• 터널과지하공간
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• 제19권3호
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• pp.236-247
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• 2009

도심지에서의 인구 및 시설물 과밀화 현상으로 인해 지하 공간의 효율적 활용 문제가 대두되고 있으며, 이에 대한 해결책으로 저심도 지하공간의 개발이 증가되고 있다. 그러나 저심도 터널 굴착시 예상치 못한 붕락 문제도 함께 증가하고 있으므로, 터널 붕락으로 인한 인명과 재산의 피해를 줄이기 위해서는 굴착 개시전에 암반거동 유형을 파악하고 분류하는 것이 필요하다. 특히 붕락(cave-in)의 경우 낙반이나 소성변형보다 발생규모가 크고 빠르게 일어나는 특징이 있으므로 이에 대한 대비책이 마련되어야 한다. 본 연구에서는 7가지의 매개변수-일축압축강도, 암질지수, 절리면 상태, 응력 상태, 지하수, 지진 및 진동, 터널 폭을 이용하여 붕락 거동 유형을 파악하고자 하였다. 이러한 매개변수로부터 붕락 거동을 예측하기 위해서는 현장 사례로부터 충분한 자료를 확보하여야하나 현장자료의 부족 등의 현실적인 한계를 고려하여 7가지 매개변수들간의 상호영향성과 가중치를 산정하기위해 전문가 집단의 의견과 암반공학시스템의 원리를 이용하였다. 그 결과로 저심도 암반터널에서의 붕락 거동 지수를 서울 지하철 9호선 000구간에 적용하였다. 한편 288가지 경우의 불연속체 해석을 통해 붕락 발생 유무를 확인하였고 이를 붕락 거동 지수와 비교하였다. 또한 로지스틱 회귀분석을 통해 도출된 회귀식으로 지보패턴별 파괴확률을 산출하였고 이를 붕락 거동 지수와 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권1C호
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• pp.53-63
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• 2011

본 논문은 터널굴착으로 인해 발생된 인접지반에서의 지반변위가 구조물에 미치는 영향을 지반조건(느슨한 모래, 조밀한 모래, 연약한 점토, 단단한 점토) 및 시공조건(지반손실량)을 달리하면서 지반-구조물 상호작용이 고려된 상태에서 조사한 것이다. 터널굴착에 의해 발생된 지반변위에 노출된 4층 블록식구조물이 서로 다른 지반조건 및 시공조건(지반손실량)에 노출될 때 발생되는 구조물 거동이 수치해석을 통해 조사되었다. 수치해석을 위한 구조물은 소요전단 및 인장강도 이상의 응력이 발생할 때 구조물에 실제크랙이 발생될 수 있도록 개별요소법(DEM)을 이용하여 모델링되었다. 터널굴착유발 지반변위에 노출된 4층 블록식구조물의 거동 및 손상정도가 지반변위의 크기에 따라 조사되었으며, 발생된 구조물의 거동 및 손상정도는 구조물에 발생한 변형, 크랙크기 및 분포를 고려하여 지반조건 및 시공조건(지반손실)별로 비교되었다. 뿐만 아니라, 다양한 지반조건 및 시공조건(지반손실)의 변화에 의해 구조물에 유발될 수 있는 손상정도의 크기가 손상도 예측기준 (Son and Cording, 2005)을 사용하여 제시되었다. 이러한 결과들은 향후 터널굴착으로 인해 유발되는 인접구조물의 손상을 제어하고 최소화하는데 필요한 정보를 제공할 것이다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제24권9호
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• pp.667-674
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• 2014

선박의 추진축계는 외부 변동 부하에 의해서 축계 손상을 일으킬 수 있다. 이러한 추진축계의 동역학적인 특성은 운전 중에 일어나는 공진을 견딜 수 있거나 또는 피하도록 설계 및 최적화 해야 한다. 이러한 공진은 대빙급 선박의 추진시스템의 설계에 요구되는 프로펠러에서 유체역학적인 상호작용에 기인한다. 추진축계는 프로펠러와 대빙 사이의 상호관계로 인한 과도부하와 시스템의 공진에 의해서 진지한 응력을 받게 된다. 이 논문은 대빙이 적용된 극지 연구 선박에서 추진축계의 과도비틀림 진동응답을 검토하고자 한다. 추진축계는 전기모터로 구동되는 원동기, 탄성커플링 기어 및 프로펠러로 구성되어 있다. 이론적인 해석은 프로펠러의 대빙 부하를 기진력으로 과도비틀림진동 해석을 수행하였다. 그리고 실선에서 비틀림 진동을 계측하고 공진점을 확인하고 이를 이용하여 추진축계 한계 설계 토크에 대한 적용된 평가 요소를 국제선급연합 규정과 비교하였다. 전기모터를 갖는 추진축계에서 공진을 초래하는 탄성커플링의 강성 선정의 영향을 검토하였다.

