• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.74-74
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• 2011

본 연구에서는 중앙경간 54m, 교폭 4m의 사장교형식의 보도교로 측경간은 계단으로 이루어진 1경간 케이블교량을 대상으로 보행하중에 의한 수직진동을 제어하기 위해 제진장치(TMD)를 적용하기로 하고 실물 TMD의 설계 및 제작 그리고 설치 및 제어성능실험을 수행하였다. 우선 사장교형식의 교량. 그리고 1경간 교량이라는 점에서 상대적으로 감쇠율이 낮을 것으로 예측되었고 또한 54m의 경간장이 보행자가 가진 주파수에 근접한 고유진동수를 나타낼 것으로 사료되어 Eurocode 2 part 2(EC5-2)의 규준에 따라 1인 및 다수 보행하중에 의한 보도교의 발생가속도를 산출하였다. 이 경우 최대가속도는 다수의 보행자가 연속적으로 진행할 때 발생하였으며, 수직방향의 가속도가 사용성기준을 초과하는 것으로 나타났다. 또한 구조해석프로그램에 의한 고유치 해석결과, 보행하중의 주파수대역내에 진동모드가 존재하는 것으로 나타났다. 따라서 본 교량의 설계단계에 있어서 보행진동을 제어하기 위하여 유지관리가 용이한 수동형의 동조질량감쇠장치(Tuned Mass Damper)를 적용하기로 하였으며 TMD의 설계에서는 TMD의 제어목표를 만족시킬 수 있는 TMD의 가동질량(moving mass)을 우선적으로 결정하였고, 이로부터 Den Hartog의 제안식에 따라 TMD의 고유진동수비, 유효감쇠비를 산정하였다. 산정된 변수들을 이용하여 설계된 TMD는 현장설치 및 튜닝의 편의성을 고려하여 수평 외팔보형식으로 설계, 제작되었으며 제작된 TMD의 경우 회전축에 대해 질량, 스프링, 댐퍼의 중심거리를 조정함으로써 TMD의 진동수, 강성, 감쇠력을 상대적으로 매우 용이하게 조절할 수 있으며, 조정범위 또한 광범위하여 일반 TMD에 비해 현장설치시 대상구조물에 동조시키기가 용이하며, 작동시 마찰감쇠가 거의 없다는 장점이 있다. 현장설치전에 제작된 TMD를 대상으로 자유진동 시험을 통하여 질량의 중심거리, 스프링 크기 그리고 댐퍼의 설치유무를 각각 변화시키며 TMD의 자유진동 데이터를 취득하였다. 각각의 시험에서 얻어진 데이터로부터 스펙트럼해석을 통하여 고유진동수를 구하였고, 자유진동 파형으로 부터 감쇠비를 구하였다. TMD는 일반적으로 제어모드의 변형형상이 가장 큰 곳에 설치되었을 때 최대의 제진효과를 발휘할 수 있다. 그러나 현장여건상 설치가 불가능하거나 미관을 해치는 경우에는 가능한 범위 내에서 TMD 제어효율이 가장 크게 발휘할 수 있는 곳을 선택하여야 한다. 본 보도교의 경우, 중앙경간 중심부에서 가장 큰 모드변형형상을 나타내지만, 보도교의 상판 연결부 등에 따른 TMD 시공문제로 인하여 TMD 설치위치는 교량 중앙에서 양 방향으로 1.25m 떨어진 곳에 대칭으로 총 2기를 설치하기로 하였다. 일반적으로 TMD의 모든 설계변수는 구조물의 설계단계에서 수행된 구조해석결과에 근거하여 설정하므로 완공된 구조물, 즉 실제보도교의 동적특성을 계측하여 정확하게 진동수를 튜닝하여야 한다. 구조해석에 의한 보도교의 수직방향(TMD 작동방향) 고유진동수는 1.5225 Hz이며, 감쇠비는 규준에 의하여 0.6 %로 가정하였다. 그러나 이 값들은 구조해석모델 및 재료적 특성과 시공상의 오차에 의하여 실제와 다를 수 있으므로 현장계측에 의한 확인이 요구된다. 또한 TMD의 제진효율이 설계시의 목표대로 확보되었는지도 확인해야 하므로 현장튜닝 및 성능시험을 실시하였다. 보도교의 가진은 사전에 실시한 상시 미진동계측결과를 토대로 2Hz를 목표로 하여 인력가진실험을 수행하였고, 탁월진동 주파수는 1.9896Hz로 나타나 구조해석결과와 오차가 있음을 알 수 있다. 가진실험결과를 토대로 TMD의 진동수를 최적진동수비로 튜닝하고 인력가진 실험을 다시 실시하여 TMD의 진동제어성능을 검토하였다. TMD 튜닝 전, 후의 보도교 감쇠비를 비교한 결과, TMD를 설치함으로써 약 4.218%의 감쇠비 증가가 있음을 알 수 있다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제1권1호
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• pp.31-39
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• 1997

