• 한국농공학회지
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• 제40권3호
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• pp.113-121
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• 1998

The widespread use of thin shell structures has created a need for a systematic method of analysis which can adequately account for arbitrary geometric form. Therefore, the stress analysis of thin shell has been one of the more challenging areas of structural mechanics. The analysis of axisymmetric spherical shell is almost an every day occurrence in many industrial applications. A reliable and accurate finite element analysis procedure for such structures was needed. In general, the shell structures designed according to quasi-static analysis may fail under conditions of dynamic loading. For a more realistic prediction on the load carrying capacity of these shell, in addition to the dynamic effect, consideration should also include other factors such as nonlinearities in both material and geometry since these factors, in different manner, may also affect the magnitude of this capacity. The objective of this paper is to demonstrate the dynamic characteristics of spherical Shell. For these purpose, the spherical shell subjected to uniformly distributed step load was analyzed for its large displacements elasto-viscoplastic dynamic response. The results for the dynamic characteristics of spherical shell in the cases under various conditions of base-radius/central height(a/H) and thickness/shell radius(t/R) were summarized as follows: 1. The dynamic characteristics with a/H, 1) As the a/H increases, the amplitude of displacement increased. 2) The values of displacement Dynamic Magnification Factor (DMF) range from 2.9 to 6.3 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell range from 1.8 to 2.6. 3) As the a/H increases, the values of DMF in the crown of shell is decreased rapidly but the values of DMF in mid-point of shell is increased gradually. 4) The values of DMF of hoop-stresses range from 3.6 to 6.8 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell range from 2.3 to 2.6, the values of DMF of stress were larger than that of displacement. 2. The dynamic characteristics with t/R, 1) With the decrease of thickness of shell decreses, the amplitude of the displacement and the period increased. 2) The values of DMF of the displacement were range from 2.8 to 3.6 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell were range from 2.1 to 2.2.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.45-55
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• 2015

발파에 대한 주변 구조물이나 사면의 안정성은 경험적 진동감쇠식 또는 발파진동 동적 수치해석을 통하여 평가한다. 동적해석을 수행하기 위해서는 발파하중과 지반 감쇠비의 산정이 필요하다. 발파하중에 대해서는 다양한 경험적 방법이 제시되었지만 암반의 감쇠비에 대한 연구는 제한적이며 해석 시 이를 무시하거나 명확한 근거 없이 가정하여 해석에 적용하고 있다. 암반의 감쇠비는 절리의 영향을 크게 받으므로 이를 고려해서 산정해야 한다. 또한, 평면파로 가정할 수 있는 지진파와는 다르게 발파 시에는 구면파가 생성되며 이를 2차원 해석에서 모사하는 경우에는 이의 기하학적 확산을 고려하기 위하여 감쇠비를 조정해야 한다. 본 연구에서는 위의 두 가지 영향이 고려된 2차원 평면변형률 연속체 해석에 적용 가능한 암반의 등가감쇠비를 제안하였다. 이를 위하여 다양한 강성의 암반에 대한 2차원 동적해석을 수행하여 암반의 감쇠비에 따른 진동전파 특성을 분석하였으며 해석결과를 기반으로 진동감쇠식-전단파속도-등가감쇠비와의 상관관계를 규명하였다. 제시된 상관관계는 경험적 진동감쇠식에 상응하는 감쇠비를 산정한 최초의 시도로 중요한 의미가 있으며 동시에 실무에도 쉽게 적용될 수 있는 유용한 방법이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.57-66
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• 2015

