• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.71-76
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• 2017

선박 및 해양구조물 설계에 있어 롤댐핑에 관한 문제는 유체점성과 현상자체의 비선형성으로 인해 공학자들에게 있어 난제로 남아있다. 본 연구에서는 강제동요방법을 이용하여 원형실린더의 점성 롤감쇠에 관한 연구를 수행하였다. 토크 센서를 이용하여 강제동요 시 발생하는 롤모멘트(roll moment)를 강제동요 주기별로 계측하였고 이를 실험식(empirical formula)과 비교 검토 하였다. 점성에 의한 전단력으로부터 계측된 토크의 크기가 상대적으로 작은 값임에도 불구하고 실험식으로부터 얻어진 계산값들과 정성적으로 유사한 결과를 보였고, 일부 주기에서는 정량적으로도 잘 일치하는 결과를 보였다. 또한, PIV 계측기법을 통해 원형실린더 벽면주위의 유동을 면밀히 관찰하였으며, 유체점성으로 인해 원형실린더 벽면근처에서 경계층이 형성되고 자유수면에서 원형실린더의 주기적인 강제회전동요로 인해 미소한 크기의 파가 생성(wave making)됨을 PIV 계측결과의 분석을 통해 확인하였다. 본 연구에서는 점성 롤감쇠로 인한 실험식의 적합성을 모형시험을 통해 확인하였고, PIV 계측기법을 통해 벽면주위의 유체점성으로 인한 조파현상을 입증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.503-509
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• 2020

Semi-submergible, Tension-leg Platform 등과 같은 부유식 해양구조물에서 점성효과를 고려하여 항력에 기인한 점성 표류력를 구하는 것은 최근까지 잘 고려되지 않았던 설계 요소이다. 본 논문에서는 파랑과 조류를 고려한 부유식 수직 실린더 구조물에 작용하는 평균 점성 표류력에 대한 해석적 수식 해를 구하였다. 기존의 고정된 실린더에서 구한 방식과 같이 실린더의 수면 위로 나온 부분을 Splash Zone, 수면 아래의 잠긴 부분을 Submerged Zone 으로 구분하였다. 파랑이 존재하는 경우는 Splash zone 에서만 고려되고, 파랑과 조류를 포함한 경우는 Splash Zone 과 Submerged Zone 모두에서 각각 식을 구하였다. 기존 연구의 RAO 결과값을 활용하여 고정된 실린더에 작용하는 평균 점성 표류력의 계산 결과와 비교하였다. Splash Zone에서 파랑만 존재하는 경우를 제외하고 대부분의 주파수 영역 대에서 부유식 실린더에 작용하는 평균 점성 표류력의 크기가 상대적으로 고정된 실린더에 작용하는 표류력의 크기보다 크게 나오는 것을 볼 수 있으며, 특히 조류가 상대적으로 더 중요하게 고려되는 경우 더 크게 증가함을 알 수 있었다. 따라서, 본 연구 결과를 통해 부유식 해양 구조물 설계시 항력으로 인한 점성 표류력의 추론을 제시할 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권8호
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• pp.49-58
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• 2010

본 연구에서는 점성토지반에서의 이차압밀특성을 규명하기 위해 정규압밀 영역에 대해 표준압밀시험을 수행하고, Yoshikuni가 제안한 탄-점성 압밀이론의 유한차분해석결과를 이용하여 점성토지반의 압밀특성을 조사하였다. 압밀시험은 초기압밀하중 0.8, 1.6, 3.2, 6.4kgf/$cm^2$의 4케이스에 대해 압밀하중 증분비(${\Delta}p/p_0$)를 1.0으로 하여 수행하였다. 또한 압밀하중증분비의 영향을 명확히 하기 위해 압밀하중 증분비를 변화시킨 장기압밀시험을 수행하였다. 얻어진 실내실험결과에 대해 탄-점성 압밀이론을 이용한 수치해석을 실시한 결과, 수치해석결과가 1차압밀과정에서 약간지연(또는 조기진행)되는 결과가 얻어졌지만, 이차압밀과정에 대해서는 잘 일치한 것으로부터 그 적용성을 검증하였다. 또한 일반적인 점성토지반의 모델지반을 작성하고 압밀특성에 영향을 미치는 압밀정수에 대해 수치모델링을 수행하고 그 영향에 대해서 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.55-64
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• 2002

