• 전산구조공학
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• 제8권1호
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• pp.95-106
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• 1995

지하철의 운행에 의한 소음과 진동은 운행로 주위의 주민을 괴롭히는 중요한 요소의 하나이다. 일반적인 건물의 진동은 횡방향의 진동을 많이 고려하고 있으나 지하철의 운행에 의한 건물의 진동은 수직방향의 진동을 주요하게 다루어야 한다. 수직방향의 진동을 고려하기 위한 구조물은 보의 진동이 고려된 모델이어야 한다. 따라서 구조물의 수평방향 진동을 고려하기 위하여 사용된 모델은 수직방향의 진동을 고려하기 위한 모델과 같이 사용될 수 없다. 건물의 수직진동을 고려한 해석을 수행하기 위해서는 보의 관성력을 충분히 고려할 수 있는 모델이 사용되어야 한다. 본 논문에서는 지하철의 운행에 의한 구조물의 수직방향진동을 고려하기 위한 구조물의 해석 모델기법에 대하여 연구한 결과 기둥의 경우 하나이상 보의 경우 두개 이상의 요소로 나누어 해석하는 것이 바람직한 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.111-118
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• 2020

본 연구에 사용된 U-형 복합보는 슬래브는 철근콘크리트구조로 되어 있고, 슬래브를 지지해 주는 보는 철골구조와 철근콘크리트구조, 그리고 U-형 강판으로 이루어져 있다. U-형 복합보는 시공성이 우수하고 낮은 층고와 장경간이 가능하기 때문에 공작물 주차장으로 사용하기 위한 목적으로 개발되었다. 시공성 향상을 위해 U-형 복합보 단부는 규격화된 H형강으로 계획하여 기둥에 직접 접합시키고, 강재 물량을 감소시키기 위해 U-형 복합보의 중간 부분에는 H형강 대신 얇은 강판(t=6)을 사용하여 U자형 형태로 접은 U-형 강판으로 구성되어 있다. U형 강판이 위치하는 복합보 중앙부에는 보의 춤을 작게 계획함으로서 공작물 주차장의 제한 높이에 만족하도록 계획할 수 있다. 낮은 보의 춤은 층고 단축에는 유리하지만 휨성능에는 저해 요인이 되기 때문에 춤 변화에 따른 구조성능을 파악하는 것이 중요하다. 또한, U-형 복합보는 철골구조와 철근콘크리트구조 및 U-형 강판이 혼합되어 있기 때문에 일체성 확보가 구조성능을 확보하는데 큰 영향을 준다. 따라서 본 연구에서는 U-형 복합보의 춤을 변화에 따른 구조성능을 파악하기 위한 구조실험을 실시하였다. 실험체는 일반주차장용으로 계획된 실험체를 기준실험체로 하여 춤을 변화시킨 2개의 실험체를 포함하여 총 3개를 계획하였다. 실험결과 춤을 크게 계획한 실험체가 기준실험체보다 항복강도, 최대강도, 에너지 등 구조성능이 우수하게 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.79-86
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• 2010

이 연구에서는 콘크리트 구조물의 섬유보강재인 하이브리드 섬유시트(HFC)와 하이브리드 섬유바(HFB)의 성능을 평가하였다. 실험결과에 의하면, 하이브리드 섬유보강재(시트, 바)로 보강된 보는 무보강보에 비해 약 60%~2배 이상의 높은 보강효과를 보였고 보강된 보는 항복점 이후 연성적인 거동을 보이며 파괴되는 이상적인 파괴모습을 보여주었다. 특히, 하이브리드 섬유바 보강의 경우 하이브리드 섬유바를 에폭시 주입과 접착제로 부착한 보강보는 비슷한 파괴거동을 보여줌으로써 부착방식에 따른 차이가 거의 없는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.63-63
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• 2018