지진에 대한 사면 재해도 작성 시 일반적으로 Newmark 활동블록 이론에 기초한 변위 추정식이 사용된다. 하지만 기존에 제안된 추정식들은 활동면에서의 동적 응답을 고려하지 않고 제방, 흙댐, 매립지 등 비교적 완만한 경사의 지반구조물을 대상으로 제안되었으며 산사면과 같이 경사진 기반암에 토사층이 피복된 경우에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 산사면의 지형적 특성을 모사한 2차원 비선형 동적해석을 수행하여 이의 동적 응답 특성을 분석하였다. 지진 시 산사면의 영구변위는 활동면에서 계산된 등가가속도를 Newmark 활동블록 방법에 적용하여 계산하였다. 이와 같이 계산된 영구변위는 본 연구에서 제안된 간편 변위 추정식과 비교하여 정확도를 평가하였다. 검토 결과, 산사면의 기하학적 증폭은 입력 지진의 세기와 주기, 토층의 고유주기에 영향을 크게 받으므로 이를 고려하지 않는 기존의 경험식은 영구변위를 정확하게 예측하지 못하는 것으로 나타났다. 변위 예측식의 정확도는 최대지반가속도, 최대지반속도, Arias 진도, 평균주기와 토층의 고유주기가 고려될 경우 현격하게 향상되는 것으로 분석되었으며 이를 기반으로 하여 새로운 변위추정식이 제시되었다. 나아가 본 연구에 제안된 변위추정식은 산사태 재해 위험도 예측에 적용되어 정확성이 검증되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.148-156
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• 2018

교량 구조물 거동의 건전성 평가는 하중재하-처짐의 정적특성과 충격계수와 고유진동수 등의 동적특성으로 평가하는 것이 일반적이며, 이를 수치해석적 방법으로 비교 분석하는 것이 합리적인 방법이라 할 수 있다. 사용하중에 대한 거동은 탄성영역에서 이루어지므로 실물구조체와 수치해석의 결과는 일체성을 보이지만, 동적특성의 경우 특히, 진동학적 분석에 있어서는 구조물의 기하형상과 사용재료의 이질성에 기인하여 실물 구조체의 결과와 다소 차이를 보인다. 이러한 오차를 수렴시키기 위하여 본 연구는 실물 모형체의 실험결과를 바탕으로 다양한 수치해석적 모델을 제시하고 그 예민도를 분석함으로써, 교량 구조물 평가를 위한 실용적인 모델링 기법을 도출하여 안정적인 예비 해석 결과를 제공하는데 그 목적이 있다. 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 긴장재를 환산단면으로 치환한 모델을 기반으로 긴장재의 탄성적 특성을 반영한 모델과 수정된 탄성계수를 적용한 모델의 고유진동수가 실물 모형체의 그것과 가장 유사한 결과를 얻을 수 있었다.

• 대한교통학회지
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• 제20권3호
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• pp.115-128
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• 2002

도로의 평면곡선부는 선형 설계시 직선부와 달리 여러 가지 요소를 추가적으로 고려하며 확폭의 문제도 이중의 하나이다. 확폭은 차량 뒷바퀴가 앞바퀴의 궤적을 따라 주행하지 않고 이탈하는 궤도이탈(offtracking)현상 때문에 발생하고, 곡선부 설계시 이러한 현상을 반영하여야 운전자 안전성을 보장할 수 있다. 특히 대형차량 운행이 빈번한 산업도로나. 곡선반경이 작은 산악지역 간선도로의 경우 궤도이탈현상으로 인해 곡선부 사고위험이 증가하기 때문에 확폭 필요성이 강조된다. 본 연구에서는 굴절차량 궤도이탈모형 이론 및 확폭 설치 기준에 관련된 국내외 연구 결과를 비교·검토하여 도로의 기하구조와 차량의 속도를 감안한 현실적인 동적 궤도이탈모형(Dynamic Offtracking Model)을 개발하여 이 모형을 이용한 확폭량 산정 방법을 제시하였다. 본 연구로부터 얻어진 성과는 다음과 같다. 첫째, 견인차와 피견인차의 동적 거동에 편경사영향을 반영할 수 있는 궤도이탈모형을 개발하였다. 둘째, 개발된 동적 궤도이탈모형을 이용하여 우리나라 실정에 맞는 새로운 확폭량 산정 방법을 개발하였다. 셋째, 개발된 모형을 이용하여 실제 궤도 이탈량과 확폭량을 산정하여 현재 사용되고 있는 우리나라 곡선부 확폭 설치기준의 타당성을 살펴보았다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제4권4호
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• pp.301-317
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• 2002

