• Composites Research
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• 제34권2호
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• pp.101-107
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• 2021

복합재료를 활용하여 설계되는 구조물은 각 부품들의 조립, 체결부를 갖게 된다. 이러한 연결 또는 조인트는 구조에서 잠재적으로 취약 부분이 될 수 있다. 복합재료 볼트 조인트의 파손모드는 구조 안전성을 위해 베어링 파손모드로 설계된다. 베어링 파손모드로 파괴되는 복합재료 볼트 조인트의 하중-변위 관계는 초기 파손 발생 후 비선형 거동을 보이며, 점진적인 파손을 보인다. 이러한 비선형적이고 점진적인 복합재료 볼트 조인트의 파손거동을 정확히 예측하기 위해 본 연구에서는 기존의 파손해석 모델에서 전단 손상변수 계산 과정에 수정을 수행하였다. 수정된 파손해석 모델을 이용하여 복합재료 볼트 조인트의 베어링 응력-베어링 변형률 결과를 예측하였으며, 기존 수정되지 않은 해석모델과 비교를 통해 수정된 모델의 유효성을 입증하였다.

• Composites Research
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• 제27권4호
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• pp.158-167
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• 2014

본 연구의 궁극적 목표는 현장의 구조설계자들이 복합재 평판의 전단좌굴 설계허용치를 설정할 때 사용할 수 있는 환산계수(이론값과 실험값의 차이를 보정하는 계수)를 제공하는 것이다. 이를 위해서는 광범위한 시험과 해석이 필요하며, 본 연구에서는 일단계로, 복합재 평판의 전단좌굴시험을 위해 단축인장하중을 받는 프레임 형태의 치구를 설계하고, 시험과 해석을 수행하여 그 타당성을 검토하였다. 치구의 최종 형상은 시편의 크기, 치구의 치수, 체결볼트의 수 등의 변수들이 전단좌굴하중에 미치는 영향에 대한 인자연구를 통해 결정하였다. 시험 및 해석 결과, 설계된 프레임이 의도한대로 전단좌굴을 효과적으로 유도하는 것을 확인하였다. 그러나 시험에서는 시편이 치구에 고정되어야 하므로 시편의 크기가 달라지게 되어, 시험값과 해석값의 차이가 존재하였다. 특히 원공이 커질수록, 또한 단순지지 경계조건일 경우에는 그 차이가 더 크게 나타났다. 본 연구의 결과 고정지지 전단좌굴의 경우 설계된 프레임 형태 치구를 그대로 사용할 수 있을 것으로 보이지만, 단순지지 경계일 경우 경계조건 설정방법의 수정이 필요할 것으로 판단된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권1호
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• pp.118-124
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• 2017

본 연구대상 디젤기관의 연접봉 볼트, 크랭크 핀 베어링 볼트 등의 손상원인을 조사 분석하기 위하여 수행한 현장검사, 파손부에 대한 시험 및 고찰, 참고문헌 및 연구자의 경험 등을 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 파손된 크랭크 핀 베어링 볼트는 연접봉 볼트보다 늦게 파손된 것으로 추정된다. 파손된 연접봉 볼트는 충격적인 하중에 의해서 취성파괴된 것이 아니고, 비정상적인 반복하중(예를 들어 체결 볼트의 풀림 등)에 의해서 피로파괴가 되었다는 것을 그 파단면의 모습을 통하여 알 수 있다. 파손된 연접봉 볼트용 U 너트는 윤활유(고착방지제)의 부적절한 사용, 각 실린더와 연접봉 별로 구분되어 사용되지 않았던 것 등으로 인하여 표면 상태가 불량하게 되었고, 이것은 연접봉 볼트의 파손사고에 영향을 미쳤을 가능성이 있다고 할 수 있다. 그리고 파손된 국내 제작품인 연접봉 볼트와 크랭크 핀 베어링 볼트의 기계적 성질, 전조공정 등은 해당 볼트의 설계요건에 적합하다고 할 수 있다.

• 생물환경조절학회지
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• 제19권2호
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• pp.63-69
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• 2010

2007년 4월 이전까지 10~15년 동안 규격시설로 운영되어 오던 농가지도형 단동하우스에서의 보강지주 설치효과를 분석하였다. 이전의 연구로 적설하중에 대한 수식 계산을 통해 보강지주 설치 단동하우스의 추가적설심이 제시된 바 있으나 모델이 농가지도형 단동하우스 규격과 상이해 연구 결과를 농가지도형 단동하우스에 그대로 적용하기에 무리가 따랐다. 본 연구에서는 농가지도형 단동하우스를 3차원 강뼈대 구조물로 모델링 하여 보강지주 설치 효과를 분석하였으며 재하시험을 통해 해석결과를 검증하였다. 구조해석 결과, 단동하우스에 보강지주 설치 시 안전적설심은 오히려 줄어드는 것으로 나타났는데 파이프 체결 부에서의 집중 하중으로 지붕도리에 큰 응력이 걸리기 때문으로 보강지주 설치 시에는 지붕도리의 규격도 함께 강화되어야 할 것으로 판단되었다. 지붕도리를 강화하고 보강지주를 3~4m 간격으로 설치할 경우, 안전적설심은 기본모델에서 보다 2배 이상 높아지는 것으로 나타났다. 보강지주 규격별 농가지도형 단동하우스 5종의 안전적설심을 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권2호통권31호
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• pp.171-179
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• 1997

