• 기술사
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• 제20권3호
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• pp.5-14
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• 1987

연속체의 해석에 있어서, 특별한 경우를 제외하고는, 구조물의 개략적인 거동을 파악해야 될 경우가 종종 있다. 이러한 요구에 부응하기 위해서 강체요소법(Rigid Element Method)이라 불리우는 새로운 해석법이 개발되었다. 강체요소법은 원래 평정연구실에서 벽식프리캐스트 철근콘크리트 구조물의 탄소성해석을 하기 위해서 개발된 해석법에 착안하여, 내수벽과 같은 연속체에 적용함으로서 시작된 수치해석법이다. 그 후 저자들은 도통쉘, 구형쉘 혹은 이들이 조합된 쉘구조물에 적용할 수 있도록 개발 확장하였다. 강체요소법의 기본개념은 연속체의 분해된 각 요소를 강체(rigid body)라고 가정하고, 각 요소들은 요소의 강성으로 치환된 가상스프링으로 서로 연결되어 있다고 가정하여, 이 가상스프링의 거동을 평가함으로서 전체구조물의 거동을 파악하는 해석법이다. 이때 요소의 주변에 취해진 스프링은 해석을 단순화하기 위해서 축력, 면내전단력 및 면외전단력만을 전달한다고 가정하고, 요소의 강체변위(자유도)는 요소내의 임의의 한 점에서 취하며, 이 점에서의 강체변위(rigid displacements)는 요소의 주변에 취해진 스프링을 통하여 다른 요소로 전달된다. 상기와 같은 강체요소법의 개념을 연속체의 탄성 및 탄소성해석에 적용하면, 해석적 개념이 단순할 뿐만 아니라 구조물 전체의 자유도수를 대폭 줄여 컴퓨터 계산시간을 절약할 수 있는 잇점이 있고, 거시적인 모델(macroscopic modeling)과 미시적인 모델 (microscopic modeling)의 중간적인 성격을 가지기 때문에 구조물의 파괴상황에 대해서도 그 개략을 파악할 수 있다. 본 논문에서는 강체요소법을 보다 일반화된 해석법으로 개발, 확장하기 위해서 종전에 단층스프링시스템(single-layer spring system)으로 해석이 어려웠던 문제점들을 보완한 복층프링시스템(double-layer spring system)을 사용함으로서 휨, 비틀림의 효과를 파악할 수 있는 이론적 개념을 적용한 새로운 구요소, 원통요소 및 평면요소를 개발하고, 이러한 강체요소들의 적합매트릭스의 유도 및 해석저긴 방법을 정식화하였다. 또 휨, 비틀림 및 전단력의 효과를 고려한 사각형원통요소 및 능형원 통요소를 이용하여 원통쉘의 탄성 및 탄소성해석할 수 있는 프로그램을 개발하고, 이 프로그램으로 캔틸레버로된 연속형철근콘크리트 원통쉘의 탄성 및 탄소성해석에 적용하여 구조물의 거동에 관한 수치해석의 결과, 즉 내력의 분포, 균열의 진전, 파괴의 상황 및 변형의 상태 등을 파악해 보았다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.3916-3922
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• 2014

일반적으로 옹벽은 높이가 높아질수록 안정성이 작아진다. 하지만 선반식 옹벽은 선반 설치로 인하여 옹벽에 작용하는 수평토압의 크기가 감소하기 때문에 다른 옹벽과 비교하면 안정성 및 경제성에서 우수하다고 할 수 있다. 이 연구에서는 기존에 연구된 선반식 옹벽의 수치해석 연구에서와는 다르게 옹벽의 종류, 선반의 길이, 선반의 위치 등의 조건을 변화시켜 총 15가지의 해석 조건으로 수치해석을 실시하였다. 수치해석을 통해 얻은 결과를 비교하여 선반식 옹벽의 수평토압 감소효과를 확인하였고, 또한 모형시험의 결과와 이론해를 동시에 비교하여 수평토압의 감소효과를 확인하고자 하였다. 연구결과 선반식 옹벽은 캔틸레버식 옹벽에 비해 수평토압 감소효과가 뚜렷한 것으로 나타났고, 선반의 위치, 선반의 길이 등에 따라 수평토압의 크기가 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.23-28
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• 2010

구조물의 방재를 위해서 구조물의 효율적인 유지관리는 필수적이며, 여기서 신뢰 있는 구조물의 동적해석은 중요한 역할을 한다. 유한요소법은 구조해석법으로 가장 많이 사용되는 방법으로 자리 잡고 있으며, 요소와 요소망이 제대로 선택되면 신뢰 있는 해석 결과를 출력한다. 시간 영역 동적해석에 유한요소법을 사용하려면 각 시간 단계에서 요소망을 재형성할 필요가 생길 수 있는데, 여기에 연산 시간 측면에서 효율적인 적응적 요소망 전략을 사용하면 편리하다. 본 연구는 시간영역 동적해석에서 전단계 해석 결과를 사용하여 계산된 대표 변형률 값을 오차 평가하는데 사용하고, 요소 세분화는 절점 이동인 r-법과 요소 분할인 h-법의 조합으로 효율적으로 계산하는 적응적 요소망 형성 전략을 제시한다. 적용한 캔틸레버보의 예제를 통하여 정확성과 연산 효율성을 검증하였고 나아가 방법의 간단함이 지진 하중, 풍하중 등에 의한 복잡한 구조 동적 해석에도 효율적으로 사용될 수 있는 것을 보여 준다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.267-275
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• 2009

