• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제5권4호
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• pp.227-233
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• 2001

최근 비약적인 경제발전에 힘입어 장대교량, 항만, 댐, 도로, 원자력 발전소 등과 같은 대규모 기간구조물의 건설이 증가하고 있으며, 구조물은 대형화 혹은 고강도화되는 추세에 있다. 특히, 전술한 구조물을 매스콘크리트로 가설하게 되면 초기재령시에 수화열로 인한 균열이 발생할 가능성이 매우 높기 때문에 효율적인 매스콘크리트의 개발과 매스콘크리트 구조물의 설계기술 및 시공방법이 중요한 연구대상으로 등장하게 된다. 본 논문에서는 가로 52.6m, 세로 14.4m, 높이 8.5m의 기계기초 매스콘크리트의 시공에 적합한 온도관리기법을 다음과 같은 단계로 제안하고자 한다. 먼저 온도상승요인을 최소화하는 콘크리트의 배합비를 산정한다. 산정된 콘크리트의 열특성을 측정하기 위해 단열온도실험을 수행하여 각종 열특성상수와 단열온도 상승곡선식을 도출한다. 이와 같은 열특성치를 콘크리트 구조체에 적용하여 열응력해석을 수행한다. 이와 같은 열응력해석을 통하여 구조물의 분할타설높이에 따라 온도균열이 발생하지 않는 콘크리트 내외부의 온도차를 결정한다. 이때 열응력해석에 범용 유한요소 프로그램인 Diana을 사용한다. 콘크리트의 타설은 현장조건과 타설시점을 최대로 고려하고 양생방법으로 콘크리트 내외부의 온도차를 최소화하기 위해 이중단열효과가 있는 거푸집과 가열장비을 사용한다. 또한 콘크리트의 온도관리를 위하여 구조물 내외부에 온도게이지를 매립하고 30분마다 계측을 수행하면서 콘크리트 내외부 온도차가 허용 해석범위를 유지하도록 한다. 양생기간은 7-10일 정도를 유지한다. 전술한 온도관리기법을 통하여 완공후 수평정밀도가 기초의 허용침하량으로 환산하여 $1{\mu}m$ 인 고정밀도의 기계기초는 완벽하게 시공되었다. 따라서 매스콘크리트의 온도균열을 제어할 수 있는 시공방법으로 제안한다. 또한 매스콘크리트의 내외부 온도차를 단열온도실험과 온도해석으로부터 정한 값이내로 제어하고 충분한 양생관리를 병행하면 수화열에 의한 콘크리트의 온도균열을 최소화할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.271-279
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• 1999

본 연구에서는 국내에서 가장 취약할 것으로 예상되는 원자력 발전소에 가압열충격 사고를 유발할 수 있는 주증기관 파단사고를 가정하여 열수력 해석과 파괴역학 해석을 수행하였다. 원전수명관리연구의 일환으로 계통열수력 해석 및 혼합열유동 해석에 의하여 구한 냉각제의 온도와 압력의 이력 및 용기의 재질성분으로부터 용기의 응력확대계수와 파괴인성치를 계산하고 이들을 비교하여 균열의 진전여부를 판단하여 형상계수가 1/6인 표면균열이 견딜 수 있는 최대 기준무연성천이온도를 결정하였다.

• 기계저널
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• 제49권6호
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• pp.39-44
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• 2009

이 글에서는 전자기-열-구조 연성의 멀티피직스 해석을 통한 시스템 설계에 대한 과정과 방법들을 설명하고자 한다.

• 대한조선학회논문집
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• 제39권1호
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• pp.61-72
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• 2002

본 연구는 부유식 해양구조물(FPSO) 소각탑 구조물에 발생하는 온도 분포 및 열응력 해석 기법을 개발하는 것을 목표로 한다. 이를 위하여 소각열에 의하여 소각탑에 발생하는 온도분포를 구하는 과정을 이론화하고 온도분포 해석을 위한 과정을 제시하였다. 그리고 온도 분포가 발생시키는 열응력 해석을 위한 기본 과정을 제시하고 예를 보였다. 온도 분포 해석을 위하여 소각열에 의한 복사열전달 현상에 의한 열전달량, 설계 환경에 의한 대류 열전달량 해석 과정을 정립하였다. 정립된 과정을 근거로 온도 해석을 위한 해석 기법을 개발하였다. 또한 열응력 해석을 위한 해석 과정을 정립하고 그 과정을 근거로 열응력 해석 기법을 개발하였다. 본 연구의 결과는 부유식 해양구조물의 소각탑 열응력 해석 및 설계 과정에 활용될 수 있을 것이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.653-660
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• 2007

