• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권8호
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• pp.200-207
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• 2016

자동차 시트는 운행 중에 운전자와 항상 같이 움직이는 핵심부품으로 다양한 기능과 편의장치를 포함하는 제품의 개발이 활발히 진행되고 있는 추세이다. 본 논문에서는 경량화 소재를 적용한 경량형 시트 쿠션 익스텐션 모듈 개발을 위해 구조강도 해석평가, 수직강도 시험평가, 그리고 내구강도 시험평가를 수행하였다. 구조해석 결과, 수직 하중 부하 시 변형량의 최대값은 4.98mm로 상판의 최 전단에서 발생하였다. 최대응력은 약 105MPa로 익스텐션 모듈의 상판과 하판이 접촉하는 부분에서 발생함을 확인하였다. 수직강도 시험평가 결과, 수직 하중 부하 시 변형량의 최대값은 5.31mm로 구조해석 결과 대비 약 6.45% 정도의 차이가 나타났으며 수직강도 및 20,000회 내구강도 시험 후 제품에는 작동 시 유해한 변형 및 파괴가 없음을 확인함으로써 구조 안전성을 검증하였다. 본 연구에서는 엔지니어링 플라스틱 소재를 적용하여 기존 양산품 대비 약 30%의 중량절감을 확인하였고 정적 강도, 내구 강도 시험 후 파손이 되지 않으므로 승객의 안정성과 제품의 충분한 강도와 강성을 검증하였다. 본 논문에서 수행한 연구결과는 환경/연비규제 강화에 대응 가능 및 운전자의 피로도 감소로 인한 사고 예방 효과 증대, 고급 승용차뿐만 아니라 소형 및 경차종, 상용차, 특장차 등에 확대 적용, 친환경, 경량화 소재 적용기술을 활용한 타 산업분야 및 부품에 확대 적용이 예상된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.7071-7077
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• 2015

최근 스마트폰, 태블릿 PC 및 전자기기 등의 사용이 증가함에 따라 커버글라스의 수요가 증가하고 있는 추세이다. 모바일 기기의 디스플레이가 대형화되면서 접촉이나 낙하 등과 같이 외부에서 힘을 받게 되는 환경에서 높은 강도를 유지하는 것이 요구되고 있다. 커버글라스 제작 공정에서 연마공정은 커버글라스의 표면거칠기 및 충분한 강도를 제공하는 중요한 공정이다. 기존 연삭 숫돌에 의한 가공방법은 커버글라스 가공표면에 스크레치, 칩핑, 노칭 및 마이크로 크랙 등의 가공 문제점이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 모바일 커버글라스의 연마를 위해 연마필름을 이용한 폴리싱 시스템을 개발하였다. 구조적 안정성을 평가하기 위해 연마 필름 폴리싱 시스템에 대한 유한요소모델을 생성하였고 다물체 동역학 해석을 수행하였다. 연마 필름 폴리싱 시스템에 대한 응력 및 변위 해석을 통해 특성을 분석하였고 레이저 변위 센서를 이용해 제작된 시스템에 대한 변위를 측정하여 구조적 안정성에 대해 확인하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제2권2호
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• pp.128-136
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• 2014

화력발전소에서 발생되는 플라이애시는 콘크리트의 첨가재로 사용되는 것이 석탄회 재활용 방안 중 최선으로 알려져 있다. 이러한 석탄회는 최근 더 이상 매립이 불가능하여 콘크리트에 다량 첨가가 시도되고 있다. 그럼에도 불구하고 현재까지 하이볼륨 플라이애시(High Volume Fly Ash : HVFA) 시멘트 콘크리트의 연구분야는 주로 재료적인 분야에 대해서만 수행되어지고 있는 실정이다. 그러나 하이볼륨 플라이애시 시멘트 콘크리트의 구조재료로의 적용을 위해서는 탄성계수, 응력-변형률 관계 및 구조 부재 거동 등에 대한 연구가 필수적이다. 이를 위하여 본 논문에서는 플라이애시 치환율 0, 35 및 50%, 압축강도 20, 40 및 60MPa 그리고 인장철근비 2수준을 실험변수로 하여 플라이애시 시멘트 철근콘크리트 보 18개를 제작하여 이들의 휨거동을 실험적으로 평가하였다. 실험결과에 의하면 플라이애시를 첨가하지 않은 일반 콘크리트(FA=0%)와 35, 50% 플라이애시 시멘트 콘크리트 부재의 휨거동은 크게 차이나지 않음을 알 수 있었다. 또한 HVFAC의 휨거동을 평가하기 위하여 해석적 모델을 제안하였고, 컴퓨터 프로그램을 개발하여 실험결과와 해석결과를 비교한 결과, 거동 차이가 적어 제안된 해석 모델은 적절한 것으로 평가된다.

