• 대한기계학회논문집B
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• 제34권9호
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• pp.859-866
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• 2010

대향류 확산화염에서 확산-전도 불안정성에 의한 맥동불안정성의 비선형 거동을 수치 해석적으로 연구하였다. Lewis 수를 1보다 충분히 크게 두고 일차원 준정상상태의 화염의 해로부터 Damkohler 수를 섭동시켜 시간에 따른 화염의 전개를 계산하였다. 맥동 불안정성에 의한 비선형 화염전개는 세 가지 다른 형태, 즉 교란이 점점 감소되는 경우, 교란이 증폭되어 안정된 주기적 진동이 일어나는 경우, 그리고 교란이 계속 증폭되어 화염이 소염되는 경우 등으로 나타났다. 스트레치를 받지 않는 화염의 결과와 달리 대향류 유동장의 화염에서는 안정된 한계순환 맥동 불안정이 존재하였다. 세 가지 다른 형태의 화염 전개를 보이는 임계 Damkohler 수를 계산하여 동적 소염이 일어나는 영역을 표시하였고, 이는 층류소화염의 국소소염 계산에 이용될 수 있다. 불안정성이 나타나는 갈래질의 구조는 초임계 및 임계이하 Hopf 갈래질로 나타났다. 특정한 Damkohler 수의 영역에서 안정된 한계 순환 갈래질이 나타났으며, 화염온도가 증가함에 따라 영역이 축소되어 안정된 한계순환이 일어나는 영역은 사라지고 불안정한 한계순환 갈래질이 나타났다. 안정된 한계순환 영역이 확장되는 영역이 존재하며, 이는 단순한 한계순환 불안정성이 주기배증에 의한 Rossler 갈래질이 나타나면서 한계 영역이 확장되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.875-888
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• 2013

최근에는 초탄성 형상기억합금을 구조물 일부에 설치하여 지진과 같은 외부 충격하중으로 인해 발생되는 영구적인 소성 변형을 줄이고 자동치유가 가능한 변위제어 시스템을 개발하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 초탄성 형상 기억합금은 상당량의 변위를 가하더라도 별도의 열처리 없이도 상온에서 단지 하중만을 제거하여도 원형으로 복원이 가능한 독특한 합성 금속재료이다. 뼈대 구조물에서 변형이 집중이 되는 부위에 기존에 사용된 강재를 대신하여 초탄성 형상기억합금을 사용한다면 시스템의 복원 효과를 극대화 시킬 수 있다. 따라서 본 연구는 내진성능이 우수한 좌굴방지 가새프레임에 초탄성 형상기억합금 소재를 접목시킨 새로운 구조 시스템을 제안하고 자 한다. 본 연구에서 제안된 구조시스템의 성능을 검증하기 위하여 현재 사용되는 설계코드를 참고하여 6층의 가새프레임 빌딩을 설계를 하고 2차원적인 유한요소 프레임 모델에 각각의 지진 위험도 레벨의 가속도 데이터를 사용하여 비선형 동적 해석을 실시하였다. 해석결과를 바탕으로 초탄성 형상기억합금 가새시스템을 사용한 프레임 구조물과 기존의 가새시스템을 성능적인 측면에서 서로 비교하였다. 해석결과는 지진하중 이후에 초탄성 형상기억합금 가새시스템은 구조물에 잔류 처짐을 감소하는데 매우 효율적임을 보여주고 있다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제9권4호
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• pp.253-262
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• 2006