고장력 볼트 이음부에서의 힘의 전달은 부재간의 압축력 및 볼트축력에 의하여 외력과 균형을 이룸으로서 형성되어지며, 부재간의 압축력, 도입된 축력의 변화 및 미끄러짐하중 등은 볼트 체결부 및 볼트의 유효강성에 지배된다. 이때 유효강성은 일반적으로 접합부의 유효단면적과 탄성계수의 곱으로 나타내어지지만 접합부재의 유효단면적이 어느 정도가 되는지는 판단하기가 쉽지가 않다. 이를 위해서 종래에는 이음부의 탄성변형에 관계하는 유효단면적을 등가중공원통형으로 가정하여 이에 대한 여러 가지 검토가 이루어졌다. 그러나 이러한 제안식들은 설계상의 목적과 복잡한 계산을 피하기 위하여 매우 단순화시킨 것으로 어느 식이 타당한 지는 단정하기가 어려우며 이에 대한 상세한 해석적인 검토 및 실험적인 검증이 요구된다. 따라서, 본 연구에서는 볼트 축력에 의한 접합부재의 유효단면적 산정과 이에 대한 검증을 위하여 고장력 볼트 이음 시험편에 대해 피로시험을 실시하고 반복하중 재하 후의 마찰면의 형상을 관찰하여 유효마찰 영역을 측정하였으며, 유한 요소법에 의해 수치 해석을 실시하여 내부 압축응력의 분포형상을 밝히고 접촉면상에 발생하는 응력 분포영역을 근사화하므로서 마찰면의 형상과 내부 압축응력의 분포영역과의 관계 그리고 유효단면적의 산정 방법을 고찰하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권3A호
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• pp.189-198
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• 2011

각국 강구조물 시공현장에서 사용되고 있는 고장력볼트의 인장강도는 1,000 MPa급이 주종을 이루고 있으나, 고강도강과 극후판의 개발과 강교량 건설기술의 발전에 따른 교량 지간의 장대화로 인하여 강도가 큰 새로운 볼트 개발이 요구되고 있다. 현재, 인장강도 1,300 MPa급의 고장력볼트가 개발되어 사용중에 있다. 그러나 고장력볼트는 작은 단면에 큰 하중이 작용하기 때문에 고강도볼트에서는 응력집중이 완화된 나사형상과 구조성능이 우수한 고장력볼트가 보다 효과적이다. 본 연구에서는 KS에서 규정된 나사형상보다도 우수한 나사형상을 개발하기 위하여 해석적 연구를 수행하였다. 나사형상에 대한 특성을 분석하여 볼트와 너트 체결시에도 하중분배가 효과적이고 응력집중이 완화된 신나사형상을 제안하였다. 또한, 실험적 연구에서는 인장강도 1,300 MPa급의 고장력볼트를 대상으로 구조성능에 대해서 실험연구를 수행하였다. 연구결과 신나사형상이 기존의 나사형상보다도 응력집중 완화효과와 구조성능효과가 있음이 검증되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권5호
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• pp.471-481
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• 2015

모듈러 건축은 사전에 설계 검토된 건물 요소를 공장에서 모듈로 제작하여 현장으로 운송 조립하는 프리패브 건축 시스템이다. 모듈러 건축물의 구조 형식은 공법, 재료, 부재 구성 등에 따라 다양하게 구분될 수 있지만 사용되는 모듈의 구조 형식은 크게 벽식과 가구식으로 나눌 수 있다. 벽식 모듈은 모듈의 입면을 패널을 이용하여 구성하여 수직하중과 수평하중을 전달시키는 방식이다. 가구식 모듈은 기둥과 보를 이용하여 모듈을 구성하고, 용도에 맞춰 입면을 마감하거나 개방시켜 놓는 방식이다. 이 두 가지 모듈 방식은 국내에도 사용된 바 있으나 최근 가구식 모듈이 보편화되고 있다. 가구식 모듈의 기둥 부재로 각형강관이 일반적으로 사용되고 있으며, 보 부재로 C형강 또는 H형강이 사용되고 있다. 각형강관이 기둥 부재로 사용된 가구식 모듈간 접합을 위해 각형강관 기둥 단부에 고력볼트를 채우기 위해 액세스 홀을 가공하는 경우가 있다. 액세스 홀은 볼트체결을 위해 사람의 손이나 공구가 폐쇄형 단면인 각형강관 내부에 접근하기 위한 개구부로 액세스 홀은 기둥-보 접합부의 거동에 영향을 미치는 패널존을 약화시킬 가능성이 높다. 이 연구에서는 가구식 모듈의 기둥-보 접합부 거동에 영향을 미치는 액세스 홀, 기둥 두께, 다이아프램을 변수로 5개의 실험체를 제작하여 실험을 실시하였고 그 결과를 분석하여 제시하였다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제3권2호
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• pp.79-88
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• 2017

