• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권4호통권33호
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• pp.489-500
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• 1997

현재 국내에서 공용되고 있는 철도 교량은 약 3,000여개이며, 그 가운데 강교량이 차지하는 비율은 47% 정도로서 도로교에 비해 강교량이 차지하는 비율이 훨씬 높은 것을 알 수 있다. 또한, 강철도교의 장지간 교량의 대부분이 강판형과 트러스 형식을 채택하고 있으며, 이들 교량은 대부분이 30년 이상의 공용이력을 갖고 있어 각 교량에서 피로 및 부식에 의한 손상이 진행되고 있을 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 강철도교의 내하력과 내구성에 기초한 유지관리의 구축 및 이들의 데이터 베이스화를 위한 기초적인 단계로서 철도교에서의 응력빈도 특성 및 충격의 영향을 조사하는 것을 목적으로 하고 있다. 이들을 수행하기 위해 강철도 교량을 대상으로 시험차량에 의한 동적 주행시험을 통하여 충격계수를 산정하였으며, 이로부터 교량지간별, 교량형식별 그리고 차량의 주행 속도별 충격의 영향을 평가하였다. 또한, 공용하중하의 실동응력파를 획득하고 Rainflow Counting Method에 의한 빈도해석을 실시하여 응력범위 히스토그램을 산출하였으며, 트러스 형식별, 통과 열차별, 구조 부재별에 따른 응력분포 특성을 비교, 고찰하였으며, 이로부터 피로손상의 정도를 평가하였다. 그 결과, 트러스교에 있어서는 하현재와 세로보의 응력범위가 가장 큰 것으로 나타났으며 응력빈도 분포의 형태는 교량의 형식, 하중체계 그리고 통과량에 따라 크게 달라짐을 알 수 있었다. 또한 충격의 영향은 지간뿐만 아니라 차량의 주행속도에 크게 좌우됨을 알 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권5호통권66호
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• pp.475-487
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• 2003

본 연구는 선형탄성 파괴역학적 방법을 사용하여 피로 손상을 평가할 수 있는 해석모델을 개발하는데 있다. 트럭 한 대가 교량상부를 통과할 때 부재에 발생하는 응력이력을 블록하중이라 정의하고 하중상호작용효과를 설명하는 균열닫힘 모델 이론을 적용한다. 블록하중에 대해 사하중 응력과 균열개구응력을 고려하여 응력범위빈도해석을 수행하였다. 여기서 구한 응력범위빈도분포에 확률적 방법을 적용하여 응력범위빈도분포의 확률분포 파라미타를 추 정하였다. 확률분포의 확률변수를 발생시키는 Monte Carlo Simulation 실행을 하여 파괴블럭수와 확률분포를 구한다. 이로부터 부재의 파로파괴가 발생하지 않는 피로신뢰성을 계산한다. 또한 파괴블럭수를 일평균 트럭교통량으로 나누면 예상잔존수명을 구할 수 있다. 제안된 피로신뢰성 해석모델을 사용하여 강상자형교 가로보와 수직보강개의 용접부에 피로신뢰성 해석을 수행 한 결과, 피크해석방법 결과와 잔존수명이 3.8% 정도 차이가 있었다. 이는 제안된 모델이 균열닫힘 현상이나 균열지연 형상을 고려하고 있음을 알 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.51-61
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• 2013

본 논문에서는 지오텍스타일 공극 크기 분포를 이미지 분석방법을 이용하여 정량적으로 산출하였다. 연구과정은 실내시험을 통해 지오텍스타일-지오멤브레인 층으로 된 재료를 에폭시 레진으로 포화시킨 후, 양생, 절단하여 그 표면을 디지털 광학현미경으로 관찰하고 정량화함으로 이루어졌다. 여기서는 재료공학에서 주로 사용하는 공간학(stereology)의 개념을 사용하였으며, 지오텍스타일 필라멘트에 의해 둘러싸인 공극의 크기를 최대내접공극크기분포(LIOS)로 표현하였다. 지오텍스타일 내부 축적빈도 50%에 해당하는 공극직경이 압축응력이 10kPa에서 300kPa로 증가함에 따라 $45{\mu}m$가량 감소하였으며, 다시 압축응력을 10kPa로 되돌렸을 경우 초기치의 90%정도 수준으로 회복하였다. 마찰형 지오멤브레인 표면에서 연직응력 100, 300 kPa을 받으며 전단되었을 경우 평균 공극의 크기가 각가 32, 16.5% 감소하였다. 본 논문의 시험 및 분석 결과는 지오텍스타일 내부의 최대내접공극 크기분포가 표면거칠기가 다른 지오멤브레인 표면에서 압축 및 인터페이스 전단됨에 따라 어떻게 변화하는지를 보여준다.

