• 대한조선학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.143-157
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• 1992

공진회피설계, 진동응답 크기 및 진동부가응력의 허용치 설계관점에서의 최적설계를 위해 사전에 지정된 동특성을 갖는 구조물을 설계하기 위해서는 초기설계된 구조물의 설계변경이 요구된다. 이와 같은 경우에 초기설계에 대한 해석과 동시에 기준계(base system) 설계변수 변경에 따른 동특성 및 응답변화량을 계산하는 감도해석방법을 적용하면 효율적인 설계변경이 가능하다. 이산화 모델링에 의한 구조계의 동특성 해석에 있어서 전달 매트릭스법(TMM) 및 유한요소-전달매트릭스 결합방법(FETMM)으로 해석가능한 구조계에 대해서는 이 방법들을 적용하는 것이 유한요소법보다 매우 효율적임은 잘 인식되고 있다. 그러나, 동특성 감도해석에 대한 기존의 연구들은 대부분이 유한요소법의 사용을 전제로 하고 있고, TMM 및 FETMM에 의한 동특성 감도해석 연구사례는 찾아보기 어렵다. 본 논문에서는 TMM 및 FETMM에 의한 구조계의 동특성 감도해석방법을 제시하고, 중간구속조건을 갖는 양단 탄성지지보-기둥과 부가계를 갖는 보강판을 예로 해서 수치 실험적 검증을 수행하였다. 이로부터 본 논문에서 제시한 강도해석방법의 타당성과 효율성은 물론 최적 동특성 구조물을 추구하는 재설계 과정에 감도해석 결과를 이용하는 방법이 매우 효율적으로 적용될 수 있음이 확인되었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권1호
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• pp.154-162
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• 2009

단극 및 쌍극 음원을 이용하여 S파속도 결정에 큰 영향을 미치는 분산특성을 연구하였다. 이를 위하여 동일한 물성을 가지면서 공경을 달리하는 3종류의 시추공모형(${\Phi}520\;mm$. ${\Phi}150\;mm$and ${\Phi}76\;mm$)을 중심으로 이른 분산곡선을 구하고 공경과 공내검층기 존재 유무에 따른 분산 특성의 변화를 비교 분석하였다. 분산곡선의 형태는 단극음원에서 시추공 내의 공내검층기 유무에 크게 영향을 받지 않고 비슷하게 나타난 반면에 쌍극음원에서는 공내검층기 유무가 큰 차이를 보였다. 반면에 절단주파수에서는 쌍극음원에 비하여 단극음원에서 공내검층기 유무에 따른 차이가 크며 특히 소구경 시추공에서 큰 차이를 보여 단극음원을 이용한 토목시추공 음파검층에서 주파수 선택이 매우 중요한 변수가 될 수 있음을 보였다. 수치모델링결과, 절단주파수와 시추공경과의 관계는 기존에 알려진 일반적인 반비례 관계보다는 지수함수적으로 감소하는 관계임을 확인하였으며, 분산모드의 종류나 공내검층기 유무에 상관없이 각 환경에 있어서의 절단주파수 값을 지수함수로 표시할 수 있었다. 특정 시추공 환경에서의 분산곡선 및 분산특성들은 과거 연구결과들로부터 비교적 잘 알려져 있지만 분산곡선의 직접 비교에 의하여 분산특성에 미치는 시추공경과 공내측정기 영향을 보다 구체적으로 밝힐 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제20권2호
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• pp.100-113
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• 2017

