• Journal of Platform Technology
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• 제11권6호
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• pp.47-55
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• 2023

본 연구는 휠체어 사용자의 안전성을 확보하기 위한 목적으로, 유한요소 해석을 활용하여 휠체어의 구조 안전성을 평가할 수 있는 플랫폼의 개발을 위한 연구를 수행하였다. 차량 탑승 휠체어의 안전 평가 기준은 ANSI/RESNA WC 19 및 ISO 7176-19에서 정의되어 있다. 이러한 기준을 기반으로 유한요소 해석을 수행하여 휠체어의 각 부재의 단면력을 분석하고 제원에 따른 민감도 분석을 수행하였다. 이를 통해 휠체어의 주요 부재에 대한 등가 복합하중을 도출하고, 휠체어 설계 시 주요 부재가 가져야 하는 단면 제원을 확인하며 안전성 평가 검증 프로세스를 연구하였다. 연구 결과, 휠체어 프레임의 주요 부재의 단면값이 변화함에 따라 부재력이 변화하는 것을 확인할 수 있었으며, 안전 설계를 위해 측면부의 전후방향 하부 부재와 후면부 상하방향 부재가 가장 높은 단면값의 확보가 필요한 것으로 나타났다. 이를 통해 휠체어 설계단계에서 안전성을 사전에 평가할 수 있는 방법을 제시하였으며, 향후 연구에서는 이 결과를 기반으로 휠체어의 설계 제원에 따른 안전평가 플랫폼의 연구를 수행하고자 한다.

• 에너지공학
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• 제6권2호
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• pp.137-144
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• 1997

선회분류층형 석탄가스화기내의 비반응 난류선회 유동장을 수치해석 기법을 이용하여 해석하였다. 우선 2차원해석과 3차원 해석과의 비교를 통하여 2차원화 가정의 주요변수인 등가틈새(equivalent slit)의 개념이 적절하며, 동시에 2차원 해석결과의 타당성을 입증하였다. 선회분류층형 가스화기내에서 가장 중요한 무차원수인 선회수의 변화에 따른 유동장의 특성변화를 주로 고찰하였다. 또한 유동장의 이론적인 선회수 및 등가틈새너비를 입력으로 이용한 전산해석을 수행하여. 미분탄반응이 존재할 경우의 유동장의 특성을 예측하여 보았다. 버너출구단면적의 크기 및 위치를 적절히 조절함으로써, 가스화기 내부에 미분탄반응에 적절한 유동장을 형성시킬 수 있음을 발견하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제22권1호
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• pp.47-58
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• 1997

MCNP4A 코드를 이용하여 MIRD 인형팬텀의 정면과 후방에서 입사하는 넓고 평행한 감마선빔에 대한 단위 공기커마당 유효선량 환산계수와 단위 플르언스당 장기의 등가선량을 계산하였다. 본 연구에서 고려한 감마선은 0.03-10 MeV 에너지 구간에서 20개의 단일에너지에 대해 수행되었다. 환산계수의 계산결과를 ICRP/ICRU의 연구결과 발표예정 출판물에 주어진 해당되는 값과 비교한 결과 편차 10%이내에서 일치하고 있다. 결과의 차이가 발생한 이유는 MIRD 팬텀과 ADAM/EVE 팬텀의 기하학적 차이가 주원인이며 또한 계산에 사용된 전산코드와 단면적 차이 등으로 판단된다. 특정 식도 모델을 사용한 결과로부터 얻어진 유효선량과 흉선과 췌장에 대한 등가선량을 채택함으로써 얻어지는 유효선량은 약간(최고 5%)의 차이를 보인다. 기타장기로부터 상부대장을 제외했을 때 본 연구에서 다루었던 감마선 선량학적 측면의 경우에서는 중요하지 않은 것으로 나타났다.

• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.369-374
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• 2016

본 연구에서는 굽힘-비틀림 커플링(bend-twist coupled, BTC) 설계개념을 적용한 10 MW급 복합재 풍력 블레이드의 구조 최적 설계를 수행하였다. BTC 설계개념은 동적 하중 상황에서 블레이드의 굽힘과 비틀림 거동 사이의 연동을 유도하여, 단면 받음각 변화에 의한 수동적인 적응 하중저감이 가능하다. 인자연구를 통해 최적의 BTC 설계인자를 추출하여 블레이드 구조설계에 적용하였다. BTC 개념이 동적 하중 감소에 미치는 영향을 가늠하기 위해 블레이드 루트 부에서의 피로등가하중을 계산한 결과, BTC 개념이 적용된 블레이드를 적용한 경우 피로등가하중이 2-3% 정도 감소하는 것을 확인할 수 있었다. BTC 효과를 시험적으로 검증하기 위해 1:29 비율의 블레이드 stiffener 축소모델을 제작하였으며, 정하중 시험을 통해 처짐 거동 시 끝단에서의 비틀림을 측정하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.365-376
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• 2011