• 암석학회지
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• 제18권4호
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• pp.315-336
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• 2009

경상분지 북동부 일대의 제3기 결정질 응회암에서 발달하는 미세균열의 빈도수, 길이 및 밀도에 대한 분포특성을 도출하였다. 포항시 흥해읍 지역에서 채취한 3개 암석시료의 수평면 상에서 발달하는 134조의 미세균열은 박편의 확대사진을 통하여 구별하였다. 채취지점의 고도를 달리하는 3개 암석시료에 대한 미세균열의 길이-빈도 히스토그램에 대한 형태의 변화성을 도출하였다. 히스토그램들의 분포형태는 암석시료의 고도와 비례하여 음의 지수함수의 분포형에서 대수-정규의 분포형으로 점변한다. 다른 암석시료보다 고도가 낮은 암석시료 1의 분포형태는 넓은 길이분포를 보여주며, 다른 암석시료에 비하여 평균길이와 중앙값, 그리고 표준 편차가 높은 것이 특징이다. 한편 이와 같은 분포특성은 하부 경상누층군의 퇴적암에서 발달하는 절리의 길이분포와 부합한다. $N0{\sim}10^{\circ}W$의 방향을 중심으로 하여 NW 및 NE의 양쪽 방향으로 갈수록 보다 길이가 짧은 미세균열의 출현빈도수는 증가하며, $N80{\sim}90^{\circ}W$ 및 $N80{\sim}90^{\circ}E$의 방향에서 각각 우세하다. 이러한 분포특성은 미세균열 조들 사이의 생성시기의 상대적인 차이 그리고 보다 짧은 미세균열의 신규 발생을 의미한다. 한편 $N60{\sim}70^{\circ}W$(최대길이:1.18 mm) 및 $N0{\sim}10^{\circ}W$(최대길이:0.80 mm)의 방향에서는 길이가 가장 긴 미세균열을 볼 수 있으며, 이러한 유형의 미세균열은 빈도수에 비하여 숫적으로 매우 제한적이다. 방향각($\theta$)-빈도수(N), 총길이($L_t$), 평균길이($L_m$) 및 밀도($\rho$)의 종합 분포도의 전 영역은 상관곡선의 형태에 의거, 5개의 구간으로 분류할 수가 있다. 분포도에서 밀도곡선은 서북서-동남동($N70{\sim}80^{\circ}W$), 남-북~북북동-남남서($N0{\sim}10^{\circ}W/N10{\sim}20^{\circ}E$), 동북동-서남서($N50{\sim}60^{\circ}E$) 그리고 거의 동-서($N80{\sim}90^{\circ}E$)의 방향에서 각각 5개의 뚜렷한 정점을 보여준다. 특히 단층의 주방향은 밀도가 높은 방향각과 부합한다. 결과적으로 밀도곡선의 이러한 분포형태는 기존의 연구에서 시사한 대표적인 최대 주응력 방향을 반영한다.

