• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권4호
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• pp.358-367
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• 2013

본 논문에서는 타공판으로 구성된 필터의 전부 또는 일부를 다공성 매질로 대체하고 Forchheimer 법칙에 따라 판의 수직방향과 횡방향으로 손실계수를 부과하여 스트레이너를 지나는 유동의 압력 강하량를 정확히 예측할 수 있는 다공성모델링 기법을 적용하고 그 유효성을 확인하였다. 먼저 간단한 파이프 유동 해석을 통하여 수직방향 손실계수를 구하였다. 이어 필터 내에 반복되는 타공판 형상과 유동손실특성을 공유할 수 있는 단위주기 형상을 설정하고, 설정된 단위형상에 대하여 원형과 다공성모델 수치모사를 각각 수행한 후, 얻어진 두 결과를 서로 비교하여 횡방향 손실계수를 구하였다. 적용된 다공성모델링 기법을 검증하기 위하여 스트레이너 전체형상에 대하여 다공성모델 수치모사를 수행하였으며, 그 해석결과를 원형 수치모사 결과와 직접 비교하였다. 비교 결과, 다공성모델링 기법은 압력 강하량과 유동특성을 비교적 정확히 예측하였으며 계산비용과 직결되는 노드 수는 약 3~4배 정도 줄일 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.605-612
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• 2021

지구온난화로 인한 이상기후로 전 세계적 피해가 커지고 있는 가운데, 내연기관의 온실가스 배출을 줄이기 위하여, 친환경자동차 도입이 가속화되고 있다. 이에 각국에서는 수소연료자동차의 안전성 확보를 위해 터널이나 지하주차장과 같은 반밀폐공간에서 수소 연료 폭발에 대비한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 반밀폐공간이라 할 수 있는 지하주차장을 대상으로 수소탱크의 폭발을 등가 TNT 모델을 적용하여 폭발압력을 예측하고 이 값을 폭발압력에 따른 피해범위 및 영향을 분석하였다. 등가 TNT 모델을 적용한 수소탱크 폭발압력 예측 결과 수소용량이 52 Liter인 경우를 기준으로 75 Liter, 156 Liter인 경우 1.5 m 높이에서 각각 약 1.12배, 2.30배 높은 것으로 나타났다. 예측된 최대폭발압력을 충격량으로 환산하여 인체 및 건물에 미치는 영향을 검토한 결과 모든 예측값이 폐 손상 또는 심각한 부분 파괴가 발생할 것으로 예측 되었으며, 예측된 피해정도는 폭발에 따른 충격량만으로 환산 적용한 것이며, 폭발에 따른 부가적인 피해를 고려한다면 실제 피해는 더욱 증가되어 이에 대한 안전 및 방재의 대책이 강구되어야 할 것으로 사료된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.305-330
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• 2023

