• 터널과지하공간
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• 제28권5호
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• pp.426-441
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• 2018

일반화된 Hoek-Brown (GHB) 파괴조건식은 최근 각종 암반공학적 계산에 활발히 이용되고 있지만 Mohr 파괴포락선이 해석적 수식으로 표시되지 않아 적용범위를 넓히는데 어려움이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 이 연구에서는 GHB 파괴함수에 내포된 수직응력 - 접선마찰각 관계식을 다항식으로 최적 근사시켜 접선마찰각을 수직응력의 명시적 근사함수로 표시하는 새로운 방법을 제안하였다. 이 수직응력 - 접선마찰각 관계식을 직선 또는 2차 다항식으로 최적 근사시킬 경우 접선마찰각에 대한 해석적 해가 존재한다. 이 해를 전단응력 - 접선마찰각 관계식에 대입하면 GHB 파괴함수의 근사적 Mohr 파괴 포락선을 유도하는 것이 가능하다. 유도한 근사 Mohr 파괴포락선은 GSI 값 전체 범위에서 정해와 매우 근사함이 입증되었다.

• 터널과지하공간
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• 제24권5호
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• pp.366-372
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• 2014

일반화된 Hoek-Brown (H-B) 식은 절리성 현장암반에 적용되는 암반공학 고유의 파괴조건식이다. 이 파괴조건식에서는 현장암반의 GSI 값을 이용하여 무결암의 강도정수를 현장암반의 값으로 변환시킨다. 현장암반의 특성을 체계적으로 고려한 거의 유일한 암반파괴조건식이라는 측면에서 일반화된 H-B 파괴조건식은 적용범위를 넓혀가고 있지만 비선형 함수라는 단점을 가지고 있다. 이에 따라 일반화된 H-B 식을 선형 Mohr-Coulomb (M-C) 파괴조건식의 틀로 이해하려는 연구들이 시도되고 있다. 이 연구에서는 일반화된 H-B 식에 응력무차원화 변환을 적용하여 접선점착력을 접선마찰각의 함수로 표현하는 명시적 관계식을 유도하였다. 유도된 관계식을 이용하여 암반 질의 변화에 따른 일반화된 H-B 식에 내포된 접선마찰각 - 접선점착력 변화 특성을 고찰하였다. GSI 값의 변화만을 고려한 경우 GSI 값의 증가에 따라 접선마찰각은 감소하고 접선점착력은 증가하는 경향을 보였다.

• 터널과지하공간
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• 제23권3호
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• pp.219-227
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• 2013

Mohr-Coulomb 파괴조건식은 암반구조물의 설계에 활발히 이용되고 있지만 암석의 비선형 강도특성과 중간주응력이 강도에 미치는 영향을 고려할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 Hoek-Brown 파괴조건식이 제안되었으며 최근 중간주응력의 영향을 고려할 수 있는 여러 3-D 파괴조건식들이 제안되고 있다. 그러나 아직까지도 많은 암반공학적 설계과정에서 Mohr-Coulomb 파괴조건식을 이용하여 암반의 파괴 가능성이 평가되고 있고 대부분의 현장 기술자들도 내부마찰각과 점착력으로 암반의 강도특성을 이해하는데 익숙하다. 그러므로 Mohr-Coulomb 파괴조건식에 비해 개선된 비선형 혹은 3-D 파괴조건식의 접선마찰각 및 접선점착력이 구해지면 기존의 Mohr-Coulomb 파괴조건식을 활용하는 틀 안에서 개선된 파괴조건식들의 장점을 이용하는 것이 가능하다. 본 연구에서는 접선마찰각과 접선점착력을 응력불변량으로 표시하는 방법을 제시하고 이를 일반화된 Hoek-Brown 파괴조건식과 Hoek-Brown 파괴조건식을 3-D로 확장시킨 HB-WW 파괴조건식에 적용하였다. 또한 파괴조건식의 중간주응력 의존성을 3차원 주응력 공간에서 기하학적으로 해석하는 새로운 접근법을 제안하였다. 제안된 방법의 실행 사례를 통해 HB-WW 파괴함수의 접선마찰각과 접선점착력은 2-D 파괴함수의 경우와 달리 중간주응력의 크기에 상당한 영향을 받음을 보였다.

