• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.379-389
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• 2010

It is very important to determine a target probability of failure in reliability based design such as an allowable factor of safety in working stress design because they are indices to judge the stability of structures. We have carried out reliability analyses of nationwide gravity type quay walls and found that sliding and foundation failures of quay walls were dominant failure modes for every case of loads. And a target probability of failure for bearing capacity of foundation of quay wall was also determined in this study. Of several approaches which have been suggested until now, a couple of reasonable approaches were used. Firstly, in order to consider the safety margin of structures which have been executed so far, the reliability levels of existing structures were assessed. And then a mean probability of failure for the quay walls was estimated. In addition, life cycle cost(LCC) analyses for representative structures were performed. Probabilities of failure for several quay walls were calculated with changing the width of each quay wall section. LCC of quay wall which is requiring case by case during the service life was evaluated, and also the optimum probability of failure of quay wall which minimizes LCC was found. Finally, reasonable target probabilities of failure were suggested by comparing with mean probability of failure of existing structures.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.15-23
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• 2021

본 연구에서는 탄산화에 노출된 하부 콘크리트 구조물을 대상으로, 실태조사 결과와 국내 시방서를 고려하여 결정론 및 확률론적 방법에 따른 내구수명을 도출하였다. 또한 변동계수의 변화에 따른 내구수명의 변화와 결정론적 해석 결과와 비슷한 결과를 제시하는 신뢰도 지수를 고찰하였다. 문헌조사 결과 도심지 하부 구조물의 피복두께의 평균은 70.0 ~ 90.0 mm였으며, 변동계수는 0.2 수준으로 조사되었다. 목표 내구수명 파괴확률을 10.0 %로 설정한 확률론적 내구수명 해석 방법의 경우 피복두께가 70 mm일 때 피복두께 변동계수 0.05, 0.1, 0.2에 해당하는 내구수명은 137년, 123년, 91년이 도출되었으며 피복두께가 80 mm인 경우 내구수명은 각각 179년, 161년, 120년으로 도출되었다. 결정론적 내구수명 평가와 동일한 수준의 신뢰도 지수를 평가하였는데 피복두께가 70 mm일 때 1.66 ~ 3.43 수준으로, 피복두께가 80 mm일 때 1.61 ~ 3.24 수준으로 평가되었다. 결정론적인 방법에서는 다양한 품질 및 국부적인 환경계수가 크게 고려되어 있는데, 이에 따라 내구수명이 크게 변화하므로 환경 및 설계인자의 변동성을 고려한 탄산화 설계변수의 정의가 필요하다.

• 대한조선학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.137-146
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• 1999

선체구조는 많은 수의 구조부재로 이루어져 있으며, 구조물의 안정성을 확보하기 위해 모든 부위의 검사를 위해서는 경제적, 사회적인 많은 비용이 필요하므로, 검사시기 및 검사방법의 최적화는 선체구조의 안정성확보 및 경제적 관점에서 매우 중요한 부분이 되고 있다. 선체구조 손상중 많은 부분이 균열이며 이러한 미세한 균열이 성장하여 대규모 파괴로 진전되기 전에 검사를 통하여 균열을 검출하고 수리하는 과정을 Markov 연쇄모델에 의해 이상화 시켰으며, 검사 계획안의 최적화는 유전적 알고리즘을 통하여 구현하였다. 특히 선박은 부식환경하에서 운항하므로 부식에 의한 선체구조부재의 치수가 감소하기 때문에 응력이 변하고 균열진전의 확률적인 특성 또한 변한다. 정상 Markov 연쇄모델로서는 이러한 부식에 의한 영향을 고려할수 없기 때문에 비정상 Markov 연쇄모델에 의해 부식의 영향을 고려하였다. 여러개의 부재군에 대한 검사 계획안의 최적화에 대하여 수치계산을 실시하여 그 특성을 비교하였고, 부식영향하의 부재군에 대하여 검사기간중에 발생되는 고정비용의 정도에 따른 경제성 분석 및 목표 파괴확률의 정도에 따른 검사계획의 차이를 살펴보았다. 수치계산 예를 통하여 전체비용을 줄이기 위해서는 피로수명이 짧은 부재군에 대한 피로수명을 향상시키는 방안이 가장 효율적임을 알 수 있다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.278-289
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• 2009

