• 화약ㆍ발파
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• 제37권3호
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• pp.1-12
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• 2019

폭발 해석 모델의 해석 방법은 직접적 해석과 간접적 해석으로 구별되며, 간접적 해석으로는 반경험적 해석 방법과 수치 해석적 방법으로 나뉜다. 본 연구에서는 반경험적 모델 해석의 프로그램인 ELS 폭발 해석 프로그램의 적용성을 평가하기 위해, 단순 해석 모델을 선정하고 다양한 반경험적 해석 프로그램인 AT-Blast, RC-Blast와 Kinney와 Graham의 경험식을 이용하여 자유 공중 폭발과 지표면 폭발에서의 폭발 하중 특성을 검토하였다. 단순 해석 모델에 대해 환산거리와 입사각에 대한 폭발 압력을 해석한 결과, 자유 공중 폭발 해석에서 환산거리의 범위는 $0.3{\sim}0.461m/kg^{1/3}$이고, 지표면 폭발 해석에서 환산거리의 범위는 $0.378{\sim}0.581m/kg^{1/3}$ 일 때 적합한 해석을 수행할 수 있으며, 입사각의 경우에는 $45^{\circ}$ 이내에서 해석한 결과가 적합한 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.191-198
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• 2017

발하중을 받는 구조물의 거동을 연구하기 위해서는 폭발물에 의한 하중을 정확히 산정하는 것이 중요하며 실내폭발의 폭발하중의 경우에는 특히 그러하다. 반사효과를 포함하는 실내폭발의 폭발하중 산정방법으로는 전산유체역학을 기반으로 한 수치해석적 방법이 비교적 정확한 폭발하중을 산정할 수 있다고 알려져 있다. 하지만 수치해석적 방법은 해석모델링이 어렵고 해석에 많은 시간이 소요되는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 실내폭발에서 고려되어야 하는 여러 효과 중 대표적인 반사효과를 간단히 반영할 수 있는 해석적 폭발하중 산정방법을 연구하였다. 대상 구조물은 큰 인명피해와 연쇄붕괴를 일으킬 수 있는 실내폭발하중을 받는 주거시설의 슬래브로 설정하였다. 우선 수치해석적 방법을 이용해 실내폭발 효과와 탄성체로 가정한 슬래브의 최대 처짐을 알아보고, 이를 본 연구에서 제안하는 해석적 방법과 비교를 하였다. 제안된 해석적 방법에서는 보 이론을 적용한 반사효과의 가중치를 결정함으로써 보다 정확한 폭발하중 산정방법이 되도록 하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.67-75
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• 2016

본 논문에서는 폭발해석에서 주로 사용되는 폭발하중의 압력-시간 이력곡선과 폭발하중 산정식인 Conwep 모델을 소개하고, 이를 더욱 간편하게 계산할 수 있는 간략 폭발하중 산정식을 제안한다. 폭발해석에서 폭발하중은 일반적으로 압력-시간 이력곡선의 형태로 적용되며, 그에 대한 주요 값들은 폭발하중 산정식에 의해 계산된다. 대부분의 폭발해석에서 사용되는 폭발하중 산정식인 Conwep 모델은 환산거리(scaled distance)를 핵심변수로 하여 계산되는데, 그 계산 과정이 매우 복잡한 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 환산거리를 변수로 갖는 간략한 유리식을 사용하여 주요 값들을 계산하고, 단순화된 압력-시간 이력곡선으로 폭발하중을 산정할 수 있도록 제안하였다. 간략식을 찾는 과정에서 Conwep 모델의 계산 결과를 바탕으로 곡선 적합(curve fitting) 방식이 사용되었으며, 제안된 간략식에 의한 주요 값의 계산 결과는 Conwep 모델과 비교하여 1% 미만의 오차를 갖는다. 또한, 유한요소를 이용한 폭발해석에 적용하였으며 Conwep 모델을 적용한 결과와 비교를 통해 검증하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.404-407
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• 2010