• 터널과지하공간
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• 제22권6호
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• pp.462-470
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• 2012

일반화된 Hoek-Brown 암반파괴조건식을 Mohr-Coulomb 파괴조건에 기초한 암반구조물 해석법에 적용시키기 위해서는 등가 마찰각과 등가 점착력을 계산하는 과정이 필요하다. Balmer(1952)이론에 기초한 기존의 접선 순간마찰각과 순간점착력 계산식은 최소주응력 ${\sigma}_3$의 함수로 표시되므로 등가 강도정수의 정수압 의존성 및 응력경로 의존성을 이해하는 데 적합지 않다. 이 연구에서는 응력불변량을 이용하여 일반화된 Hoek-Brown식의 접선 순간마찰각과 순간점착력 계산하는 방법을 제시하여 기존의 방법이 갖는 단점을 극복하였다. 제시된 방법을 이용한 예제 해석을 통해 접선 순간마찰각과 순간점착력의 정수압 의존특성 및 파괴곡면의 팔면체 단면에서 Lode각의 의존성을 고찰하였다. 접선 순간마찰각은 삼축신장 응력조건에서 가장 크며, 접선 순간점착력은 삼축압축 응력조건에서 가장 큰 것으로 나타났다. 접선 순간마찰각과 순간점착력의 정수압 및 Lode각 의존성은 GSI 값이 큰 양호한 암반에서 상대적으로 큰 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제25권3호
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• pp.284-292
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• 2015

일반화된 Hoek-Brown 파괴함수는 GSI 지수를 이용하여 현장 암반의 강도정수를 결정하는 경험적 비선형 파괴조건식으로서 오늘날 다양한 암반공학적 설계에 널리 활용되고 있다. 그러나 여전히 많은 암반공학 전문가들이 암반의 강도를 마찰각과 점착력으로 표현하는 것에 익숙하다. 또한 거의 대부분의 암반안정성해석 수치해석 프로그램이 간편한 선형 Mohr-Coulomb 파괴조건식을 채택하고 있다. 이에 따라 Hoek-Brown 파괴함수를 Mohr-Coulomb 파괴함수 틀에서 이해하는 방법의 제시가 필요하다. 이 연구에서는 한계해석 상계정리를 적용하여 유도된 줄기초의 지지력 공식을 활용하여 Hoek-Brown 파괴조건을 따르는 천부 암반의 등가마찰각과 등가점착력을 계산하는 방법을 제안하였다. 일반화된 Hoek-Brown 파괴함수가 내포하는 접선점착력-접선마찰각 관계식을 이용하여 지지력 상계해를 마찰각의 함수로 표현한 후 최소 지지력 조건의 마찰각을 탐색하여 이를 등가마찰각으로 간주하였다. 제안된 방법을 활용하여 GSI, $m_i$, 교란계수 D가 등가마찰각과 등가점착력에 미치는 영향을 분석하였다.

• 터널과지하공간
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• 제32권5호
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• pp.312-326
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• 2022