경제규모의 증대와 더불어 해상물동량이 많아지고 운행하는 선박의 숫자가 증가함에 따라 해상에서의 해난 사고가 빈번하게 발생하고 있다. 선박의 충돌 사고에 대한 연구는 주로 충돌 사고의 원인 분석에 중점을 두어 왔으나 보다 정확한 분석을 위해서는 역학적인 해석이 더 첨가되어야 한다. 본 연구는 FRP 재질의 어선간의 여러 충돌 상황에서의 시간에 따른 변형 거동에 대한 것이다. 선체에 대한 3차원 기하학적인 모델링을 수행 한 후, 유한요소 모델을 구성하고 역학적인 해석 기법인 유한 요소법을 이용하여 동적 해석을 수행하였다. 7.93톤급의 소형어선과 39톤급의 대형어선을사용하고 두 가지의 충돌각도($90^{\circ},\;135^{\circ}$)와 세 가지의 충돌속력(5, 10, 15 노트)의 조건을 조합하여 해석을 수행하였으며 각각의 경우에 대하여 응력분포와 변형상태를 살펴보았다. 전체적으로 $90^{\circ}$ 충돌 각도에서 $135^{\circ}$ 경우보다 응력이 컸으며, 두 선박이 모두 운항 중에 발생하는 충돌에서 더 큰 최대 응력이 발생하였다. $90^{\circ}$ 충돌각도의 경우 소형어선 간 충돌이나 소형 어선과 대형 어선간의 충돌에서도 충돌하는 전체의 선수부보다 충돌당하는 선체의 측면 부위에서 큰 응력이 발생하였다. $135^{\circ}$ 충돌각도로 정지된 소형 어선과 대형어선이 충돌하는 경우에는 대형 어선에서 치대 응력이 발생하였다. 150 ms의 해석시간인 경우 $90^{\circ}$ 충돌각도에서는 10knot, 15knot 모두 충돌하는 선체나 층돌 당하는 선체에서 파단이 발생하는 것으로 나타났다. 해석 결과는 추후에 부분 별 강도를 고려한 선체의 설계나 충돌사고재구성을 위한 기초 데이터로 사용될 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.452-452
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• 2010

차세대 디스플레이로서 주목 받고 있는 유연성 정보표시 소자 개발에 대한 요구도가 날로 증대되고 있다. 유연성 정보표시 소자로서 플라스틱 기반 유연성 소자가 특히 주목 받고 있으나, 이의 실용화를 위해서는 플라스틱 기판에 적용 가능한 보호막 형성 기술 개발이 선행되어야 한다. 플라스틱 필름의 경우 높은 산소 및 수분 투과율 때문에 유연성 디스플레이의 응용에 걸림돌이 되고 있다. 플라스틱 기반 유연성 소자의 장수명화를 위해서는 수분과 산소의 투과를 방지하는 passivation layer 형성 기술이 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는, polyethylene terephethalate (PET) 기판상에 증착된 $SiO_x$ 보호막의 합성에 있어서 중간층 유무에 따른 투습특성의 변화를 살펴보았다. 기화된 HMDSO (Hexamethyldisiloxane)와 Ar 및 $O_2$ 혼합기체를 이용하여 PECVD 방법으로 $SiO_x$ 박막을 합성하였다. 15 nm 두께의 $Al_2O_3$를 중간층으로 사용하여 중간층 유무에 따른 초기성장 거동 변화가 $SiO_x$ 박막의 투습 특성에 미치는 영향을 조사하였다. $SiO_x$ 박막 구조와 화학적 조성은 각각 FE-SEM과 FT-IR을 이용하여 분석하였으며, AFM을 이용하여 $SiO_x$ 박막 표면 미세 형상을 관찰하였다. 투습률은 MOCON사(社)의 Permatran-W 3/33 MA을 이용하여 측정하였다. 그리고 반복 굽힘 시험기를 이용하여 $SiO_x$ 보호막의 동적 투습 특성을 조사하였다. $Al_2O_3$ 중간층 유무에 따라 $SiO_x$ 박막의 투습률 (WVTR; water vapor transmission rate)은 ${\sim}10^{-1}g/m^2/day$(300 nm-thick $SiO_x$/PET)에서 ${\sim}5{\times}10^{-3}g/m^2/day$(300 nm-thick $SiO_x$/15 nm-thick $Al_2O_3$/PET)으로 변화하였다. 300 nm-thick $SiO_x$/15 nm-thick $Al_2O_3$/PET 시편의 경우 곡지름 50 mm에서 1,000회 반복 굽힘 후에도 투습률 변화를 보이지 않았다. 이와 같은 $SiO_x$ 박막의 투습 특성 변화는 $Al_2O_3$ 중간층 유무에 따른 초기 성장 거동의 변화로 해석된다. FE-SEM 및 AFM 표면 미세 구조 관찰을 통한 초기 성장 거동 변화 조사 결과, $Al_2O_3$ 중간층 없이 PET 기판위에 $SiO_x$ 박막 증착한 경우 3 차원 성장을 하는 반면, PET기판위에 $Al_2O_3$ 중간층 형성 후 $SiO_x$ 박막 증착하는 경우 2 차원 성장을 하게 됨을 관찰하였다. 따라서 본 연구를 통하여, 플라스틱 기반 유연성 표시 소자에 적용하기 위한 $SiO_x$ 보호막 합성 에 있어서 초기 성장 거동의 변화가 투습 특성에 민감한 영향을 미침을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권5호
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• pp.333-340
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• 2019