본 연구에서는 직립 방파제의 케이슨 활동에 대한 목표 신뢰도 지수와 부분안전계수를 산정하였다. 기존 방파제의 신뢰도 지수의 평균값을 보통의 안전도를 갖는 방파제에 대한 목표 신뢰도 지수로 제안하였다. 또한 국내외 방파제의 해석에 기초하여 높은 안전도 또는 낮은 안전도의 목표 신뢰도 지수도 제안하였다. 다음에는 국내 12개 방파제 단면에 대해 각각 계산한 부분안전계수를 평균하여 각 안전도에 대한 부분안전계수를 제안하였다. 본 연구에서 제안한 부분안전계수를 사용하여 계산한 신뢰도 지수가 JPHA(2007)의 완경사 결과와 급경사 결과 사이에 위치함을 보임으로써 제안된 부분안전계수의 적합성을 부분적으로 검증하였다. 제안된 부분안전계수를 이용하여 기존 방파제의 케이슨 폭과 신뢰도 지수를 역으로 계산하였다. 결정론적 설계법으로 설계된 기존 방파제의 신뢰도 지수가 큰 변동 폭을 보이는 반면, 부분안전계수법으로 계산된 값은 작은 변동 폭을 보인다. 이는 목표 파괴확률이 주어졌을 때 부분안전계수법으로 일관성 있는 설계를 할 수 있음을 의미한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권7호
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• pp.4398-4404
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• 2015

스테인리스 강판은 동적기계구조물을 제작하기 위한 구조용 재료로 널리 사용된다. 또한 이들을 일체화 시키는 방법으로 가스용접을 많이 사용하게 되는데 가스용접에는 다양한 종류에 의해 구조물을 일체화 시킨다. 따라서 부재와 부재를 연결하는 용접부에 대한 응력분포 및 피로강도평가는 구조물의 건전성 및 수명을 연구하는데 매우 중요한 요소가 된다. 그래서 본 연구에서는 피로시험에 의해서 얻어지는 ${\Delta}P-N_f$ 관계를 유한요소해석법에 의해서 최대주응력으로 ${\Delta}{\sigma}-N_f$ 관계로 나타내어 피로설계기준을 정하였고, 이 결과를 이용해서 확률론적 통계해석기법을 적용해서 가속식을 추정하여 임의의 목표수명을 예측할 수 있는 신뢰성설계기술기법을 제시하고자 하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.25-36
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• 1995

확률적인 접근법으로서의 신뢰성 해석법의 소개와 이의 선체 구조 강도 평가 방법에의 적용에 관해 고찰하였다. 당사에서 건조한 유조선 및 살물선 34척을 대상으로 인장 항복강도, 보강판의 압축 최종강도, 그리고 선각 거어더의 최종강도 등 몇몇 대표적인 종강도 파괴양식에 대해 신뢰성 해석을 수행하였다. 해석결과로서 각 선박에 대한 신뢰도 지수를 보이고 종강도에 대한 신뢰성 해석시의 목표 신뢰도 지수를 제시하였다. 배길이와 건조연도에 따른 신뢰도 지수의 변화를 검토하였으며 결과로서 각 선박의 안전도가 큰 차이를 보임을 알 수 있었다. 각 선박에 대해 균일한 수준의 신뢰도를 제공하기 위하여 부분 안전계수를 이용한 새로운 강도 평가 기준을 마련하였다. AFOSM 방법 및 신뢰성 조건(RC) 방법에 따라 부분 안전계수를 계산하고 이를 비교하였으며 원하는 신뢰도를 줄 수 있는 설계식을 RC 방법으로 구하였다. 부분 안전계수로부터 구한 새로운 설계식을 사용하여 신뢰성 해석을 수행한 선박에 대해 재해석을 실시하였다. 그 결과 처음보다 많이 개선된 균일한 수준의 신뢰도를 얻을 수 있었고 이로부터 신뢰성 해석의 적용가능성과 유용성을 확인하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.193-200
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• 2014

본 연구에서는 도시철도 콘크리트궤도 장대레일에 대한 실내피로시험을 수행하였고, 장대레일 잔존수명을 표현한 파괴확률 50% S-N 선도는 적은 실험데이터에 대한 가중치 확률 해석기법을 사용하여 도출하였다. 여기서 피로시험에 사용된 레일들이 누적통과톤수가 서로 다르기 때문에 누적통과톤수를 평균하여 반복횟수를 수정하였다. 또한, 레일표면요철 및 열차속도를 고려한 레일 저부 휨응력은 기존 연구결과 도출된 레일휨응력 예측식을 사용하여 콘크리트궤도 장대레일의 잔존수명을 평가하였다. 레일 피로수명 평가결과, 레일 피로수명이 기준치에 비해 약 2억톤이상 높았다. 또한, 자갈궤도에 비해 콘크리트궤도 레일의 피로수명이 약 3억톤이상 높은 것으로 분석되었다. 따라서 도시철도에서 레일교체기준을 자갈궤도와 콘크리트궤도로 구분할 필요가 있으며, 레일연마를 통한 레일관리가 이루어진다면 기준치가 아닌 목표치로 관리할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.649-657
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• 2017