본 논문은 철근 콘크리트(RC) 격자보위에 설치된 access floor 에 발생하는 진동 중 수평방향 진동을 제어하기 위해 정밀 스프링 댐퍼를 이용한 실험을 이용한 실험을 통하여 수평진동 방진 시스템을 개발하였고, 대상 구조물의 진동해석을 위한 모델링과 그에 따른 해석을 수행하였다. 설계된 스프링 댐버 시스템의 방진효과를 알아보기 위하여 모형구조물에 댐퍼를 설치하지 않은 경우, 설피시 댐버를 pedestal과 pedestal에 연결하여 설치한 경우 그리고 pedestal과 격자보에 연결하여 설치한 경우로 나누어 실험을 실시하였다. 각각의 경우에 대해 충격 가진 및 외부 진동을 가해 슬래브와 access floor에서의 가속도 응답을 측정하였다. 실험결과 댐퍼를 설치한 경우에 공진 응답은 댐퍼가 없는 경우에 비해 응답크기가 감소하고, 공진 최대치도 부분적으로 저진동수 대역으로 이동하는 경향으로 나타났다. 또한 저진동수 대역에서 보다는 고진동수 대역에서 가속도 성분의 감소가 크게 나타나고 있고, 특히 외부 진동에 대해서는 상당한 효과가 있다는 것을 알 수 있었다. 대상 구조물의 진동해석을 유한요소법에 의해 실시 하였으며 해석을 통해서도 스프링 댐퍼 시스템의 방진효과를 확인할 수 있었고, 실험과 해석의 결과가 잘 일치함을 알 수 있었다. 따라서 본 연구는 정밀 방.제진 시스템 및 미진동 제어 콘크리트 구조물 설계를 위해 유용하게 이용될 수 있으리라 판단된다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1992년도 추계학술대회논문집; 반도아카데미, 20 Nov. 1992
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• pp.153-157
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• 1992

본 연구에서는 복합재료와 혼합적층 외팔형 삼각판의 동적거동을 실험을 통하여 파악하였다. 또한 실험 결과들의 비교를 위해서 FEM 해석을 수행하였다. 실험과 FEM의 결과들은 고유진동수(Hz)로 제시하였고, 또한 참고문헌과의 비교를 위해서 무차원 진동수매개 변수로 나타내었다. 그리고 외팔형 삼각판의 노달라인을 나타내었다.

• 한국음향학회지
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• 제10권5호
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• pp.37-45
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• 1991

일반 소형 승용차의 고속 주행시 발생하는 진동 중 조향휠의 원주방향의 진동인 shimmy 현상을 연구하였다. Shimmy 현상은 쾌적한 차량 설계단계에서 예측할 수 있고 그 원인을 추정할 수 있도록 조 향계의 모델링 및 이론해석을 하였으며 실험결과치와의 비교검토를 통하여 모델링에 대한 타당성을 검 증하였다. 검증된 모델링을 이용하여 조향계를 구성하는 각 부재의 감쇠, 강성, 타이어의 트레일 및 stabilizer bar 의 강성등의 변화가 조향휠 진동에 미치는 영향을 고찰하였다. 특히 shimmy 현상이 타이 어의 편마모등에 의한 unbalance mass에 얼마나 민감한가를 실험 및 이론적인 해석을 통하여 고찰하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1992년도 추계학술대회논문집; 반도아카데미, 20 Nov. 1992
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• pp.48-52
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• 1992

