• 한국지반공학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.129-139
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• 2004

내원형지하매설관의 경우 관의 하단부의 다짐이 매우 어렵고, 또한 다짐효율이 떨어져서 지하매설물의 안정을 저감시키고, 이로 인해 각종 파손이 발생하는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결할 수 있는 하나의 대안으로 저강도 콘크리트 개념을 지반공학에 적용하여 만들어진 유동성 채움재를 이용하는 것이다. 본 연구에서는 같은 조건에서 뒤채움재(일반모래, 방식사 CLSM, 현장발생토사 CLSM)의 종류를 변화시킨 3가지 사례에 대한 실내모형실험과 PENTAGON-3D 유한요소 프로그램을 이용하여 수치해석을 실시하였다. 실내모형실험과 수치해석을 실시한 결과 뒤채움재로 유동성 채움재를 사용하는 경우에 일반모래를 사용한 경우보다 관의 수직ㆍ수평변위 및 지표면변위를 감소시키는 것으로 평가되었다. 이는 유동성 채움재의 특징 중 초기 유동성과 자기강도발현특성에 의해 양생이 진행됨에 따라 파형강관 주변의 유동성 채움계가 굳어 강성화되고, 이것이 파형강관과의 일체화를 통한, 파형강관의 단면강도를 증진시켜준 효과로 해석할 수 있다. 그리고 뒤채움재의 종류에 따른 파형강관의 토압특성은 뒤채움재로 일반 모래를 대체하여 유동성 채움재를 사용한 경우에 관에 작용하는 수직ㆍ수평토압이 거의 0에 가까운 값으로 현저히 작아짐을 알 수 있었다. 이는 실내모형실험과 수치해석결과로부터 뒤채움재로 유동성 채움재를 사용하는 것이 지하매설관에 발생하는 각종 파손을 감소시키고, 안정성을 높이는 최선의 대안으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권5호
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• pp.11-21
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• 2007

현재 국내에서도 내진설계에 대한 요구 및 관심이 증가하여 지진해석의 필요성이 증대되고 있다. 특히 벽식 아파트는 주거용으로 가장 많이 건설되고 있어 내진설계를 위한 지진해석이 활발히 수행되고 있다. 지진해석을 위해 벽식 아파트 전체를 유한요소로 세분화하여 모형화하는 것은 시간 및 노력에 있어 효율적이지 못하다. 따라서 자유도를 감소시키면서 실제 구조물의 동적 거동을 정확히 표현할 수 있는 등가모델이 필요하다. 본 연구에서는 구조물의 변형형상과 밀접한 관계가 있는 유효질량계수를 이용하여 간편하게 사용할 수 있는 등가모델 구성방법을 제안하였다. 이 등가모델은 기둥과 보로 구성된 골조구조물을 사용하여 벽식 구조물을 등가의 모델로 치환하였다. 등가모델은 어떤 상용프로그램에서도 쉽게 적용할 수 있으며, 해석시간단축이 가능하여 단시간 다양한 지진에 대한 해석이 필요한 경우 매우 유용하게 사용될 수 있다. 또한 등가모델은 바닥슬래브를 모형화 할 수 있어 실제 벽식 아파트의 거동을 잘 표현할 수 있다. 더욱이 등가모델은 구조물의 비대칭성을 표현할 수 있어 매우 우수하다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.779-797
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• 2017