본 연구의 목적은 궤도형식별로 사용레일의 피로수명을 평가하는 것이다. 이를 위해 궤도형식별 사용레일에 대한 실내피로시험을 수행하여 파괴확률 50%~0.01% 의 S-N 선도를 도출하고, 실험데이터에 대한 가중치 확률해석기법을 사용하여 피로수명을 산출하였다. 여기서, 레일표면요철 및 열차속도를 고려한 사용레일의 휨응력은 기존 연구결과 도출된 레일휨응력 예측식을 이용하여 구하고, S-N 선도로부터 사용레일의 잔존수명을 평가하였다. 평가결과, 자갈도상의 경우 레일의 피로수명이 현 레일교환기준에 비해 약 2억톤 이상 높았고, 콘크리트도상의 레일 피로수명이 자갈궤도에 비해 약 3억톤 이상 높은 것으로 나타났다. 따라서 누적통과톤수에 의한 레일교환기준을 자갈궤도와 콘크리트궤도로 구분할 필요가 있으며, 레일연마를 통한 레일관리가 이루어진다면 기준값이 아닌 목표값으로 관리할 필요가 있다.

• 한국항해항만학회지
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• 제28권6호
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• pp.481-489
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• 2004

선박의 충돌ㆍ좌초 등과 같은 사고는 이들 사고의 방지를 위한 꾸준한 노력에도 불구하고 끊임없이 발생하고 있다. 환경오염방지와 해상에서의 안전성확보에 대한 요구가 지속적으로 증가함에 따라, 선박안전과 해양환경오염을 야기할 수 있는 잠재적인 위험을 최소화시키고 궁극적으로 사고발생확률을 경감시키고자 하는 노력이 아주 중요하게 되고 있다. 본 논문에서는, 본 연구실에 의해 수행된 선박의 좌초ㆍ충돌 문제에 대한 최근의 연구결과를 정리한다. (최, 1999; 백, 1999; 최, 1999; 연, 2003; 강, 2002; 연, 2002) 충돌ㆍ좌초사고 문제에 있어서 유용한 도구로 알려져 있는 유한요소법의 활용상의 주의점, 즉 사용요소의 크기와 파괴기준 그리고 해석에 사용하는 재료 물성치 설정에 대한 주의 깊은 고찰을 바탕으로 실제 충돌문제에 대한 수치시뮬레이션을 수행하였다. 실제 선박을 대상으로 하는 시리즈해석 수행을 목표로, 46,000 dwt Product/chemical carrier를 대상으로 운항속도, 충돌각도, 적재조건 등의 변화를 고려한 충돌성능 분석을 비선형 유한요소해석법을 이용하여 수행하였다. 해석결과를 이용하여 사고 시나리오별 흡수에너지-진압량 관계를 정량적으로 도출하였고, 이를 근거로 하는 선박의 내충돌성능 평가용 설계기준을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권11호
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• pp.51-60
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• 2014

한계상태설계법의 하나인 하중저항계수설계법의 이용이 북미를 중심으로 점차 확산되고 있는 가운데, 국내에서도 이에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만, 국내에서는 자료가 충분히 확보되지 못하여 기초구조물의 설계에 AASHTO에서 제안한 저항계수를 설계에 이용하고 있다. AASHTO에서 제안하고 있는 저항계수는 북미에 보편적으로 존재하는 암반조건을 이용하여 결정된 저항계수로서, 국내지반에 적합한 저항계수를 독자적으로 개발할 필요가 있다. 또한, 기존의 신뢰성 분석 기법에서는 하중저항계수를 결정할 때, 저항의 최소값을 0으로 가정하는 일반적인 대수정규 분포를 이용하기 때문에, 이로부터 산정한 파괴확률은 비현실적이라고 알려져 있다. 따라서, 이를 개선하기 위하여 저항계수를 산정할 때 저항의 하한값이 0이 아닌, 현실적으로 의미가 있는 하한지지력을 이용하는 방법이 최근에 고안되었다. 따라서, 본 연구에서는 국내에서 수행된 현장타설말뚝 13본에 대한 재하시험자료를 면밀히 분석하여 저항계수를 산정한 다음, 현실성 있는 하한지지력을 산정하여 저항계수 값을 보정하였다. 그 결과, 목표신뢰도지수가 3.0일때, 기존의 신뢰성 분석 기법으로부터 산정된 주면저항계수와 선단저항계수는 각각 0.13-0.32, 0.19-0.29 이었으며, 하한지지력을 보정하여 구한 주면저항계수와 선단저항계수는 Carter & Kulhawy 공식의 경우 각각 8%와 13% 증가하였다.