진동원을 가진 장비를 임의의 구조물에 설치할 경우 관심이 되는 문제는 구 조물의 임의의 위치에서의 진동 수준을 추정하는 일이다. 특히 정밀장비를 다루는 반도체 공장에서 크린룸이나, 정밀측정, 분석 실험실등 미진동을 제 어해야 하는 분야에서는 더욱 그 필요성이 대두되고 있다. 진동제어가 필요 한 공간에 대한 진동수준의 예측이 가능할 경우 진동윈이나 수진점(active and passive type)방진에서 최적화된 전달률(transmissibility)을 명확히 결정 할 수 있어 설계와 시행오차를 최소화 할 수 있다. 그러나 이러한 실제문제 를 다룰 경우 대부분 진동제어 구조물은 복잡하고 설치 운용되는 장비들은 대형, 복합장비가 사용되는 것이 일반적이고 수행기간도 여러가지 공정상 단 시간에 이루어져야 하는 현실적인 어려움이 있다. 진동제어가 필요한 구조물 에 대한 임의의 공간에서 진동수준을 신속하고 정확하게 예측하기 위해서는 최소한 두 가지 정보만이라도 명확히 해야 한다. 하나는 장비의 주파수별 정 확한 가진력의 산정이고 다른 하나는 장비가 설치되고 진동제어가 필요한 구조물에 대한 동적특성(dynamic property)이다. 가진력에 대한 정보는 일반 적으로 장비제작사가 제시하는 것이 원칙이나 그렇지 못할 경우 구조해석 기술자(structure engineer)가 해석적으로 추정하거나 또는 명확히 가진 특성 을 알지 못하는 복잡한 장비는 실험적으로 결정해야 한다. 구조물의 동적 특 성을 나타내는 모빌리티(mobility)를 구하는 방법은 해석적인 방법과 실험적 인 방법이 있으나 복합재료, 복잡한 구조형태나, 지지조건, 다양한 결합부의 동적 특성을 정의하여 해석적으로 정확히 해결하기에는 어려움이 있다. 이러 한 제한조건을 손쉽게 해결하는 방법은 실 구조물에 대한 동적실험(dynamic test)을 통하여 단기간에 동적특성을 결정하고 SDM(structure dynamic modification)이나 FRS(force response simulation)를 수행하여 임의의 좌표 공간에 대한 진동수준을 해석적으로 예측할 뿐만 아니라 구조물의 진동제어 를 위한 동적인자를 변경시킬 수 있는 정보를 제공하며 장비를 방진할 경우 신뢰성 있는 전달률을 결정할 수 있다. 실험적으로 철교, 교량이나 건물의 철골구조 및 2층 바닥 등 대,중형의 복잡한 구조물에 대항 동특성을 나타내 는 모빌리티를 결정할 경우 충격 가진 실험이 사용되는 실험장비 측면에서 나 실험을 수행하는 과정이 대체적으로 간편하다. 그러나 이 경우 대상 구조 물을 충분히 가진시킬수 있는 용량의 대형 충격기(large impact hammer)가 필요하게 된다. 이러한 동적실험은 약 길이 61m, 폭 16m의 4경간 교량에 대 하여 동적실험을 수행하여 가능성을 확인하였다. 여기서는 실험실 수준의 평 판모델을 제작하고 실제 현장에서 이루어질 수 있는 진동제어 구조물에 대 한 동적실험 및 FRS를 수행하는 과정과 동일하게 따름으로써 실제 발생할 수 있는 오차나 error를 실험실내의 차원에서 파악하여 진동원을 있는 구조 물에 대한 진동제어기술을 보유하고자 한다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2001년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.5-8
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• 2001

