• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.253-262
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• 2018

진동수주형(OWC) 파력발전구조물(WEC)은 진동수주실 내의 수위진동에 의해 발생된 공기흐름을 Power-Take-Off (PTO) 시스템을 통해 전기에너지로 회수하는 시스템이다. 일반적으로 PTO 시스템에서 높은 공기유속을 획득하기 위해서는 해수에 비해 상대적으로 적은 단면적을 갖는 공기실이 요구되므로 정확한 공기유속을 모의하기 위해서는 3차원적인 해석이 요구된다. 본 연구에서는 불규칙파동장을 대상으로 해수소통구를 구비한 진동수주형 파력발전구조물의 동적응답을 수치해석적으로 검토하였다. 수치해석에는 오픈소스 기반의 OpenFOAM 및 FOAM 확장 커뮤니티를 위한 파동장 해석을 위해 개발된 OLAFLOW를 적용하였다. 선행연구와 동일한 형상의 해수소통구와 OWC-WEC에 불규칙파랑이 입사한 경우 공기실 내에서 3차원공기흐름과 구조물 주변에서 파랑변형 및 해수소통구 내에서 3차원해수흐름 등에 관한 변동특성을 논의하였다. 이로부터 유의파에 대한 Ursell 수가 클수록 공기실 내 최대 공기흐름속도가 증가하며, 공기실 내부에서 외부로 유출되는 공기속도가 외부에서 공기실 내부로 유입되는 공기속도보다 더 크다는 사실을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.203-210
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• 2019

최근 한반도에 발생하는 지진으로 인해 조적조 건물에 대한 피해가 많이 발생하고 있어 이에 대한 성능평가 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 조적조 건축은 일반적으로 습식공사로 수행되어 온도에 영향을 받기 때문에 시공의 효율성이 떨어지는 단점이 있다. 본 연구에서는 모르타르를 사용하지 않고 콘크리트블록을 조립하여 벽체를 완성하는 건식조적공법을 제안해 보고 이를 실험과 해석연구를 통해 그 성능을 평가하고자 한다. 콘크리트블록 벽체의 성능을 평가하기 위해 건식조립벽체의 프리즘 압축강도, 직접 전단강도, 대각선 인장강도 실험을 수행하였고, ABAQUS FEM 해석을 통해 단면형상의 적정성을 검토하였다. 연구수행결과 모르타르를 사용하지 않고 콘크리트블록을 조립하는 건식 콘크리트블록 벽체의 압축강도와 대각선 인장강도가 일정 강도 이상을 발휘할 수 있음을 알 수 있었고, 특히 키블록의 H형 모듈이 전체 콘크리트블록의 전단키 역할을 하여 건식 콘크리트블록으로 전단강도 성능이 우수함을 알 수 있었다. 또한 주블록의 형상과 두께가 각각의 강도성능에 주된 영향을 주고 있어 최적형상과 제안된 건식공법의 현장시공성이나 내진성능에 대한 연구를 통해 현장에서 습식공법을 대체할 수 있는 공법으로 적용할 수 있을 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.93-106
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• 2021

일반적으로 세그먼트 라이닝 터널은 프리캐스트 콘크리트 세그먼트를 연결하여 하나의 링을 구성하고 터널의 진행방향으로 링을 서로 결합하여 형성한 터널을 말한다. 세그먼트 라이닝의 구조적 특성은 세그먼트 이음부의 거동에 따라 크게 달라지므로 이음부를 적절하게 모델링해야 한다. 지반 하중을 받을 때 세그먼트 이음부는 회전에 저항하는 힌지로 작동하며, 모멘트-회전 관계는 비선형 거동을 보인다. 세그먼트 이음부가 라이닝 거동에 미치는 영향을 파악하기 위해 실제 설계에 통용되는 일본 기준 및 Janssen 모델을 적용하여 세그먼트 이음부의 모멘트-회전 관계를 설정하였다. 또한 이 논문은 지압강도를 기초로 세그먼트 이음부의 회전강성을 결정하는 방법을 제시하였다. 가상의 설계조건에서 기존 모델 및 제시된 방법을 적용해 세그먼트 이음부의 회전을 추정하고 세그먼트 라이닝과 이음부에서 발생하는 단면력을 계산하였다. 세그먼트 이음부의 회전이 증가할수록 이음부의 접촉 면적이 감소하므로 세그먼트 이음부의 지압강도를 확인해야 한다. 이 논문은 세그먼트 이음부의 지압강도를 검토하기 위해 세그먼트 이음부의 회전강성을 결정하고 지압강도를 계산하는 일관된 방법을 제시하였다.

