• 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지
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• 제21권1호
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• pp.29-39
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• 2015

무인기 항법 시스템의 개발 및 실험에는 위험 요소가 많아 가벼운 하중을 유지하면서도 고장 감내를 지원하는 시스템이 요구된다. 본 논문에서는 CPU 시간과 메모리를 독립적으로 사용하는 파티션을 기반으로, 단일 및 복수 개의 FCC(Flight Control Computer)에서 항법용 주 및 보조 OFP(Operational Flight Program) 파티션들을 독립적으로 수행하는 고장 감내 무인기 항법 시스템에 대해 기술한다. 개발된 시스템은 이중화된 두 개의 FCC를 사용하고, 각 보드에서는 OFP 파티션을 이중화하여 개발 중인 OFP 및 검증된 OFP 시스템을 독립적으로 수행한다. 이러한 고장 감내 시스템은 감내 하중이 작은 무인기의 경우에 하나의 FCC만 사용하여도 S/W 이중화에 따른 고장 감내가 가능하며, H/W 고장 감내도 필요한 중대형 무인기의 경우, 이중화 파티션을 수행하는 보조 FCC까지 사용한다. 이와 같은 파티션 기반 고장 감내 항법 시스템은 그 개발 단계에서 실험의 많은 위험 요소를 제거할 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.900-909
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• 2002

섬유는 콘크리트의 취약점인 인장 및 균열저항성을 증가시켜 그 효용성을 크게 한다. 그러나, 섬유의 균열저항성을 합리적으로 예측하기 위해서는 균열후의 거동예측기법이 정립되어야 한다. 따라서, 본 연구의 목적은 최근 들어 개발되고 있는 구조용 합성섬유 보강콘크리트의 균열후 거동(Post-Cracking Behavior)을 예측하기 위한 해석기법을 제시하는데 있다. 이를 위하여 합성섬유 보강 콘크리트 보의 균열단면해석에 있어서, 우선적으로 균열단면을 강체운동으로 가정하고, 균열폭(crack width) 및 균열면에 대해 기울기 90$^{\circ}$ 인 단일섬유의 인발실험(pullout test)에 의한 인발 하중(pullout load)과 변위(slip)의 관계를 이용하여 개개 섬유의 균열이후 거동을 묘사하였다. 또한 실제 섬유의 매립방향과 매립길이의 다양성을 확률적으로 고려하여 균열면에서의 유효섬유개수를 산정한 뒤에 FRC 보의 휨거동해석을 수행하였고, FRC 보 실험을 시행한 결과와 비교한 결과 잘 일치하는 것으로 나타났다. 본 해석결과로부터 하중-처짐 곡선, 모멘트-곡률 곡선 등을 도출할 수 있으며, 본 연구의 모델은 일정수준의 균열 저항성 또는 인성지수(toughness performance)를 얻기 위한 섬유의 기하형상을 개발하는데 유용한 방법으로 사용될 수 있다. 또한 평균응답, 파괴모드의 운동학으로 표현된 이 모델은 FRC 보 실험 결과들을 유사하게 예측할 수 있기 때문에 앞으로 섬유보강콘크리트 부재의 합리적인 설계 및 해석에 효율적으로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 터널과지하공간
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• 제22권2호
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• pp.144-156
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• 2012

본 논문에서는 TBM의 굴진성능 평가를 위한 실내시험 중 하나인 압입시험의 시험과 결과 분석방법에 대하여 연구하였다. 압입시험은 암석의 굴진저항 및 취성도를 나타내는 여러 지수들을 산정하고 이를 통해 TBM의 굴진율 및 추력을 직접적으로 추정할 수 있는 유용한 실험으로 알려져 있으나 국내에서는 아직 관련된 연구가 수행된 바 없으며 규격화된 시험방법이나 결과해석방법 역시 제시되지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 압입시험의 시험 장비를 재구성하여 제작하였고 다양한 조건에 대하여 시험을 수행하여 합리적인 시험방법과 시편의 크기에 대하여 고찰하였다. 또한 국내의 6개 암종에 대하여 압입시험을 수행하고 하중지수의 산정방법에 대하여 연구하였으며 하중지수로써 PLI와 MLI를 제안하였다. 본 연구에서 제안된 지수인 PLI와 MLI는 동일한 암종을 대상으로 수행된 선형절삭시험결과와 밀접한 상관관계를 보였으며 하중지수를 통해 개략적으로 예측된 단일 디스크커터의 수직하중은 실험값과 10% 오차를 보였다. 압입시험은 TBM의 성능예측을 위한 유용한 실험법임을 확인할 수 있었으며 본 연구는 이를 위한 기초연구로서 그 활용도가 높을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제8권4호
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• pp.261-274
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• 1998

