사용된 요소의 크기에 따라 결과가 매우 다르게 나타나기 때문에 이를 방지하기 위하여 파괴에너지 개념을 도입하여 모멘트-곡률 곡선을 보정하여 구조계산에 적용시킨다. 이와 같이 단면을 층으로 나누어 해석하지 않고 직접 단면의 성질을 나타내는 곡선들을 적용한 본 프로그램으로 보와 골조를 해석한 결과는 실제적인 실험결과와 비교하였을 경우 거의 일치하게 나타난다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제12권5호
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• pp.323-329
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• 2002

강도와 작용하중의 분포 및 설계조건 등에 의해 단면이 길이에 따라 임의로 된 외팔 기둥이 구조물 등에 많이 사용되고 있어서 이들에 대한 좌굴에 관한 해석이 구조물의 설계시에는 매우 중요하다. 본 논문에서는 분포하중, 집중하중을 받는 가변단면 기둥의 좌굴 해석후 해석 문제를 differential transformation이라는 새로운 변환방법을 적용하여 해석하여 기존의 해석결과와 비교, 검토하였고, 또한 임의의 가변단면의 외팔 기둥에 대한 좌굴후 해석의 결과를 제시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권3호
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• pp.111-119
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• 2005

철근콘크리트 전단벽 또는 플랜지 구조물의 해석시 비선형으로 인한 거동을 해석하여 파괴거동을 좀더 명확하고 신뢰성있게 예측하고자 하는데 본 연구의 목적이 있다. 콘크리트 응력-변형율 모델로는 Hognestad, Vallenas의 이론을 적용하고, 철근 응력-변형율 모델로는 Ramberg-Osgood 이론을 적용하였으며, 구속(confined) 및 비구속(unconfined)을 고려하여 비선형 해석을 수행하였다. 단면 해석 모델은 Mander가 제안한 층상화 단면해석을 적용하였고, 감마팩터를 고려한 새로운 변형율도를 이용하였다. 이러한 단면에 경계효과를 고려한 Boundary warping과 전단효과를 고려한 Shear warping 및 초기 균열을 고려한 경우(precracked)와 초기 균열이 발생하지 않은 경우(uncracked)로 구분하여 단면 해석을 시행하였다.