• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1235-1239
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• 2009

우리나라는 유로연장이 짧고, 경사도가 심하며, 산업화가 진행되면서 무분별한 개발로 인해 불투수층 면적이 많고, 이상기후로 인한 국지성 호우로 인해 소규모 지역의 피해가 심각한 실정이다. 따라서 피해를 줄이기 위해서는 소규모 지역의 정확한 데이터베이스 구축과 정확한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 합리식과 절점유출형 해석법을 통하여 STORMCAD 모델과 비교 분석하여 모델의 적용가능성을 검토 하였다. 분석 방법은 합리식을 이용한 유역의 유출량은 강우강도 10분에 1.90($m^3$/sec), 1.92($m^3$/sec), 60분에 0.82($m^3$/sec), 0.87($m^3$/sec)로 STORMCAD가 조금 높게 나 타났지만, 큰 차이를 보이지 않았다. 각 절점 결과에서 다소 차이를 나타내는 절점이 있지만 대부분 비슷한 유출 형태를 보였다. TR-55방법을 이용하여 관의 유속을 분석한 결과는 TR-55가 STORMCAD에 비해서 높은 값을 나타내었다. 이는 절점 사이의 간격을 줄이거나 경사도를 완만하게 함으로써 차이를 줄일 수 있을 것으로 판단 된다. 연구결과 STORMCAD 모델을 이용하여 계산된 모의 결과 값이 큰 이론적인 값과 큰 차이를 보이지 않으므로 실무에서도 유용하게 적용 할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.17 no.1
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• pp.1-10
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• 2004

Adaptive finite element analysis, in which its solution error meets with the user defined allowable error, is recently used to improve the reliability of finite element analysis results. This adaptive analysis is composed of two procedures; one is the error estimation of an analysis result and the other is the reconstruction of finite elements. In the (p-method, an element size is controlled by relocating of nodal positions (r-method) and the order of an element shape function is determined by the hierarchical polynomial (p-method) corresponding to the clement solution error by the enhanced SPR. In order to show the effectiveness and the accuracy of the suggested rp-method, various numerical examples were analyzed and these analysis results were examined by comparing with those obtained by the existed methods.

• Computational Structural Engineering
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• v.10 no.2
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• pp.179-188
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• 1997

A 4-node element for efficient finite element analysis of plate bending is presented in this paper. This element is formulated based on Mindlin plate theory to take account of shear deformation. To overcome the overestimation of shear stiffness in thin Mindlin plate element, especially in the lower order element, five nonconforming displacement modes are added to the original displacement fields. The proposed nonconforming element does not possess spurious zero-energy mode and does not show shear locking phenomena in very thin plate even for distorted mesh shapes. It was recognized from benchmark numerical tests that the displacement converges to the analytical solutions rapidly and the stress distributions are very smooth. The element also provides good results for the case of high aspect ratio.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.35 no.9
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• pp.1091-1097
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• 2011

The SGBEM-FEM alternating method has been known to be a very effective method for analyzing threedimensional cracks in a finite body. The accurate values of the stress intensity factor can be obtained for a general planar or nonplanar three-dimensional crack. In the existing method, eight-noded quadrilateral boundary elements are used to model a crack. In some cases, three-node triangle boundary elements are more convenient for the modeling of a crack with a general shape. In this study, a crack is modeled with three-noded triangular and seven-noded quadrilateral elements by using the advancing-front mesh generation method. The stress intensity factors are obtained for cracks with several shapes and the accuracy of results is examined.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.157-157
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• 2015

