• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.255-263
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• 2017

본 논문에서는 합성단면을 갖는 구조물의 극한 거동 해석에서 요구하는 재료 및 기하학적 비선형 해석을 수행하기 위한 보 요소를 제시하였다. 제안된 요소는 기하학적 비선형성을 효과적으로 모사할 수 있는 co-rotational 정식화를 통해 도출되었으며, 다양한 합성단면의 저항성능을 재현할 수 있도록 화이버 단면법이 요소의 내력 및 강성을 산정하는데 활용되었다. 제안된 방법을 구현할 수 있도록 해석 프로그램이 개발되었으며, 호장법을 적용하여 최대내력 발생 이후의 연성거동뿐만 아니라 심한 비선형 응답(snap-through 또는 snapback)까지 추적해낼 수 있도록 하였다. 본 연구에서 제안된 요소 정식화와 해석 프로그램의 정확성을 검증을 위해 몇 가지 수치예제가 수행되었고, 해석결과는 제안된 요소의 정확성과 효율성을 보이기 위해 3차원 연속체 모델 및 기존 연구의 결과와 비교되었다. 추가로 합성단면을 갖는 골조 구조물에 대한 수치예제를 통해, 합성단면을 구성하는 재료의 탄성계수 비 및 강도 비에 따른 영향을 분석하였다. 해석결과는 외층 재료의 탄성계수가 증가됨에 따라 준취성 거동이 나타났으며, 외층 재료의 항복강도가 높을수록 선형 거동하는 기하적 비선형 응답과 유사한 응답을 보였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.359-366
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• 2019

PS 강거더의 비선형, 비탄성 거동에 대한 편향부 효과를 조사하기 위하여 PS 시스템의 거동특성에 대한 실험적 및 이론적 연구를 수행한다. 이를 위하여 H빔, 편심을 갖는 직선 케이블, 정착부, 그리고 편향부를 갖는 4개의 시험체를 제작하여 2점 하중에 의한 파괴거동시험을 수행한다. 또한, 편향부가 없는 경우와 등간격으로 3개의 편향부가 설치된 경우의 PS 시스템에 대하여 면내 변형이론을 새로이 정식화하고 symbolic 연산을 수행할 수 있는 메스메티카를 이용하여 비선형해를 구한다. 실험 및 이론적 연구의 타당성을 검증하기 위하여 박벽보요소, 강성이 매우 큰 보요소, 그리고 케이블-트러스요소로 구성되는 유한요소모델을 구축하고 비탄성해석을 수행하여 그 결과를 실험결과 및 해석해와 비교한다. 결과적으로 외부에 설치된 비부착 편향부로 인하여 H빔의 횡변위가 강하게 구속되어 PS 시스템의 강성 및 파괴강도는 편향부가 없는 경우와 비교할 때 크게 증가한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.1249-1253
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• 2005

