• 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.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제13권5호
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• pp.413-430
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• 2011

최근 들어, 폭발하중에 대해여 안전한 사회기반시설에 대한 관심이 증가하고 있다. 폭발하중은 가스폭발이나 폭탄 폭발에 의하여 발생된다. 본 연구에서는 가스폭발하중을 받는 터널구조물을 각 부재로 나누어 1자유도 질량-스프링-감쇠기 모델로 치환하여 해석하는 모델을 개발하였다. 간이 모델을 사용하여 터널설계 요인인 최대 폭발하중크기, 지속시간, 부재 두께, 토피고에 대하여 민감도 해석을 수행하였다. 또한, 유한요소법을 사용하여 가스폭발에 대한 터널의 동적거동과 주변지반에 발생되는 파괴영역에 대하여 조사하였다. 1자유도 질량-스프링-감쇠기 모델과 FEM 해석결과의 비교로부터 터널의 중앙벽에 대한 동적거동결과는 거의 차이가 없음을 보여주었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.98-106
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• 1995

대형구조물의 국부구조계에는 후판, 선체이중저와 같은 복판팬널 또는 FRP판과 같은 복합적층판에 집중질량, 질량-스프링계 또는 지지스프링 등으로 간주되는 부가제가 추가된 복합제의 진동해석을 수행하여야 되는 경우가 않다. 본 연구에서는 팬널의 receptance와 부가계의 receptance를 합성하여 복합제의 고유진동특성 및 강제진동응답을 효과적으로 얻을 수 있는 receptance 방법의 적용을 제시한다. 상기 팬널들은 전단변형 및 회전관성효과가 매우 크고 대부분 직교이방성 강성을 갖기 때문에 직교이방성 Mindlin판유추 구조계로 간주하였으며, Mindlin판유추 구조계의 receptance를 구하기 위해 assumed mode-Lagrange 운동방정식 원용에 의해 구하는 방법을 정식화하였다. 이때 진동파형은 Timoshenko 보함수 또는 이의 성질을 갖는 다항식을 사용하였다. 등방성후판 및 실선 이중저의 1/8축적 모델을 대상으로 일련의 수치계산을 수행하여 본연구에서 제시한 방법의 타당성을 보였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권3호
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• pp.269-276
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• 2001

복합재료의 초음파검사는 매직의 탄성이방성으로 인해 빔스큐(beam skew)현상 등이 발생하기 때문에 등방성 재료의 검사에 비해 훨씬 어렵다. 그 동안의 많은 연구의 결과로서 이방성 재료 네 탄성파의 전파 현상에 대한 해석해법이 정립되어 있으나, 그 해석해가 매우 복잡하여 실제 문제의 해를 구하기 위해서는 수치적인 방법에 의존하여야 하는 경우가 많다. 본 연구에서는 횡등방 이방성(transversely isotropic)으로 가정할 수 있는 단일방향 섬유 복합재료 내 점원에 의한 초음파 전파의 해석해를 먼저 구하고, 이러한 복합재료를 질량-스프링 모델로 모델링하여 해석해에 상응하는 수치해를 구하였다. 그 결과, 초음파의 전파에 대한 수치해와 해석해가 매우 잘 일치하는 것을 확인하였다. 동일한 수치해석법을 사용하여 초음파가 복합재료의 자유표면에서 반사되는 현상과 균일에 의해 산란되는 현상에 대한 수치해도 구하였으며 그 결과를 파동역학의 관점에서 고찰하였다. 본 연구에서 그 유효성이 확인된 수치 모델은 복합재료의 초음파검사를 시뮬레이션 함에 있어 매우 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 전산구조공학
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• 제11권3호
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• pp.173-185
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• 1998

본 연구에서는 자동차엔진 및 트랜스미션 성능시험을 위한 다이나모 베드구조물을 분석하고 설계하였다. 해석상에 고려된 베드구조물은 Ⅰ형강 구조물, 보강된 박스구조물 그리고 블록구조물로 제작되었으며, 시험을 위한 엔진 및 트랜스미션은 베드상판에 장착된다. 엔진구동시 회전에 의한 진동이 발생된다. 공진을 피하기 위해 베드구조는 충분한 구조적 일체성을 가져야 한다. 본 연구에서는 베드 구조물의 응력, 변위 그리고 자유진동해석이 ANSYS Code를 이용한 유한요소해석이 수행되었다. Ⅰ형강 구조형 베드 구조물에서 최대 응력은 23.2MPa에서 90.3MPa까지 나타났으며, 최대 처짐은 0.25㎜에서 0.92㎜까지 나타났다. 박스 구조형 베드 구조물에서 최대 응력은 0.028MPa에서 0.259MPa까지 나타났으며, 최대 처짐은 0.031㎜에서 0.413㎜까지 나타났다. 그리고 박스구조형 베드 구조물에서 최대 처짐은 0.92MPa에서 2.15MPa까지 나타났으며, 최대 처짐은 1.1㎜에서 2.7㎜까지 나타났다. 모든 구조물이 응력과 처짐 값에서 매우 안정적인 범위 내에서 발생됨을 볼 수 있었다. 구조진동해석에서 Ⅰ형강 베드구조물의 고유진동수는 112.03㎐에서 141.66㎐까지의 범위에 발생되었다. 박스 구조형 베드구조물에서의 고유진동수는 396.93㎐에서 755.11㎐까지의 범위에서 발생되었다. 마지막으로 블록구조형 베드구조물에서는 266.51㎐에서 244.67㎐까지의 고유진동수를 찾을 수 있었다. 모든 구조물에서 베드구조물의 무게증가에 따른 기본진동수는 증가된다. 베드시스템의 지지기초시스템은 2자유도계 시스템으로 설계되었으며, 다양한 질량변화 및 스프링상수 변화에 따른 진동해석을 수행하였다. 질량비가 증가될수록 고유진동수는 크게 감소되며, 스프링상수가 증가될수록 고유진동수는 감소된다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2004년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.697-702
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• 2004