강바닥판 포장에 사용될 수 있는 특수아스팔트 중의 하나인 구스아스팔트는 $240^{\circ}C$에서 $260^{\circ}C$의 고온 상태에서 시공되기 때문에 강바닥판에 예상하지 못한 열응력 및 열변형을 발생시킬 수 있다. 따라서 구스아스팔트의 타설 중에 강바닥판에 미치는 열영향을 시공조건을 고려하여 사전에 평가하고 그 영향의 최소화를 위해서는 열전달 및 열응력 수치해석을 실시하여야 하지만 구조해석에서 주로 사용되는 평판/보요소의 특성상 3차원 구조해석 모델에서 구현하기가 매우 어렵다. 본 연구에서는 강바닥판 교량의 열영향해석을 위하여 일반적인 구조해석모델에 직접 적용할 수 있는 등가열원(EHS) 산정방법을 제안하였다. 강바닥판 교량의 구스아스팔트에 의한 열영향을 정확히 평가하기 위하여 (1) 기존의 실험결과를 이용하여 열전달해석에 필요한 물리량을 검증하고, (2) 정밀해석을 통해 3차원 교량모델에 적합한 등가열원을 산정하였으며, (3) 이를 해석모델에 적용하여 산정한 등가열원에 의한 수치해석방법의 타당성을 검증하였다. 본 연구에서 제안된 등가열원은 실제 강교량의 3차원 열전달 및 열응력 해석에 즉각 활용될 수 있으며, 등가열원산정기법은 용접잔류응력해석, 교량의 화재 해석 등 열영향을 받는 다른 공학적 해석에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.43-49
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• 2005

수화열에 의한 콘크리트 구조물 내의 최대온도에는 재료의 열특성, 초기조건, 거푸집, 외부노출면 등이 영향을 미친다. 일반적인 콘크리트 구조물에는 콘크리트와는 전혀 다른 열특성을 갖는 철근이 보강되고 있으나 보통은 철근의 영향을 무시하고 수화열에 관한 해석을 실시하고 있다. 본 연구에서는 보강철근을 직접 고려하여 수화열의 분포 및 온도응력에 미치는 영향에 대해서 유한요소 해석연구를 실시하였다. 해석결과 철근이 구조물 내의 빠른 열 확산과 외부로의 열랑을 방출하는 효과에 기여하고 있음을 확인하였고, 콘크리트 표면의 인장응력을 감소시키는 것 또한 확인하였다. 따라서 정확한 수화열 해석을 위해서는 철근을 고려한 해석이 타당하며, 이를 통해 온도균열 감소와 온도철근량 감소효과를 기대할 수 있다.

• 콘크리트학회지
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• 제4권3호
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• pp.101-111
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• 1992

매스콘크리트 구조물에서의 시멘트 수화열은 구조물의 균열을 발생시킬 만큼 큰 내부온도를 발생시킨다. 따라서 매스콘크리트 구조물에서의 설계와 시공단계에서 내부온도응력을 예측할 수 있다면 이와같은 균열로 인한 구조물의 피해를 예방할 수 있을 것이다. 그리고 수화열에 의한 온도증가는 타설초기에 발생하므로 크리이프에 의한 영향도 매우크다. 따라서 온도응력해석시 크리이프와 건조수축의 영향을 고려하는 것이 구조물의 안전성과 사용성을 정확히 파악하는데 필요하다. 본 연구는 먼저 매스콘크리트의 온도이력을 유한요소법에 의해 해석하고, 작용하중이나 온도이력을 크리이프와 건조수축영향을 고려하여 콘크리트 구조물의 응력과 변형을 유한요소법에 의해 계산하였다. 본 연구에서 온도이력 계산과 콘크리트구조물의 응력과 변형의 계산을 위해 작성한 프로그램 결과를 실제 구조물의 실험결과와 비교하였을 때 양호한 결과를 얻었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.92.1-92.1
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• 2015