모듈형 LNG Tank의 외조를 구성하는 SCP(sandwich concrete panel)에 대해서 중속충돌시험기로 충돌시험을 수행하고 이에 대한 수치해석을 수행하였다. 충돌시험에 사용된 시험체는 가로세로 각각 2m로 외조의 일반단면과 연결부단면의 특성을 가지도록 제작하였다. 51kg의 탄자를 설계기준에 규정된 충돌에너지를 갖도록 중속충돌시험기로 45m/sec로 이상의 속도로 가속하여 충돌시켰다. 이런 충돌시험을 두 차례 반복하고 시험체의 극한능력을 평가하기 위하여 충돌속도를 2배로 하여 충돌시켰다. 충돌시험의 수치해석 모델은 LS-DYNA를 이용하여 수행되었다. 외측의 강판와 그 사이의 충진콘크리트를 고체요소로 모델링하고 전단연결재는 보요소를 이용하여 모델링하였다. 강재의 재료모델은 탄소성 및 파단거동을 고려하였으며 콘크리트의 재료는 CSCM재료로 모델링하였다. 해석에서 전면부의 충돌변형은 시험에서 얻어진 변형과 유사한 값을 얻었으나 후면부의 변형은 시험결과와 다소 작은 값을 보였다. 일반부 단면에 대한 2배속 충돌시험에서는 전후면의 강판이 파손되었으나 해석결과에서는 전면부의 강판만 파손되었다. 수치해석에서 충돌에너지는 주로 충진 콘크리트로 전이되었는데 이는 이전 연구에서 보였던 고에너지를 가진 충돌의 경우와 다른 경향이다. 작성된 모델은 구조적으로 보수적인 결과를 보이므로 실제 설계에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.50-59
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• 2021

현재 공용중인 교량에 대한 재하시험으로 계측한 응답과 초기해석모델의 해석 응답을 비교하여 응답보정계수를 계산하고, 이 모델을 사용하여 내하율과 내하력을 평가하는 방법을 적용하고 있다. 그러나 이러한 응답보정계수는 계측 위치와 하중 조건에 따라 변동하는 값을 준다. 특히 초기해석모델이 교량의 거동에 합당하지 않은 경우, 그 변동 폭이 크며 보정된 모델에 의한 해석 응답이 계측된 응답과 동떨어진 결과를 줄 수 있다. 본 연구에서는 저속으로 주행하는 차량의 다양한 하중 조건에서 동적 성분을 제거한 정적 응답을 얻기 위해 의사정적재하시험법을 적용하였다. 두 개의 유사한 PSC-I 거더교에서 정적 응답을 계측하고, 두 교량 각각에 대한 변위와 변형률에 대한 응답보정계수를 계산하였다. 초기해석모델이 제대로 설정되어 있지 않다면, 평균적으로 구한 응답보정계수로 보정한 모델의 해석 응답이 계측 응답과 오차범위 내에 들어오는지 않음을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권9호
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• pp.5-17
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• 2022

최근, 잔교식 말뚝 구조물의 응답스펙트럼해석 시 지반-말뚝 상호작용을 모사하기 위해 가상고정점(virtual fixed point) 및 탄성지반스프링(elastic soil spring) 방법에 관한 몇몇 연구가 수행되어 왔다. 그러나, 가상고정점 방법 및 탄성지반스프링 방법의 경우 지진 가속도 크기에 따라 변하는 지반 스프링 강성을 적절히 고려할 수 없으며, 현재까지 이를 고려한 잔교식 말뚝 구조물의 응답스펙트럼해석에 관한 연구는 부족한 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 지진 가속도 크기에 따라 변하는 지반 스프링 강성을 고려하여 응답스펙트럼해석을 수행하였으며, 기존에 제시된 가상고정점 및 탄성지반스프링 방법과의 비교를 통해 잔교식 말뚝 구조물의 동적 거동을 평가하였다. 실험 및 해석을 비교한 결과, 가상고정점 모델의 경우 모멘트 차이가 최대 117% 발생하였고, Terzaghi(1955) 탄성지반스프링 모델의 경우 모멘트 차이가 최대 21% 발생하였다. 반면, API(2000) p-y 곡선을 바탕으로 지진 가속도 크기에 따라 변하는 지반 스프링 강성을 고려하여 응답스펙트럼해석을 수행하는 경우 실험 및 해석의 모멘트 차이가 최대 4% 미만으로 도출되어 실험모델의 응답을 가장 적절히 모사하는 것으로 나타났다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권6호
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• pp.61-66
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• 2008