최근 지반물리탐사기술은 자원조사분야에서뿐 만 아니라 토목공학분야에서도 활용빈도가 증대되고 있는 실정이다. 이러한 기술을 토목기술자들이 활용하는 경우 물리탐사기법의 기본원리와 기술적 한계를 이해하는 것은 매우 중요하다. 본 논문에서는 타원체의 성질을 이용한 3차원 구조보정기법을 이용해 터널내 탄성파탐사(TSP)로부터 터널막장 전방에 위치한 파쇄대의 기하형상 즉, 터널축과 파쇄대간의 사이각 및 경사 등을 파악하는 기법에 관하여 기술하였다. 또한, TSP 시험을 모사하는 수치해석을 최적으로 수행하기 위하여 매개변수분석을 수행하였다. 즉, 수치해석의 안정성과 정확성을 도모하는 최적의 요소크기, 해석시간간격 및 발파진원의 동적특성 등에 대하여 연구하였다. 터널과 파쇄대를 포함한 임의의 지반을 모델화하여 수행한 예제해석으로부터 터널막장 전방에 위치한 파쇄대의 3차원적 기하형상을 타원체의 성질을 이용한 3차원구조보정기법에 의하여 적절한 예측할 수 있음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.265-274
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• 2018

빌딩, 자동차, 선박, 항공기 등에서의 곡선보 사용 증가가 이러한 구조물의 동적거동해석에 필요한 정확한 해법 발전에 괄목할 만한 기여를 해왔다. 탄성곡선 보의 안정성거동은 많은 연구자들의 한 과제분야였다. 전통적으로 미분방정식의 해법은 유한치분법이나 유한요소법으로 해결해왔다. 이러한 방법들은 복잡한 기하학적 구조 및 하중에 따른 격자점의 증가로 많은 컴퓨팅시간을 요구한다. 편미분방정식의 해를 구하기 위한 효율적인 방법 중의 하나는 미분구적법이다. 복잡한 기하학적 구조 및 하중 은 컴퓨터 용량을 과도하게 사용할 뿐만 아니라, 복합알고리즘 프로그램의 어려움을 극복하기위하여 미분구적법(DQM)이 많은 분야에 적용되어왔다. DQM을 이용하여 곡선 보의 아크 축 신장을 고려한 내 평면 좌굴을 등분포 하중 하에서 해석하였다. 다양한 매개변수 비, 경계조건, 그리고 열림 각에 따른 임계하중을 계산하였다. DQM 결과는 활용 가능한 다른 엄밀해와 비교하였다. DQM은 적은 격자점을 사용하고도 엄밀해 결과와 일치함을 보여주었다 (0.3% 미만). 다양한 변경에 따른 새로운 결과가 또한 제시 되였고, 그 결과는 곡선 보의 좌굴거동에 중요한 역할을 보여주었고, 다른 수치해석결과 혹은 실험결과비교에 사용될 수 있다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제19권4호
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• pp.55-66
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• 2020

본 연구에서는 사업용 차량 수집정보를 통해 도로위험을 계량화하고 검증할 수 있는 네 가지 알고리즘과 관련 지수를 개발하였다. 도로위험도 산정을 위해서 사업용 차량의 블랙박스와 디지털 운행 기록계로 부터 원시 데이터를 수집하였다. 포트홀, 도로 결빙, 안개 등 가공 처리된 데이터는 사업용 차량 수집정보 공유시스템에서 생성이 가능하다. 도로 위험도 산정 알고리즘은 기본적으로 이러한 수집정보와 도로 기하구조 자료를 활용하였다. 가공 처리된 데이터에 따라 총 4개의 서로 다른 도로 위험 알고리즘과 관련 지표를 개발하였다. 과거 이력자료를 근거로 상습결빙구간 및 안개다발구간인 국도 19호선(강원도)과 국도 1호선(세종시 인근)을 대상으로 수동형 운행기록계를 이용하여 알고리즘 검증을 수행하였다. 단기적으로 실제 도로위험정보 취득에 어려움이 있어 가상으로 위험정보를 수집하여 알고리즘을 검증한 결과 특징적인 알고리즘 오류는 발생하지 않았다. 본 연구는 지점이 아닌 구간을 기반으로 도로 위험정보를 제공하기 때문에 도로 이용자는 물론 도로 유지관리기관에도 실질적인 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.111-117
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• 2017