대부분의 국내 다목적 댐은 유역면적이 넓고 강우기 집중강우로 인하여 유입되는 입자성 물질이 상당히 많은 편이며, 영양염의 증가로 인하여 저수지내부에서 발생되는 입자성 물질도 많다. 이로 인하여 호소에는 외부에서 유입된 무기$\cdot$유기성 입자와 내부 생성된 유기성 물질들이 장기간 축적되어 저수지 용량이 줄어든다. 본 연구에서는 저수지 퇴적물 상태를 탐사하는 효율적인 조사기법을 제시하고자 한다. 퇴적물 탐사기법에는 탄성파탐사 등을 이용하는 간접적인 방법과 코아를 이용하는 직접적인 방법, 퇴적층 동위원소 분석 기법 등이 있으며, 이러한 기법에 대한 기본원리 및 특성, 효용성 등을 평가하고 현장에 적합한 방법을 실제 적용하였다. 퇴적물 분포를 조사하기 위하여 먼저 다중빔(MBES)을 이용한 정밀 지형조사를 실시하였으며 이를 통하여 호저지형의 특징을 간접적으로 평가할 수 있었다. 직접적인 조사방법으로 gravity corer를 사용하여 몇 개의 지점을 sampling하였으며, 잠수부가 직접 핸드코아링를 실시하여 퇴적층을 측정하였다. 16지점에서 실시한Gravity core 결과 세 곳의 조사 정점에서 최대 70cm 두께의 퇴적층이 중력식 시추기에 의해 획득되었으며 다른 정점에서는 50cm, 20cm가 시추되었고 그 나머지 지점에서는 퇴적물이 채취되지 않았다. 이는 퇴적층이 얇아 코아가 쓰러지거나 시료채취가 되지 않은 것으로 판단되었다. 잠수부가 hand corer를 이용한 시료 채취시에 채취된 시료의 퇴적층은 각 지점별로 덕치리 25cm, 경계지점 25cm, 우산리 지점 45cm로 조사되었다. 납-210(반감기 22.3년)을 이용하여 최근에 형성된 주암댐 호수저 퇴적물 중 퇴적작용 이후 교란을 받지 않은 지역의 시추 시료를 대상으로 퇴적속도를 구하였다. 주암호에서 취한 코아퇴적물 시료는 현장에서 냉동하여 실험실에서 약 2cm 간격으로 절단하여 절단체 별로 동위원소 분석을 실시하였다. $^{210}Pb$의 농도는 grand-daughter인 $^{210}Po$를 측정함 후 감마분석에 의하여 구하였다. CF:CS 연령모델을 적용한 결과 깊이에 따른 supported $^{210}Pb$와 퇴적 속도는 0.91cm/year 인 것으로 산정 되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.52-58
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• 2014

노반 성토체에서 발생하는 소성 변형은 콘크리트 궤도의 안정성과 유지보수에 영향을 미친다. 철도 노반에서의 장기적인 소성 변형은 주로 반복적인 열차 통과로 발생하는 누적된 비탄성적 변형률에 의해 발생한다. 누적 소성 변형의 예측은 궤도의 유지보수와 열차의 안전한 운영을 위해서 중요하다. 본 연구에서는 서로 다른 강화노반 두께를 가진 철도노반에서 발생하는 연직 변위를 계산하였다. 누적 소성 변형률을 계산하기 위한 멱함수의 상수는 삼축 실험과 실대형 재하 실험의 결과로부터 구하였다. 표준 노반 단면에 대한 3차원 유한요소해석 결과로부터 강화노반의 두께를 선정하는 가이드라인을 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제16권6호
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• pp.495-505
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• 2006

정수압 상태의 등방 무한 매질에 원형 터널이 굴착될 때 터널 주변부에서 발생되는 응력 및 변위 분포를 해석하는 것은 암반공학의 가장 기본적인 문제들 중의 하나이다. 암반을 탄성, 완전소성, 취성-소성 거동체로 가정한 경우 응력 및 변위 분포에 대한 정해가 알려져 있다. 그러나 변형률연화를 가정한 경우는 정해가 존재하지 않으며 여러 가지 가정에 기초한 수치해석적 근사해들이 보고되고 있을 뿐이다. 이 연구에서는 Mohr-Coulomb 암반을 대상으로 이러한 원형 터널의 변형률연화 거동을 간단하게 해석할 수 있는 수치해석 방법을 소개하였다. 이 방법은 변형률연화 거동 뿐만아니라 취성-소성 및 완전소성 거동의 해석에도 적용이 가능하다 정해가 알려진 취성-소성 거동의 검증을 통하여 제안된 모델의 정확성을 입증하였다. 변형률연화 거동해석 예로서 연화지수에 대한 매개변수 해석을 실시하였고 지반반응곡선을 작성하였다. 탄소성 해석시 터널 주변의 변위 분포 특성은 소성영역의 체적팽창성에 크게 영향을 받음을 알 수 있었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제12권3호
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• pp.323-331
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• 2012