유도분극(induced polarization; IP) 탐사는 분극 현상으로 인해 매질에서 발생하는 과전압을 측정하는 전기전자 탐사법으로 주로 금속 광상을 찾을 때 사용되었으나 장비의 발전에 힘입어 최근에는 지하수, 환경 오염, 지반 등 여러 분야에서 다양하게 활용되고 있다. IP 탐사에는 충전율을 측정하는 시간영역 IP 탐사, 진동수 효과를 측정하는 진동수영역 IP 탐사, 그리고 복소수 전기비저항을 측정하는 복소 전기비저항 탐사와 광대역 IP (spectral IP; SIP) 탐사 등이 있다. 또한, 최근에는 전극 형태의 측정 방법의 단점을 보완하기 위해 전자기 유도에 기초한 IP 법도 개발되어 지속적으로 연구가 진행되고 있다. 다양한 IP 탐사법에 대한 체계적인 이해를 돕기 위해 이 논문에서는 1) 송신원 형태와 측정 자료를 기준으로 IP 탐사법을 분류하고 이들에 대한 개념 정리와 함께 2) 각 탐사법의 수치 모델링 및 역산 알고리듬 발전 과정을 자세히 기술하고 3) 마지막으로 IP 탐사의 다양한 현장 활용 사례를 소개하고자 한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제9권4호
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• pp.304-315
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• 2006

지표 천부 불포화대의 특성화에서 중요한 토양수분함량의 측정을 위한 GPR 탐사에서 지중 직접파 측정 자료의 f-k 분석을 이용한 레이다파 속도 측정법의 응용성을 검토하였다. 상부 토양이 하부에 비하여 건조한 경우에는 f-k 스펙트럼 상에서 대부분의 에너지가 공기층과 건조 토양의 속도로 이루어지는 영역 내에 존재하며, 고주파수 자료를 이용하여 비교적 정확하게 상부층의 속도를 획득할 수 있었다. 이에 비하여 천부 토양층이 하부에 비하여 수분 함유량이 높은 조건하에서는 대부분의 에너지가 건조토양과 습윤토양의 속도로 형성되는 영역 내에 분포하고 있으며, 특히 이 경우 레이다파는 습윤 토양층을 통하여 비손실성으로 전파하는 레이다파의 분산성 가이드 현상을 나타내었다. 이와 같은 가이드 현상은 모드 전파이론으로 설명되며, 이 연구에서는 이를 이용하여 2층 층서구조의 각 층의 유전율과 층의 두께를 정확히 계산할 수 있는 역산 알고리듬을 개발하였다. FDTD 수치모델링 자료에 f-k 분석을 적용하여 속도분산곡선을 획득하고 이 자료에 개발된 역산 알고림듬을 적용함으로써 두층의 유전율과 두께를 정확하게 계산할 수 있었으며, 특히 역산 시 고차 모드를 포함함으로써 그 정확도를 향상시킬 수 있었다. 향후 비슷한 조건을 가지는 현장에 개발된 알고리듬을 적용하여 정량적인 전기적 물성을 획득할 수 있을 것으로 기대된다.

• 전자공학회논문지CI
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• 제44권4호통권316호
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• pp.28-35
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• 2007

최근 중요한 매핑기술이 된 LiDAR(Light Detection And Ranging)는 다른 수치표고자료 획득 기법에 비해 높은 정확도와 세밀한 밀도를 가지고 있어 3차원 모델링에 필요한 높이정보를 제공한다. 이러한 시스템의 가장 중요한 작업은 디지털화된 리턴 펄스의 모양을 이해하여 수신권내의 반사되어 오는 시간을 측정하여 이와 대응되는 표면 위치를 계산하고 이를 지리좌표와 연결시키는 것이다. 디지털화된 파형(waveform)은 수신권내의 지표 형태에 따라 다른데 처음 발생된 펄스와 같은 단일 모드이거나 수신권내에 여러 표면이 있는 경우 각 반사 표면에 해당하는 여러 모드로 구성된 복잡한 파형일 수 있다. 자료처리 과정에서 반사표면에 대해 일관성 있는 거리측정 지점을 찾기 위해서는 리턴 파장에서 각 모드의 중심위치나 피크 진폭의 위치를 찾아내는 방법이 필요하다. 복잡한 파장의 경우에는 여러 개의 반사지점에 대해 정확한 높이를 계산해 내는 것이 쉽지 않은데 이를 위해 각 모드가 수신권내의 반사 표면에서 레이저 에너지가 반사되는 분포를 나타낸다고 가정하고 리턴 파장을 각 구성 모드로 분해하는 방법이 제안되었다. 이때 분석을 단순화하기 위해 레이저 출력 펄스 모양이 가우시안 분포를 따른다고 가정하고 전체 리턴 파장을 다변량 가우시안(multivariate Gaussian) 분포를 이용하여 분석한다. 여기서는 혼합분포에서 정확한 피크 위치와 half-width와 같이 모형의 파라미터에 대한 추정치를 구하기 위해 EM 알고리즘을 적용하여 MLE 값을 구하였다. 그러나 실제 레이저 고도계에서 얻어진 데이터는 가우시안이 아닌 오른쪽으로 기울어진 분포를 보여주고 있어 응용분야에 따라 정확한 분석이 필요한 경우 이러한 펄스 모양을 고려한 방법이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 펄스 모양을 처리하기 위한 새로운 방법론이 제시되어 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권7호
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• pp.75-89
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• 2013