• 지질공학
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• 제31권2호
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• pp.187-197
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• 2021

산사태 연구에서 풍화대 안에 분포하는 점토광물의 함유량은 매우 중요한 요소이다. 산사태 발생과 관련된 지하 구조를 파악하고 미끌림 면을 확인하기 위해 일반적으로 지구물리탐사를 수행하는데 특히 전기비저항 단면이 많이 사용된다. 이 연구에서는 풍화대에 분포하는 카올리나이트와 몬모릴로나이트와 같은 점토광물에 의한 전기전도도의 증가효과(전기비저항의 감소효과)를 해석하기 위해 병렬모델 아치의 방정식을 이용하였다. 점토의 전기전도도는 광물의 종류 및 그 비표면적과 양이온 교환능력에 따라 달라진다. 간극수의 전기비저항이 증가함에 따라 매질의 전체 비저항과 지층인자는 작아지는데 카올리나이트에 비해 몬모릴로나이트가 훨씬 작게 나타난다. 또한 공극률이 커지고, 고결인자가 작아질수록 지층인자가 감소하는 것으로 나타난다. 점토광물에 대한 병렬모델 아치의 방정식을 현장자료에 적용하기 위해 2014년 땅밀림 산사태가 일어난 충남 태안 신진도리에서 수집되어 처리·해석된 전기비저항자료를 사용하였다. 기존의 실험식에서 카올리나이트의 함유량에 따라 결정되는 계수들을 활용하여 풍화대의 전기비저항 값들을 계산하고 이들을 전기비저항 수치모델링에 포함시켰다. 점토 함유량을 변화시켜 만든 여러 개의 이론자료들 중에서 현장자료와 가장 근접하는 모델자료를 선택하여 이에 입력된 점토 함유량 10%를 이 지역의 풍화대에 대한 점토 함유량으로 추정하였다. 땅밀림 연구에서 처음 시도된 전기비저항 자료를 이용한 점토 함유량의 추정기법은 차후 점토 함유량 외에 전기비저항에 영향을 미치는 다른 인자(공극률, 포화도, 간극수의 전기비저항)들에 대한 자료를 확보하고 이들을 수치모델링에 먼저 포함시켜 수행할 때 더욱 그 신뢰성은 더욱 높아질 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권4호
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• pp.537-548
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• 2022

중하중의 교통하중은 포장체에 과도한 응력과 변형을 발생시키므로 이에 대응할 수 있는 포장 단면 설계가 중요하다. 항만 배후도로와 산업도로는 일반도로에 비해 중하중 교통의 비율이 높아 포장의 조기 파손으로 인한 문제가 다수 발생되고 있다. 국외의 경우 중차량의 통행이 많은 도로의 포장설계는 복합포장을 많이 적용하고 있다. 복합포장은 기존 포장의 설계수명을 2배 이상 증대시켜 보수비용 및 사용자 비용을 절감할 수 있는 경제적 포장 형식으로 인식되고 있다. 본 연구에서는 중하중 교통의 비율이 높은 산업도로와 항만 배후도로의 포장 장기 공용성을 확보할 수 있도록 롤러전압콘크리트 기층을 활용한 복합포장의 두께 설계 방안을 제안하고자 한다. 3차원 유한요소해석을 이용하여 포장의 재료물성 변화에 따른 역학적 거동과 장기 공용성을 검토하였으며, 계절별 컨테이너 트레일러에 의해 발생되는 롤러전압콘크리트 기층의 누적피로손상도을 고려하여 사용자가 쉽게 사용할 수 있는 카탈로그 설계를 제안하였다.

• 한국산림과학회지
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• 제112권1호
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• pp.23-31
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• 2023

산림생산력의 예측은 지속가능한 산림경영이나 산림생태계서비스 증진을 위한 산림관리에 필수적인 것으로 알려져 있다. 본 연구는 전국 112개 신갈나무 임분을 대상으로 입지 및 토양 특성의 속성변수를 이용하여 지위 추정 모형을 개발하였다. 신갈나무 임분의 지위지수는 입지 및 토양 특성을 독립변수 한 일반최소제곱(Ordinary Least Squares, OLS) 및 부분최소제곱(Partial Least Squares, PLS) 회귀모형을 이용하여 유의적인 추정(P<0.05)이 가능하였다. 지위추정 회귀모형의 수정 결정계수(adjusted R²)는 입지 및 토양단면 속성변수의 회귀모형(A층: R²=0.29; B: R²=0.32)이, 토양 물리·화학적특성의 속성변수(A층: R²=0.09; B층: R²=0.21)보다 높게 나타났다. 한편, PLS 회귀모형(R²=0.20~0.32)은 OLS 회귀모형(R²=0.09~0.31)에 비해 지위지수 추정식의 설명력이 높았다. 본 연구로부터 신갈나무 임분의 입지 및 토양 특성을 이용한 지위 추정 회귀 모형이 개발되었으나, 결정계수 값이 낮아 회귀모형의 설명력을 향상시킬 수 있는 새로운 변수 개발이 필요할 것으로 사료되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권3호
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• pp.30-37
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• 2023