현행 콘크리트구조설계기준(2007)은 콘크리트 구조물의 설계에 적용하는 콘크리트의 압축응력 분포로 ACI 318의 등가 직사각형 응력 분포를 규정하고 있다. 단면의 휨강도 해석에는 등가 직사각형 응력 분포가 충분하겠지만, 성능 중심 설계의 한계 상태 검증에는 실제와 가까운 압축응력-변형률 관계가 필요하다. 또 등가 직사각형 응력 분포는 고강도 콘크리트 기둥의 휨강도 해석에 비안전측의 결과를 준다는 것이 알려져 있으므로, 이를 대신하는 새로운 응력 분포 모델이 필요하다. 이 연구에서는 Eurocode와 일본 토목학회의 설계기준에서 채택하고 있는 포물선-직선 형상의 새로운 모델을 제안하였다. 이 응력 분포 모델은 이 연구에서 수행된 압축응력 분포 실험과 타 연구자들의 실험 결과를 분석하여 도출된 것으로서, 보통 강도뿐만 아니라 고강도 콘크리트를 포함한 것이다. 제안 모델의 특성은 미국 ACI 318, 캐나다 CSA, 유럽의 Eurocode, 일본 토목학회 설계기준의 응력 분포 모델과 함께 실험 결과와 비교하여 정리하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.215-226
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• 2015

본 연구에서는 정량적 위험도 평가를 위한 시나리오 구축시 제반인자가 화재안전성에 미치는 영향을 검토하기 위하여 대피로 폭에 따른 하차시간을 분석하고 단면적별로 제연풍속, 제연방향, 대피방향의 상관관계에 따른 화재특성 및 대피특성을 분석하였다. 적용 단면적은 복선고속철도는 $97m^2$, 단선고속철도는 $58m^2$, 단선일반철도는 $38m^2$로 하였으며, 터널풍속은 0.5~3.5 m/s 조건으로 하였다. 본 연구 결과, 터널의 단면적이 작아지면 터널내 유해가스의 농도가 단면적 감소비 이상으로 증가하는 것으로 나타났으며, 단면적이 작은 경우에는 화재초기에서부터 열차주변의 환경이 성능위주설계기준에서 제시하고 있는 한계기준을 초과하는 것으로 나타났다. 대피특성파악을 위한 유효대피시간을 분석에서는 가시도에 의해서 유효대피시간을 평가하는 경우가 가장 짧게 나타났다. 또한 유해가스에 대한 유효호흡분량(FED)을 해석하여 등가사망자가 발생하는 시점을 기준으로 하여 구한 유효대피시간과는 상당한 차이가 있는 것으로 나타났다.

• 한국철도학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.186-192
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• 2014

본 연구에서는 콘크리트 진공튜브 구조의 설계에 있어서 주어진 재료 및 시스템 구성에서 존재하는 불확실성을 정량화하여 내부기압의 변화를 확률적으로 예측할 수 있는 신뢰성 평가를 수행하였다. 시스템 등가투기계수의 산정 및 외부기압에 영향을 주는 인자들 중 불확실성을 내재하고 있는 인자들을 확률변수로 모델링한 후 수식 유도 및 시뮬레이션을 통해 시간에 따른 내부기압의 변화를 확률적으로 예측하였으며 확정적 해석과 그 결과를 비교 분석한 결과 적정 수준의 신뢰성을 얻기 위해서는 단면의 변화가 반드시 필요한 것으로 나타났다. 이와 같은 튜브구조의 기밀성능에 대한 확률적 해석 결과는 튜브 내부를 주행하는 열차 또는 다른 운송수단의 추진력과 공기저항, 그리고 펌프의 용량을 복합적으로 고려하여 목표 압력을 정하고 튜브 단면을 결정하는데 필요한 기술적 자료로써 활용될 수 있을 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.15-26
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• 1991

지진이나 바람과 같은 횡방향 하중이 가해졌을 때, 일반적으로 수직한 축에 대해서만 대칭인 단명을 갖는 교량의 주형은 횡방향 휨과 비틀림이 결합된 거동을 하게되어 특히 사장교의 케이블등에는 예상치 못했던 추가응력이 유발될 수 있다. 이러한 거동은 일반적인 뼈대요소로는 해석할 수 없으므로, 본 연구에서는 가상일의 원리와 운동에너지로 부터 임의의 단면형상을 갖는 기하학적 비선형 3차원 뼈대요소의 강도매트릭스와 질량매트릭스를 유도하여 주형을 모델링하고, 케이블요소는 Ernst가 제안한 등가탄성계수를 사용한다. 그리고 해석예를 통하여 이론의 타당성을 검증한 후, 3차원 사장교 모델의 고유진동해석을 수행하여 주형의 휨-비틀림 결합작용을 연구한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.517-534
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• 2021