쉴드TBM 터널은 NATM 터널과 달리 라이닝이 세그먼트로 분절되어 있다. 따라서 라이닝에 동일 하중이 발생되어도 NATM 터널 라이닝과 쉴드TBM 터널 라이닝의 응력 분포가 다르게 발생된다. 쉴드TBM 터널에서 라이닝에 발생되는 응력을 분석하는 대표적 방법은 연결부를 고려하지 않는 강성일체법과 링간 이음 및 세그먼트 연결을 고려하는 2링 빔스프링 모델이 있다. 본 연구는 라이닝 분절 Segmentaion을 고려한 Break-joint Mode 해석 방법이지만 세그먼트 라이닝 연결부의 구조적 역할을 고려하지 않고 마찰력 성분인 수직강성과 전단강성 만 도입된 쉘 인터페이스 요소를 이용한 모델링을 적용하여 진동하중 발생 시 라이닝의 응력 및 변위에 대한 응답결과를 분석했다. 토압 등 정적 하중에 대해 천 정부에서 가장 큰 응력이 발생되는 강성일체법과 달리 본 연구의 해석방법에 의해 발생된 세그먼트 라이닝 응력 분포는 세그먼트 연결부가 집중된 천정부 Key 세그먼트에서 가장 작은 응력이 발생하였고 연결부를 경계로 응력의 분포가 뚜렷이 구분되었다. 그리고 정적 해석 결과는 강성일체법에 발생된 라이닝 응력이 본 연구 방법에 의해 발생된 세그먼트 라이닝의 응력에 비해 최대 7배의 큰 응력이 발생되었다. 이러한 결과는 세그먼트 연결부를 고려한 기존의 2링 빔-스프링 모델의 응력분포 양상과 일치하는 결과다. 그러나 열차 진동하중에 대한 응력값은 Break-joint Mode로 해석한 본 연구방법의 응력이 강성일체법에 비해 더 큰 응력을 발생되었다. 이는 짧은 부재들의 조합으로 이루어진 세그먼트 Ring이 원주방향으로 일체로 되어 부재의 길이가 상대적으로 더 긴 강성일체법 결과에 비해 더 작은 응력이 발생되는 정역학적 개념과 상이한 결과다. 진동하중에 대해 Break-joint Mode에서 세그먼트 라이닝에 응력이 더 크게 발생된 원인은 부재의 고유주기, 감쇠비 등 동역학적 요인의 차이보다는 열차 진동하중에 대해 라이닝에 발생되는 변위의 차이에 기인하는 것으로 판단되지만 이에 대한 증명은 추후의 과제로 남겨두었다. 본 연구 방법의 Break-joint Mode를 이용하면 정지상태의 열차 하중에 의해 발생되는 라이닝의 응력과 변위값을 비교하여 쉴드TBM 터널의 충격계수(DIF)를 비교적 간단하게 추정할 수 있다. 본 연구는 쉴드TBM 터널의 Segmentaion을 고려한 3차원 모델링으로 추후 지진파 등 다양한 하중조건의 검토를 통해 기존 해석방법 결과와 비교하여 모델링의 추가적 신뢰성을 확보할 필요가 있다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.90-101
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• 2013

일반적인 건설프로젝트는 성공적인 공사완료를 위하여 발주처, 건설사, 설계사, 엔지니어링사와 같이 다양한 참여자들이 참여하지만, 그 프로젝트의 수행기간 동안에 참여자들 간 이해의 본질적인 차이를 가진다. 건설관리사업의 역할은 프로젝트 수행기간 동안에 참여자들 간의 이러한 이해의 차이를 해결하고, 발주처의 요구와 이해을 대변하면서 프로젝트를 성공적으로 이끄는 것이다. 최근 BIM의 사용은 건설프로젝트 사이에서 증가하고 있고, 그러한 CM사는 BIM을 적용하는데 어려움을 겪고 있다. 이것은 건설프로젝트에서 BIM의 사용이 매우 새로운 운용 패러다임을 제시하기 때문이다. 이 연구의 목적은 최근 BIM이 사용된 프로젝트 사례를 검토하고, 이러한 프로젝트의 프로세스를 분석, 최근 BIM 적용사례로부터의 교훈을 바탕으로 설계단계 프로세스를 재구성하여, BIM의 사용으로 향상 될 수 있는 수정된 설계단계 모델 프로세스와 그와 관련된 협업운용을 제안하고자 한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권4호
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• pp.337-344
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• 2017