• 지질공학
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• 제25권1호
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• pp.115-129
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• 2015

대단면 터널 입구부의 대절토 사면은 불안정한 응력분포 및 소성변형 가능성으로 인해 잠재적 취약부로 인식되고 있다. 본 사례연구에는 대단면 터널 갱구부 대절토 사면의 강우 후 유실사고 및 원인규명, 복구공법을 분석하여 제시하였다. 대상 현장은 46 mm의 강우 후 암반의 불연속면을 따라 대규모 평면파괴가 발생하였으며, 상부 절토사면의 불안정을 야기하였다. 지질조사 및 매핑 자료 분석 결과, 붕괴 원인은 풍화된 암반의 불연속면에 협재된 충전물과 지반 포화로 인한 절리면 연화(softening)로 판단되었다. 알칼리 장석이 풍부한 화강편마암은 풍화에 취약한 것으로 나타났다. 침하량 계측자료 분석 결과, 붕괴 직전에 급격한 변위량 증가를 관찰하였으며, 향후 사면 계측관리에 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 응급복구 대책으로 콘크리트 공동충전 및 외부로부터 압성토 채움을 성공적으로 시행하였다. 항구복구 대책으로 사면부에는 격자블럭 및 지중 앵커 시스템을, 터널 측벽부에는 추가 락볼트 보강 및 그라우팅 공법을 성공적으로 적용하였다. 한계평형해석과 평사투영해석을 통해 원 사면의 불안정성과 보강방법의 유효성을 확인하였다. 본 사례연구는 향후 유사한 대절토 사면에 귀중한 참고자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국측량학회지
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• 제33권5호
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• pp.453-461
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• 2015

이 연구에서는 시공 중에 있는 곡선형 PCT 거더교의 처짐 관리를 위해 압출 시 예상되는 취약부위에 GPS를 설치하고 시공단계에 따라 처짐변위를 측정하였으며 응력, 온도 및 경사변위를 측정하여 GPS 관측데이터와 처짐변위와 비교하였다. 압출거리에 따른 GPS 실측값과 유한요소 모델링 해석값을 비교 분석한 결과, 실측값이 해석값에 비해 0.6∼1.6배 정도 차이가 발생하였으나, 온도를 보정함으로써 그 차이가 크게 감소하였다. 교량 거동 형상 분석 결과, 시공중 거동은 95m 지점과 75m 지점에서 노즈 선단부에 처짐이 발생하는 것을 확인하였으며 압축 취약부는 압축, 인장취약부는 인장력이 발생하였다. 연구결과, GPS 적용함으로써 시공 중 곡선형 PCT 거더교의 처짐 관리를 보다 효율적으로 가능할 것으로 판단되며, 향후 동일 공법의 교량을 시공할 시 향후 거동을 예측하고 관리하는데 도움을 줄 것으로 판단된다.

• 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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.107-114
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• 2017

터보차저는 배기가스로 구동되는 엔진 과급기를 말하며, 배기에너지를 이용하여 배기통로에 연결된 터빈의 회전력을 변화시켜, 혼합 가스의 충전효율을 높여 출력과 연비를 향상 시키는 부품이다. 이러한 목적에 따라 과급을 조절해주는 것이 중요하며, 핵심 부품 중 노즐 슬라이드 조인트가 있다. 소재는 현재 오스테나이트 계 스테인리스강으로 높은 내열성과 내식성 등의 우수한 기계적 성질을 이용하고 있다. 그러나 절삭성이 나쁘기 때문에 절삭가공에 의해 복잡한 형상의 제품을 만드는데 어려운 점이 많다. 현재 노즐 슬라이드 조인트의 가공방법은 금속분말 사출성형후 치수정밀도를 위해 절삭가공을 행하고 있다. 따라서 본 연구에서는 Nitronic 60을 이용하여 터보차저 과급유량을 조절해주는 노즐 슬라이드 조인트의 제작 공정에서 절삭가공이 필요 없는 정형가공 공정을 제안하기 위하여, 기계적 특징에 영향과 연관이 있는 소결온도, 제품의 응력 및 변형률, 형상과 관련이 있는 모따기 펀치각도 및 펀치의 곡률반경을 설계변수로 선정하였다. 그에 따라 유한요소해석과 실험계획법인 다구찌법 및 SN비를 이용하여 가장 좋은 공정 조건을 제안하였다. 최종제품과 유한요소해석 결과의 상대밀도 및 정수압을 비교하여 경향이 일치함을 알 수 있었다. 따라서 다구찌법을 이용한 금속분말의 성형공정 설계에 유용하게 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국항해항만학회지
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• 제30권3호
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• pp.173-179
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• 2006

