• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권1호
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• pp.81-85
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• 2022

본 연구에서 항공기 엔진의 공기흡입구 복합재 적용 구조 설계 및 해석 연구를 수행하였다. 본 연구에서 설계를 위해 대상 구조물의 구조 설계 요구조건 분석을 수행하였다. 구조 설계 하중은 압력 분포 하중과 가속도 조건을 적용하였다. 구조 설게 결과를 검증하기 위한 구조 안전성 평가를 위해 유한 요소 해석이 수행되었다. 구조 안전성 평가를 위해 응력 해석, 변형 해석, 좌굴 해석이 수행되었다. 최종 구조 안전성 검토를 통해 설계된 공기흡입구는 안전성을 확보한 것으로 확인되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.875-888
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• 2013

최근에는 초탄성 형상기억합금을 구조물 일부에 설치하여 지진과 같은 외부 충격하중으로 인해 발생되는 영구적인 소성 변형을 줄이고 자동치유가 가능한 변위제어 시스템을 개발하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 초탄성 형상 기억합금은 상당량의 변위를 가하더라도 별도의 열처리 없이도 상온에서 단지 하중만을 제거하여도 원형으로 복원이 가능한 독특한 합성 금속재료이다. 뼈대 구조물에서 변형이 집중이 되는 부위에 기존에 사용된 강재를 대신하여 초탄성 형상기억합금을 사용한다면 시스템의 복원 효과를 극대화 시킬 수 있다. 따라서 본 연구는 내진성능이 우수한 좌굴방지 가새프레임에 초탄성 형상기억합금 소재를 접목시킨 새로운 구조 시스템을 제안하고 자 한다. 본 연구에서 제안된 구조시스템의 성능을 검증하기 위하여 현재 사용되는 설계코드를 참고하여 6층의 가새프레임 빌딩을 설계를 하고 2차원적인 유한요소 프레임 모델에 각각의 지진 위험도 레벨의 가속도 데이터를 사용하여 비선형 동적 해석을 실시하였다. 해석결과를 바탕으로 초탄성 형상기억합금 가새시스템을 사용한 프레임 구조물과 기존의 가새시스템을 성능적인 측면에서 서로 비교하였다. 해석결과는 지진하중 이후에 초탄성 형상기억합금 가새시스템은 구조물에 잔류 처짐을 감소하는데 매우 효율적임을 보여주고 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.435-443
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• 2010

현행 송전강관철탑의 경우 허용응력 설계개념을 도입한 철탑설계기준을 적용하여 설계, 제작되고 있다. 이 철탑설계기준의 압축재의 설계 강도 결정은 압축재의 허용좌굴응력에 의하여 결정되고 있으나 이는 접합부의 내력을 고려치 않은 값이다. 부재가 압축좌굴내력에 도달하기 전에 접합부의 변형으로 인하여 국부변형에 의한 접합부 파괴가 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 접합부의 보강형태별로 접합부내력을 산출하고 이를 데이터베이스화한 후 지난 연구에서 도출한 등가비선형해석기법의 부재내력과의 상호 비교를 통하여 부재파괴와 접합부파괴의 선행 여부를 판별할 수 있는 실용적인 평가 및 설계 기법을 제시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권5호
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• pp.21-30
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• 2013

본 연구는 현재 내측 거더부에 적용하고 있는 LB-Deck를 캔틸레버부까지 확대 적용하기 위하여 Precast Concrete Cantilever Deck를 제안하고, 제안된 PCC-Deck의 구조적인 안전성과 처짐등 거동특성을 평가하였다. PCC-Deck의 구성은 일반부 LB-Deck와 캔틸레버부의 Deck를 주철근과 격자봉을 연장하여 제작하는 방식으로, 기존 LB-Deck을 사용할 경우 발생하는 전도에 대한 문제를 보완하였다. 수치해석 및 실험 결과 최적의 구조로 제안된 D-Type (상부근 16 mm, 격자봉 6 mm, 하부근 12 mm)의 경우 최대하중 28 kN, 최대처짐 27.49 mm로 나타났으며, 자중을 제외한 하중 10kN에서의 시공하중에 대한 내하하중 비율이 2.8로 가장 좋은 결과를 나타냈다. 이러한 결과는 다른 Type의 PCC-Deck 실험체 대비 77.5%의 개선효과가 있는 것으로 평가되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권2호
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• pp.105-118
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• 2014