환경 문제로 인해 기존 연료를 대체하는 천연가스의 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 액화천연가스 운반선의 화물창이 거대화되면서 화물창 내의 슬로싱 하중이 증가하게 된다. 액화천연가스 화물창의 종류 중 하나인 Mark-III 타입의 1차 방벽은 액화천연가스와 직접적으로 접촉하고 있으며 슬로싱 하중 및 액화천연가스의 자중을 받는다. 슬로싱 하중에 의해 다양한 범위의 하중이 1차 방벽에 지속적으로 작용하며 이로 인해 피로 파괴를 유발할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 Mark-III 타입의 1차 방벽을 포함한 단열시스템을 유한요소 모델로 구성하였으며 1차 방벽에 대해 피로수명을 평가하여 피로 특성을 확인하였다. 수치해석을 통해 주응력 범위 및 최대 주응력이 발생하는 위치를 계산하였으며 이를 통해 1차 방벽의 피로수명을 수치적으로 평가하였다. 또한, 다양한 단열시스템 타입에 대해 모델링을 실시하였으며, 피로수명 평가 결과를 통해 1차 방벽의 피로 파괴 안전성을 확보하는 최적의 단열시스템에 대해 제안하였다. 본 연구의 결과는 Mark-III 타입 1차 방벽의 피로 기반 설계에 있어 활용가치가 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권4호
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• pp.367-375
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• 2014

셀-튜브 열교환기는 산업분야에서 가장 널리 사용되는 열교환기이다. 열교환기의 열적 성능을 개선하기 위하여 셀-튜브 열교환기에 대해 배플의 배치, 배플의 방향, 배플의 표면의 돌기형상 등의 인자를 변경하였으며, 유동의 박리 및 경계층해석에 적절히 이용되는 SST 난류모델을 적용하여 열전달특성을 고찰하였다. CFD해석시 경계조건는 셀측의 입구온도를 344K로 일정하게 하고, 물의 유량을 6, 12, 18, 24 l/min로 변화시켰다. 그 결과로는 지그재그형 배치가 열전달률 및 압력강하가 향상되는 것으로 나타났으며, 배플의 방향은 기존형보다 수직형 및 각도 $45^{\circ}$형이 열전달이 향상되는 것으로 나타났고, 압력강하는 거의 차이가 없었다. 또한 배플의 돌기형상은 열전달면적을 증가시킴으로써 열전달률 및 압력강하가 향상됨을 알 수 있었다. 해석결과를 통하여 열전달 증가가 유동의 박리, 유체의 체류시간, 튜브와의 접촉면적, 유량, 와류 등에 따라 크게 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.3-13
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• 2023

본 연구는 국내에서 주로 사용되는 습식 도로절단기와 비산먼지 저감을 위해 개발된 슬러지 흡입식 도로절단기(이하 자동식 도로절단기)의 작업생산성을 비교 분석하여 자동식 도로절단기의 성능 및 활용성을 검증하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 먼저 국내에서 주로 사용되는 습식 수동식 도로절단기와 자동식 도로절단기의 개발 현황을 조사하고, 도로 절단 작업을 세부적으로 분석하였다. 또한, 동일한 조건의 테스트베드에 두 장비를 적용하여 깊이별 절단 시간을 측정하여, 표준절단 성능을 도출하였다. 하지만 테스트베드에서 측정된 데이터는 실제 도로절단 현장의 다양한 변수를 반영하지 못한다는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 현장 조사를 통해 데이터를 수집하여 절단 거리와 시간 사이의 상관성을 분석한 후, 단순회귀분석을 통해 도로절단기 생산성 산정모델을 제시하였다. 회귀식에서 도출된 값을 테스트베드에서 도출한 표준절단 성능과 비교 분석한 결과, 회귀분석식을 통해 도출한 절단 성능은 표준절단 성능과 유사한 경향을 보였다. 마지막으로, 정량적으로 측정하기는 어려우나 생산성에 영향을 주는 세가지 세부작업에 대해 정성적으로 비교 분석하여 개발된 자동식 도로절단기의 활용성을 검증하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권7호
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• pp.647-654
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• 2016