본 연구에서는 산사태 해석을 위한 GIS기반의 지반수문학적인 강우침투-지하수 흐름 모델(YSGWF, YonSei GroundWater Flow)을 개발하였다. 이 모델은 흙의 불포화 특성을 반영하기 위하여 개선된 Green-Ampt 모델을 적용하였으며, 지하수의 흐름을 계산하기 위하여 Darcy의 법칙과 GIS의 래스트 모델을 사용하였다. GIS 수치표고모델을 그리드 형태의 래스트 모델(Raster Model)로 변환하여 기반암 데이터를 모델링 하였으며, 경사와 흐름 방향을 분석하여 지하수 흐름 해석이 가능하도록 하였다. 지하수의 분포는 지표면으로 부터 강우 침투에 의해 일시적으로 형성되는 습윤대, 함양되기 전까지의 불포화대, 기반암 상부의 지하수대로 구분하였으며, 지하수대 상부의 연직방향 침투와 지하수대에서의 수평방향 흐름을 고려하여 3차원적인 지하수 흐름을 계산하도록 하였다. 실제 사례와 비교한 결과, 본 지하수 예측모델(YSGWF)에 의한 산사태 해석 결과는 산사태 발생지역을 비교적 정확히 예측하는 것으로 판단되며, 이러한 검증을 토대로 실제 산지에 대한 산사태 해석을 위한 지하수 예측에 적용 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권11호
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• pp.119-127
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• 2013

최근 해양구조물의 건설이 활발해짐에 따라 해상 부유식 구조체를 경제적으로 지지할 수 있는 새로운 기초형식을 개발하려는 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 기존의 대구경 단일형 석션파일 대신에 다수의 중구경 석션파일을 콘크리트 파일캡으로 결합한 그룹형 석션파일 형식에 대하여 연구하였다. 해상 부유식 구조체에 사용되는 기초의 경우 수평방향 하중이 지배적이므로 그룹형 석션파일의 수평방향 지지거동을 3차원 유한요소 해석을 통해 분석하였다. 그룹형 석션파일은 근입깊이가 얕아서 강체기초 거동을 하게 되므로 수평방향 거동을 분석할 때 지표면 부근의 낮은 구속압을 받는 지반의 정밀한 거동 모사가 필요하다. 이를 위하여, 탄성계수, 지반강도 등을 지반 구속압에 따라 증가되도록 모델링하였다. 해석조건은 석션파일 중심간 거리, 그리고 사질토와 점성토의 지반조건 등을 변화시키며 변수연구를 수행하였다. 그 결과, 석션파일 사이의 간격이 증가함에 따라 점차 항복하중이 증가하였으며, 그룹형 석션파일의 항복하중은 S/D=5인 경우 회전을 허용한 단일형 석션파일 항복하중의 약 3배인 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.95-102
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• 2014