국내에서는 교량의 공용수명 증가로 노후화 교량의 수가 급격히 증가하고 있다. 강교량의 경우, 가설위치에 따른 대기부식환경에 따라 구조부재에서의 국부 부식손상이 발생 될 수 있다. 특히 강거더 교량의 경우 부식손상이 복부판과 지점부 보강재에 집중적으로 발생된다. 복부판의 국부부식이 교량에 대하여 대칭적으로 발생하는 것이 아니므로 복부판의 국부 부식손상으로 인하여 강거더에서는 전단하중에 대하여 비대칭 복부단면이 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 유한요소해석을 통하여 강거더 비대칭 부식 복부단면의 형상비와 부식손상 정도에 따른 전단 좌굴강도 및 전단거동을 거동을 평가하였다. 또한 복부판의 부식손상 부피비와 인장영역에 대한 부식손상비를 고려하여 비대칭 국부 부식손상 단면을 가진 복부판의 전단좌굴강도 감소가 비교 평가되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.1353-1362
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• 2014

최근 화석연료의 과도한 소비로 인해 다양한 환경문제가 발생하고 있으며, 이에 대한 대안으로 신재생에너지의 중요성과 그에 대한 시설의 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 이러한 수요를 만족하기 위하여, 다수의 태양광발전 구조물들이 건설, 계획되고 있다. 그러나 대부분의 태양광발전 시설들은 육지에 시공되고 있기 때문에 토지 이용에 따른 건설비의 증가와 토지 개간에 의한 추가적인 환경문제 등이 발생하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근 국내에서는 FRP를 활용한 수상 부유식 태양광발전 구조물에 대한 연구를 지속적으로 수행하고 있다. FRP는 높은 강도와 내부식성 및 작은 단위중량 등의 장점을 가지고 있기 때문에 최근 토목분야에서 각광받고 있으며, 이러한 재료적 특성은 자중에 따라 부력체의 크기가 결정되는 수상 구조물에 특히 유용하다. 이 연구에서는 수상 부유식 태양광발전 구조물과 구조물을 구성하는 SMC FRP 수직재의 구조적 성능을 평가하기 위한 해석적, 실험적 연구를 수행하였다. 수상 부유식 태양광발전 구조물은 유한요소해석을 통해 정적거동을 평가하고, 실험을 통해 동적거동을 평가하였다. 또한 SMC FRP 수직재는 유한요소해석을 통해 구조안전성 및 좌굴안정성을 평가하였으며, 실험을 통해 압축 및 인발 하중에 대한 구조적 거동 특성을 검토하였다. 검토 결과 펄트루젼 FRP (pultruded FRP)와 SMC (Sheet Modoling Compound) FRP로 구성된 구조시스템은 외부하중에 대한 안전성을 확보하고 있음을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.267-278
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• 2012

본 논문은 신형식 사각 격지지보의 구조 성능 평가를 다룬다. 지금까지 NATM 공법을 이용한 터널 시공 시 콘크리트 라이닝 시공 전까지 터널 배면을 지지하는 구조체로서 H형 단면 강지보 및 삼각 격자지보가 주로 사용되었다. H형 단면 강지보는 동일 단면 높이를 갖을 때 삼각 격자지보보다 우수한 휨 성능을 보이지만, 단면이 복부판 및 플랜지로 구성되어 있어서 숏크리트 타설 후 콘크리트 라이닝 내부에 배면 공동이 많이 발생한다. 이를 해소하기 위해 개발된 삼각 격자지보는 숏크리트와 우수한 부착성을 보이나 부재와 부재 간 용접부에서의 파손이 빈번하게 발생한다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 사각 격자지보가 개발되었고, 본 논문에서는 유한요소해석 및 하중재하실험을 통해 사각 격자지보의 구조 성능을 객관적으로 분석하였다. 해석연구에서는 강지보의 일반적인 성능평가방법인 4점 재하 휨 하중 해석을 수행하였고, 여기에 더하여 아치 해석을 통해 아치의 항복 하중 및 좌굴 하중 역시 검토하였다. 4점 재하 휨 하중 실험을 통해 사각 격자지보의 극한 상태 하중을 분석하였고, 기존의 격자지보에서 문제되었던 부재 간 접합부의 파손 여부를 검토하였다. 이렇게 해석 및 실험을 통해 신형식 사각 격자지보의 주요한 구조 성능을 평가하였고 이를 기존 격자지보와 비교하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권6호
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• pp.35-45
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• 2008