본 논문에서는 점탄-점소성 구성모델을 다층지반에서의 대형지진 발생시의 조건에 적용하기 위해 일본 고베 포트아일랜드에서 발생한 1995 Hyogoken Nanbu 지진에 대한 지진응답 해석을 수행하였다. 지진응답해석 결과 점성토의탄-점소성 모델과 점탄-점소성 모델로 계산된 가속도 기록은 포트아일랜드에서 계측된 가속도 기록과 거의 일치함을 알 수 있었으며, 점성토 지반 부근에서 점탄-점소성 모델과 탄-점소성 모델은 미세하게 다른 거동 특성을 나타내어 점소성 모델의 타당성을 확인하였다. 따라서 동적 점탄-점소성 구성모델은 대변형률 영역에서 점성토의 소성변형을 유발하는 대형 지진 등의 발생시 점성토의 증폭 및 감쇠특성의 파악을 위해 적용가능한 모델임이 입증되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권7호
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• pp.79-89
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• 2004

본 연구에서는 탄.소.점성 구성모델을 비교적 간단한 수학적 합성유도방식에 기초하여 제안하였다. 이를 위하여 비등방성 modified Cam-Clay model을 일반응력공간으로 확장시켰으며generalized viscous theory를 단순화하여 각각 소성 및 점성의 구성관계로 활용하였다. Damage 원리를 구성모델에 추가하였으며, 모든 식의 변형 및 개발은 모델정수의 수를 감소시키는 원칙에 입각하여 수행하였다. 개발된 구성모델을 활용하여 점성토의 크리프거동을 예측하였으며 이를 실험결과와 비교분석하였다. 예측된 결과는 크리프파괴의 경우를 포함한 실험결과와 비교적 양호하게 일치하는 결과를 보여주었다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권4호
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• pp.57-64
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• 2011

펄스 데토네이션 엔진에서와 같이 탄화수소를 연료로 하는 데토네이션 파는 강한 불안정성을 가지며 난류 연소 효과를 고려한 연구를 수행하여야 함이 제시된 바 있다. 본 연구에서는 강한 불안정성을 가지는 데토네이션 파의 구조를 이해하기 위하여 비점성 해석, 점성 해석, 난류 모델 및 간단한 난류 연소 모델을 고려한 수치 해석 연구를 수행하였다. 모델링 수준에 따른 연구를 통하여 점성 및 난류는 저주파 특성에는 거의 영향이 없으나, 고주파 특성을 강화하는 경향이 있는 것으로 보인다. 한편, 데토네이션 연구를 위한 난류-연소 상호 작용 모델에는 활성화 에너지의 영향이 고려되어야 하는 것으로 여겨진다.

• 한국농공학회논문집
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• 제54권3호
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• pp.159-168
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• 2012

본 연구에서는 해성 점성토에 대하여 반복 삼축시험을 실시하고 응력-변형률 관계 및 유효응력경로 특성 분석을 통해 동적 변형 및 강도 특성을 조사하였다. 시험에 사용된 시료는 일본 도쿠시마현의 코마츠시마 항 인근에서 채취된 점성토이며, 반복 삼축시험으로 동적 비배수 삼축시험, 동적 비배수 삼축시험 후 동적 삼축변형시험, 다단계 동적 비배수 삼축시험, 동적 삼축 변형시험 등 4종류의 시험을 수행하고, 시험 주파수로서 0.1 및 0.01 Hz을 적용하였다. 본 연구 결과 0.01 Hz로 수행된 동적 삼축시험 결과는 0.1 Hz로 수행된 삼축시험 결과보다 평균유효응력의 감소량이 크며, 반복 하중은 해성 점성토의 구조적 약화를 초래하고 초기 거동시 발생하는 간극수압과 밀접하게 관련이 있는 것으로 나타났다. 또한 미소변형률 영역에서 등가 탄성계수는 시험 횟수가 증가함에 따라 점차 감소하며, 감쇠비는 점차 증가하는 것으로 보아 변형계수는 반복 하중으로 인한 전단변형률의 축척에 따른 변형률 의존 거동에 관련하는 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제2권1호
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• pp.71-78
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• 1998