철도운행에 있어 분기기는 열차를 주행선로에서 이웃한 선로로 이동시키는 매우 중요한 역할을 수행하는 장치이다. 분기기는 레일 궤도설비 중 유일한 가동부로 구조도 복잡하고 천이과정 중 결선부에서 차륜, 레일간의 급격한 운동변화가 필연적으로 발생되어 안전성 문제와 반복되는 통과열차의 충격하중에 의한 진동 문제가 항상 거론되고 있다. 분기기의 진동은 레일과 궤도하부 노반의 상태, 그리고 지반의 물성치 등에 따른 변수가 많으므로 해석모델로 신뢰성있는 정량적인 결과를 도출하는 것은 매우 어려운 일이다. 따라서 대부분의 분기기진동에 관한 문제는 순수 해석적인 기법보다는 실험과 경험에 기초한 방법을 많이 적용하고 있다. 분기기의 진동 예측은 불확실성이 높은 인자들에 대해서 실험 및 측정값을 병행함으로써 예측정확성을 높일 수 있다. 본 연구에서는 기존선구 망간 분기기 크로싱부에서 발생하는 진동 측정치 결과를 열차 종류별, 거리별, 분기기별로 비교 분석하고 향후 틸팅열차 증속시 망간 분기기 크로싱부에서 발생하는 진동 발생 수준을 예측 평가하였다. 예측에 사용된 지반의 동적 거동은 선형 한계에 있다고 가정하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권10호
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• pp.4411-4417
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• 2012

본 연구에서는 축소모델을 기반으로 비행체 날개를 최적화하는 기법을 제안한다. 잘 구축된 축소모델은 고유치 문제나 동적 해석 시 정확한 해석결과를 제공하며, 최적화 과정에서 필요한 민감도 계산에서도 정확한 결과를 제공할 수 있다. 이러한 축소모델은 모드기반으로 구축되는 축소차수모델(Reduce Order Model)과 자유도기반으로 구축되는 축소시스템(Reduced System)으로 구분되는데, 본 연구에서 사용하는 자유도 기반 축소시스템은 구조물의 거동에 지배적인 자유도를 적절히 선정하는 것이 중요하므로, 이를 위하여 기존 연구에서 신뢰성이 검증된 2단계 축소방법을 사용하였고, IRS(Improved Reduced System)에 의해 최종시스템을 구축하였다. 수치예제에서 최적화 과정에서 계산되는 등가응력, 고유치 및 설계민감도는 모두 축소시스템 기반으로 구해지며, 축소시스템을 통해 구속조건을 잘 만족하면서 목적함수에 대한 최적 결과를 얻을 수 있음을 보인다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제6권6호
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• pp.542-546
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• 2005

연성 크랙의 발생 평가를 위한 J-적분이 충격 하중을 받는 탄소성 3점 굽힘 시험편들에 대하여 연구한다. J-적분을 측정하고 평가하는 실험적인 방법이 연구되었으며 이 결과가 유한 요소법을 이용한 탄소성 이론 해석을 한 값들과 비교하여 거의 일치함을 보였다. 이론적인 수치 해석으로서도 본 연구의 유한 요소 모델로서 J-적분값을 계산할 수 있으며 삼점 굽힘 시험편의 동적 비선형 파괴 실험에 있어서 크랙 입구 개구 변위 (CMOD)에 의하여 J-적분값의 단순 계산이 가능함을 입증하였다. 탄소성 재료의 특성이 여러 가지의 충격 속도들에서 고려된다. J-적분은 충격 실험 동안 얻어진 사진들로부터 직접적으로 측정된 크랙 입구 개구 변위로부터 예측될 수 있다.