• 암석학회지
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• 제17권4호
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• pp.206-221
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• 2008

경상분지 남서부 일대의 불국사 화강암류에서 분포하는 미세균열의 전반적인 분포특성을 규명하였다. 사천시-고성군, 거제시 및 남해군 지역에서 채취한 11개 암석시료의 수평면 상에서 발달하는 131조의 미세균열은 영상처리를 통하여 구별하였다. 다음에 이들 미세균열 중, 뚜렷한 선상배열을 갖는 45조의 미세균열을 선별하였다. 이들 미세균열은 수직의 2번 면에 대비된다. 이들 45조의 미세균열의 방향성과 국내의 쥬라기 및 백악기 화강암류에서 발달하는 수직의 1번 및 2번 면의 방향성을 대비하였다. 분포도에서 45조의 미세균열과 이들 수직 면의 분포형태가 일치한다는 사실은 연구지역 일대에서 발달하는 미세균열의 계는 국내의 쥬라기 및 백악기의 화강암에서도 광역적으로 발달함을 시사한다. 방향각-빈도수 상관도의 전 영역은 미세균열의 분포상에 의하여 20개의 영역으로 분류할 수가 있다. 한편 45조의 미세균열이 속하는 18개의 방향각 영역과 기존의 연구결과에서 시사한 최대 압축 주응력의 방향과 상호 대비를 시도하였다. 최대 압축 주응력의 방향은 대부분 방향각 영역- $1{\sim}2$, $5{\sim}6$, ${\sim}15$, $17{\sim}18$ 및 $19{\sim}20$에 각각 속하며 이들 영역은 이들 45조의 미세균열의 장미도에서 제시한 주방향 및 2차적인 방향과 일치한다. 열린 미세균열의 대표적인 방향은 기존의 연구에서 시사한 최대 압축 주응력 방향을 반영한다.

• 암석학회지
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• 제18권2호
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• pp.115-135
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• 2009

경상분지 북동부 일대의 제3기 결정질 응회암에서 분포하는 미세균열의 전반적인 분포특성을 규명하였다. 포항시 흥해읍 및 청하면 지역에서 채취한 6개 암석시료의 수평면 상에서 발달하는 108조의 미세균열은 영상처리를 통하여 구별하였다. 이들 108조의 미세균열은 38장의 영상에서 뚜렷한 선상배열을 보여 주었다. 결정질 응회암에 대한 방향각(${\theta}$)-빈도수(N) 관계도의 전 영역은 미세균열의 분포상에 의하여 20개의 영역으로 분류할 수가 있다. 관계도에서 미세균열의 여러 조는 수직상의 일반적인 절리의 방향과 일치하는 강한 배향성을 보여 준다. 따라서 관계도의 각 영역내에서 빈도가 높은 방향각으로부터 거시적인 수직상 절리의 잠재성을 추측할 수가 있다. 관계도에서 나타난 이러한 절리의 형태는 강화군 석모도의 중생대 화강암의 경우와 거의 동일하다. 결정질 응회암에서 도출한 미세균열의 방향을 종합한 장미도에서, 빈도등급에 따른 미세균열의 우세한 조들의 방향성은 암체에 작용한 최대 압축 주응력의 대표적인 방향성을 시사한다. 한편 결정질 응회암의 미세균열의 방향성에 대하여 경상분지 남서부의 불국사 화강암류에서 분포하는 열린 미세균열 그리고 국내 중생대 화강암류의 석산에서 발달하는 수직 결의 방향성과 비교하였다. 광역 분포도에서 상기한 결정질 응회암 및 불국사 화강암류의 미세균열 조 그리고 수직 결 사이의 분포형이 일치한다는 사실은 결정질 응회암에서 내재하는 미세균열의 계는 국내 중생대 화강암류에서도 광역적으로 발달함을 시사한다.

• 자원환경지질
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• 제53권3호
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• pp.271-285
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• 2020