• 터널과지하공간
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• 제25권2호
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• pp.168-185
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• 2015

본 연구에서는 천부의 암반 공동에 대용량 고온의 열에너지를 저장하는 경우 주변 암반에 야기되는 열-수리-역학적 연계거동을 살펴보고, 이에 지하수위와 암반 투수계수 등 수리적 조건이 미치는 영향을 검토하였다. 해석대상을 투수계수가 비교적 낮은 수준($10^{-17}m^2$)인 결정질 암반으로 가정할 때 열에너지 저장으로 인한 암반 거동에 지하수가 미치는 영향은 크지 않을 것으로 예측되었다. 저장 공동이 지하수위 하부에 위치하는 경우의 온도, 주응력, 변위 분포 등은 저장공동이 불포화대에 위치하는 경우와 거의 동일하게 나타났다. 암반내 열전달 특성은 암반의 투수계수에 매우 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 암반의 투수계수를 $10^{-15}m^2$ 이하로 가정한 경우 열전달은 주로 암반에 전도에 의한 것으로 판단할 수 있었으나, 투수계수를 $10^{-12}m^2$으로 가정하는 경우 지하수 대류에 의한 상향 열유동이 뚜렷이 관찰되었다. 암반 투수계수의 크기에 따라 열수의 대류나 비등으로 인한 상변화 등 복합적인 유동 특성을 나타났으며, 온도, 압력, 포화도 분포가 상이하게 발달하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.647-657
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• 2011

본 논문에는 국부좌굴이 발생하는 휨부재의 유한요소해석 및 실험에 근거한 단면의 휨강도에 대하여 기술하였다. 박판으로 구성된 휨부재는 단면조건 및 횡방향 경계조건에 따라서 국부좌굴, 횡-비틀림좌굴 및 두 좌굴의 혼합좌굴이 발생하게 된다. 플랜지나 복부의 폭-두 께비가 큰 경우 횡-비틀림좌굴 발생 이전에 국부좌굴이 발생하며, 국부좌굴은 휨부재의 횡-비틀림좌굴강도에 영향을 미치게 된다. 이런 현상은 박판 형강의 휨강도 산정 시 고려하여야 한다. 다양한 폭-두께비를 갖는 플랜지와 복부판으로 구성된 휨부재의 해석에 국부좌굴 및 횡좌굴 모드의 초기처짐 및 잔류응력을 포함하였다. 해석결과 및 실험에 근거하여 국부좌굴과 횡-비틀림좌굴을 고려하는 설계강도식을 제안하였다. 제안된 직접강도법은 실험에 근거한 강도식과 유효단면 대신 총단면의 단면계수를 사용한다. 제안된 강도식에 의한 휨강도를 AISC, EC3 및 도로교설계기준과 비교하여 보았다. 제안된 직접강도법은 국부좌굴과 횡-비틀림좌굴의 혼합 유무와 상관없이 휨부재의 휨강도를 적절하게 예측할 수 있는 것으로 판단되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권8호
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• pp.4763-4768
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• 2014

본 최근 비닐하우스의 개폐를 위해 사용되는 스틸 관 대신에 가볍고 내식성이 우수한 알루미늄 관의 사용이 확대되었다. 하지만 이러한 알루미늄 관은 스틸 관에 비해 큰 열팽창 계수를 가지고 있기 때문에 겨울철에 스틸관에 비해 상대적으로 동파에 취약한 문제가 제기되고 있다. 본 논문은 기존 연구사례를 바탕으로 수치해석을 이용하여 동파가능성을 예측하였다. 이를 위해 알루미늄 관 내부의 얼음은 냉동되면서 최대 50%까지 부피가 팽창한다고 가정하여 얼음의 부피가 팽창되는 과정에서 관의 기계적 열적 거동을 관찰하였다. 해석결과 관 내부에 완전히 찬 얼음이 팽창할 때 높은 내압이 발생하며, 동시에 알루미늄 관은 항복강도 이상의 응력이 발생하였고, 얼음의 팽창율이 약 6 ~ 7%에 이르면 알루미늄의 연신율 17%에 이르게 되기 때문에 알루미늄관은 완전히 동파될 것으로 판단되었다. 따라서 이와 같은 동파해석을 통해 관은 좌 우의 유입구를 완전하게 밀봉하여 근원적으로 관내부에 얼음이 생성되지 않도록 하는 것이 매우 중요함을 알 수 있다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권3호
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• pp.135-142
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• 2015

부유식 해양구조물은 설계수명 동안 조우할 수 있는 가장 극심한 환경하중을 고려하여 설계되어야 한다. 본 연구의 해석 대상인 부유식 파력-해상풍력 복합 발전시스템에 가장 큰 영향을 미치는 환경하중은 파랑하중이다. 파랑하중의 주요 매개변수는 파장, 파고, 파향이며, 이들의 조합에 따라 구조물의 거동특성에 미치는 영향은 판이하다. 이에 따라, 대상 해역이 가지는 파랑의 특성과 구조물이 가지는 응답 특성을 기반으로 극한 응답을 주는 파랑인자를 탐색하는 과정이 필요하다. 즉, 환경조건 범위에서 발생할 수 있는 모든 파랑조건을 탐색하여 최대 응답을 발생시키는 등가설계파를 추출해야 한다. 이는 특정 하중의 최대 설계 응답과 동일한 응답 수준을 주는 규칙파를 탐색하는 일련의 과정을 통해 계산 가능하다. 본 연구에서는 부유식 파력-해상풍력 복합 발전시스템에 작용하는 특정 하중 인자에 대해 등가설계파를 산정하였으며, 전체구조해석에 활용하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.429-440
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• 2006

