• 해양환경안전학회지
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• 제29권5호
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• pp.479-487
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• 2023

최근 지구 온난화의 영향으로 태풍의 파괴력이 증가함에 따라 부유식 해상풍력발전기의 막대한 유실과 붕괴에 대한 우려가 깊어지고 있다. 부유식 해상풍력발전기의 안전한 운영을 위해 새로운 형태의 탈착형 계류 시스템 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서 고려한 새로운 반잠수식 계류 풀리는 기존의 탈착형 계류 장치에 비해 계류 라인으로 부유식 해상풍력 터빈을 보다 쉽게 탈부착할 수 있도록 고안되었다. 8MW급 부유식 해상풍력발전기에 적용 가능한 반잠수식 계류 풀리의 초기 설계에 대한 구조적 안전성을 검토하기 위해 3D 프린터를 이용하여 축소구조모형을 제작하고, 이 모형에 대한 구조시험을 수행하였다. 축소 모형의 구조시험을 위해 3D 프린팅에 사용된 ABS 소재의 인장 시편을 제작하고 인장시험을 수행하여 소재의 물성을 평가하였다. 인장시험에서 얻은 재료 특성과 축소모형 구조 시험과 동일한 하중 및 경계 조건을 적용하여 반잠수식 계류 풀리의 유한요소해석을 수행하였다. 유한요소해석을 통해 반잠수식 계류 풀리의 구조적 취약 부분을 검토하였다. 반잠수식 계류 풀리의 주요 하중조건을 고려하여 구조모형시험을 수행하였으며, 재료의 최대인장응력 이상이 발생하는 위치에 대해 유한요소해석과 시험 결과를 비교하였다. 유한요소해석과 모형시험의 결과로부터 작동조건에서는 Body와 Wheel의 연결부 구조가 취약한 것으로 파악되었고, 계류조건에서는 Body와 Chain stopper의 연결부 구조가 취약한 것으로 검토되었다. 축소모형 구조시험에서 나타난 SMP의 구조 취약부는 구조해석의 결과와 일치하는 것으로 나타났다. 연구 결과를 통해 반잠수식 계류 풀리의 초기 설계에 대한 구조적 안전성을 실험적으로 검증할 수 있었다. 또한, 본 연구 결과는 상세설계 단계에서 반잠수식 계류 풀리의 구조 강도를 향상시키는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제29권6호
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• pp.425-438
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• 2019

본 연구에서는 일정한 방향의 층리가 발달한 퇴적암에 굴착된 지하철 병설터널을 모델링하여 축소모형 실험을 실시하였다. 연구대상 터널의 규격은 6.2 m×6.8 m이고 필러 폭은 4 m이다. 차원해석을 통해 현장암석에 적합한 모형재료를 선정하였고, 이를 사용하여 이방성 모형시험체를 제작하였으며 이축압축시험을 통해 터널의 파괴 및 변형거동을 알아보았다. 모형시험체에 하중을 증가시킴에 따라 필러의 중앙부에서 병설터널 사이를 가로지르는 최초의 균열이 발생하였고, 터널 천정부와 바닥부에서도 점차 파괴가 진행되었다. 필러부의 모든 균열은 기존의 층리면을 따라 발생하여 암반의 층리면이 필러 파괴의 주요 원인으로 나타났다. 또한, FLAC의 유비쿼터스 절리모델을 사용하여 실험 조건에 대한 수치해석을 실시함으로써 실험의 결과를 검증해 보았다. 여기서 얻어진 소성영역의 분포경향은 모형실험의 결과와 대체로 부합하여 실험의 신뢰성을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.277-292
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• 2012

본 논문에서는 쉴드 TBM 커터비트의 절삭력 평가를 위한 기초적 연구를 실시하였다. 기존 커터비트 절삭력 분석을 위한 여러 이론식이 존재하지만 기존이론식은 실제 커터비트 절삭력과 차이를 보인다. 따라서 실제 커터비트의 절삭력을 분석하기위하여 축소모형실험을 실시하였으며, 축소모형시험에서 얻은 결과는 기존 이론식과 비교 분석하였다. 이 연구로부터 얻은 결과는 TBM 커터헤드 설계에 있어 기본적으로 매우 필수적인 자료로 활용될 것이라 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.96-106
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• 2014