최근 도심지의 지상교통시설이 포화수준에 이르렀을 뿐만 아니라 증가하는 교통량으로 인한 교통난과 미세먼지 등의 대기환경 오염의 심화로 인하여 지하도로건설이 각광을 받고 있다. 지하도로건설은 도심지 교통난 해소와 더불어 친환경적인 도시설계가 가능하기 때문에 신설도로 뿐만 아니라 기존도로 역시 지하화 되어 가는 추세이다. 지하도로건설시 IC(분기점)와 JC(나들목) 역할을 수행하는 분기터널의 건설은 필수적이라 할 수 있다. 따라서 분기터널에 의한 기존터널의 영향분석은 필수적으로 고려해야한다. 본 연구에서는 분기터널 굴착 시 기존터널에 미치는 영향을 수치해석을 통해 분석하였다. 분기터널을 기존터널의 직하부를 기점으로 하여 시계방향으로 $45^{\circ}$간격으로 총 5가지의 경우를 설정하였으며, 각각의 경우에서 변위조절방법(Displacement Controlled Model)을 이용하여 지반손실률을 0.5%, 1.0% 그리고 1.5%을 적용하여 수치해석을 실시하였다. 그 결과, 지반손실률이 증가할수록 변위와 파괴범위, 그리고 안정성에 미치는 영향이 증가하는 것으로 나타났다. 또한 직하부에 위치한 분기터널이 가장 안정성에 취약한 것으로 확인 되었으며, 분기터널의 위치가 연직, 수평방향에 있을 경우보다 대각선방향에 위치할 경우가 변형과 라이닝 파괴 측면에서 불안정한 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.999-1012
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• 2017

터널 굴착에 따라 발생하는 지반이완하중은 이론식, 경험식 및 수치해석적 방법에 의해 산정할 수 있다. 이론식 및 경험식에 의한 방법은 지반조건, 터널형상, 그리고 시공조건을 고려할 수 없다. 그러나 수치해석적인 방법은 터널 굴착으로 인해 발생하는 굴착면 주변의 변위와 응력 분석이 가능하며, 지반조건 및 시공조건을 고려한 지반이완하중 산정이 가능하다. 터널 굴착면 주변에 발생하는 응력전이효과를 파악할 수 있는 최대주응력과 최소주응력과의 차이와 최대주응력에 대한 비로서 응력전이비(e)를 제시하였다. 이 결과를 이용하여 터널 굴착에 따른 굴착면 주변에서의 이격된 거리에 따라 발생하는 주응력 차이에 의한 지반이완 영역을 확인할 수 있었다. 또한, 지반등급별 변화와 응력전이비(e) 변화에 따른 수치해석을 실시하여 지반이완하중 값의 차이를 확인할 수 있었다. 본 연구의 방법과 기존의 지반이완하중 산정 결과와 비교한 결과, 응력전이효과(e = 10%)를 고려한 결과값이 한계변형률을 이용한 방법보다는 지반이완하중이 다소 크게 나타났으나 대체로 이론식 및 경험식 보다는 작게 나타났다. 따라서 응력전이효과를 고려한 지반이완하중 산정은 실제 지반조건과 터널 시공조건을 고려한 것으로 콘크리트라이닝 설계에 적용 가능한 방법이 될 것으로 판단된다.

• 한국자기학회지
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• 제15권6호
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• pp.325-331
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• 2005

자기누설탐상시스템은 지하에 매설된 배관에서 발생되는 부식이나 크랙 또는 기계적 변형을 탐지하기 위한 방법으로 비파괴검사 방법의 하나이다. 지하 매설 배관은 Nd 자석에 의해 착자가 되고, 배관에 부식이 발생했을 경우 배관의 단면적이 작아지게 되어 자기누설이 발생하며, 발생된 자기누설을 홀센서로 검출하여 부식의 유무, 크기, 모양 등을 판별하게 된다. 지하 매설 배관은 자기누설탐상시스템을 이용하여 정기적으로 검사하기 때문에 처음 검사하는 배관이 아닌 경우는 자기누설탐상시스템의 착자시스템에 의해서 검사 이후에 잔류자화가 존재하게 된다 이렇게 배관에 존재하는 잔류자화에 의해서 자기누설탐상시스템에 의한 착자 정도가 변화하게 되어 검출 신호에 영향을 준다. 검출된 결함신호에는 결함에 대한 정보뿐만 아니라 잔류자화에 대한 정보도 포함되어 있기 때문에 결함신호로부터 결함의 크기와 모양을 판정하기 위해서는 잔류자화에 대한 정보를 제거하거나 보정해주어야 한다. 따라서 본 논문에서는 배관의 잔류자화의 영향을 배관의 잔류자화 방향과 크기에 따라 해석하고, 실험을 통하여 확인하고 분석하였다. 또한 잔류자화에 의한 영향을 보정하기 위한 방법을 제시하였다.

