• 전산구조공학
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• 제10권2호
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• pp.5-12
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• 1997

최근 지진에서 발생한 건물의 손상을 살펴보면, 지진하중을 받는 건물의 3차원 거동에 의해서만 설명할 수 있는 경우가 많이 있다. 특히, 비대칭의 평면을 가지는 건물에서 발생하는 비틀림 거동은 2차원 모델로는 파악하기가 어렵기 때문에 구조물과 개별 부재의 3차원 거동을 보다 정확히 이해함으로써 구조물의 내진능력을 더 정확히 평가할 수 있다. 이를 위해서는 3차원 모델에 의한 비탄성 동적해석이 필요하게 된다. 현재, 전산기의 발달과 더불어 많은 자유도를 요구하는 3차원 구조물의 비탄성해석이 가능해지고, 구조부재의 비탄성거동에 관한 많은 실험으로 다양한 구조부재의 모델이 개발되어 지진에 대한 건물의 설계시 개인용 컴퓨터를 사용하여 이러한 3차원 비탄성 동적해석의 반영이 가능하게 되었다. 실제로 지진이 많이 발생하는 국가에서는 비탄성해석에 대해 많은 연구들이 진행되고 있으며, 일부 국가에서는 건물의 내진설계시 강진에 대한 비탄성해석을 요구하고 있다. 이 글에서는 삼성건설 기술연구소에서 도곡동 102고층 건물의 해석에 사용하였던 3차원 비탄성 동적해석 프로그램인 CANNY-E에 대하여 그 구성과 특징을 소개하고자 한다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.59-62
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• 2009

유체-고체 상호작용(FSI)은 산업전반에서 꼭 필요한 분야이면서도 쉽게 접근하기가 어려운 전산역학 분야의 난제 중 하나이다. 유체-고체 상호작용의 전산해석에서 유체와 고체 사이의 불일치 격자망을 어떻게 처리하는가는 매우 어렵고 민감한 부분이 된다. 운동학적 연속성과 계면을 따른 응력의 평형을 추적하기 위해 유체와 고체의 계면에서는 각각의 영역에서 해석된 물리량들을 다른 영역으로 정확히 전달해야 하는데 대부분의 유체-고체 상호작용의 문제들은 불일치 격자를 가지고 있기 때문에 불일치 격자망을 효과적으로 처리하는 수단이 필요하다. 그래서 넓은 분야에 걸쳐 적용 가능한 유체 고체 상호작용 문제에 대한 효과적인 해석방법의 제안이 큰 의미를 갖는다고 생각한다. 따라서 본 연구에서는 유체-고체 계면의 운동을 이동최소제곱 기반의 변절점 요소를 사용하여 모사함으로써 2차원 유체-고체의 상호작용(FSI)을 위한 새로운 접근방법을 제시하였다.

• 전산구조공학
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• 제10권1호
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• pp.19-26
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• 1997

본 고에서는 막구조물의 설계시 반드시 수행되어양 하는 형상해석과 응력-변형해석과정을 간략하게 언급하였다. 막구조물의 설계과정은 3부분의 주요 단계로 나뉘어진다: 형상탐색, 하중해석, 재난도 생성. 여기에서는 형상탐색과 하중해석 단계만을 다루었다. 언급된 비선형 유한요소해석 과정은 형상탐색과 하중해석 모두에 적용할 수 있다. 또한, 형상탐색해석에 대한 3가지 방법 즉, 등장력곡면, 비등장력곡면 그리고 비선형변위해석 등이 초기 평형형상을 결정하는 방법으로 소개되었다. 형상탐색에 대한 여러 접근법의 사용 가능성은 다양한 막구조물에 대한 설계를 편리하게 한다. 여기에서는 언급되지 않았으나, 우리나라에도 형상해석, 응력해석 뿐 아니라 막구조물의 시공과정에 대한 시공해석과 막면 형성에 매우 중요한 단계인 재단도해석(Cutting Pattern Analysis)에 대한 연구와 막구조물의 적용분야를 넓히려고 하는 응용연구가 절실히 필요한 것으로 판단된다.