이 논문에서는 복합재료 적층판 해석을 위해 등가단층요소와 부분-선형 층별 적층요소를 서로 연계시킨 결합요소를 제안하였다. 등가단층요소는 퇴화 쉘요소에 의해 정식화되었으며, 반면에 부분-선형 층별요소의 경우 면내변위는 부분적 선형변화로, 두께방향으로의 면외변위는 일정하다고 가정하였다. 제안된 유한요소모델은 p-수렴방식에 기초를 두고 있다. 변위장 보간을 위해 적분형 르장드르 다항식이, 수치적분을 수행하기 위해서는 가우스-로바토 적분을 각각 채택하였다. 이 연구에서는 주로 p-수렴 결합요소의 검증을 위해 다양한 형태의 유한요소 다중모델에 대해 안정된 수치해석값을 보여주는 지에 초점을 두었다. 채택한 예제는 정해를 쉽게 알고 있는 단순한 문제로 인장력을 받는 평판 또는 연직하중을 받는 캔틸레버보에 적용하여 제안된 요소의 성능을 평가하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.231-242
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• 2009

스카이브릿지의 연결시스템은 일반적으로 매우 큰 비선형성을 가지고 있으므로 연결된 건물의 동적거동을 정확하게 예측하여 스카이브릿지를 설계하기 위해서는 경계비선형 시간이력해석이 필요하다. 그러나 일반적인 유한요소 해석모델을 사용하여 전체 고층건물을 모형화하고 설계를 위하여 반복적인 경계비선형 시간이력해석을 수행한다면 해석에 소요되는 노력과 시간이 매우 클 것이다. 따라서 본 연구에서는 스카이브릿지로 연결된 고층건물의 효율적인 동적해석 및 진동제어 성능 평가를 위하여 벨트월의 효과를 고려한 등가의 캔틸레버모델을 제안하였다. 제안된 등가모델의 효율성 및 정확성을 검토하기 위하여 스카이브릿지로 연결된 49층과 42층 건물을 예제구조물로 사용하였고 풍하중에 대한 경계비선형 시간이력해석을 수행하였다. 해석결과 제안된 등가모델을 사용하면 스카이브릿지로 연결된 고층건물의 동적응답을 매우 효율적으로 파악할 수 있다는 것을 확인하였다.

• 한국공간구조학회:학술대회논문집
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• 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.49-52
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• 2008

목재자원을 효율적으로 활용하기 위한 목적으로 개발된 공학목재는 기존에 구조용으로 사용되어 오던 목재제품에 비해 강도가 높으면서도 안정적인 장점을 가지고 있다. 또한 설계 상세에 따라 부재를 주문 제작이 가능하며, 대규모 건축물에도 주요 구조체로 사용되어져 오고 있다. 장 스팬이 요구되는 재료로 구조용 집성재나 목재 I형장선, 단판적층재(LVL) 등을 활용하여 사용되고 있다. 본 프로젝트는 공학목재 중에서 집성재 및 막재를 이용한 구조 시스템으로, 강원도 뿌리기념관 공원공사 중 "야외무대 지붕공사"로 구조 재료, 구조설계 및 시공에 관한 내용으로 구성되어 있다. 지붕 구조재는 PVF/PFLT(테드라 필름코팅) 소재의 막이 사용되었다. 기둥 및 경사 부재는 강재(SS400)를 사용하였고, 캔틸레버 보 부재는 비대칭 구성 집성재(10S-28B)를 이용하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.13-16
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• 2008

전단경간-깊이의 비가 1을 넘지 않는 캔틸레버로서 응력교란구역을 형성하는 내민받침은 보에 의해 전달되는 수직하중과 지지하고 있는 부재의 수축, 온도 변형, 크리프 변형에 의해 전달되는 수평 하중에 저항하는 부재이다. 최근, 고강도 콘크리트의 사용이 증가하고 있고, 철근 콘크리트 구조물의 부식에 대한 관심이 높아지면서 고성능의 보강재를 콘크리트 부재에 전략적으로 적용하는 하이브리드 보강기법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 본 연구에서는 강섬유 및 헤디드 바를 활용한 하이브리드 보강 기법을 내민받침에 적용하고자 섬유보강 고강도 콘크리트 내민받침을 제작하고 구조실험을 실시하였다. 강섬유의 혼입, 강섬유 혼입률의 증가에 따라 고강도 콘크리트 내민받침의 내하력, 강성, 연성은 증가하는 것으로 나타났고, 최대 균열폭은 감소하였다. 또한, 횡방향 철근에 용접하여 주인장 타이 철근을 정착한 내민받침 보다 헤디드 바를 주인장 타이 철근으로 사용한 내민받침이 더 높은 내하력, 강성, 연성을 보였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.81-90
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• 2008