열전소재의 열전성능을 평가하기 위해서는 샘플 내 상하부 온도구배가 필요하다. 하지만 진공챔버 내에서는 대류효과가 제한되어, 1 mm 이하 두께의 얇은 샘플은 상하부 방향으로 온도 구배를 조성하기 어렵다. 온도 구배를 조성하기 위해서는 샘플의 두께 방향을 관통하는 열유속이 필요하며, 진공 분위기에서 열유속을 조성하기 위해서는 히터뿐만 아니라 별도의 열배출기가 요구된다. 본 연구에서는 열전특성 측정 장비 내 수냉식 열배출기의 설계를 위해, 열배출기의 층수를 달리하며 열전달거동을 수치해석적인 방법으로 연구하였다. 열배출기의 층수에 따른 영향을 평가하기 위해서 동일한 채널길이를 유지시키면서 층수를 달리하는 기하학적인 구조들을 설계하였다. 수치해석을 용이하게 진행하기 위해, 열배출기의 형태는 단순한 bar 형태를 가진 1-5층의 다층 구조 로 설계하였다. 열배출기들 각각의 열전달 효율을 평가하기 위해, 수냉식 열배출기의 열배출량에 가장 큰 영향을 미치는 질량유량을 0.1-1 g/s로 변화 시키면서 열전달 거동을 확인하였다. 또한 냉각수의 기화 현상을 방지하기 위해 발열체의 온도를 290-370 K로 바꿔 가며 열전달 거동을 확인하였다. 수치 해석결과, 5층의 열배출기가 최대 120 W/cm2 로 높은 단위면적당 열배출량을 가지는 것을 확인하였으나, 열배출기 전체의 열배출량을 기준으로하는 열배출효율은 0.6 정도로 낮은 효율을 가짐을 확인하였다. 반면에 3층의 열배출기의 경우, 열배출 효율이 0.8에 달하며, 2층의 열배출기 보다 열배출 효율이 좋다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.68-71
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• 2010

극심한 고온 및 고압 환경에 노출되기 쉬운 항공우주 구조물에서 발생하는 기계적 삭마 현상을 해석하기 위하여 영역/경계 분할법을 적용한 삭마 해석 모델을 제안하였다. 영역 및 경계는 상변화 현상에 의한 비선형 거동을 하는 삭마 부영역과 선형 거동을 하는 선형 열탄성 부영역, 공유면, 경계 공유면으로 분할하였다. 삭마 재료 내부의 열분해 반응은 엔탈피 방법을 이용하였으며, 표면 침식 반응은 공기역학적 전단 응력과 삭마 재료의 전단 강도를 기반으로 매칭 기법을 이용하였다. 화학적 및 열적 삭마는 고려하지 않았으며, 간단한 수치 해석을 통해서 기본적인 기계적 삭마 특성을 분석하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.291-295
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• 2011

복사냉각 방식의 연소기 노즐확장부의 열/구조적인 안정성을 평가하기 위하여 열/구조해석을 수행하였다. 노즐확장부에 적용된 재료는 초내열합금인 니오븀 합금을 사용하였다. 노즐확장부는 확대노즐부에 비하여 팽창비가 크기 때문에 구조물의 사이즈가 연소실이나 확대노즐부에 비하여 상대적으로 크다. 이러한 이유 때문에 노즐확장부의 두께를 최소화 하는 것이 중요하다. 이를 위하여 구조물의 두께를 1.0 mm에서 0.4 mm까지 감소시켜 두께의 변화에 따른 열/구조적인 안정성을 평가하였다. 구조해석결과 0.4 mm 두께의 노즐확장부도 열/구조적으로 안정하게 작동할 수 있음을 보여주었다. 실제 연소기가 작동할 때 발생되는 진동에 의한 영향은 추후에 추가적으로 고려할 예정이다.