본 연구는 절리의 기하학적 속성이 절리성 암반의 변형 특성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 삼차원 불연속절리망(DFN; discrete fracture network) 시스템에 대한 개별요소법 기반의 응력-변형 해석과 관련된 수치실험을 수행하였다. 1~2 개의 확정적 방향성을 갖는 절리군을 사용하여 절리의 빈도와 길이분포를 달리하며 추계론적으로 생성한 총 12개의 1000㎥ 정육면체 DFN 블록에 대하여 삼차원 직교좌표계의 축 방향에 따른 변형계수가 산정되었다. 또한, 일부 DFN 블록은 삼차원상에서 매 30° 간격의 선주향 및 선경사 방향을 축차응력 방향으로 설정하고 변형계수를 산정하였다. 절리의 길이가 증가할수록 DFN 블록의 변형계수는 더욱 저감되는 것으로 평가되었다. 절리의 빈도 증가는 절리의 길이가 짧아서 상대적으로 암교 효과가 큰 경우 DFN 블록의 변형계수 저감에 유의미한 영향을 미치지 못 할 가능성도 있지만 절리길이가 길수록 절리빈도의 증가가 DFN의 이방적 변형계수에 지대한 영향을 미치는 것으로 평가되었다. 절리의 길이와 빈도 변화에 따른 이방적 변형계수의 변화는 DFN에 분포하는 절리군의 개수 및 방향성에 크게 좌우된다. DFN 블록의 변형 특성은 삼차원상의 방향에 따라 다르게 발현되는 것으로 평가되었다. 마지막으로 본 연구는 절리의 기하학적 속성이 고려된 응력-변형 해석을 위한 수치해석 절차를 제시하였으며 현장규모의 실무 적용을 위한 방법론에 대하여 토의하였다.

• 암석학회지
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• 제19권2호
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• pp.123-139
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• 2010

강화군 석모도 일대의 선캠브리아기 및 중생대 화강암류에서 발달하는 단열계의 특성이 조사 분석되었다. 노두에서 측정한 대부분의 단열은 경사가 거의 수직이거나 급하다. 빈도등급에 의한 단열 조의 방향성은 다음과 같다: Set $1:N2^{\circ}E/77^{\circ}SE$, Set $2:N17^{\circ}E/84^{\circ}NW$, Set $3:N26^{\circ}E/64^{\circ}SE$, Set $4:N86^{\circ}W/82^{\circ}SW$, Set $5:N80^{\circ}W/77^{\circ}NE$, Set $6:N60^{\circ}W/85^{\circ}SW$, Set $7:N73^{\circ}E/87^{\circ}NW$, Set $8:N82^{\circ}W/53^{\circ}NE$, Set $9:N23^{\circ}W/86^{\circ}SW$, Set 10: $N39^{\circ}W/61^{\circ}NE$ 단열군으로 나타났다. 특히, 단열의 주향(N:240)을 표시한 장미도에서는 남-북~북북동 및 서북서의 대표적인 2 방향을 지시한다. 석모도에서 발달하는 단열의 이러한 분포형태는 기존의 연구에서 시사한 국내의 주요 선구조선의 분포형태와 부합한다. 한편, 단열 모집단의 길이분포에 대한 스케일링 성질을 조사하였다. 먼저 선캠브리아기 장봉편암 및 중생대 화강암류(북부 및 남부암체)에서 측정한 단열 조는 주향 과 빈도수에 의하여 5개 그룹(그룹 I~V)으로 분류하였다. 그 다음, 상기한 5개 그룹에 대한 개개 길이-누적빈도 도표를 종합한 분포도를 작성하였다. 관계도에서 거의 멱법칙의 길이 분포를 따르는 상기한 5개 부집단(그룹 I~V)은 지수(-0.79~-1.53)의 넓은 범위를 보여준다. 이러한 5개 그룹 사이의 지수의 상대적인 차이는 방향성 효과의 중요성을 강조한다. 관계도에서 5개 그룹 중 그룹 Ⅲ의 도표가 보다 상위영역을 차지한다. 마지막으로, 각 암체에 대한 길이 빈도 분포의 특성을 보여주는 분포도를 작성하였다. 관계도에서 각 암체의 도표는 반상흑운모화강암 < 각섬석화강섬록암 < 중립질흑운모화강암(남부암체) < 중립질흑운모화강암(북부암체) < 장봉편암의 순으로 배열되어 있다. 관계도에서 생성시기가 보다 고기인 암체의 도표가 보다 상위영역을 차지하는 경향이 있다. 특히, 선캠브리아기 장봉편암의 도표는 중생대 화강암류의 도표에 비하여 보다 상위영역을 차지한다. 이와 같은 분포특성은 암체의 생성 이후에 작용한 응력장과 부합하는 신규 단열의 발생과 더불어 기존 단열의 성장작용의 공존을 시사한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.251-251
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• 2021