1970년대부터 고온을 받은 콘크리트의 압축강도, 탄성계수, 열응력 등 콘크리트에 영향을 미칠 수 있는 내적, 외적 인자들의 역학적 특성은 조사되어 왔다. 특히, 골재의 열적 특성이나 냉각 방법은 잔존 역학적 특성을 평가하는데 가장 중요하다. 본 연구에서는, 골재 종류와 냉각 방식에 따른 콘크리트의 역학적 특성에 대해 평가했다. 본 연구에서는 열적특성이 다른 일반 골재와 경량골재를 사용했다. 또한, ${\O}100{\times}200mm$ 원주형 공시체를 사용하여 목표 온도, 서냉 및 급냉조건 후에 역학적 특성을 평가하였다. 결과적으로, 보통 골재를 사용한 콘크리트는 경량골재를 사용한 콘크리트보다 냉각조건이 미치는 영향이 큰 것으로 나타났다. 그리고 냉각 속도가 빠르지 않을수록 콘크리트의 잔존 역학적 특성이 크게 나타났다.

• Composites Research
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• 제16권3호
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• pp.1-8
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• 2003

금속복합재료 개발을 위한 고온가압 성형공정은 기지재료의 비탄성거동과 성형체 내부의 기공에 대한 충진 과정을 수반하며 이러한 강화공정은 압력, 온도 그리고 강화재와 모재의 상대부피분률과 같은 공정변수의 영향을 받게 된다. 특히 티타늄금속기 복합재료의 강화공정은 강화재와 모재 사이의 기계적 혹은 열적 특성 차이 및 생산환경으로 인한 다양한 형태의 손상이 발생할 수 있으며 따라서 이들을 극복하기 위한 재료특성, 작용압력, 온도, 시간조건 등과 공정에 따른 조직의 진전 등 미소역학적 연구가 수반된 최적의 고온가압강화공정의 개발이 요구되어진다. 이를 위하여 본 연구는 VHP방식을 이용한 SiC／Ti-6Al-4V 연속섬유강화 금속기 복합재료의 강화공정실험을 수행하였으며 특히 미시역학적 접근에 따른 다공성 재료의 구성방정식을 이용하여 보강재와 기지재료의 변형거동과 고온가압공정에 필요한 다양한 조건들을 실험결과와 비교 연구하였으며 유한요소해석을 통해 공정변수와 그에 따른 결과들을 고찰하였다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제5권2호
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• pp.89-95
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• 2017

제품을 개발하는데 있어서 경량화와 원가절감이라는 두가지 요소는 가장 중요한 화두이다. 특히 대형 LCD 로봇은 최대 $3{\times}3m$ 이상의 글라스를 7m 높이까지 상하, 전후로의 직선운동과 선회축을 중심으로한 회전운동을 하면서 작업공정간 이송을 가능케 하는 대형 구조물이다. 따라서 지나치게 무거울 경우에는 클린룸내 설치에 문제가 있을 수 있고 반송물의 정확한 이송을 위하여는 고강성이 요구되며 대량 생산을 위한 연속작업을 충분히 감당할 수 있는 내구강도를 확보하여야 한다. 따라서 경량화, 고강성, 고강도 제품에 대한 요구는 갈수록 증가하고 있다. 현재 개발되고 있는 11 세대 대형 LCD 승강프레임은 이러한 요구조건을 충족하기 위하여 최적설계 기법을 적용하여 기존 제품 대비 경량화와 고강성 요구조건을 만족하였으며 용접부에 대한 상세 수명평가로 내구강도에 대한 신뢰성을 확보하였다.