최근 들어, 송 배수 시스템의 펌프운영을 최적화하여 운영비용을 절감하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 펌프운영을 모의하기 위해서는 수 일간의 시간모의가 필수적이며, 최적화 알고리즘 등과의 연계를 통한 시뮬레이션이 필요한 경우가 많다. 하지만, 대규모 네트워크의 경우 관로 및 절점의 수가 수천, 혹은 수 만개에 달해 수리해석 및 최적화에 소요되는 시간이 길어지는 문제가 발생한다. 이에 본 연구에서는 효율적인 수리해석을 위해 상수관망 네트워크를 골격화(skeletonization)하는 방법을 제안한다. 상수관망시스템의 골격화는 본래의 상수관망 수리 거동을 변화시키지 않는 범위에서 관로와 절점의 삭제, 통합을 통해 복잡한 상수관망을 단순화하는 과정이다. 이러한 골격화 방법은 단순골격화 방법과 등가길이관 방법(Equivalent Length Pipe Method)으로 구분할 수 있다. 단순 골격화 방법은 해당 상수관망 수리해석에 큰 영향을 미치지 않는 소구경관을 삭제하거나, 특정 구역의 여러 수요절점을 하나의 수요절점으로 통합하는 방법이다. 등가길이관 방법은 관경과 연장이 상이한 복수의 관에 동일한 유량이 흐르는 경우, 관경, 연장, 조도계수 등을 조절하여 동일한 수두 손실이 발생하는 하나의 관으로 통합하는 방법이다. 국내에 실제 운영되고 있는 지방상수도를 대상으로 골격화를 진행하였으며, 수리해석 프로그램은 미국 환경청에서 개발한 EPANET을 사용하였다. 본 연구에서 개발한 골격화 기법을 통해 대규모 상수관망의 해석에 소요되는 시간을 단축할 수 있으며, 실제 상수관망의 운영에 도움이 될 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.8-8
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• 2016

최근 기상상태의 불안정으로 인하여 위험기상이 빈번히 발생하고 있다. 우리나라는 지리적으로 단시간에 매우 높은 강우강도를 유발하는 강우사상이 빈번하게 발생하여 홍수사상이 유발되기 쉽다. 기후변동으로 인하여 지난 30년 동안 극한강우의 발생 빈도는 점차 증가하고 있다. 따라서 본 연구에서는 과거부터 현재까지의 강우패턴을 입력 자료로 사용하여 극단적으로 변화하는 강우사상에 대하여 면밀한 분석을 수행하였다. 본 연구에서는 극치강우사상을 분석하는데 있어 서로 다른 절점기준을 사용하였다. 첫째, 6시간 누적 강우량이 70mm를 초과하는 경우이며 두 번째는 1시간 누적 강우량이 30mm를 초과하는 경우로 구분하였다. 강우빈도 해석을 수행함에 있어 확률분포형의 매개변수의 불확실성을 보다 정량적으로 산정할 수 있는 Bayesian 기법을 적용하였으며, 또한 각각의 절점기준에 따라서 분류된 강우사상 발생시 종관기후학적 분석을 수행하였다. 이를 위해 미국 대기해양청 재해석자료를 활용하였다. 연구결과 산악지역의 극치강우 발생 증가를 확인하였으며, 동중국해 지역의 저기압 특성과 북태평양 고기압 특성이 우리나라 극치강우현상에 주로 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.395-395
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• 2020

연안 지역의 침수 모의에 관한 국내 연구들은 간단한 월파량 공식 및 조위와 강우만을 결합하여 모의하였거나, 강우 없이 조위와 월파만을 고려하여 모의한 경우가 대부분이었다. 그렇지만 연안 지역의 침수는 강우와 (조위 포함) 월파가 시간에 따라 변하면서 발생하므로, 두 외력조건을 고려하는 침수 모의가 필요하다. 이에 본 연구에서는 연안지역의 침수 분석 시 강우-유출 분석과 2차원 지표면 침수 해석이 가능한 XP-SWMM을 이용하여 강우와 월파의 시간 변화를 고려한 침수 모의 방법론을 제시하고자 한다. 우선 FLOW-3D 모형을 사용하여 연안 지역의 흐름 분석과 월파량 시계열을 산정하였고, XP-SWMM에 산정된 월파량 시계열을 입력하기 위해 해안가 지역에 절점을 생성하였다. 절점의 위치는 FLOW-3D 모형에서 월파량 시계열을 산정한 격자의 중심 위치이다. 월파량 시계열 산정 시 FLOW-3D 모형의 격자를 XP-SWMM에서 모두 고려하기에는 많은 시간이 소요되므로 3개의 격자를 묶어 하나의 절점으로 구현하였고, 3개의 격자에서 산정된 월파량 시계열의 합을 해당 절점에 반영하여 XP-SWMM으로 침수 모의를 진행하였다. 제시된 방법의 적절성을 검토하기 위해 강우와 월파가 동시에 발생한 태풍 차바 내습 시 부산에 위치한 마린시티에 적용하였다. 분석 결과, 한국국토정보공사에서 제공하는 침수흔적도와 모의 결과가 유사함을 확인하였다. 본 연구는 연안 지역의 침수 해석 시 XP-SWMM으로 강우와 함께 월파를 고려한 침수 모의 방법을 제시한 연구 사례로서 의의가 있다. 이는 XP-SWMM의 범용성과 호환성을 높이는 방법론이며, 실제 침수 현상과 가깝게 재현할 수 있다고 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.181-181
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• 2022