이 연구의 목적은 두 가지로 대별할 수 있다. 첫째는, 베리오그램 모델링에 기초를 둔 정규크리깅 보간법의 p-적응적 유한요소법으로의 적용성이다. 둘째는, 수정된 초수렴 팻취복구 기법을 사용한 사후오차평가기와 연계된 계층적 p-체눈 세분화의 적응적 유한요소 과정을 제시하는 것이다. 가중치를 부여한 보간기법중의 하나인 정규크리깅 방법은 가우스 적분점에서의 응력데이타로 부터 소위 준정해를 얻는데 적용된다. 가중치를 동일하게 가정하는 종래의 보간기법과는 달리 실험적 및 이론적 베리오그램을 작성한 후 보간을 위한 가중치를 결정하게 된다. 한편, 적응적 p-체눈 세분화는 해석영역의 각 체눈에서 p-차수를 만족할만한 정확도를 얻을 수 있도록 프로그램내에서 자동으로 사후오차평가를 통해 불균등 또는 선택적으로 증가시킨다. 수정된 초수렴 팻취복구기법을 검증하기 위해 극한치를 사용한 새로운 오차평가기가 제안된다. 제안된 알고리즘의 정당성은 선형탄성파괴역학의 대표적 문제들인 중앙균열판, 일변균열 및 양변균열 해석을 통해 테스트되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.375-387
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• 2004

팻취 보강된 철근콘크리트 구조물 해석을 위한 p-version 비선형 유한요소 모델이 제시되었다. 이방성 적층평판이론에 기초를 둔 제안된 모델은 Total Lagrangian기법에 기초한 von Karman의 대변형-소변형률 이론과 증분소성이론(incremental theory of plasticity)을 적용하였다. 콘크리트의 경화법칙(hardening rule)과 그에 따른 파괴기준을 고려하고, 단부 계면 층분리 모델(plate-end interfacial debonding model) 즉, 보강판 끝 부분에서의 콘크리트 탈락에 대한 기준으로서 Oehlers Model과 Raoof and Zhang Model을 사용하였다. 콘크리트는 두께 방향으로 층상화기법(layered model)이 이용되며, 철근과 보강판은 환산층(smeared reinforcing layer)으로 계산되도록 하였다 적분형 르장드르 다항식이 형상함수로 사용되며, 절점에서의 응력값 산출을 위해 Gauss Lobatto 수치적분법을 사용하였다. 본 연구의 목적은 p-version 유한요소법을 사용하여 RC구조물에 대한 수피해의 정확도 및 모델의 단순성을 높인 수 있도록 하였다. 따라서, 철근과 콘크리트모델에 대한 이론적 근거는 기존의 연구문헌에 근거를 두었으며, 수치해석의 적정성은 팻취 보강된 RC보와 슬래브에 대한 문헌의 실험치 및 해석치와 비교 분석되었다.

• 한국수산과학회지
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• 제34권3호
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• pp.245-253
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• 2001

곰소만 조간대에서 채취한 표층퇴적물에 대하여 입도분석을 수행하여 퇴적물의 조직 특성을 분석하였다. 코어 시료를 이용하여 퇴적물의 수리-역학적 특성을 실험적으로 도출하였으며, 퇴적물의 심도별 역학적 응력 및 과잉간극수압, 그리고 지반의 안정성을 수치해석적으로 분석하여 바지락 양식장 퇴적물의 거동 특성을 규명하였다. 곰소만 조간대내의 표층 퇴적물은 겨울에는 $5 \phi$의 조립 실트가 주를 이루는 단모드형을 나타내고, 여름에는 $5 \phi$의 조립 실트질 퇴적물에 $4 \phi$의 미세사질 퇴적물이 첨가된 경향을 보여준다 바지락 양식장의 퇴적환경은 평균 입도 $4\~5 \phi$범위, 모래함량 $50\%$ 미만, 니질 함량 $5\sim10\%$ 범위를 나타낸다. 퇴적양상은sandy silt이며, 분급도는 $1.0\sim2.0 \phi$를 나타내고, 왜도는 0.1-0.5의 범위에 포함되어 퇴적물의 퇴적 작용이 방해가 될만한 높은 에너지 상태가 지속되지 않는 환경이 바지락 양식에 양호한 것으로 조사되었다. 수치해석적 결과를 토대로 볼 때, 바지락 양식에 양호한 저질환경은 사질과 니질이 혼합되어 절대 투수계수가 $10^{-11}\sim10^{-12}m^2$ 범위인 경우로 사료되며, 수치해석 모델링 견과 니질 피복층의 두께가 4cm를 초과하게되면 바지락 서식에 대한 저질환경은 크게 저하되고 있는 것으로 고찰된다.