이 연구에는 가축성 강재지보에 대한 실내실험 및 현장실험 결과가 제시된다. 시험지보는 단위중량이 25.8kg/m인 Gloken profile U 빔 3매를 조립하여 제작되었다. 양단이 힌지로 지지되는 반원형 및 아치형 지보에 대한 정역학적인 해석이 실시되었다. 실험된 U빔의 형상계수는 1.35이었고 지보형태에 따른 2차 소성힌지의 위치를 산정하였다. 천장부에서 단일집중하중을 받는 아치형 지보의 내하력을 조사하여 이를 지보 각주 길이의 함수로 나타내었다. U 빔 연결부의 결합토크를 변화시키는 실물크기 지보시험을 수행하여 시험지보의 가축특성을 파악하였으며, 결합토크를 설계하는 방법을 연구하였다. 결합토크가 21kg.m 인 시험지보를 현장에 설치하고 계측한 결과 전형적인 가축현상을 관찰할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6D호
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• pp.809-817
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• 2008

이동하중에 의한 아스팔트 포장의 변형률과 피로수명을 예측할 수 있는 유한요소해석 프로그램을 개발하고 그 성능을 현장 및 가속시험의 계측결과로 검증하였다. 본 논문에서는 아스팔트 혼합물의 점탄성 연속체 손상(ViscoElastic Continuum Damage, VECD)모형을 유한요소해석 프로그램인 VECD-FEP++(Finite Element Program in C++)로 구현하는 과정을 다루고 있다. 아스팔트 혼합물의 피로손상은 열역학 이론에 근거한 Schapery의 일 포텐셜 이론(work potential theory)과 일축 단일 변형률 인장 시험으로 정의하고 이를 VECD 모형의 입력변수로 사용하였다. 실제 포장의 동적 변형률을 예측하기 위하여 한국도로공사 시험도로에서 이동하중 시험을 실시하고 그 결과를 비교하였다. 또한 4가지 서로 다른 아스팔트 혼합물(일반밀입도, SBS, Terpolymer, CR-TB)을 사용한 포장가속시험을 실시하고 각각의 피로 특성을 유한요소해석으로 예측하였다. 아스팔트 기층상부와 기층하부에서의 횡방향 변형률은 계측과 수치해석결과가 잘 일치하였다. 반면에, 표층과 중간층에서의 응답은 차량접지하중의 복잡한 영향으로 인하여 이를 반영할 수 없는 현재의 유한요소해석모델의 예측결과와는 다소 차이가 있었다. 포장가속시험결과 SBS 혼합물의 피로저항능력이 가장 우수한 것으로 평가 되었으나 VECD-FEP++에 의한 수명은 이와는 다르게 Terpolymer가 가장 우수한 것으로 예측되었다.

• 대한치과보철학회지
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• 제46권2호
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• pp.157-168
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• 2008