교통사고 발생위험예보의 목적은 교통사고를 저감하기 위한 것이다. 따라서 본 연구는 조건에 따른 교통사고발생 확률을 산정하여 효과적인 교통사고 위험 예보를 목적으로 하였다. 국내에서는 인터넷 등을 통해 사망사고 정보를 포함한 교통사고의 통계수준의 정보를 제공하고 있으며 최근에는 날씨에 따른 광역지자체 단위의 지역별 주간 교통사고 위험도수준 정도의 정보를 개략적으로 제공하고 있다. 그러나 모든 운전자에게 동일내용의 정보를 제공하는 것은 개인의 특성과 환경을 반영하지 못한 것으로 한계가 있다. 그러므로 본 연구에서는 부산시 주간선도로의 68개 주요 교차로를 중심으로 교통사고, 교차로 기하 구조, 강수량 등의 정보를 종합적으로 교통사고 발생에 대한 노드와 링크 단위의 위험도 예보를 하고자 하였다. 구체적으로, 운전자특성과 운전상황 같은 동적정보와 교차로 기하 구조데이터를 이용하여 각 상황에 맞는 상대적 사고발생 위험도를 산정하였다. 또한 사고유형을 '차대차', '차대사람'으로 분류하여 각각의 구체적인 사고발생 위험도를 산정하였다. 최종적으로는 산정한 결과 값에 기초하여 교차로 기반의 운전자 맞춤형 사고위험도 정보를 제공하고자 하였다. 사고예보정보에 따른 안전한 경로를 서비스함으로서 맞춤형 경로선택의 기회를 제공하며 운전자의 안전운행에 도움을 주고자 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.300-309
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• 2016

빌딩, 자동차, 선박, 항공기 등에서의 곡선보 사용 증가가 이러한 구조물의 동적거동해석에 필요한 정확한 해법 발전에 괄목할 만한 기여를 해왔다. 탄성곡선보의 안정성거동은 많은 연구자들의 한 과제분야였다. 전통적으로 미분방정식의 해법은 유한치분법이나 유한요소법으로 해결해왔다. 이러한 방법들은 복잡한 기하학적 구조 및 하중에 따른 격자점의 증가로 많은 컴퓨팅시간을 요구한다. 편미분방정식의 해를 구하기 위한 효율적인 방법 중의 하나는 미분구적법이다. 복잡한 기하학적 구조 및 하중은 컴퓨터 용량을 과도하게 사용할 뿐만 아니라, 복합알고리즘 프로그램을 어렵게 해 이를 극복하기 위하여 미분구적법(DQM)이 많은 분야에 적용되어왔다. DQM을 이용하여 곡선 보의 회전관성을 고려한 외 평면 좌굴을 등분포하중 하에서 해석하였다. 다양한 매개변수 비, 경계조건, 그리고 열림 각에 따른 임계하중을 계산하였다. DQM 결과는 활용 가능한 다른 엄밀해와 비교하였다. DQM은 적은 격자점을 사용하고도 엄밀해 결과와 일치함을 보여주었다 (0.3% 미만). 다양한 변경에 따른 새로운 결과가 또한 제시 되였고, 그 결과는 곡선 보의 좌굴거동에 중요한 역할을 보여주었고, 다른 수치해석결과 혹은 실험결과비교에 사용될 수 있다.