• 터널과지하공간
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• 제29권3호
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• pp.197-213
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• 2019

본 연구에서는 TOUGH-FLAC 연동해석기법을 이용하여 Mont Terri 지하연구시설에서 수행된 단층 내 물 주입시험을 수치적으로 모델링하고, 단층의 재활성과 수리역학적 거동 특성을 살펴보았다. TOUGH2 해석에서는 단층을 Darcy의 법칙과 삼승법칙(Cubic law)을 따르는 연속체 요소로 모델링하였으며, FLAC3D 해석에서는 미끄러짐과 개폐가 허용되는 불연속 인터페이스 요소를 통해 모사하였다. 현장에서 획득한 단층의 균열개방압력(fracture opening pressure), 주입율, 모니터링 압력, 변위 곡선 등을 바탕으로, 단층의 탄성적 변형과 파괴에 의한 수직팽창 특성을 반영할 수 있는 수리간극모델과 수리역학 커플링 관계를 해석모델에 반영하였다. 한편, 현지응력 조건, 단층의 강도 및 변형 특성에 따른 파라미터 해석을 실시하여 각 입력변수가 해석 결과에 미치는 영향을 분석하였으며, 이를 통해 현장시험 결과를 가장 잘 재현할 수 있는 파라미터 조합을 선정하였다. 해석 결과, 균열개방압력에서 단층의 주입율과 모니터링 압력이 크게 증가하는 현상을 합리적으로 재현할 수 있었다. 하지만, 동일한 입력 변수 조건에서 단층의 전단변위와 파괴영역의 범위는 현장시험 결과에 비해 과대평가되는 결과를 보였다. 이는 해석모델에서는 고압의 주입조건에서 단층의 지속적인 전단파괴가 유도되는 반면, 현장에서는 수리간극의 변화가 전단 미끄러짐보다는 인장력에 의한 단층면의 개방(tensile opening)에 크게 의존하는 것으로 추정되기 때문이다.

• 터널과지하공간
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• 제28권5호
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• pp.400-425
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• 2018

본 논문에서는 국제공동연구인 DECOVALEX-2019 프로젝트 Task B의 연구결과와 현황을 소개하였다. Task B의 주제는 'Fault slip modelling'으로 유체의 주입으로 인해 발생하는 단층의 재활성(미끄러짐, 전단파괴)과 수리역학적 거동을 예측할 수 있는 해석기법을 개발하는 데에 그 목적이 있다. 1단계 연구는 참가팀들이 연구주제에 대해 숙지하고, 벤치마크 모델을 대상으로 단층의 투수특성과 역학적 거동의 상호작용을 모사할 수 있는 해석코드를 개발할 수 있도록 하는 준비 단계의 연구이다. 본 연구에서는 TOUGH-FLAC 연동해석 기법을 사용하여 물 주입으로 인한 단층의 수리역학적 연계거동을 모사하였다. TOUGH2 해석에서는 단층을 Darcy의 법칙과 삼승법칙을 따르는 연속체 요소로 모델링하였으며, FLAC3D 해석에서는 미끄러짐과 개폐가 허용되는 불연속 인터페이스 요소를 통해 모사하였다. 두 가지 수리간극모델에 대하여 수리역학적 커플링 관계식을 수치화하였으며, 연속체 요소(수리모델)와 인터페이스 요소(역학모델)의 거동을 연계할 수 있는 해석기법을 제시하였다. 또한, 단층의 역학적 변형(간극의 변화)으로 인한 수리물성 변화와 기하학적 변화(해석 메쉬의 변형)를 수리해석에 반영할 수 있는 해석기법을 개발하였다. 다양한 압력의 물을 단계적으로 주입하고 이로 인해 유도되는 단층의 탄성거동 및 전단파괴(미끄러짐)에 대해 살펴보았으며, 수리간극의 변화 양상과 원인, 압력 분포와 주입율의 관계 등을 면밀히 검토하였다. 해석 결과, 본 연구에서 개발한 해석기법이 물 주입으로 인한 단층의 미끄러짐 거동을 합리적인 수준에서 재현할 수 있는 것으로 판단할 수 있었다. 본 연구의 해석모델은 Task B에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 연구의 현장시험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다.