철도차량에 의한 진동은 지반을 통해 주변 지역에 영향을 주고 피로균열등 구조적 손상을 주고 있다. 본 논문은 새롭게 개발된 탄성 스페리컬 받침을 기존 강재스페리컬 받침과의 비교를 통한 진동저감성능에 대해 평가하였다. 탄성스페리컬 받침은 반구형 곡률과 크기를 변경함으로써 현장 여건에 맞는 강성을 구현할 수 있는 장점이 있다. 탄성 스페리컬 받침은 반구형 고무 및 보강판의 적층 받침으로써 성능특성을 확인하기 위해 설계와 해석결과를 비교하고 특성시험을 실시하였다. 또한 진동저감성능 확인을 위해 열차의 실대차 축소모형 시험을 실시하였다. 해석적 검증비교를 통한 특성시험에서는 설계하중 500kN 시험체의 압축 및 회전 시험결과 압축보다 회전에 의한 강성 증가가 적은 것으로 확인되었다. 또한 압축 및 회전 시험 후 시험체에 외관변형 및 영구적인 손상, 찢어짐 등은 발견되지 않았다. 축소 스케일 진동 측정 시험에서는 실대차 모형을 1/50축소하여 교량의 진동을 측정하였다. 그 결과 강재 스페리컬 받침에 비해 탄성 스페리컬 받침의 진동 저감능력이 탁월한 것으로 판단되며, 거리별 진동감쇠 성능도 높은 것으로 확인되어 탄성스페리컬 받침의 철도교 적용 시 진동저감효과가 우수할 것으로 판단된다. 향 후 실제 철도교량에서의 현장실험을 통해 성능을 검증할 계획이다.

• 자연, 터널 그리고 지하공간
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• 제14권1호
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• pp.28-34
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• 2012

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.117-126
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• 2004

최근 건축구조물이 대형화됨에 따라 현장타설말뚝을 이용한 Top-Down공법이 공기단축 및 경제성 등의 이유로 자주 채택되고 있다. Top-Down 기초로 시공되는 현장타설말뚝의 경우 설계하중이 크다는 이유로 인해 품질확인용 재하시험을 생략하는 경우가 대부분이며, 대규모 설계하중을 검증하기 위한 전통적인 재하시험 방법 또한 적용하기 곤란한 경우가 많다. Top-Down 공법에 있어 건축구조물의 대형화에 의한 현장타설말뚝의 사용하중이 증대됨에 따라 현장타설말뚝에 대한 품질확인은 점차 중요시되고 있으며, 이에 대한 대안으로서 축소모형말뚝을 이용한 시험방법의 적용이 가능할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 대구경 현장타설말뚝의 지지력 측정시 전통적인 재하시험 방법의 한계를 극복하기 위하여 축소모형말뚝을 이용하는 방안을 제시하였으며 특히, 시험결과의 해석을 위해 암반에 근입된 현장타설말뚝의 치수효과에 관한 분석 방법을 제안하고 평가해 보았다.

• 화약ㆍ발파
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• 제22권3호
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• pp.43-55
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• 2004

최근 들어 타워형 구조물의 사용 연한이 초과함에 따라 구조물 안전 진단 결과에 따라 철거 작업 혹은 국부적인 성능개선 공사론 수행하고 있다. 그러나 철거 작업시 가능한 한 휴지기간(Shut down)을 단축하여야 한다는 측면 및 경제성 측면에서 발파해체공법은 매우 매력적인 철거수단으로 관심이 증대되고 있으나, 철거시 발생되는 진동으로 인해 인접한 정밀 기기류에 대한 영향을 우려하여 철거 기간과 비용측면에서 상대적으로 불리한 기계식 철거공법을 선호하고 있다. 따라서, 본 연구는 연돌과 같은 타워형 구조물의 발파해체시 붕괴된 부재가 지면과 충돌시 발생되는 지반진동 수준을 예측하는 기법과 진동을 저감할 수 있는 각종 방법에 대한 효과를 축소모형시험을 통해 도출하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제6권3호
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• pp.47-54
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• 2005