이 논문에서는 경계반력법을 이용한 비선형 지반-구조물 상호작용 해석을 위해 LS-DYNA나 MIDAS/Civil 등의 유한요소해석 프로그램과 연계하는 방법을 제시하였다. 경계반력법 적용시 유한요소프로그램에서 구조물과 지반은 선형 또는 비선형 유한요소를 이용하여 모델링하였다. 유한요소의 해석모델 외부의 무한영역으로 전달되는 탄성파를 최대한 흡수하기위해 유한요소 모델의 외측에 LS-DYNA의 경우에는 PML(Perfectly Matched Layer) 요소를, MIDAS/Civil의 경우에는 점성감쇠-스프링 요소를 적용하였다. 비선형 유한요소는 구조물영역에만 적용되는 것으로 가정하였다. 이 연구에서는 입사지진파에 의한 경계반력은 KIESSI-3D 프로그램을 이용하여 계산하였다. 선형 지반-구조물 상호작용 문제에 대해 일반적인 KIESSI-3D의 해석결과와 BRM해석결과를 비교하여 제시된 방법의 효율성을 제시하였다. 또한 수치적 비교를 통해 비선형 구조에 대해 보수적인 응답을 보이는 선형 SSI문제에 대하여 얻은 경계반력이 비선형 지반-구조물 상호작용해석에 효과적으로 적용 가능함을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.455-468
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• 2013

최근 비개착공법으로 지하차도 시공 시 강관을 지반에 압입한 후 강관자체를 철근과 모르타르로 보강하는 다양한 일체형 파이프루프 공법이 적용되고 있다. 이러한 일체형 파이프루프 공법은 상재하중에 대해 지보강성 효과를 발휘하여 콘크리트 지하차도 구조물에 작용하는 응력을 한층 감소시킬 것으로 예상된다. 또한 아칭효과에 의해 주변지반의 연직방향 및 수평방향의 토압이 변화하게 된다. 본 연구에서는 일체형 파이프루프 시공에 따른 주변지반의 토압 분포 특성을 분석하고, 일체형 파이프루프 내측에 시공되는 콘크리트에 작용하는 토압을 분석하기 위하여 유한차분 수치해석을 통해 파이프루프의 체결 특성을 모델링하고 응력 및 변위거동을 분석하였다. 지반과 구조물의 경계에 인터페이스 요소를 도입하여 지반구조물의 상호작용을 분석하였다. 분석 결과, 본체 콘크리트 구조물에 작용하는 연직토압은 파이프루프의 강성과 아칭 작용에 의해 원상태의 연직토압보다 큰 폭으로 감소하여 작용하는 것을 확인하였다. 지하차도 구조물의 단면 설계 시 설계하중에 대해 이러한 아칭작용에 의한 연직토압의 감소를 고려한다면 경제성을 보다 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.845-856
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• 2017

초장대 철도터널에서는 화재 시 안전성 확보를 위해서 구난역을 설치하도록 하고 있으나, 구난역에서 제연방식 및 제연풍량에 대한 기준이나 연구결과는 없는 실정으로 제연방식과 적정풍량에 대한 연구가 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 서비스터널이나 상대터널과 연결하는 피난연결통로가 일정간격(40 m 간격)으로 설치된 구난역을 모델링하고 화재강도(15, 30 MW), 제연방식(급기만하는 경우, 강제급배기를 하는 경우, 강제배기만을 하는 경우), 제연풍량(7, 14, $40m^3/s$)을 변화시켜 화재해석을 수행하였다. 화재해석결과로 부터 구난역 승강장의 온도 및 CO농도를 분석하고 한계온도 기준 ASET을 비교 분석하였다. 그 결과, 화재강도가 15 MW일 때에는 제연풍량이 $7m^3/s$ 이상인 경우에 강제급배기하는 방식과 강제배연을 하는 방식을 적용하면 충분히 안전한 대피환경을 확보할 수가 있는 것으로 나타났다. 또한 화재강도가 30 MW인 경우에는 배연풍량이 $14m^3/s$ 이하에서는 900초 이상 대피환경을 유지하는 것이 불가능하며, 풍량이 $40m^3/s$일 때에는 상부덕트의 측면부에서 배기하는 경우(SA + EA2, SA + EA4)가 온도측면에서 안전성 확보에 가장 유리한 것으로 나타나고 있다.