암반의 표준 파괴기준식의 하나로 인정받고 있는 일반화된 Hoek-Brown (GHB) 식은 암반공학적 활용에 특화되어 있으며 넓은 범위의 암반조건을 고려할 수 있다. 이에 따라 암반 구조물의 안정성 해석과정에서 GHB 식을 적극적으로 활용하기 위한 많은 연구 노력이 진행 중이다. 이 연구에서는 탄소성 해석법의 일종인 slip-line 해석법을 GHB 파괴기준식과 결합하여 원형터널 주변의 소성반경과 응력분포를 간편하게 계산할 수 있는 해석적 수식들을 유도하였다. 관련 수식 유도과정에서는 파괴 후 거동으로 완전 소성 거동을 가정하였고, 초기지압은 정수압 상태로 가정하였다. 이 연구를 통하여 소성반경은 터널 벽면과 탄성-소성 경계면에 대응되는 두 접선 마찰각을 이용하여 해석적으로 계산할 수 있음을 밝혔다. 또한 유도한 해석 식들을 이용하여 계산한 소성반경과 응력분포는 2008년에 발표된 Lee & Pietruszczak의 수치해석적 방법의 결과와 일치함을 보였다. 이 논문의 후반부에서는 유도한 해석 식을 활용하여 암반의 양호도가 소성영역의 크기, 응력분포, 접선마찰각의 변화에 미치는 영향을 분석하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1986-1988
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• 2005

V-형 선형 초음파 모터를 설계하고 유한 요소 해석 소프트웨어인 ANSYS9.0을 사용하여 모터를 해석하고 그 결과를 도출하였다. 이 모터의 기본적인 구조는 압전 세라믹을 V-형 모터 stator 에 부착한 형태이다. 모터의 동작을 위해서 90도 위상차가 있는 2개의 교류전원을 각각 세라믹에 인가하였다. 그러면 각 세라믹은 압전 역효과와 위상의 차이에 의해 모터 arm을 대칭-비대칭 운동을 하게 만든다. 그리고 이 운동이 타원 제적을 발생시킨다 즉 모터와 슬라이드의 접선에서 이 타원궤적 운동의 마찰력으로 모터가 동작하게 된다. 최적의 조건을 찾기 위해 ANSYS를 이용하여 모터의 구조에 여러 가지 변수-고정점, stator의 재질, arm-body에 부착한 세라믹의 위치, 위상차, arm의 결합각 차, arm-body와 세라믹의 크기 변화, arm의 크기 변화-를 주어 선형 초음파 모터 구조의 최적 조건을 찾아 설계를 하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.515-527
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• 2014

본 연구에서는 국내 모래의 공학적 특성을 파악하기 위하여 표준사, 욕지사, 낙동강사를 이용하여 구속압 조건, $K_0$ 조건, 과압밀 조건, 상대밀도 조건을 다르게하여 삼축압축시험을 실시하였다. 삼축압축시험 결과, 변형률 ${\epsilon}_1$에 따른 축차응력 $\acute{q}$의 변화는 구속압 ${\sigma}_3$와 상대밀도 $D_r$이 클수록 크게 변화하였으나, $K_0$ 조건과 과압밀 조건변화와 크게 상관이 없었다. 모래의 최대 내부마찰각(${\phi}_{max}$)은 구속압이 클수록 입자간의 접촉력이 크게 되어 작아지는 경향을 나타내었고, $K_0$ 조건과 과압밀 조건에 따라서는 거의 변화가 없는 것으로 나타났으며, 상대밀도에 따라서는 상대밀도가 감소함에 따라 내부마찰각도 작아지는 경향을 나타내었다. 체적변형률(${\epsilon}_u$)은 구속압이 클수록 입자의 파쇄성과 입자간의 재배열에 의해 체적 팽창이 작게 나타났으며, $K_0$ 조건과 과압밀 조건에서는 조건에 상관없이 거의 같은 거동을 보였고, 상대밀도에 따라서는 상대밀도가 커질수록 초기에는 압축되다가 축변형률(${\epsilon}_1$)이 증가할수록 팽창하는 경향이 뚜렷하게 나타났다. 변형률 변화에 따른 탄성계수 $E_{sec}$는 변형률이 커질수록 차츰 수렴하는 경향을 나타내었고, 축차응력($\acute{q}$)-변형률(${\epsilon}_1$) 관계에서 초기할선 탄성계수($E_{ini}$)>할선 탄성계수($E_{sec}$)>접선 탄성계수($E_{tan}$) 순으로 탄성계수의 크기가 산정되었으며, 구속압 및 상대밀도가 증가함에 따라 탄성계수가 증가하는 경향을 보였고, $K_0$ 및 과압밀에 따라서는 거의 비슷한 탄성계수를 나타내었다. 접선 탄성계수에 의한 정규화에 대해서는 다양한 증가비로 증가하는 경향을 보였다. 한계상태선의 기울기 M은 구속압이 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었고, $K_0$ 및 구속압, 상대밀도에 따라서는 동일선상에 표현되며, 상대밀도가 증가할수록 한계상태선의 기울기 M도 증가하는 경향을 보였다.