연구목적: 골유착성 임플랜트를 이용한 치료가 초기의 완전 무치악 증례에 도입된 이후 장기간의 임상 관찰 결과 높은 성공률이 보고되고 있으며, 점차 부분 무치악 및 단일치 상실 증례 등의 다양한 영역으로 확대되고 있다. 하지만 이러한 임플랜트에 가해지는 저작압은 임플랜트와 주위 골에 축 방향 힘 (axial force)과 다양한 측방 모멘트 (bending moments)를 일으키는데 이러한 응력의 적절한 분산이 치료의 성공에 큰 영향을 미치게 한다. 이번 연구의 목적은 하악 구치부가 부분 무치악일 때 외측연결 방식과 내측연결 방식의 임플랜트로 수복함에 있어 상부 보철물의 연결 (splinting)이 임플랜트와 주위 골로의 응력분산에 미치는 영향을 삼차원 유한요소 분석을 통해 비교해보고자 하였다. 연구재료 및 방법: 외측연결 방식과 내측연결 방식의 대표적인 2종의 임플랜트를 선정하였고 각각 8.5mm와 13mm 길이에 대하여 실험하였다. 임플랜트는 외측연결 방식을 대표하는 브레네막 시스템을, 내부연결 방식을 대표하는 ITI 임플랜트를 연구재료로 선택하였다. 각각의 임플랜트는 구치부에서 골양이 허용되는 한 추천되는 넓은 직경 (wide diameter)의 임플랜트 (4.8-5.3mm)를 이용하였다. 이러한 4종류의 임플랜트 모형에서 제1대구치와 제2대구치 금관의 연결 여부에 따라 총 8개의 실험 군으로 분류하였다. 하중은 수직하중 및 수평하중을 각각 100N씩 하악 제1대구치 임플랜트 보철부위 (금관부)에 가하였고 금관의 연결여부에 따라 임플랜트와 주위골에 응력이 분산되는 양상을 관찰하였다. 삼차원 유한요소분석을 위한 하악골모형 제작에는 Hypermesh (Altair Engineering Inc., Troy, MI, USA)를 사용하였고 응력해석을 위해서는 PAM-CRASH 2G version 2005 (ESI, France), 포스트프로세싱을 위해서는 PAM-VIEW version 2005 (ESI, France)을 이용하였다. 여러 응력값 중에서 대표적인 등가응력 (von Mises stress)을 이용하여서 응력분포를 비교분석하였다. 연구결과: 내부연결방식과 외부연결방식 모두 상부의 금관을 연결함에 따라 임플랜트와 주위골로 전해지는 응력값이 감소하였다. 그리고 응력값이 감소하는 정도는 외부연결방식에서 더 크게 나타났다. 하지만 두 방식 모두 금관연결에 따른 응력 감소 효과는 임플랜트 길이 증가에 의해 영향 받지는 않았다. 이번 실험에서 상부 보철물이 연결되지 않은 상태에서 제1대구치 부위에 수직방향 또는 수평방향의 하중을 가했을 때 외부연결방식에서 더 많은 양의 응력이 주변 피질골의 상부 좁은 부위로 전달되었다. 하지만 상부 보철물을 연결한 상태에서 하중을 가한 경우에는 외부연결방식에서 하중 측인 제1대구치 부위에서 나타나던 상부 피질골에서의 응력 집중이 많이 감소한 것을 보여주었다. 또 한 비하중 측인 제 2대구치 부위에서의 응력분산도 외부연결방식에서 더 많은 것으로 나타났다. 이에 비해 내부연결방식에서는 하중 측인 제 1대구치 부위에서 지대주 나사를 따라 높게 나타나던 응력값의 중등도 감소 효과를 나타내었고 연결된 제2대구치 부위로의 응력분산 효과도 작았다. 결론: 하악 구치부가 결손한 하악골에 내부연결방식과 외부연결방식을 대표하는 두 가지 종류의 임플랜트를 선택하여 상부 금관의 연결이 임플랜트와 주위 골의 응력 분산에 미치는 영향에 대하여 삼차원 유한요소분석을 하였다. 이러한 실험 결과를 통하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 8.5mm와 13mm에 대해서 응력 분포는 거의 동일하게 나타나고, von Mises stress 최대값 또한 거의 유사하였다. 2. 수직하중에서는 근심측에서 응력이 집중되었고 수평하중에서는 근, 원심측이 비슷한 크기의 응력을 보였다. 3. 내부연결방식에서는 지대주 나사의 벽면을 따라서 응력이 분산되는 양상을 보였으나 외부연결방식에서는 지대주에 눌리는 임플랜트 상부 부위에 응력이 집중되었다. 4. 금관을 연결함에 따라 임플랜트와 주위골로 전달되는 응력 값은 두 방식 모두 감소하는 모습을 보였으나 응력 값이 감소하는 정도는 내부연결방식에 비해 외부연결방식에서 더 크게 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.307-314
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• 2009

