• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.32-38
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• 2020

본 연구에서는 1차원 충돌해석 방법을 이용하여 기존 철도차량 화물차량의 충돌 가속도 분석을 통해 기존 차량의 문제점을 확인하고, 충돌 안전성 향상 대안을 제시하고자 한다. 화물 철도차량의 국내 충돌사고 사례 및 유럽 및 북미 규격 분석을 통해 입환충격 상황과 충돌사고 상황 시나리오를 선정하였다. 차량의 질량과 연결기의 하중-변위 특성을 고려하여 화차용 1차원 충돌해석 모델을 개발하였으며, 상용 유한요소 해석솔버인 LS-DYNA를 이용한 1차원 충돌 해석을 수행하였다. 해석 결과 충돌속도 10km/h 이내의 입환충격 상황에서 화차의 가속도 레벨은 EN 12663 규격에서 제시하는 2g 이하로 안정된 수준으로 예측되었지만, 충돌속도 15~30 km/h 사이의 충돌사고 상황에서는 연결기의 완충용량 부족으로 차체의 변형 및 가속도 레벨의 증가가 예측되어 차체 구조 및 적재 화물의 안전에 취약한 구조임을 확인하였다. 충돌안전성 향상 방안으로 화차에 재료의 소성변형을 이용한 비가역적 충돌에너지 흡수장치를 적용하여 동일 시나리오로 충돌해석을 수행하였고, 기존 차량 대비 최대 12% 수준으로 가속도 레벨이 감소된 것을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권1호
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• pp.80-87
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• 2016

본 논문에서는 계절 및 주야의 온도변화를 고려한 관측위성의 열지향오차해석을 실시한다. 관측위성은 임무수행기간 동안 다채널의 관측센서를 이용해서 지구표면의 영상을 촬영한다. 그러나 주야 및 계절별로 최대 200도의 온도환경 차이가 발생하며 이로 인해 관측센서 및 별추적기의 시선벡터가 변화되고 정해진 목표지점의 영상촬영이 어렵다. 이런 문제를 사전예측하고 대응하기 위해서 열지향오차해석을 실시한다. 우선 궤도열환경해석으로부터 도출된 성긴 온도장 정보를 상세한 구조유한요소모델에 PAT기법을 이용해 보간하여 온도변화에 따른 열변형해석을 수행하였다. PAT로 보간된 온도분포의 정확도를 검증하였으며, 열변형해석결과로부터 열지향오차를 도출하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제20권2호
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• pp.88-104
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• 1988

이차원의 유한요소법을 이용하여 axisymmetric R-$\theta$system으로 나누어서 정상과 부하추종 운전시에 핵연료 페렛트와 피복관의 열역학적 거동을 분석하기 위해서 FURA전산코드를 개발하였다. 온도분포와 내부압력을 정확히 계산하기 위해서 페렛트와 피복관의 변형과 핵분열의 기체방출을 전체 핵연료봉 길이로 고려하였다. 열역학적 평 형방정식을 얻기 위해서 Galerkin's Technique과 가상일의 원리를 사용하였고 역학적 해석을 위해서 탄성-소성, 크리프뿐만아니라 스엘링, 재배열, 고밀화 현상등을 고려하였다. 기하학적 모델에서는 4-결점 요소라 페레트 길이의 1/2만을 택하였다. 비선형식을 안정하게 해석하기 위해서 음해법을 도입하여 뉴튼-랩손 반복법을 적용하였다 이 코드의 검증은 해석해와 실험데이타로 비교하였다. 핵연료봉의 일반적인 거동은 axisymmetry system으로 계산하였고 균열된 페레트에 접촉하는 피복관의 거동은 R-$\theta$system을 사용하였다. 부하추종에 의한 피복관의 변형시효의 민감도는 출력율, 진동수, 진폭등으로 비교하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.63-77
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• 2015

지진해일파(tsunami)에 의한 피해로 소중한 인명손실뿐만 아니라 침수 범람에 의한 가옥과 같은 건물의 유실, 그리고 방파제, 교량 및 항만과 같은 사회간접자본의 심각한 파괴 등을 들 수 있다. 본 연구의 대상인 연안구조물에서 피해원인으로 먼저 큰 작용파력을 고려할 수 있지만, 또한 기초지반에서 세굴과 액상화와 같은 지반파괴를 고려할 수 있다. 진동성분과 잔류성분으로 구성되는 과잉간극수압의 증가에 따른 유효응력의 감소로 해저지반 내에 액상화의 가능성이 나타나고, 액상화가 발생되면 그의 진행에 따라 구조물의 침하 혹은 전도에 의해 종국적으로 구조물이 파괴될 가능성이 높아지게 된다. 본 연구에서는 수위차를 이용하여 단파를 발생시키고, 그의 전파 및 직립호안과의 상호작용을 2D-NIT(Two-Dimensional Numerical Irregular wave Tank)모델로부터 해석한다. 이러한 결과로부터 직립호안 및 해저지반상에서 시간변동의 동파압을 지반의 동적응답과 구조물의 동적거동을 정밀하게 재현 할 수 있는 유한요소법에 기초한 탄 소성해저지반응답의 수치해석프로그램인 FLIP(Finite element analysis LIquefaction Program)모델에 입력치로 적용하여 해저지반 및 직립호안의 주변에서 과잉간극수압비와 유효응력경로의 시 공간변화, 지반변형, 구조물의 변위 및 지반액상화 등을 정량적으로 평가하여 직립호안의 안정성을 평가한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권2호
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• pp.153-160
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• 2010