최근 이상기후로 인한 국지성 호우의 발생빈도 및 강우강도의 증가는 하천횡단구조물의 안정성에 문제가 되고 있다. 하천 횡단구조물(보, 물받이공 등)의 파괴는 국부 세굴(bed scour), 파이핑(piping), 구조물 본체의 불안정성 등의 원인으로 발생되고 있으며, 이 중에서 구조물 본체의 불안정성은 도수(hydraulic jump)로 인한 압력변이도 주요 원인이 될 수 있다 (Bower and Toso, 1988; Kazemi, F. et al., 2016). 그러나, 현재 직접적인 파괴 원인인 세굴 등에 대한 연구에 비해 압력변이로 인한 구조물의 파괴원인을 분석하는 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 다양한 흐름조건을 발생시켜, 하천횡단구조물 주변의 도수특성 및 도수로 인한 압력변이에 대하여 수리실험 및 수치모의를 통하여 검토하고자 한다. 수리실험에 사용하는 수로는 길이 10 m, 폭 0.3 m, 높이 0.4 m이며 상류로부터 2.5 m 떨어진 곳에 보(weir)를 설치하였다. 실험조건은 다양한 흐름조건에 따른 도수 발생을 검토하고자 상하류 수위를 조절을 통해 Froude 수의 범위를 1 < Fr < 10로 설정하였다. 압력변이는 전압형 압력계(Model : UNIK 5000, 압력 측정 변위 : -2 ~ 5 kPa)를 사용하였으며, 보(weir) 하류단에서 2.5 cm 간격으로 천공하여 측정하였다. 또한 3차원 모형인 FLOW-3D 모형을 이용하여 실험수로를 재현하였으며, 도수 발생 위치, 도수 길이, 도수 발생 시 압력변이에 대하여 실험결과와 수치모의 결과를 비교하여 수치모형을 검증하였다. 최종적으로 Froude 수에 따른 도수특성(도수 발생위치, 도수 길이 등) 및 최대 압력변이를 무차원화 하여 나타내었다. 본 연구는 도수 발생 시 압력변이로 인한 구조물 파괴분석에 대한 기초가 되는 기본적인 연구이나, 향후에는 물받이공 길이, 두께 등 하천횡단 구조물 설계인자 도출에 선행연구로 발전할 수 있다고 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권7호
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• pp.833-839
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• 2013

본 논문에서는 광섬유 브래그 격자 센서를 이용한 외팔보 형태의 복합재 구조물 2차원 형상 모니터링 연구를 수행하였다. 복합재 구조물의 형상을 모니터링하기 위해 NASA에서 개발한 처짐 방정식과 FBG 센서가 부착된 복합재 보를 이용하였으며, 처짐에 따른 복합재 보의 형상을 추정하고 동시에 실제 처짐과 측정된 처짐 크기를 비교하였다. 실험 결과 보의 형상을 성공적으로 추정할 수 있었으나 실제 처짐과 측정된 처짐이 오차가 발생하였다. 하지만 이러한 오차가 선형 관계를 갖고 있어 이를 정량화하여 보정한 후 재 실험한 결과 실제 처짐과 동일한 처짐 크기를 구할 수 있었다. 결과적으로 오차 보상을 잘 활용한다면 외팔보 구조물의 형상 모니터링을 위해 FBG 센서와 처침 방정식이 매우 유용하다는 점을 확인할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.299-302
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• 2011

본 논문에서는 보 구조물의 응력 변화에 따른 구조역학적 임피던스의 특성을 분석하였다. 이를 위해 다음과 같은 연구가 수행되었다. 먼저 외팔보 형식의 알루미늄 보에 PZT센서와 strain gage를 부착하고, 하중을 단계적으로 증가시키면서 임피던스를 계측하였다. 다음으로 strain gage에서 계측된 변형률과 PZT로 부터 계측된 임피던스 사이의 관계를 분석하였다. 마지막으로 수치해석을 통해 변형률과 임피던스의 관계를 분석하여, 실험결과와 비교하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1995년도 춘계학술대회논문집; 전남대학교, 19 May 1995
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• pp.67-72
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• 1995

본 연구에서는 섬유강화 복합재료로 구성된 항공기 날개를 외팔보 형태 구조물로 모델링하고 동특성 해석을 위해 횡전단변형 이론과 고전 적층판 이론을 적용, Rayleigh-Ritz 방법에 의한 진동해석을 수행한뒤 진동 발생시 효과적으로 제어할 수 있는 방법을 제시하고 시뮬레이션을 통하여 동특성 향상을 정량적으로 제시하였다. 진동을 제어하기 위한 방법으로서 수동적, 능동적 방법을 모두 사용하고 있는데, (보다 자세한 사항은 참고문헌[12] 참조) 본 연구에서는 TMD(Tuned Mass Damper)를 사용하지 않고 복합소재 구조물의 성질을 이용한 탄성배열설계(Structural Tailoring)로 수동적 의미의 면진효과를 거둘 수 있게 하였다. 능동 제어의 경우 되먹임(feedback) 제어기를 이용, 이산(discret) 작동기(actuator)를 통하여 외팔보의 휨 및 비틀림 모우드를 함께 제어하여 효과적인 제어기를 설계하였다.