수소연료는 환경오염문제를 해소하고 에너지 불균형 및 비용을 절감할 수 있다는 점에서는 화석연료를 대체하는 에너지원으로 부각되고 있다. 수소는 친환경적이나 폭발성이 강하기 때문에 수소연료차의 화재, 폭발 사고에 대한 우려가 매우 높은 실정이다. 연구결과에서 수소사고는 일반적인 화재의 경우 비교적 안전하나, 폭발이 발생하면 매우 위험한 것으로 인식되고 있다. 특히, 터널과 같은 반밀폐공간에서는 위험도가 보다 증가할 것으로 예측되기에 이에 대한 예측방법 및 대책을 마련하기 위한 연구가 수행되고 있다. 이에 본 연구에서는 터널에서 수소폭발시 안전성을 평가하기 위해서 등가 TNT모델의 적용성과 수치해석 방법에 대한 검토를 수행하였다. 6개의 등가 TNT모델과 Weyandt의 실험결과의 폭발압력을 비교·검토하여 모델의 적용성을 평가한 결과, Henrych식이 13.6%의 편차로 가장 근접하는 것으로 나타났다. 수치해석을 이용하여 수소탱크 용량(52, 72, 156 L)과 터널 단면적(40.5, 54, 72, 95 m²)이 폭발압력에 미치는 영향에 대한 검토한 결과, 터널에서 폭발 압력파는 초기에는 대기중에서와 마찬가지로 반구형 형태로 전파되나 벽체에 도달하면 반사파가 형성되며, 일정 거리 이상에서는 평면파로 변형되어 아주 완만한 감쇄율로 전파하는 것으로 나타났다. 등가 TNT모델인 Henrych식은 폭발압력이 급격하게 감소하는 구간에서는 수치해석 결과와 잘 일치하나 폭발압력파가 변형된 이후에는 큰 폭으로 과소평가하는 것으로 나타났다. 수소탱크용량이 동일한 경우에는 터널 단면적이 증가할수록 폭발압력이 감소하며, 단면적이 동일한 경우에는 수소탱크 용량이 52 L에서 156 L로 증가하면 폭발압력은 약 2.5배 정도 증가하는 것으로 나타났다. 인체에 영향을 미치는 한계거리에 대한 평가결과, 수소탱크용량이 52 L인 경우 사망에 이르는 한계거리는 약 3 m, 중상에 이르는 거리는 단면적별로 차이가 있으나 28.5~35.8 m로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권2호통권31호
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• pp.171-179
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• 1997

고장력 볼트 이음부에서의 힘의 전달은 부재간의 압축력 및 볼트축력에 의하여 외력과 균형을 이룸으로서 형성되어지며, 부재간의 압축력, 도입된 축력의 변화 및 미끄러짐하중 등은 볼트 체결부 및 볼트의 유효강성에 지배된다. 이때 유효강성은 일반적으로 접합부의 유효단면적과 탄성계수의 곱으로 나타내어지지만 접합부재의 유효단면적이 어느 정도가 되는지는 판단하기가 쉽지가 않다. 이를 위해서 종래에는 이음부의 탄성변형에 관계하는 유효단면적을 등가중공원통형으로 가정하여 이에 대한 여러 가지 검토가 이루어졌다. 그러나 이러한 제안식들은 설계상의 목적과 복잡한 계산을 피하기 위하여 매우 단순화시킨 것으로 어느 식이 타당한 지는 단정하기가 어려우며 이에 대한 상세한 해석적인 검토 및 실험적인 검증이 요구된다. 따라서, 본 연구에서는 볼트 축력에 의한 접합부재의 유효단면적 산정과 이에 대한 검증을 위하여 고장력 볼트 이음 시험편에 대해 피로시험을 실시하고 반복하중 재하 후의 마찰면의 형상을 관찰하여 유효마찰 영역을 측정하였으며, 유한 요소법에 의해 수치 해석을 실시하여 내부 압축응력의 분포형상을 밝히고 접촉면상에 발생하는 응력 분포영역을 근사화하므로서 마찰면의 형상과 내부 압축응력의 분포영역과의 관계 그리고 유효단면적의 산정 방법을 고찰하였다.