현재까지 많은 경우 아직도 실무에서의 말뚝 설계는 주로 경험적 지지력공식만을 이용하고 있다. 시공 후 말뚝의 지지력 확인은 품질관리 차원에서 실시하는 동적시험 및 정적시험 등을 통하여 가능하나 이는 시공 중 또는 시공 후에만 가능하다. 지반 조사단계에서 간단한 시험을 통하여 각 지층별로 말뚝의 선단지지력을 예측할 수 있다면 경험식이나 정적공식에 의한 예측보다 신뢰성 있는 말뚝의 설계가 가능할 것이다. 본 연구에서는 지반조사 단계에서 실시 가능한 간단한 막대형 축소모형말뚝에 대한 동적시험으로부터 실제 말뚝 지지층의 선단지지력 예측 시험법을 제시하고 정재하시험과의 비교를 통하여 예측된 선단지지력을 검증하였다. 시험 결과 축소모형말뚝시험과 정재하시험을 통해 예측된 단위극한선단지지력은 유사한 값을 보였으며, N값에 의해 예측된 단위극한선단지지력은 현장시험에 의해 측정된 단위선단극한지지력의 약 50%정도로 N값에 의한 지지력의 예측은 매우 보수적인 설계로 비합리적이며 비경제적인 말뚝설계가 됨을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.11-18
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• 2007

댐 안전성 평가를 위한 내진성능평가는 지속적으로 실시하였으나, 댐에서 취약부로 알려진 여수로 피어부에 대한 거동 분석에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다. 실제 지진발생시 여수로 피어가 국부 손상을 받기에 취약한 부분으로 추정되어 본 연구에서 댐의 내진성능 평가를 위한 기초 실험으로서 정적 시험을 수행하였다. 본 연구에서는 댐의 여수로 피어부에 대한 축소된 철근콘크리트 모형을 통한 강도모델을 구성하여 정적 모형 시험을 실시하고, 시험 결과의 분석, 구조해석을 통한 실제 구조물의 거동 및 균열하중, 극한하중에 대한 분석을 실시하였다. 대상 시험체에 대한 모형 시험 결과와 수치해석 결과는 서로 다른 파괴 거동을 나타내어 파괴하중이 서로 다르게 추정되었으나, 모형 시험체의 파괴 거동을 고려하는 경우에는 정적 시험과 해석을 통하여 실제 구조물의 균열 발생 하중과 극한하중을 추정할 수 있는 것으로 사료된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.5-15
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• 2017

주면마찰력은 매입말뚝에서 가장 큰 영향 요소이다. 특히 시멘트풀과 지반 사이의 인터페이스 거동에 있어 가장 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 시멘트 풀 영향을 고려하여 단독말뚝에 대한 현장축소모형말뚝 재하시험을 수행하였다. 시험말뚝은 상사비를 고려하여 길이 1.3m 지름 0.067m로 선정하였으며, 굴착공경은 150, 125, 90, 86, 74mm, 시멘트풀 물/시멘트비는 90, 70, 60%로 급속재하시험을 수행하였다. 분석 결과 굴착공경이 증가할수록 지지력 증가를 확인하였다. 또한, 물/시멘트비가 부배합일수록 지지력이 증가하는 것을 확인하였다. 상사비를 고려한 축소모형시험결과, 굴착 공경은 말뚝지름(0.508mm 기준)보다 대략 0.1~0.4D(50~200mm) 크게 시공하는 것이 적합하다. 그리고 시멘트풀 물/시멘트비는 본 연구 결과와 품질관리 등을 고려하였을 때, 70% 정도가 적절하다.