상수도 관망은 비정상상황에서도 안전한 물을 안정적으로 공급하는 것을 목표로 한다. 따라서 상수도 관망의 최적 설계는 수리학적 제약조건 (i.e., 절점의 압력, 관의 유속)을 만족하는 설계안을 제시한다. 하지만 점차 커지는 도시 규모에 따라 수질적으로 안전한 물을 공급하지 못하는 문제가 발생하고 있다. 또한, 상수도시스템의 형식 (i.e., 수지상식, 혼합식, 순환식)에 따라 용수의 체류 시간, 절점의 압력 등이 상이하다. 따라서, 본 연구에서는 도시 규모 및 형식과 잔류염소 농도를 고려한 상수도시스템 최적 설계를 진행하였다. 절점의 개수에 따라 도시의 규모를 분류하였으며, BI(BI; Branch Index) 지수를 통해 상수도시스템의 형식을 분류하였다. 또한, 수리학적 제약조건(i.e., 절점의 압력)과 수질적 제약조건 (i.e., 잔류염소 농도)을 설정하여 수리-수질을 동시에 만족하는 최적 설계안을 도출하였다. 비상시에도 물을 안정하게 공급하기 위하여 시스템의 탄력성과 설계비용을 목적함수로 설정하여 다목적 최적 설계를 진행하였다. 이러한 연구는 압력만을 고려한 기존 설계단계에서 수질적 측면을 동시에 고려하여 수질 측면의 안전성을 향상할 수 있다. 또한, 시스템의 탄력성을 고려하여 비정상상황에서도 물을 공급하여 사용성을 향상하는 설계안을 도출하여 수리학적 안정성을 만족하며, 경제적 측면도 향상할 수 있다.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.19 no.2
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• pp.76-83
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• 2015

This paper aims at developing an environmentally friendly modular dome structure system with highly filled extrusion wood-plastic composite (WPC) member, and manufacturing a real-size specimen by modularizing members and nodes. The member used in the model is the WPC member with 70% wooden fiber contests, which is higher then previous WPC one. Its members and nodes are modularized by analyzing geometric characteristics of icosahedral-based geodetic dome. Applicapability of the 6ea prototype nodes and 3ea prototype members to the modular dome is examined with the results of the modulaization and the making process for the real-size specimen. Besides, from the analysis results, the lowest buckling mode is expected to be a nodal buckling on a node near the boundary.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.18 no.3
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• pp.349-359
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• 2006

This paper presents a new block stiffness matrix for the analysis an orthogonal Cartesian coordinate system. The displacement fields are defined using the first order shear deformable beam theory. The longitudinal displacement can be expressed as the sum of the projected plane deformation of the cross-section due to Timoshenko's beam theory and axial warping deformation due to modified Vlasov's thin-waled beam theory. The derived element takes into account flexural shear deformation and torsional warping deformation. Three different types of beam elements, namely, the two-noded, three-noded, and four-noded beam elements, are developed. The quadratic and cubic elements are found to be very efficient for the flexural analysis of laminated composite beams. The versatility and accuracy of the new element are demonstrated by comparing the numerical results available in the literature.