PSCB 거더교는 상하부 플랜지와 복부가 일체화된 폐합된 단면으로 일반적으로 거더와 바닥판이 분리된 교량과 구조적 특성이 상이하여 PSCB 거더교의 특성을 반영한 유지관리 방안이 필요하다. 고속도로 PSCB 거더교의 정밀안전진단 보고서를 수집하여 손상 유형을 분석한 결과, 공용 중 발생되는 열화·손상은 대부분 상부플랜지에 집중되어 있다. 특히 상부플랜지 하면의 교축방향 균열은 분석대상 PSCB 거더교의 약 70 %에서 발생되었고, 이는 외부하중에 의한 구조적 균열 보다 수화열, 건조수축 등 간접하중에 의한 균열로 판단된다. 공용중인 PSCB 거더교의 내구성 향상 및 유지관리 비용 절감 등을 위해서는 설계단계부터 구속 건조수축 균열의 제어가 필요하다. 따라서 본 논문에서는 PSCB 거더교 상부플랜지 하면 균열의 주요 원인인 구속 상태에서의 건조수축으로 인하여 발생되는 균열에 대하여 Gilbert Model을 이용하여 직접 계산하고, 철근량, 철근직경 및 간격 등 영향인자를 분석하였다. 분석결과, 간접하중으로 인하여 발생되는 균열폭은 H16 철근 기준 철근비 0.01 이하, 철근비 0.01 기준 H19보다 직경이 큰 철근의 경우 허용 균열폭 0.2 mm를 초과하는 것으로 나타났으며, 최종적으로 균열폭 검토 결과를 바탕으로 PSCB 거더교 상부플랜지의 균열폭 제어 방안을 제안하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.261-261
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• 2020

물관리의 기본이 되는 연속적인 유량 자료 확보를 위해서는 정확도 높은 수위-유량 관계 곡선식 개발이 필수적이다. 수위-유량 관계곡선식은 모든 수문시설 설계의 기초가 되며 홍수, 가뭄 등 물재해 대응을 위해서도 중요한 의미를 가지고 있다. 그러나 일반적으로 유량 측정은 많은 비용과 시간이 들고, 식생성장, 단면변화 등의 통제특성(control)이 변함에 따라 구간분리, 기간분리와 같은 비선형적인 양상이 나타나 자료 해석에 어려움이 존재한다. 특히, 국내 하천의 경우 자연적 및 인위적인 환경 변화가 다양하여 지점 및 기간에 따라 세밀한 분석이 요구된다. 머신러닝(Machine Learning)이란 데이터를 통해 컴퓨터가 스스로 학습하여 모델을 구축하고 성능을 향상시키는 일련의 과정을 뜻한다. 기존의 수위-유량 관계곡선식은 개발자의 판단에 의해 데이터의 종류와 기간 등을 설정하여 회귀식의 파라미터를 산출한다면, 머신러닝은 유효한 전체 데이터를 이용해 스스로 학습하여 자료 간 상관성을 찾아내 모델을 구축하고 성능을 지속적으로 향상 시킬 수 있다. 머신러닝은 충분한 수문자료가 확보되었다는 전제 하에 복잡하고 가변적인 수자원 환경을 반영하여 유량 추정의 정확도를 지속적으로 향상시킬 수 있다는 이점을 가지고 있다. 본 연구는 머신러닝의 대표적인 알고리즘들을 활용하여 유량을 추정하는 모델을 구축하고 성능을 비교·분석하였다. 대상지역은 안정적인 수량을 확보하고 있는 한강수계의 거운교 지점이며, 사용자료는 2010~2018년의 시간, 수위, 유량, 수면폭 등 이다. 프로그램은 파이썬을 기반으로 한 머신러닝 라이브러리인 사이킷런(sklearn)을 사용하였고 알고리즘은 랜덤포레스트 회귀, 의사결정트리, KNN(K-Nearest Neighbor), rgboost을 적용하였다. 학습(train) 데이터는 입력자료 종류별로 조합하여 6개의 세트로 구분하여 모델을 구축하였고, 이를 적용해 검증(test) 데이터를 RMSE(Roog Mean Square Error)로 평가하였다. 그 결과 모델 및 입력 자료의 조합에 따라 3.67~171.46로 다소 넓은 범위의 값이 도출되었다. 그 중 가장 우수한 유형은 수위, 연도, 수면폭 3개의 입력자료를 조합하여 랜덤포레스트 회귀 모델에 적용한 경우이다. 비교를 위해 동일한 검증 데이터를 한국수문조사연보(2018년) 내거운교 지점의 수위별 수위-유량 곡선식을 이용해 유량을 추정한 결과 RMSE가 3.76이 산출되어, 머신러닝이 세분화된 수위-유량 곡선식과 비슷한 수준까지 성능을 내는 것으로 확인되었다. 본 연구는 양질의 유량자료 생산을 위해 기 구축된 수문자료를 기반으로 머신러닝 기법의 적용 가능성을 검토한 기초 연구로써, 국내 효율적인 수문자료 측정 및 수위-유량 곡선 산출에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다. 향후 수자원 환경 및 통제특성에 영향을 미치는 다양한 영향변수를 파악하기 위해 기상자료, 취수량 등의 입력 자료를 적용할 필요가 있으며, 머신러닝 내 비지도학습인 딥러닝과 같은 보다 정교한 모델에 대한 추가적인 연구도 수행되어야 할 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2C호
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• pp.109-117
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• 2010