본 논문은 송전선로 갤러핑 현상 분석을 위해 요구되는 비대칭 송전선의 공기력 계수 측정에 관한 것으로, 세 종류의 비대칭 단면으로 구성된 단도체, 2도체 및 4도체 모형에 대해서 난류 조건에서의 풍동실험을 수행하였다. 송전선로 갤러핑은 비대칭의 착빙된 송전선에 안정된 바람이 작용하는 경우 발생하는 유체유발진동의 한 종류로, 상간 이격거리와 송전탑 하중의 계산 등 송전선의 설계시 고려해야하는 주요 인자 중 하나이다. 갤러핑에 의해 발생하는 반복적인 변동 하중은 송전선을 포함한 체결 부품 등에 큰 동응력을 발생시키는 것을 고려하여, 송전선을 비롯한 각종 부품은 마모와 피로손상에 견딜 수 있는 충분한 내구성을 가져야 한다. 국내에서도 빙설해에 의한 송전선로의 고장은 급격한 전압 강하로 인한 전기 품질에 큰 영향을 끼치는 주요 원인이 되고 있으며, 매년 약 20건 이상씩 발생하고 있는 점을 고려해, 안정적인 전력 공급과 유지, 보수 비용을 절감하기 위해서 갤러핑 현상에 대해서 기초부터 체계적인 접근이 요구되고 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권10호
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• pp.773-782
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• 2020

심층신경망 기반 하이브리드 유한요소해석을 위한 조인트 모델 방법 구축을 소개한다. 트렉터의 앞차축에서 다양한 체결 조건에 의해 유발되는 복잡한 거동 상태를 가지는 볼트와 베어링의 재료 모델을 심층신경망으로 대체했다. 볼트는 6자유도를 갖는 1차원 티모센코 빔 요소를 이용했고, 베어링은 3차원 솔리드 요소를 이용했다. 다양한 하중 조건을 바탕으로 유한요소해석을 한 뒤, 모든 요소에서 응력-변형률 데이터를 추출하고 텐서플로를 이용하여 학습시켰다. 신경망 기반 유한요소해석을 할 때 추출된 데이터를 바탕으로 학습된 심층신경망은 ABAQUS 서브루틴 안에 포함되어 현재 해석 증분의 응력을 예측하고 접선강도행렬을 계산할 수 있게 했다. 학습된 심층신경망 조인트 모델의 일반화 성능은 훈련에 사용되지 않은 새로운 하중 조건에서 해석하여 검증하였다. 최종적으로 이 방법을 이용하여 심층신경망 기반 앞차축 해석을 진행하고 응력장 분포를 검증했다. 또한, 실제 트렉터의 3점 굽힘 실험 결과와 비교하여 심층신경망 기반 해석의 타당성을 검토했다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.21-30
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• 2013

최근 발생한 대규모 지진으로 구조물의 내진보강에 대한 사회적 관심도가 높아지고 있다. 특히 내진설계가 반영되지 않은 기둥의 경우 지진에 의한 횡하중을 저항하지 못하고, 취성적인 파괴가 유발되어 구조물 전체적 붕괴를 유발할 수 있다. 따라서 빠른 시간내에 보강이 가능하면서 기둥에 손상을 주지 않는 기존의 보강법과 구별되는 응급 보강법이 필요하다. 과거에는 기둥 보강법으로 단면 증설법과 강판보강법 등이 개발되어 현장에 적용되었지만, 최근에는 FRP (Fiber Reinforced Polymer)의 장점을 활용한 탄소섬유시트공법이 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 긴급시공이 가능한 체결식 FRP 내진보강재를 사용한 구조물의 내진성능보강효과를 검토하고자 하였다. 검토를 위하여 실제 구조물의 축소모델의 철근콘크리트 시험체를 제작하고 횡방향 변위하중을 가력하였다. FRP 내진보강재를 이용한 내진보강시공 후 실내시험을 통하여 내진성능을 평가하였다. 그 결과 개발된 보강재의 철근콘크리트 구조물에 보강 시, 내진성능이 향상됨을 확인하였다.