본 논문은 기하학적 비선형성을 가진 보존적 단일 하중 매개변수의 탄성 상태 공간구조의 탄성 분기 좌굴해석을 위한 공간프레임의 정식화, 분기경로 추적을 위한 pin-pointing 및 분기경로 전환알고리즘을 기술하고 있다. 복잡한 좌굴 후 거동특성을 파악하기 위한 본 연구의 공간프레임요소는 오일러리안 좌표계에 의한 유한회전이론으로 강체변형을 계산하였고, 굽힘효과가 고려된 보-기둥식을 적용하여 적은 개수의 요소의 사용으로도 정해를 얻을 수 있도록 하였으며, 후좌굴해석과 같은 고도의 비선형해석을 수행하기 위해 기하강성행렬의 모멘트에 대한 영향을 고려하였다. 분기좌굴에 의한 좌굴후 평형상태인 주경로와 분기경로의 pin-pointing 알고리즘으로 특이점을 계산하였으며, 고유치 및 고유모드를 이용한 본 연구의 수치알고리즘에 의해 분기경로를 추적하였다. 분기좌굴 해석예제로 평면프레임, 평면아치 및 공간돔에 대한 분기좌굴 해석을 수행하여 본문에서 제시한 수치해석법의 정확성 및 적용성을 검증한다.

• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.296-301
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• 2020

적층복합재는 면내 방향의 물성은 우수하지만 두께 방향의 물성이 취약하여 굽힘, 비틀림하중이 가해질 때 층간 분리(Delamination) 현상이 쉽게 나타난다. 층간 분리 현상을 지연하는 복합재의 두께 방향 물성 보강법으로는 Z-pinning, Stitching, Tufting 등이 있으며, 대표적으로 Z-pinning과 Stitching 공법을 많이 사용한다. Z-pinning 공법은 prepreg의 두께 방향으로 금속 핀이나 카본 핀을 적용하여 보강하는 공법이고, Stitching 공법은 프리폼에 상부 및 하부 섬유를 교차시켜 두께방향으로 기계적 강도를 향상시키는 방법이다. 본 논문에서는 Z-pinning과 Stitching 공법의 단점을 보완 및 개선한 I-fiber stitching 공법을 제안하였으며, 본 공법이 적용된 복합재 Single-lap joint의 정적 강도를 평가하였다. Single-lap joint 시편은 오토클레이브 진공백 공정을 사용하여 동시경화법으로 제작하였다. 복합재 시편 두께는 고정하였으며, Stitching 패턴(5×5, 7×7)과 삽입 각도(0°, 45°)를 변화시켜가며 총 5 종류의 시편을 제작하였다. 시험 결과, I-fiber stitching 공법을 적용한 시편의 파손하중은 보강하지 않은 시편의 파손하중 대비 최대 143% 증가하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.65-80
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• 1999

본 논문은 2개 층으로 이루어진 비균질 낙동강 사질토 지반에서 수평하중을 받은 단일 휨성말뚝의 수평거동에 대한 모형실험 결과들을 고찰하였다. 본 연구의 목적은 말뚝의 수평거동 특성에 대한 말뚝두부 구속조건(Free & Fix), 말뚝 근입길이에 대한 하부지반의 두께비(H/L), 그리고 상하부지반의 지반반력계수비$(E_{h1}/E_{h2)$의 영향에 관하여 실험적인 연구를 수행하고 이러한 영향들을 정량화 할 수 있는 실험결과를 얻었다. 모형실험 결과들에 의하면, 비균질 지반에서 수평거동은$(E_{h1}/E_{h2)$에도 의존하는 것으로 나타났다. 수평변위 측면에서의 균질지반에 대한 비균질 지반의 수평변위비$(y_{H/L}/y_{H/L}=0,\; y_{H/L}/y_{H/L}=1.0)$와 말뚝 근입길이에 대한 하부지반의 두께비(H/L)의 관계는 지수 함수식으로 표현되는 실험식을 제안하였다. 또한, 본 연구에서는 최대 휨모멘트 측면에서의 H/L 과 $MBM_{fixed-head}/MBM_{free-head}$관계는 모형실험 결과들로부터 직선함수의 실험식을 제안하였다.