해저지반 내에 매장된 가스하이드레이트가 해리될 경우 많은 양의 가스와 물이 발생한다. 이렇게 발생한 가스와 물이 장기간에 걸쳐 외부로 빠져나가거나 주변 지반으로 이동할 경우 토체 안에는 크고 작은 공극이 형성될 수 있다. 그리고 지속적인 강우나 폭우로 인하여 지반 내의 조립질 흙 사이의 세립분이 유실되거나 고결성 지반 내의 일부 고결이 끊어지면서 골격 내에 빈 공간이 형성될 수 있다. 본 연구에서는 가스하이드레이트의 해리로 형성되거나 또는 유수작용으로 인하여 지반 내의 일부 재료가 유실되거나 용해되어 형성된 비교적 큰 공극이 지반의 강도에 미치는 영향을 연구하였다. 가스하이드 레이트를 포함한 토체나 유실성 지반의 골격을 시뮬레이션하기 위하여 입도가 균등한 글라스비즈를 사용하였다. 글라스비즈를 2%의 시멘트비와 7%의 함수비로 혼합하여 몰드 안에 5층으로 나누어 다져 원기둥 모양의 공시체를 만들었다. 흙입자에 비하여 상대적으로 큰 공극은 의약품에 일반적으로 사용되는 빈 캡슐을 넣어 형성하였다. 캡슐을 각층 높이의 중앙부분에 넣고 다음 층을 쌓아 다지는 방식으로 완성하였으며, 캡슐의 개수와 방향, 그리고 캡슐의 길이를 달리하면서 다양한 공시체를 제작하여 2일 동안 양생시킨 다음 일축압축시험을 실시하였다. 공시체 내에 형성된 공극(캡슐)의 체적(개수)과 방향 그리고 공극의 길이에 따라 공시체의 일축압축강도는 차이를 보였으며, 공시체 내에서 공극이 차지하는 체적과 단면적이 강도에 중요한 영향을 미쳤다. 공시체 내에 형성된 큰 공극으로 일축압축강도는 공극이 없는 공시체 강도의 최대 35%까지 감소하였다. 이와 같은 연구 결과는 가스하이드레이트 해리 후 지반의 장기적인 강도 변화와 지반 내의 세립분의 유실로 인한 강도 감소를 예측하는데 사용될 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5D호
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• pp.783-796
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• 2006

본 연구에서는 1998년부터 소성변형의 방지를 위해 도입되어 온 내유동포장의 도입 타당성을 검정하기 위해 일반포장과 내유동포장의 공용성 및 경제성을 비교평가하는 것을 목적으로 하였다. 이를 위해 34구간의 실제 국도의 포장 데이터를 수집하여 러팅(rut depth) 자료를 기반으로 포장의 장기 공용성 및 경제성 분석을 실시하였다. 포장별 공용성 예측을 위해 소성변형(Rutting) 자료를 기반으로 세계은행에서 개발한 HDM-4의 악화추정모형을 이용하였으며, 분석기간동안에 발생하게 되는 관리자비용과 이용자비용을 경제성 평가기준으로 고려하였다. 나아가 최적유지보수 시점과 예산의 확보수준에 따른 포장 공용성의 변화 추이도 살펴보았다. 40년 장기 분석기간을 통해 대부분의 대상 포장 구간에서 내유동포장이 유지관리 측면에서 경제적인 것으로 나타나 내유동포장의 도입 타당성을 확인할 수 있었다. 또한 포장관리시스템의 유지관리 및 의사결정에 HDM-4의 적용가능성을 확인할 수 있었다. 다만, 이 결과는 본 연구의 대상구간인 34개 포장단면의 러팅(rut depth) 자료를 기반으로 한 분석이며 향후 종단평탄성과 균열 데이터도 포함한 공용성 및 경제성 분석이 요구된다. 또한, 사회-환경비용, 공사로 인한 지체비용 등에 대한 추가적인 고려가 필요할 것으로 판단되며 포장의 장기 공용성(LTPP)자료의 확보에 대한 노력도 필요할 것이다.