인체의 심장 활동에 의해 발생되는 생체 자기 신호를 심자도(magnetocardio-gram, MCG)라고 부른다. 이러한 생체자기장은 극저온 상태에서 고감도 자장센서인 SQUID(Superconducting QUantum Interference Device)를 사용함으로서 측정할 수 있다. 이 심자도 장비의 냉각장치는 액체 헬륨을 냉매로 사용하며 이 냉매를 보관하는 방법이 장비의 성능을 좌우한다. 액체 저온 듀아가 극저온 4 K에서 초전도 특성을 유지하기 위하여 사용된다. 본 연구에서는 액체 헬륨 듀아의 온도분포 특성이 연구되었다. 본 연구에서 사용된 듀아는 액체헬륨 용량이 30 L이고 5일간 유지된다. 듀아에는 150 K와 40 K의 이중 차폐체가 설치되었다. 열차폐체 끝단에서의 온도가 측정되었으며 전산모델의 해석결과와 비교되었다. 기하 설계 변수에 대한 최적화 기법을 적용하여 냉각장치인 저온 듀아의 열전단율을 최소화하였으며 듀아의 응력분포에 영향을 갖는 설계 기하 변수들의 특성을 연구하였다. 냉각장치의 열해석 및 최적화해석을 위해 유한요소 코드 ANSYS 10을 사용하였다. 저온 듀아에 사용된 전산모델은 열복사에 의한 영향을 최소화 할 수 있는 분야에서 온도 분포를 예측하는데 유용하게 사용될 수 있다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.58-65
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• 2012

본 연구에서는 장주기파에 의한 부진동 및 공진에 의한 선박의 이상동요를 저감시키기 위하여 공진장치를 실해역의 기설 항에 부착하여 그의 제어능을 수치적으로 검토하였다. 수치해석에 2차원타원형완경사방정식에 기초한 유한요소모델인 상용소프트웨어 SMS (Surface water Modeling System)의 CGWAVE MODULE을 적용하였고, 직사각형모델항만에 대한 기존의 실험 및 해석결과와의 비교 검토로부터 부진동해석에 대한 SMS의 타당성과 유효성 및 적용한 마찰계수값의 타당성을 검증하였다. 이로부터 직사각형항만에 공진장치의 부착유무에 따른 부진동의 비교검토로부터 그의 제어능을 확인하였다. 그리고, 포항신항에서 발생될 수 있는 부진동 및 계류선박의 장주기동요를 감쇠시키기 위하여 여러 크기의 공진장치를 적용하여 선박의 이상동요를 발생시키는 공진주기를 보다 장주기측으로 이동시키는 방안을 검토하였고, 이로부터 그의 유용성을 확인할 수 있었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제30권8호
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• pp.711-719
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• 2006

본 연구는 변위억제형 Sheet pile 이 설치된 SCP복합지반의 지지력 특성에 대한 연구로서 원심모형실험과 수치해석을 통하여 SCP 복합지반의 하중-침하 관계, 응력분담특성, 최종함수비 등의 변화에 대해 알아보았다. SCP를 기초폭의 2배로 개량한 조건과 Sheet pile를 기초 한쪽 모서리에 설치한 경우, Sheet pile를 기초 양쪽 모서리에 설치한 경우 3가지에 대하여 연직하중재하 실험을 실시하였다. 한편, 원심모형실험 결과를 모사하기 위하여 상용 유한요소 프로그램인 CRISP을 이용하였으며 수치해석시 모래다짐말뚝은 탄소성모델로 점토지반은 한계평형 상태에 기초한 수정 Cam-clay 모델을 사용하였다. 원심모형실험결과 Sheet pile이 기초파괴활동을 억지하여 항복하중강도가 증가하였으며 Sheet pile 설치에 따른 응력분담비는 $2{\sim}4$의 값을 나타내었다. 또한 수치해석 결과 Sheet pile설치에 따라 지반융기량이 $20{\sim}30%$감소하였고 수평변위는 $28{\sim}43%$ 감소효과를 나타내었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.93-113
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• 2019