• 전산구조공학
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• 제11권1호
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• pp.237-249
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• 1998

본 논문에서는 건축 구조물에서 널리 사용되는 보-거더 구조계 슬래브에서 분포하중과 차량하중이 작용하는 경우에 지지부가 되는 가로보와 거더의 처짐이 슬래브 부재력에 미치는 영향을 연구하였다. 전체 패널에 한개의 가로보가 존재하는 단일 가로보(one-beam) 구조계 슬래브와 두 개 존재하는 이중 가로보 (two-beam)구조계 슬래브에서 지지부가 되는 가로보와 거더 및 슬래브의 강성을 변화시키면서 유한요소해석을 수행하였으며, 얻어진 결과를 토대로 회귀분석을 수행하여 설계시 지지부 처짐 영향을 고려할 수 있도록 보정계수를 제시하였다. 또한 제안된 보정계수를 대표적인 구조물의 설계방법에 적용시켜 그타당성을 검증하였다.

• 전산구조공학
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• 제7권3호
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• pp.123-131
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• 1994

본 논문에서는 열응력을 이용해 구조물의 진동을 제어하기 위한 방법을 제시하였다. 구조물에 열응력을 발생시키리 위하여 써멀액츄에이터를 사용하였으며 저주파 진동을 제어하는데 이 써멀액츄에이터가 효과적으로 이용될 수 있음을 확인하였다. 열응력에 의한 제어방법은 열전달에 소요되는 시간지연 문제 때문에 고주파수의 진동을 갖는 구조물보다는 거대한 우주구주물과 같이 비교적 고유진동수를 갖는 구조물에 효과적으로 적용될 수 있다. 외팔보의 진동제어를 수행하기 위하여 보상기 설계에 의한 제어이론과 관측기 설계를 포함하는 최적제어 및 강인제어이론을 사용하였다. 또한 수치해석 시뮬레이션을 통하여 본 연구에서 사용한 제어이론들이 열응력을 이용한 구조물의 진동제어에 매우 효과적임을 보였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1994년도 추계학술대회논문집; 한국종합전시장, 18 Nov. 1994
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• pp.116-120
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• 1994

최근 항공우주 및 생산자동화 분야의 급격한 발달에 따라 정밀도와 효율성을 향상시키기 위해 저중량, 고강도 구조물이 요구된다. 그러나 경량화 추세로 인해 수반되는 구조물의 유연성 증가로 외력에 대한 구조응답의 진폭이 커지고 구조물의 피로 수명이 단축되어 매우 위험한 상황에 이를 수 있다. 이런 바람직하지 않은 진동현상을 제어하기 위해 여러 제어이론을 응용한 진동억제시스템의 연구가 활발하며, 신소재인 압전재료의 개발로 새로운 방향이 제시되고 있다. 압전재료는 유연한 구조물에 부착되어 압전재료의 수축, 팽창 운동에 의해 발생된 에너지를 부착된 구조물에서의 제어력으로 사용되어, 진동 혹은 자세 및 형상 제어에 활용되고 있다. 압전재료에 대한 연구로는 Crawley, de Luis3가 보의 표면 혹은 내부에 압전세라믹을 부착하여 액튜에이터로 사용하는 경우 집중모멘트를 가하는 역할을 함을 밝혔고, Hanagud, obal은 압전재료를 센서와 액튜에이터로 사용해 복합재료 보에 대한 최적 진동제어 알고리즘을 개발, 그 성능에 대한 효과를 조사하였고 임의의 위치에 부착된 센서 및 액튜에이터를 고려한 복합재료 보의 운동방정식을 유한요소법을 이용 유도하였으며 변위율 피드백(rate feedback)과 모달피드백(modal feedback) 제어기를 적용하여 진동제어 효과를 고찰하였다. 그리고 Tomas, James, Hubbard는 압전필름을 액튜에이터로 사용해 복합재료 보에 Liapunov 제어기와 변위율 피드백 제어기를 사용하여 능동감쇠기를 설계하였고, Lee, Chaing, Sullivan은 압전필름을 센서와 액튜에이터로 사용해 평판에 변위율 피드백 제어기를 적용한 능동감쇠기를 설계하고 실험적으로 수행하였다. Base가 백색잡음가진을 지속적으로 받을 때 보끝의 움직임이 최소가 되도록 제어하고자 연구를 수행 중인 바 그 결과로소 본 논문에서는 적용시켰고 F-P-K 방정식을 이용해 확률영역으로 변환하여 LQR 제어기와 pole allocation 제어기를 시스템에 적용시켜 우수한 특성을 갖음을 제어 시뮬레이션의 결과를 통해 입증하였다.