최근 기후변화로 인한 집중호우의 영향으로 홍수 시 댐으로의 유입량이 설계 당시보다 증가하여 댐의 안전성 확보가 필요하다(감사원, 2003). 이에 건설교통부(2003)는 기후변화와 댐 노후화에 대비하여 치수능력증대사업을 추진하여 댐의 홍수배제능력을 확보하였고, 환경부(2020)에서는 40년 이상 경과된 댐을 대상으로 스마트 안전관리체계 구축을 통한 선제적 보수보강, 성능개선 및 자산관리로 댐의 장수명화를 목적으로 댐의 국가안전대진단을 추진하고 있다. 이에 본 연구에서는 댐 시설(여수로)의 노후도 평가 시 활용 될 수 있는 여수로 표면손상 원인규명에 대하여 3차원 수치모형(FLOW-3D 및 COMSOL Multiphysics)을 통해 검토하고자 한다. 연구대상 댐은 𐩒𐩒댐으로 지형 및 여수로를 구축하였으며, 계획방류량(200년 빈도) 및 최대방류량(PMF) 조건에서 모의를 수행하였다. 수치모의 계산의 정확도 검토를 위하여 Baffle의 설치를 통하여 시간에 따른 유량의 변화를 설계 값과 비교하였고 오차가 1.0% 이내를 만족하는 것을 확인하였다. 여수로 표면손상의 다양한 원인 중 기존연구(USBR, 2019)를 통하여 공동침식(Cavitation Erosion) 및 수력잭킹(Hydraulic Jacking)에 초점을 두었으며 방류조건 별 공동지수(Cavitation Index)산정을 통하여 공동침식 위험 구간을 확인하였다. 이음부의 균열 및 공동으로 인한 표층부 콘크리트의 탈락현상을 가속화시키는 수력잭킹 검토를 위하여 국부모형을 구축하였고 음압력(Negative Pressure), 정체압력(Stagnation Pressure), 양압력(Uplift Pressure)의 분포를 확인하였다. 최종적으로 COMSOL Multiphysics를 통하여 압력분포에 따른 구조해석을 수행하여 폰 미세스(Von Mises) 등가응력 및 변위를 검토하여 콘크리트의 탈락가능성을 확인하였다. 본 연구는 여수로 공동부 및 균열부에서의 손상메커니즘을 확인할 수 있는 기초적인 연구이지만 향후에는 다양한 지형조건 및 흐름조건에서의 압력분포 분석 및 유체-구조물 상호작용(Fluid-Structure Interaction, FSI)모의를 수행한다면 구조물 노후도 및 잔존수명 평가에 필요한 손상한계함수 도출이 가능할 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권2호
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• pp.169-174
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• 2011

제 1 급 와동이 모사된 비관통형 치아 시편에 수복된 복합레진의 중합 수축시 발생하는 AE 신호를 실시간으로 검출한 후 이를 분석하였다. 시간대별 발생 분포를 살펴보면, 광조사 초기에 중합 수축이 급격히 진행되는 제 I 구간에서 AE event 가 많이 관찰되었다. 제 I구간 후 AE event 발생 빈도가 낮아져 AE 가 별로 관찰되지 않은 제II구간이 있었는데, AE 신호의 발생이 적은 PMMA 는 치아에 비해 구간이 길었으며 AE 검출이 잦았던 스테인리스스틸 모형은 제 II 구간이 짧았다. AE 활성도를 나타내는 구간 특성은 수복재와 와동의 계면부에서 일어나는 균열의 발생빈도를 나타내는 것으로 사료되며 젤화점 직후의 제I 구간에서 AE 가 집중적으로 관측되는 바, 수복재와 와동 사이의 갭 형성은 바로 젤화점 직후에 만들어졌음을 가리킨다. 신호의 최대 진폭은 25-45dB 이었고 1 차 중심 주파수는 100-200kHz 와 240-400kHz 영역의 신호들이 발생하였으며 이는 레진이나 접착층의 파괴에 해당하였다.