• 전산구조공학
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• 제4권2호
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• pp.9-12
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• 1991

공학문제에 있어서, 해석적으로 접근할 수 없었던 많은 경우의 문제들이 유한요소법(Finite Element Methods)의 정형화된 모형화 및 해석과정을 통하여 쉽게 접근되어질 수 있었다. 최근 보다 효율적인 요소개발과 컴퓨터 기술의 발달로 유한요소법은 더욱 효과적인 해석 수단이 되어가고 있다. 그러나 지반공학 문제와 같은 무한영역 문제를 유한요소법으로 해석할 경우, 매우 큰 영역을 모형화하기 위하여 많은 수의 요소가 요구되며 이에 따른 자유도(Degree of Freedom) 수의 증가로 많은 계산시간을 요구하게 된다. 본 고는 무한영역 문제를 효과적으로 모형화하기 위하여 연구, 개발되어진 무한요소(Infinite Element)에 대하여 소개하려 한다. 무한요소의 기본개념과 강성행렬의 형성방법을 보인 후, 기초공학 문제를 예로 하여 이의 적용방법을 간략하게 설명하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.388-391
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• 2011

이 논문에서는 인도의 BARC에서 가압중수형 격납건물의 선형탄성 거동 및 균열의 발생형상과 극한내압 평가를 위해서 건설한 1/4 축소모델 격납건물에 대하여 실험한 결과와 유한요소 해석에 의한 결과를 비교 분석하였다. 유한요소 해석은 상용프로그램인 ABAQUS를 이용하였고 각각의 구조재료에 대한 수치 해석모델을 작성하여 내압해석을 수행하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.561-564
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• 2011

다양한 공학/산업적 측면에서 동적 취성 파괴 현상은 매우 중요하다. 취성 균열은 다른 균열 전파에 비해 그 전파 속도가 매우 빠르고 전파 범위가 넓기 때문에 대규모의 파괴 현상을 일으킨다. 동적 전파 중인 취성 균열 거동을 모델화하기 위해 오랜 기간 동안 많은 연구가 진행되었지만, 여전히 많은 부분들이 해석되지 못한 채 남아있다. 특히 균열 생성 및 전파를 위해 인위적인 조건들을 도입해야 하는 것은 기존 방법론들이 가지는 공통적인 문제점이다. 본 연구는 peridynamics를 동적 분기 균열 문제 해석에 도입한다. Peridynamics는 전통적인 연속체 이론에 기반한 수치해석 모델화 기법으로 균열과 같은 비연속성이 있는 문제의 모델화에 강점이 있으며, 인위적인 조건 없이 매우 간단한 방법으로 파괴 현상을 해석할 수 있다. 본 연구에서는 peridynamics 모델이 실험적으로 관측된 분기균열 형상과 균열 전파 속도를 매우 잘 예측해 낼 수 있음을 보인다. 또한 균열팁 주변에 높은 응력이 발생할 때 나타나는 연쇄 분기 현상도 해석할 수 있다. 이와 같은 연구를 통해 응력파가 균열 전파 속도를 변화시키고 전파 방향에도 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 수치해석 결과도 또한 실험 결과들과 잘 부합함을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.194.1-194.1
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• 2016

방사성 폐기물의 운반이나 장기 보관 시 방사성 물질의 침출을 차단하기 위한 유리화 기술을 실현하기 위해 이송식 아크 플라즈마에 대해 전산해석을 수행하였다. 본 연구에서는 운전전류나 아크길이와 같은 운전조건 변화에 따른 열플라즈마의 특성 변화 뿐만 아니라 150 kW급 고출력 이송식 아크 플라즈마의 최적 설계를 위하여 핵심 부품인 파일럿 노즐의 길이와 직경 변화에 따른 예상 용융영역을 전산해석 하여 방사성 폐기물의 유리화 기술을 상업적으로 이끌어내는데 기초 자료를 제공하고자 하였다. 노즐직경은 4, 5, 6 mm로 변화시켰으며, 길이는 2, 4, 6mm로 하였다. 이러한 다양한 설계조건에 대하여 운전변수로는 전류 200 A, 방전 기체인 알곤의 유량 15 L/min, 아크 길이 2 cm로 고정하였다. 전산해석 결과 노즐직경이 작을수록 아크압축 효과에 의해 중심부에서 최고 온도가 높은 열플라즈마 제트를 발생시킬 수 있으나, 반경방향으로 온도구배가 커서 고온 구간이 급격히 감소하는 경향이 예상되었다. 반면 노즐직경이 증가할수록 아크 압축효과는 줄어들지만 반경방향으로 온도가 완만히 감소하여 콘크리트가 대부분인 유리화 대상물질을 충분히 용융시킬 수 있는 $2,600^{\circ}C$ 이상의 고온 면적이 넓어지게 될 것으로 예상되었다. 또한, 노즐길이가 줄어들 경우 아크방전의 안정성은 다소 떨어 질 수 있으나 수 있으나 고온의 열플라즈마 제트가 반경방향으로 효과적으로 넓어 질 수 있음이 예측되었다. 따라서 고온 영역의 확장 관점에서 이송식 아크 플라즈마 토치를 제작할 경우 아크의 안정성을 유지하는 범위 내에서 파일럿 노즐의 직경을 크게 하고 길이는 짧게 하는 것이 효과적인 유리화를 위해 유리할 것으로 예상되었다.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2013년도 추계학술대회 초록집
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• pp.208-209
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• 2013