• 한국가스학회지
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• 제19권5호
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• pp.13-19
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• 2015

본 연구에서는 보다 현실적인 파쇄균열 전파를 묘사하기 위해 수압파쇄균열 전파 모델을 개발하였다. 이 모델에서는 두 가지 균열 전파 기준을 적용하였다. 첫 번째는 균열의 발생각을 결정하기 위한 최대 접선응력 기준과 두 번째는 파쇄균열의 자연균열 통과 여부 기준이다. 본 모델의 검증 결과, 수압파쇄균열이 자연균열을 통과하는 양상이 실험값과 동일함을 확인하였다. 균열의 전파에 직접적인 영향을 미치는 요소인 최대수평응력 방향, 균열면의 마찰계수, 자연균열의 방향성에 대한 민감도 분석 결과, 이론적 기준에 적합하게 균열의 전파 방향과 통과 여부가 결정되는 것으로 나타났다. 기존의 수직 판형 균열 전파 모델과 본 모델을 비교하여 균열의 연결성과 유정 자극부피 측면에서 차이가 있음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.460-468
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• 2021

본 연구는 multi fan 방식의 "공랭식 연소설비"의 공정관리상의 문제점을 single F.D. fan 으로 대체하여 개선시키기 위해 CFD 진행하였고, 연소로 내 유동조건 변화를 분석하여 문제점을 확인하였다. 이를 개선하기 위해 연소공기 주입구조를 변경하였고, 구조 변화에 따른 연소효율 개선을 수치해석으로 평가하였다. 또한 실제 연소설비에 수치해석결과를 반영하여 구조개선을 한 후 개선 전·후의 연소효율을 실험적으로 측정하였다. 먼저 기존 Single F.D fan 이 적용된 연소설비에 대한 수치해석을 통해, 2개의 유로로 공급되는 연소공기가 각 유로의 마찰력 차이와 압력의 변화로 인해 연소로 내에서 공급비율이 불규칙하게 되어 선회방식의 연소조건을 위한 축 형태의 난류형성이 어려움을 확인하였다. 이를 개선하기 위해서 연소로에 주입하는 공기 공급 방식을 두 가지로 나누어 수치해석을 하였다. 첫 번째 방식은 연소공기를 외벽에서 180 ~ 360° 회전 후 예열된 연소공기가 주입되는 구조에 대하여 검토하였고, 두 번째는 연소로 내에는 선회할 수 있는 베인(vane) 구조를 적용하여 연소로 밖에서 1차 열교환 후 연소로 내부에 접선방향으로 연소공기가 주입되는 구조에 대하여 검토하였다. 그 결과, single F.D. fan을 가진 공랭식 연소로에 선회방식으로 공기를 주입할 경우, 연소로 외벽의 냉각과 연소로 내부의 완전혼합 유지를 위해 이중 냉각벽을 가지는 덕트 구조를 적용하는 것이 연소조건을 최적화하는데 바람직한 것으로 나타났으며, 실제 운영중인 설비에 적용하여 개선 전·후의 연소효율을 비교한 결과 연소효율이 개선되는 것을 확인할 수 있었다.