LG Electronics developed linear compressors for a household refrigerator which can reduce energy consumption up to $24\%$ by only Drop-ln instead of a conventional reciprocating compressor. The linear compressor is composed of a linear oscillating motor, a piston directly coupled with the linear motor, a cylinder and the specific discharge system of LG. Because of this free-piston structure, the position of the piston can be changeable according to the voltage variation, load variation and so on. By this reason, LG linear compressor has been in need of an additional unit to control the position of the free-piston stably. In this paper we will introduce the innovative technology which is able to operate the linear compressor without controlling the piston position like a conventional reciprocating compressor.

• 대한조선학회지
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• 제27권4호
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• pp.72-82
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• 1990

해양구조물의 비보강원통 부재가 충돌로 인해 횡 충격하중을 받는 경우 비보강원통의 동적거동을 추적하고 그 결과로 발생되는 손상의 정도를 예측할 수 있는 간이 수치해석 방법을 제안하고자 한다. 이 방법에서는 국부적인 변형과 전체굽힘 변형을 별도로 자유도로 분리하여 2 자유도의 스프링-질량계로 치환하여 해석하게 된다. 변형속도를 비롯한 기타의 동적효과가 굽힘변형을 나타내는 스프링 상수값에 미치는 영향은 실험자료로부터 얻어진 수정계수를 도입하여 고려하였다. 제안된 해석방법을 사용하여 얻어진 손상정도의 값들은 실험결과와 비교적 잘 일치하고 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권1호
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• pp.40-45
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• 2007

구조물의 모달 해석 또는 모달 시험은 구조물의 동적 특성을 나타내는 모달 파라미터들을 구하는 과정이다. 모달 파라미터에는 고유 진동수, 감쇠율, 진동 모드의 세 가지 값들이 있다. 본 연구에서는 시스템의 개발과정에서 당연히 수행되는 모달 해석의 결과인 모달 파라미터를 활용하여 시스템 방정식을 구하는 방법에 대한 연구를 수행하였다. 상태 방정식의 고유치와 고유 벡터의 상관관계로부터 물리적 시스템 행렬인 질량, 감쇠, 강성 행렬을 각각 구하는 방법을 개발하였다. 간단한 질량-스프링-댐퍼 시스템과 외팔보에 대한 수치 예제를 통하여 개발된 방법의 유용성과 정확도를 검증하였다

• 한국자동차공학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.163-171
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• 2000

The aim this study is to provide fundamental informations for the development of magneticfluid damper. To achieve the aim. the damping effect of magneticfluid is investigated by experiments that the diameter of inner circular bar and the input amplitude vary in the magnetic field generated by the permanent magnet and the electromagnet. From the study, the following conclusive remarks can be made. As the diameter of inner circular bar and the input amplitude increase. the damping effect is improved. And we can know that as the contact area between inner circular bar and magneticfluid increases, damping ratio is improved. Also we consider the cases that there is magnetism generated by electromagnet and DC voltage is supplied to electromagnet from 10V to 50V by 10V. In these cases, the amplitude ratio decreases sharply from 1.8 1.0 And for these cases, the damping ratio is .745.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.125-133
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• 1993

중간구속조건을 갖는 보 및 보-기둥의 진동에 관한 기존연구들의 대부분은 Euler 보이론틀에서 다루었다. 세장비가 작은 경우 또는 세장비가 큰 경우일지라도 고차진동에 대해서는 Timoshenko 이론들에 의한 해석이 요구되나, Timoshenko 보 및 보-기둥에 관한 연구사례는 적은 편이다. 본 연구에서는 Timoshenko 보-기둥에 대해서 양단경계조건을 병진스프링 회전스프링 구속으로, 중간구속조건을 임의 갯수의 집중질량 병진스프링 회전스프링으로 일반화하여 정식화한 다음 엄밀해법을 제시하고, 아울러 엄밀해법의 연산부담이 매우 큰 점을 고려하여 적정한 Rayleigh-Ritz 해석에 대해서도 검토하였다. Rayleigh-Ritz 해석에 있어서는 우선 기준계의 고유함수를 이용하는 방법이 고려될 수 있으나 이 경우에도 Euler 보이론과는 달라서 연산부담이 역시 큰 편이다. 따라서 기준계의 고유함수와 같은 성질을 갖는 다항식을 도출하고 이를 이용하는 Rayleigh-Ritz 해석의 유용성에 관해 검토했다. 한편, 본 연구의 대상계와 같은 복합계에 대해서는 최적설계관점에서 설계변수변경에 따른 재해석문제 또한 중요한 과제임을 고려하여, 특성다항식 이용 Rayleigh-Ritz 방법에 기초하여 계산되는 동특성 1차 감도의 유용성도 검토되었다. 수치 계산예를 통해 전기 특성 다항식을 이용한 Rayleigh-Ritz 해석이 정확도면에서 엄밀해와 부합성이 양호하고, 계산 효율은 매우 높음이 확인되었다.