본 연구에서는 철갑소이탄이 장갑을 관통한 후 전투시스템 내의 적재포탄(고폭탄 또는 추진제)에 피탄되었을 때 순간화재 발생확률에 대해 전산해석을 수행하였다. 장갑은 RHA 재질로 설정하였고, 장갑 두께를 5~30 mm까지 5 mm씩 증가시키며 전산해석을 실시하였다. 고폭탄은 COMPB, TNT, PBX가 사용되었으며 추진제는 ANB가 사용되었다. 본 해석은 Autodyn 프로그램을 사용하였으며, 순간화재 발생 여부를 해석하기 위해 Lee-Tarver ignition and growth model을 사용하였다. 해석 결과, 철갑소이탄이 고폭탄 TNT와 PBX에 피탄되었을 때, 순간화재 발생확률이 모두 100%를 나타내었으며, 고폭탄 COMPB의 경우, 0.8~0.08%로 나타났다. 추진제 ANB의 순간화재 발생확률은 3.8~3.6%로 나타났다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.574-578
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• 2011

본 논문에서는 해저케이블 부두 하역용 장비인 코일링 암(coiling arm)에 대한 구조설계 및 해석을 수행하였다. 본 연구에서는 구조설계를 위해 3차원 CAD프로그램을 이용하여 모델링하였고 구조해석 프로그램을 이용하여 유한요소법에 기초한 전산해석 기법으로 해석을 수행하였다. 코일링 암의 목적에 맞추어 케이블을 케이블 탱크에 가이드 할 수 있도록 베어링 및 롤러를 설계하여 메인 암이 회전하고 케이블 가이드가 이동할 수 있도록 하였고, 기존의 외국 모델에서 사용하던 와이어 및 모터 시스템을 이용한 케이블 가이드 작동방식을 유압 시스템을 이용한 작동방식으로 변경하여 설계 및 제작이 쉽고 사용자가 직관적으로 작동할 수 있도록 설계하였다. 자중 및 케이블 하중에 대한 응력 해석을 수행하였고, 유압시스템에 의한 파손 가능성을 고려하였다. 케이블 가이드에 이동 및 지면 경사도에 따른 전복해석을 수행하였으며, 설치 장소를 고려한 풍하중 효과도 추가로 고려하였다. 본 연구를 통해 코일링 암의 작동방식을 개선하였으며 설계 및 해석 방법을 확립과 더불어 국내 최초로 실제 코일링 암을 제작 및 설치하였다.

• Composites Research
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• 제19권6호
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• pp.8-15
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• 2006

본 연구에서는 대형 LCD 패널 제조용 복합재 롤러에 대한 3차원 회전체 동역학 해석을 수행하였다. 전산해석은 로터시스템의 회전에 의한 자이로스코픽 영향을 고려한 일반적인 유한요소법에 근거하고 있다. 본 연구에서는 유럽의 범용 상용 유한요소해석 프로그램인 SAMCEF를 활용하였으며 이는 전문적인 로터해석 모듈을 포함하고 있다. 전산해석 기법의 검증을 위해 베어링 지지된 2중 회전축 로터 모델에 대한 해석 및 비교결과를 제시하였다. 설계된 복합재 롤러 모델에 대한 상세 유한요소 모델을 구축하였으며, 중력 효과를 고려한 전산해석을 통하여 실제 운용환경에서의 진동특성을 고찰하였다. 이의 결과로 다른 회전조건에 대한 로터 안정성 선도 및 불평형 응답에 대한 결과들을 제시하였다.