• 한국재료학회지
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• 제8권8호
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• pp.744-750
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• 1998

마이크로 머신 소자는 일반전자 소자와 달리 소자 자체에 미세한 기계적 구조물을 갖고 있으며, 이의 구동을 통하여 센서 또는 엑츄에이터의 기능을 갖게 된다. 이 소자들은 그 작동 요구특성에 따라 패키지의 기계적, 환경적 격리를 요구하거나 분위기조절이 요구되는 등 까다로운 패키지 특성을 필요로 한다. 또한 미세한 작동소자들로 인하여 열 및 열응력에 매우 민감하며, 패키지방법에 따라 구동부위의 작동 특성이 크게 변화할 수 있다. 본 연구에서는 마이크로 머신 소자가 패키지 상에 접촉되어 패키지 될 때, 소자의 접촉 재료 및 공정온도, 크기 등이 마이크로 머신 소자에 미치는 열응력을 연구하였다. 유한요소해석법을 사용하여 소자에 미치는 열응력과 이로 인한 마이크로머신 소자의 물리적 변형을 예측하고, 이를 통하여 마이크로 머신 소자 패키지에 최소한의 열응력을 미치는 소자접속 재료의 선별과 패키지 설계의 최적화를 이루고자 하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제10권4호
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• pp.113-124
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• 1998

축력과 면내 및 면외의 두방향 휨모멘트를 받는 철근콘크리트 벽체에 대한 비선형 해석연구를 수행하였으며 , 해석결과를 분석하여 벽체의 강도산정법을 유도하였다. 비선형 해석연구를 위하여 철근콘크리트 벽체에 대한 재료 및 기하학적 비선형 해석을 수행할 수 있는 유한요소 해석방법을 개발하였다. 철근콘크리트의 재료모델로서 소성이론과 파괴모델의 통합모델을 사용하였다. 철근콘크리트 벽체에 대한 해석결과를 토대로 단면의 응력분포를 이상화하였으며, 이를 이용하여 새로운 강도산정법을 개발하였다. 이 방법에 따르면, 면외 휨모멘트에 의하여 단위길이의 벽체가 지지할 수 있는 축력이 결정되며, 이 허용 단위 축력에 따라서 총 축력과 면내 휨모멘트의 상호관계곡선이 결정된다. 면외 휨모멘트가 증가할수록 축력과 면내 휨모멘트의 상호관계곡선이 축소되며 이는 벽체 강도의 감소를 가리킨다. 이 새로운 방법을 , 휨변형후에도 단면이 평면으로 유지된다는 가정을 사용하는 기존의 강도산정법과 비교한다. 이 비교결과에 따르면 , 새로운 방법에 비하여 기존의 방법은 면외 휨모멘크가 작은 영역에서 벽체의 강도를 과소평가하며, 면외 휨모멘트가 큰 영역에서는 벽체의 강도를 과대평가한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.4267-4275
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• 2015