진동의 이해를 위한 교육적 목적을 가지고서 복합재료 평판의 진동현상을 가시화하였다. 구조 진동의 특성으로 인해 나타나는 진동 모드의 노달 라인을 가시화할 수 있도록 하였다. 구조물의 가진을 위해 복합재료 평판의 모서리를 마찰 시킴으로써 전체 구조물의 진동을 유도하였다. 제작된 복합재료 평판에 대한 수치해석 결과와 실험 결과를 비교하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.57-65
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• 2010

비닐하우스를 구성하는 세장한 강재 파이프 아치의 정적좌굴 하중을 결정하고 전체구조성능을 평가하기 위하여 수직하중을 단계별로 부가하고 고정햄머 및 이동센서 형식을 취한 일련의 충격하중 진동실험을 수행하였다. 수직 및 수평보조재가 없는 내부아치의 거동 조사에 보다 중점을 두었으며, 계측한 입력-출력 진동기록에 대하여 최신 개발된 고급판별법인 PolyMAX법을 적용하여 고유진동수, 모드형태 및 감쇠율 등과 같은 모달계수를 추출하였다. 이러한 실험결과는 상용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 사용하여 수행한 다양한 조건의 해석결과와 비교하였으며, 상당히 일치된 경향을 나타냈다. 하지만, 내력의 38%정도에 해당하는 수직하중의 부가에 따른 고유진동수의 감소는 미미한 것으로 나타났다. 이와 관련하여 본 연구의 아치와 같이 매우 세장한 구조물의 현장 진동실험 및 시스템판별 해석을 수행하는데 있어서 예상되는 여러 문제점을 신중하게 토의하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1994년도 추계학술대회논문집; 한국종합전시장, 18 Nov. 1994
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• pp.198-204
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• 1994

차량 축계의 비틀림진동은 엔진 공회전시와 정속주행시(완만한 가감속) 및 가속페달 급조작에 따른 급격한 가감속에 대해 각각 고유한 동특성을 나타내면서 차체의 진동과 소음을 유발시킨다. 공회전시의 진동해석 및 가속페달 급조작에 따른 차량 전후 진동에 대해서는 지금까지 많은 연구가 진행되어 상당한 발전을 이룩한 반면 완만한 가감속시 차량의 전속도 구간에서의 진동해석에 대해서는 해석상의 어려움으로 인해 주로 실험에 의한 접근 방법에 의존하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 수동변속기가 장착된 전륜구동 승용차를 대상으로 차량 전속도 구간에서 축계의 비틀림진동 해석을 할 수 있는 방법을 개발하였으며, 개발된 방법을 트랜스미션 축진동 저감을 위한 클러치 비선형특성 튜닝에 적용하였다. 본 연구에서 개발한 강제진동해석방법은 수동변속기가 장착된 모든 종류의 차량에 적용할 수 있을 것으로 기대되며 자동변속기의 댐퍼클러치 설계에도 응용될 수 있을 것이다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1994년도 추계학술대회논문집; 한국종합전시장, 18 Nov. 1994
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• pp.111-115
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• 1994

본 연구에서는 보강 되지 않은 사각단면 박스 구조물, 보강된 사각 단면 박스 구조물, 그리고 보강된 요철형 단면 박스 구좀ㄹ에 대하여 양단 고정(clamped-clamped)과 일단 고정 타단 자유(clamped-free)의 경계 조건에 대해 실험적 진동 해석을 수행 하였으며, 유한요소 code인 ANSYS를 이용하여 유한 요소 해석을 수행하였다. 또한 유한 요소 해석과 실험을 통하여 신뢰성이 검증된 요소를 각 박스 구조물에 적용하여 각 경우에 대한 응력해석을 유한요소법을 이용하여 수행하였다. 또한 각각의 경우에 보강재의 개수 및 단면 형상 변화, 그리고 두께 변화가 진동과 응력에 미치는 민감도를 연구하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.529-534
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• 1986

본 연구에서는 실차를 대상으로 유한요소 해석을 통하여 차체 및 차실의 구조 진동 및 음향모우드를 구한후 관련 실험에 의한 검증 및 보완을 통하여 설계단계에서 의 진동 및 소음수준을 저감시키는데 유용한 정보를 제공코저 하였다.