구조물의 응답에 대한 잔류변위의 영향을 평가하기 위하여, 초기 잔류변형이 있는 상태에서 작용하는 설계지진에 대한 좌굴방지 가새골조(BRBF)와 특수 모멘트골조(SMRF)의 응답을 평가하였다. 초기 잔류변형은 구조물에 두 가지 방법으로 적용하였다. 첫 번째 방법은 첫 지진에 대하여 구조물이 정지 상태에 도달한 이후 같은 크기의 지진을 적용하는 것이다. 두 번째 방법은 소요 잔류층간 변형이 발생할 때까지 일방향으로 가력한 다음 지진하중을 적용하였다. 해석결과에 따르면 초기 잔류층간변위는 BRBF와 SMRF의 응답에 큰 영향을 주었다. SMRF 시스템보다 BRBF의 응답이 초기 잔류변형에 크게 의존하였다. 그러므로 지진발생 이후 보수비용을 최소화하기 위하여 잔류층간변위를 줄이는 것이 필요하다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.163-163
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• 2011

풍력타워 기둥구조물에는 유지관리 등의 이유로 출입구 역할을 하는 개구부가 존재하게 된다. 다각형 타워구조물에 개구부형상이 존재하게 되면 압축좌굴 강도에 영향이 있을 것으로 예상되지만, 이를 정량적으로 평가하거나 예측하기는 용이하지 않고 간접적으로 판단할 만한 관련 기준이나 지침도 부족한 상태이다. 이에 최병호 등(2011)에서 다룬 다각형 단면 기둥구조물의 하단에 개구부를 형상화한 수치해석 모델을 수립하고 축방향 압축하중을 재하하는 탄성좌굴 해석 및 비선형비탄성해석을 수행하였다. 본 논문에서는 기존 다각형 단면 기둥모델 중에서 6각형 단면모델에 관해 중점적으로 다루고 있다. 다각형 단면 기둥 해석모델은 단순한 다각형 단면 타워구조에 대해서 뿐 만 아니라, 각 subpanel에 종방향 보강재를 둔 모델에 대해서도 추가적으로 검토하였다. 개구부의 형상은 높이 2000mm, 폭 800mm이며 상하부에 만곡부를 둔 형태이다. 수치해석은 3차원 유한요소해석프로그램인 ABAQUS를 이용하여 수행하였으며, 보강방안으로는 일정범위까지의 모듈 subpanel의 판두께를 보강하는 방안과 edge stiffener를 적용하는 방안에 대해서 검토하였다. 각각의 보강방식에 따른 효과를 비교해 보기 위해 개구부가 없는 모델, 단순히 개구부만 설정한 모델, 판두께를 보강한 모델, edge stiffener로 보강한 모델에 대해 비교해석을 수행하였다. 보강재 없는 단순 다각형 타워구조 모델에 대한 해석결과로부터 개구부로 인한 강도저하는 미미한 수준인 것으로 나타났다. 반면, 종방향 보강재가 적용된 6각형 단면 타워구조 모델에서는 개구부로 인한 강도저감이 22.9%로 높게 나타났으며 상당한 영향이 있는 것으로 분석되었다. 또한 개구부 주변의 판두께 보강이나 edge stiffener보강 등으로 상당한 강도향상 효과가 확인되었으나, 개구부로 인해 손실된 강도 수준을 완전히 회복하는 수준에 미치지 못하는 것으로 나타났다. 따라서, 향후 다양한 보강방식에 대한 보다 포괄적인 변수연구를 통해 개구부의 영향 없이 온전한 다각형 단면 타워 구조의 극한강도에 도달되기 위한 보강 조건에 대해 검토될 필요가 있을 것으로 사료된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권3호
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• pp.261-271
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• 2015

철골 중심 가새 골조는 최소의 물량으로 건물의 횡력에 대한 저항력을 확보할 수 있는 매우 효과적인 시스템이다. 본 논문에서는 기 설치된 H형 가새를 무 용접 냉간 성형보강재로 보강하여 휨-좌굴을 억제하고 인장력과 압축력에 동일한 강도를 확보하는 보강안에 대한 연구를 진행하였다. 역 V형 가새 골조에 설치된 H형가 새의 보강방안으로 선행연구의 보강재를 약축 보강형으로 변경하여 보강방안을 제시하고 부재실험, 부재변수해석, 골조실험을 통해 구조성능을 평가하였다. 보강된 가새는 AISC기준을 만족하였다. 이를 통해 보강으로 골조내 가새의 불 균형력에 의한 보의 파괴가 방지될 것으로 기대된다.