수신된 신호세기강도(RSSI)를 이용한 가시광통신기반 실내위치인식은 다른 무선 통신 위치인식 기법에 비해 정확성이 높기 때문에 많이 연구되고 있다. 하지만 수신기의 기울기와 방위에 따라 RSSI가 변할 수 있기 때문에 동일한 위치에서 수신된 신호조차도 큰 오차가 발생할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 수신기의 기울기 변화에 의해 발생하는 오차를 감소시키기 위해 가우스-뉴턴(Gauss-Newton) 기법을 적용한 가시광통신기반 3차원 실내위치인식 알고리즘을 제안한다. 제안한 시스템은 수신된 RSSI를 선형 최소자승기법(LSM)을 적용하여 수신기의 초기 위치를 선정함으로써 연산량을 줄이고 수신기의 방위각과 기울기의 변화에 의하여 획득된 RSSI를 포함하는 3차원 비선형 모델에 가우스-뉴턴 기법을 사용하여 정확도를 개선하였다. 제안한 알고리즘의 타당성을 검증하기 위하여 16개의 LED 조명이 설치된 $6{\times}6{\times}3m^3$의 실내 공간에서 수신기의 기울기 및 방위각 변화에 따른 기존의 선형 LSM 기반 삼변측량기법과 제안한 방법에 대한 오차를 비교 및 분석하였다. 실험결과 제안한 알고리즘 위치 정확도가 기존의 선형 LSM 기반 삼변측량기법 대비 82.5% 개선되었다.

• 한국도시환경학회지
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• 제18권4호
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• pp.401-408
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• 2018

하수처리 공정모델링 소프트웨어인 EQPS(Effluent Quality Prediction System, Dynamita, France)를 적용하여 A하수처리시설 생물반응조 설계의 적합성을 분석하였다. A하수처리장은 친수용수 수준의 목표수질을 준수하기 위하여 이차침전지 유출수 설계농도를 총질소와 총인, 각 10 mg/L, 1.8 mg/L로 설정하여 설계하였다. 4-Stage BNR 공정인 반응조의 체류시간은 총 9.6시간으로 전무산소조 0.5, 혐기조 1.0, 무산소조 2.9, 호기조 5.2시간이었다. 동절기 공정모델링 결과 친수용수 수준의 목표수질을 만족하기 위하여 혐기조의 체류시간을 0.2시간 늘렸고 당초 설계조건이던 외부탄소원 비상시 주입을 상시적으로 주입해야 하는 것으로 조사되었다. 모델링 결과의 왜곡을 배제하기 위하여 소프트웨어 제조사가 제시한 one step nitrification denitrification 모델의 Default 계수를 사용하였다. 공정모델링은 대체적으로 최적의 상태를 제시하기 때문에 생물반응조 여유율을 고려하면 4-Stage BNR의 체류시간은 9.8시간보다 증가시켜야 한다. 하수처리장 설계단계에서 공정 모델링의 정확한 사용은 하수처리장 건설 후 처리성능과 효율의 안정성을 담보할 수 있는 방법이므로 설계단계에서 철저한 평가가 필요하다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.43-50
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• 2021

LMU(Leg Mating Unit)는 해양구조물의 플로트오버 실치에서 활용되는 장비 중 하나로 충격을 흡수하는 부분과 결합부로 구성된다. 본 연구에서는 최적설계를 통해 부유식 해양구조물의 플로트오버 설치용 LMU의 성능을 개선하여 설계 요구 조건을 만족하는 설계를 개발하였다. 초기설계는 고정식 해양구조물의 플로트오버 설치용으로 개발된 것의 제원을 참조하였으며, 초탄성재료의 거동을 표현하기 위해 Mooney-Rivlin 모델을 활용하였다. 설계민감도해석 결과를 바탕으로 중요도에 따라 설계 변수들을 선별하였고, 진화알고리듬 기반 최적설계를 수행하였다. 최적설계 문제에서 목적함수는 LMU의 중량이며, 제약 조건은 LMU에 작용하는 최대 폰-미세스 응력과 LMU의 성능을 평가할 수 있는 반발력이다.