조립식 주택은 기존 RC공법과 달리 사전에 전체공사의 약 60-80%를 유닛모듈 형태로 공장 제작하고, 차량을 이용하여 현장까지 운반 후 각 모듈을 결속하여 시공한다. 조립식 주택은 공장제작을 통한 급속시공이 가능한 장점이 있지만, 모듈을 현장까지 운반하는 과정에서 모듈 탈락의 우려가 있으며, 이로 인한 모듈의 변형 및 외장재의 파손이 발생할 수 있다. 본 연구는 기존의 모듈운반 고정장치의 문제점을 분석하고 개선된 고정장치를 제안하였다. 고정장치 개선안을 도출하기 위해 고정장치에 가해지는 운반하중을 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 분석하고, 비선형 유한요소 해석을 통한 구조적 성능을 검증하였다. 유닛모듈의 하중분포는 통계분석을 통해 3개 유사하중 그룹으로 구분되며, 극단값 분포(Extreme Value Distribution)와 가장 유사한 하중분포를 가진 것으로 분석되었다. 통계분석 및 몬테카를로 시뮬레이션을 통해, 운반하중의 최대값(28.9kN) 및 95% 신뢰도 범위 내 하중값(-1.22~9.5kN)을 계산하였다. 비선형 구조해석 결과는 본 연구에서 제시한 고정장치 개선안이 한계하중 35.3kN까지 파괴가 일어나지 않았으며, 95% 신뢰도 범위 내 하중에서도 충분히 견뎌내는 강성을 지니고 있음을 보여주고 있다.

• 한국가스학회지
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• 제12권2호
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• pp.18-24
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• 2008

본 논문은 완전방호식 LNG 저장탱크의 9% 니켈강재 내부탱크에 대해 응력 및 변형거동 특성을 FEM으로 해석하였다. 내부탱크의 강도안전성을 확보하기 위해 기존 LNG 저장탱크에 유체정압, 초저온하중 등을 가할 경우, 취약부로 알려진 지역에 인장강선을 설치하였다. 기존의 9% 니켈강재 내부탱크와 내부탱크의 하단부에 인장강선을 설치한 탱크에 대한 FEM 해석결과에 의하면, 새롭게 설계한 내부탱크는 인장강선을 설치하지 않은 기존의 내부탱크에 비해 더 안전한 것으로 나타났다. FEM 해석결과에 따르면, 내부탱크의 강도안전성 향상을 위해 내부탱크의 하단부에 직경 50 mm를 갖는 $3{\sim}4$개의 인장강선을 설치할 것을 권장하였는데, 이것은 결국 내부탱크의 응력 및 변위량을 낮출 수 있다. 따라서, 내부탱크에 인장강선을 설치하는 것은 LNG 저장탱크의 강도안전성 확보를 위해 기존 내부탱크에서 도입한 스티프너와 톱거더를 대체한 또 다른 안전장치로 활용될 수 있다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.41-47
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• 2009

강바닥판의 횡리브 복부판에서는 전단력과 비틀림 모멘트가 작용하는 동시에 종리브의 비틀림으로 인한 면내외 변형이 작용하기 때문에 교차부와 컷아웃부에 응력집중현상이 발생한다. 본 연구는 피로균열 발생사례가 가장 높은 교차부와 컷아웃부에서의 응력집중현상 완화를 통하여 피로성능을 향상시킬 수 있는 구조상세를 개발하기 위하여 수행되었다. 다이아프램의 설치는 교차부와 컷아웃부에서의 응력집중현상 완화효과에 유리한 구조상세이다. 다이아프램의 위치에 대한 응력집중의 양상을 분석하기 위해서 다이아프램 위치를 횡리브 복부판과 일치된 곳으로부터 교축방향으로 이동시켜 가며 그 응답을 수치적으로 분석하였다. 또한 컷아웃폭을 대상으로 매개변수해석을 수행하여 최대응력 감소효과를 분석하였다. 그 결과 다이아프램은 횡리브 복부판과 횡리브 축 방향으로 일치되도록 설치하는 것이 응력집중현상을 완화시켜 구조성능 개선에 유리한 구조상세임을 알 수 있었다. 그러나 어떤 경우에도 다이아프램을 설치하지 않은 경우보다는 설치한 경우가 피로성능에 유리함을 알 수 있었다. 컷아웃폭은 바닥강판으로부터 종리브 바닥판면까지의 거리($y_{gotal}$)에 대한 바닥강판으로부터 컷아웃부의 종리브와 횡리브 교차점까지의 거리($y_i$)의 비($y_i/y_{total}$) 0.85가 되도록 컷아웃폭을 설정하는 경우가 구조성능 개선에 유리한 구조상세임을 알 수 있었다.