본 연구는 점탄성 감소기가 설치된 건물의 고유치 해석을 위하여 라그라란지 승수 방법(Lagrage multiplier formulating)을 이용하였다. 특성방정식은 건물의 고유진동수, 감소기가 설치된 층의 모드 성분, 감쇠기의 점성 및 강성에 관계된 식으로 나타났으며, 감쇠기의 점성으로 인하여 복소수의 형태로 표현이 되었다. 유도된 특성방정식은 고유치 해석을 위한 일반적인 형태의 식이 아니므로 본 연구에서는 그림 해석을 통하여 감쇠기의 설치로 인한 점성과 증가로 건물의 복소 고유진동수의 변화를 분석하는 방법을 제시하였다. 그림 해석으 결과에 따르면 감쇠기의 점성과 강성으로 인한 복소 고유진동수의 물리적인 의미를 확인할 수 있으며, 최소 및 최대값을 예측할 수 있다. 또한, 복소 고유진동수를 실수의 고유진동수와 모드 감쇠비로 변환하여 상태방정식에 의한 방법의 결과와 비교하여 정확성을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.435-443
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• 2010

본 연구에서는 MR(Magneto-Reological)제어기가 설치된 단자유도 구조물의 응답을 예측하기 위하여 구조물의 운동방정식을 해석적으로 분석하고 주요변수를 파악하였다. MR제어기의 수치 모델로는 마찰 및 점성감쇠로 단순모델한 Bingham모델을 사용하였다. 자유진동과 조화진동일때의 응답감쇠를 결정짓는 주요변수가 각각 마찰력과 최대정적복원력의 비 $R_f$, 마찰력과 최대조화가진력의 비 $R_h$ 임을 파악하였다. 비선형 미분방정식을 등가의 선형 미분방정식으로 변환하기 위하여 마찰력에 의한 에너지 소산을 등가의 점성에너지로 치환하여 등가점성감쇠와 등가점성감쇠비를 유도하였다. 마지막으로 등가선형화과정을 검증하기 위하여 실제 지진에 대한 구조물의 응답을 비선형 미분방정식의 해와 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.629-640
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• 2007

본 논문에서는 무한영역을 유한의 요소영역으로 표현하는데 있어서 가장 폭넓게 사용되는 점성감쇠기를 이용한 흡수경계의 성능을 향상시키기 위한 연구를 수행하였다. 2차원 평면조화파동방정식을 이용하여 응력파의 경계면으로의 입사각에 따른 흡수경계조건을 최적화 하였으며, Miller 등이 제안한 반무한 탄성체에서의 주기하중에 의한 전파식을 최적화된 점성감쇠기를 이용한 흡수경계 조건식에 삽입한 후 방정식의 해를 직접 비교함으로서 해석적인 검증을 수행하였다. 또한 수치적 검증을 위해 유한요소법을 사용하여 Miller 등의 파진행 문제를 구현하였으며, 이때 흡수경계를 구현하기 위해 점성감쇠기를 부착시킨 수치모형에서의 변위와 파의 도달시간을 고려하여 반사파의 영향을 제거시킨 수치모형에서의 변위를 비교함으로써 흡수율을 산정하였다. 흡수율은 수치모형의 경계와 내부점에 대해 각각 산정되었으며 이를 통해 수치적 검증을 수행하였다.