이 논문에서는 적분형 르장드르 다항식을 사용한 3차원 계층적 고체요소의 유한요소 정식화를 보여준다. 제안하는 육면체 고체요소는 절점, 변, 면, 그리고 내부모우드를 포함한은 4개의 서로 다른 모우드로 구성되어 있다. 영에너지 모우드와 일정변형률 조건을 확인하기 위해 고유치 시험과 조각시험이 수행되었다. 여기에 추가되어, 적응적 p-유한요소해석을 위해 유한요소해석으로부터 구한 후처리 응력값의 평활화에 기초를 둔 사후오차평가 기법이 연구된다. 자유도가 증가함에 따라 수렴속도측면에서 균등 p-분배와 불균등 p-분배에 의한 유한요소해의 차이점이 비교된다. 제안된 요소의 성능을 보이기 위해 간단한 캔틸레버보가 테스트되었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.301-301
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• 2010

현재 전 세계는 앞으로 사용 될 대체 에너지에 많은 관심 가지고 있다. 지금 사용하고 있는 에너지 연료는 한정되어 있기 때문에 대체에너지에 대한 연구가 활발히 진행 되고 있다. 그 중 압전체를 이용한 에너지 하베스팅은 많은 주목을 받고 있다. 주변 환경에서 필요한 에너지를 끌어 쓸 수 있는 대표적인 청정에너지 시스템 중 하나이기 때문이다. 최근 전원 공급원으로써 에너지 수확 시스템은 현 사회에 사용되고 있는 배터리로 전원을 사용하는 제품들을 소용량과 저전압 분야에서의 에너지 수확의 원리를 이용하여 전기전자제품의 사용시간 연장 및 응용분야 확대를 시도하는 연구가 활발히 수행되고 있다. 압전세라믹스를 이용한 에너지 하베스팅은 진동에너지를 전기에너지로 변환하는 것으로서 압전 특성이 높아야 한다. 일반적으로 압전 세라믹스는 PbO 성분이 들어가므로 환경적 오염 뿐만 아니라 인체에도 영향이 좋지 않으므로 많은 나라에서 이러한 성분을 제한하고 점차적으로 줄어들고 있는 시점에서 PbO를 사용하지 않고 Lead-Free 세라믹를 사용한 연구가 진행되고 있다. 이 논문에서는 일반적인 소결 방법을 이용하여 (Na,K)NbO3 세라믹에 CeO2를 첨가한 압전 세라믹을 제작하였다. 제작된 압전 세라믹스로 에너지 하베스팅 소자를 제작하고, 이 소자로 수확된 에너지로 DC-DC Converter 응용 특성에 대하서 연구하였다. 압전 세라믹스의 좋은 압전 특성을 출력하기 위하여 캔틸레버의 고유 진동수가 진동원의 주파수와 일치하는 공진을 일으켜야 한다. 따라서 구동회로는 주파수원을 찾아 설계하였고, 압전 세라믹스의 진동은 가진기를 이용하여 구동실험을 하였다. 지금까지 나와있던 에너지 하베스팅 회로와 비교하여 그 특성을 분석하고, 시뮬레이션 및 실험을 통하여 검증하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권5호
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• pp.137-143
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• 2018

융합을 기반으로 4차 산업 혁명의 관심이 뜨거운 가운데 가구산업에도 IT기술과 융합한 스마트가구가 출시되면서 우리 생활에 편리하고 편안한 환경을 제공하기 시작하였다. 이에 본 연구는 융합을 기반으로 가구디자인 특성을 시대 변천에 따라 분석 하였다. 20세기 전 후의 융합 가구는 동양의 건축양식이나 캔틸레버와 같은 건축구조 및 재료를 융합한 디자인적 특성을 보인 반면, 21세기의 융합 가구는 IT기술을 바탕으로 스마트 홈서비스 및 네트워크를 지원할 수 있는 융합가구의 특징을 보이고 있다. 또한 1인 가구의 증가에 따른 소비 추세로 인해 소형 공간에 적용 가능하도록 복합적인 기능의 가구, 기능의 융합이나 콜라보레이션을 통해 다양한 소비자의 구매 패턴에 대응할 수 있는 융합가구 디자인의 특성을 보이고 있다. 이러한 특성을 통해 이제까지 낙후산업이라 인식되었던 가구산업이 첨단 산업으로 변신할 수 있는 가능성을 찾아 볼 수 있음과 동시에 본 논문이 가구산업의 발전에 기초적 자료가 될 것으로 기대한다.