선체구조 부재에는 이중저의 거더 및 늑판 등에서 유공을 가진 판이 많이 사용되고 있고, 이는 중량 경감, 사람 및 화물의 이동, 배관 등의 목적으로, 보통은 강도상 큰 문제가 없는 부위에 위치하지만, 때로는 불가피하게 높은 응력이 작용하는 부위에 설치해야 할 경우도 있다. 이러한 판에 유공의 존재는 면내 하중에 의한 탄성좌굴강도 및 최종강도에 큰 영향을 주게 된다. 따라서 유공판의 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가는 선박의 초기 구조설계단계에서 구조부재 치수를 결정할 때 검토해야 할 중요한 설계기준 중의 한가지 이다. 그러므로, 유공판에 대한 합리적인 신뢰적인 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가가 필요시 되고 있으며 본 연구에서는 다양한 종횡비와 유공비 그리고 세장비의 영향을 고려하여 탄소성 대변형 유한요소 시리즈해석 결과를 바탕으로 하여 간단한 설계식을 도출하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.562-568
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• 2017

기존 선하역사의 소음 및 진동 문제를 해결하기 위해 제안된 사전 제작형 플로팅 슬래브 궤도는 길이 5m 정도의 슬래브 패널을 공장에서 제작하고 방진장치를 설치하여 일체화한 궤도이다. 이를 통해 별도의 열차 운행 중단 없이 급속 시공이 가능하여 신설역사 뿐 아니라 기존 선하 역사에 적용이 가능한 장점이 있다. 그러나 패널 길이가 5m로 짧아 실제 시공 구간 길이에 따라 다수의 패널이 설치되어야 함에 따라 궤도의 불연속 구간이 많이 발생한다. 또한 플로팅 슬래브 궤도의 작동 원리 상 일반 궤도에 비해 차량 운행으로 인한 과도한 변위가 발생할 여지가 있고 기존 궤도와의 접속부에서의 지지강성 차이로 인해 동적 불안정성이 발생할 우려가 있다. 본 연구에서는 사전 제작형 플로팅 슬래브 궤도에 대해 차량-궤도 상호작용 해석을 수행하여 윤중변동율, 차체가속도, 레일응력 및 상압력의 검토를 통해 동적 안정성을 확인하였다. 검토 결과 플로팅 궤도 구간 내에서의 동적 안정성은 확보하는 것으로 나타났지만 기존 궤도와의 접속부에서는 일부 기준을 초과하는 것으로 나타나 이를 해소하기 위한 방진장치 배치 방안을 제시하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제54권6호
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• pp.476-484
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• 2017

The purpose of this paper is to verify the structural integrity of a region with numerous penetration-holes in offshore structures such as semi-submersible rig and FPSO. In order to effectively check the yielding and buckling strength of plate members with penetration-holes, a screening analysis program was developed with the FE analysis tool to generate fine meshed model using the theoretical and analysis methods. When a hole is appeared in the plate structure members, the flow of stress is altered such that concentrations of stress form near the hole. Stress concentrations are of concern during both preliminary and detail design and need to be addressed from the perspectives of strength. To configure the geometrical shape, very fine meshed FE analysis is needed as the most accurate method. However, this method is practically impossible to apply for the strength verifications for all perforated plates. In this paper, screening analysis method was introduced to reduce analysis tasks prior to detailed FE analysis. This method is applied to not only the peak stress calculation combined stress concentration factor with nominal stress but also nominal equivalent stress calculation considering cutout effects. The areas investigated by very fine meshed analysis were to be chosen through screening analysis without any reinforcements for penetration-holes. If screening analysis results did not satisfy the acceptance criteria, direct FE analysis method as the 2nd step approach were applied with one of the coarse meshed model considering hole or with the very fine meshed model considering the hole shape and size. In order to effectively perform the local fine meshed analysis, automatic model generating program was developed based on the MSC/PATRAN which is pre-post FE analysis program. Buckling strength was also evaluated by Common Structure Rule (CSR) adopted by IACS as the stress obtained from very fine meshed FE analysis. Due to development of the screening analysis program and automatic FE modeling program, it was able to reduce the design periods and structural analysis costs.