최근 개착식 터널공법으로 널리 사용되고 있는 프리캐스트 라이닝 아치 구조물에 대하여 현장 계측과 수치해석 결과를 비교하여 3힌지 프리캐스트 아치 구조물의 거동을 분석하였다. 현장 계측결과, 천단부에서 가장 큰 연직변위가 측정되었으며 초기에는 상방향으로 변위가 발생하다가 뒤채움 흙이 천단부보다 높아지면서 하방향으로 변위가 발생하였다. 천단부는 최종적으로 원 위치로부터 상방향 19 mm에서 변위가 수렴하였다. 측벽부 최대 수평변위 지점에서의 수평변위는 아치상단까지 뒤채움시 터널 내측으로 발생하여 두 지점간의 수평거리가 줄어들다가, 상부 성토가 진행될수록 수평변위는 감소하여 원래 위치로 이동하였다. 프리캐스트 아치구조물에 대한 변위 분석결과, 지반-구조물의 상호작용을 잘 관찰할 수 있었으며 따라서 기존의 강성구조물과 비교하여 경제적인 설계가 가능할 것으로 기대된다. Duncan 모델을 사용한 유한요소 해석결과를 현장 변위 계측값과 변위 형상 등과 비교하면 유사한 결과를 나타내었다. 수치해석 결과에 의한 측벽부의 수평토압계수는 터널 좌측부는 0.4, 우측부는 0.7에서 수렴하여, 편토압이 발생하는 현장상황 및 현장 변위 계측 결과와도 일치하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.648-654
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• 2018

본 노면에 설치되어있는 맨홀의 지속적인 관리를 위해서는 맨홀의 개폐가 쉬워야 한다. 가혹한 조건하에 있는 맨홀은 틀과 커버가 고착되어 개폐가 어렵기 때문에 맨홀을 열 때 부양이 가능한 맨홀이 요구된다. 본 연구에서는 잠금식 맨홀을 부양식 맨홀로 개선하기 위한 부양 기구의 설계를 진행하였다. 잠금식 맨홀의 기구는 중앙에 위치한 볼트를 돌리면 볼트와 연결된 허브가 하강하고, 허브와 연결되어 있는 후크를 회전시키게 된다. 후크의 끝단이 맨홀 틀에 걸리도록 되어있다. 본 연구에서는 맨홀의 부양이 가능하도록 후크에 보조장치를 설치하도록 하였다. 부양 기능을 수행할 후크의 항복응력의 70%를 기준으로 약 300kg의 부양력을 지지할 수 있도록 구조를 설계하였다. 유한요소법을 이용한 구조해석을 통하여 형상 설계를 수행하였다. 우선 단순화된 2차원 모델로 1차 기초설계를 수행하고, 3차원 모델을 통하여 부착위치와 형상을 설계하였다. 설계된 형상에 대하여 구조적 문제점을 찾아보기 위하여 3D 프린팅을 통하여 축소 모델을 출력하였고, 기능이 작동함을 확인하였다. 최종적으로 가공을 통하여 부양 기구를 제작하여 기존의 잠금식 맨홀에 적용한 결과 평균 6.1 mm 정도의 부양이 가능함을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.5-16
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• 2002

사면 내의 지하수 유동과 사면의 안정성에 대한 강수의 영향을 평가하기 위하여 수리지질역학적 수치 모델이 제시되었다. 이 수치 모델은 변형성 지질매체 내에서의 포화-불포화 지하수 유동을 설명하는 완전 연동된 간극탄성론적 지배 방정식들과 Galerkin 유한요소법에 근거하여 개발되었다. 이렇게 개발된 완전 연동된 수리지질역학적 수치 모델은 다양한 강수량 조건 하에 있는 불포화 사면에 대한 일련의 수치모의실험에 적용되었다. 이러한 수치모의실험 결과들은 강수량이 증가할수록 사면의 전반적인 수리역학적 안정성이 저하되며 잠재적인 파괴가 사면 전단부에서부터 시작되어 사면 정상부 쪽으로 팽창됨을 보여주고 있다. 강수량이 증가함에 따라 수리지질학적으로는 압력수두와 전체 수리수두가 증가한다. 그 결과 지하수면이 상승하고 불포화대가 감소하며 삼출면이 사면 전단부로부터 사면 정상부쪽으로 팽창하고 이러한 삼출면에서의 지하수 유동 속도도 증가하게 된다. 한편 강수량이 증가함에 따라 지질역학적으로는 사면 전단부를 향해 수평 변위는 증가하지만 수직 변위는 감소하게 된다. 이는 강수량 증가에 따른 지하수면의 상승에 수반하는 부력에 기인하는 것으로 해석된다. 그 결과 사면의 전반적인 변형이 사면 전단부를 향해 심화되고 전단파괴 안전율이 1 이하인 불안전한 지역이 사면 전단부에서 두꺼워지면서 사면 전단부에서부터 사면 정상부 쪽으로 팽창하게 된다. 또한 수치모의실험 결과들은 이러한 잠재적인 전단파괴면과 지표면 사이의 지반에서는 잠재적인 인장파괴가 발생할 수 있음을 보여주고 있다.