본 논문에서는 비선형 동적 해석 프로그램인 AUTODYN을 이용해 기둥의 단면 형상의 변화에 따른 폭발 하중의 영향을 분석하였다. 먼저 폭발하중 산정의 타당성을 확인하기 위해 AUTODYN을 이용한 예제해석을 수행하였으며, 폭발하중에 의한 영향을 가장 효율적으로 확인할 수 있는 인자인 압력을 비교하였다. 이를 토대로 기둥 형상에 따른 폭발 저항 성능을 평가하기 위해 같은 단면적과 높이를 갖는 정사각형과 원형 기둥을 모델링 한 후 TNT의 양에 따른 폭발전후의 부피를 비교하였다. 해석결과를 비교해보면 정사각형기둥이 원형기둥보다 폭발에 대한 손상정도는 더 크지만 기둥이 절단되지 않도록 하는 저항성능이 더 우수한 것을 확인할 수 있었다. 비록 철근의 영향을 고려하지 않았지만, 이와 같은 결과를 통해 TNT의 양에 따른 기본적인 폭발거동과 대테러 설계를 위한 기둥 단면 선택시 기초적인 자료로 활용가능 할 것으로 사료된다.

• 기계저널
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• 제50권4호
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• pp.46-49
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• 2010

수리동역학 코드를 사용하여 폭발성형 관통자의 생성과정을 해석하고 다양한 해석기법을 개발하였다. 수치해석 결과 섬광 X선 장비를 사용한 정치시험 결과와 비교하여 해석 결과의 신뢰성을 확인하였다. 폭발성형 관통자의 관통성능 증대를 위하여 다양한 라이너 모델에 대한 수치해석을 수행하고, 그 결과를 비교하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.660-663
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• 2011

폭발하중은 매우 짧은 시간 내에 순간적인 높은 압력으로 발생된다. 따라서 폭발하중을 받는 구조물은 매우 복잡한 순간 동역학적 손상 거동을 나타낸다. 이러한 외부 하중에 대한 실험적 연구는 큰 비용, 시설, 그리고 군사적 보안 문제가 요구되기 때문에, 고성능 컴퓨팅 기술을 이용한 수치적 기법을 통해 구조물의 동적 비선형 해석을 수행하였다. 수치해석의 정확성을 높이기 위해 폭풍파와 같은 대기전파의 경우 Euler 기법, 콘크리트 재료의 경우 Lagrange 기법을 적용한 복합적 수치해석 (multi-solver coupling) 기법이 적용되었다. 제안된 수치해석 기법은 explicit 유한요소해석 프로그램인 AUTODYN을 이용하여 수행되었다. 그리고 클러스터 (cluster) 내 병렬 알고리즘 (parallel algorithm)을 이용하여 수치해석의 효율성을 높였다. RC 구조물의 수치해석 결과, 기존 실험 결과와 비교하여 잘 일치되었다. 또한 영역분할 개수가 증가할수록 수행시간은 감소되었고 Speed-up과 효율성은 높아졌다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권4호
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• pp.331-340
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• 2021

본 논문은 비예측 극한하중인 폭발하중에 노출된 RC building 구조물의 폭발손상평가를 위한 수치해석적 연구이다. 수치해석의 효율성 및 정확성을 높이기 위해, 폭발하중에 대한 정의, 유체-구조 연성을 위한 Euler-Lagrange 커플링 기법 적용, 그리고 고변형률 속도가 고려된 콘크리트 및 강재 재료구성모델이 제안된다. 특히 효율적인 폭발하중 정의를 위해, Euler-FCT 기법을 통하여 TNT 질량에 따른 시간별 압력하중 데이터가 확보되고, 이는 RC building 구조물 총 7 지점의 폭발위치에 적용되며, ANSYS-AUTODYN 솔버에 연결되어 수치 시뮬레이션이 수행된다. 해석결과, TNT 질량 및 폭발 위치에 따라 손상 차이가 발생하였으며, 먼저 TNT 질량 20 kg 일 경우 3 곳의 폭발손상 지점에서 주부재 중 슬래브에서만 중간 및 가벼운 손상이 발생되었고, TNT 질량 100 kg 일 경우 5 곳의 폭발손상 지점 중 3 곳은 슬래브 및 보 부재에서 중간 손상이 발생되었으며, 2 곳은 슬래브에서 심각한 손상이 발생되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.715-722
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• 2014

본 논문에서는 철근콘크리트 코어 구조물의 내부폭발 효과를 폭발이나 충격해석에 특화되어 있는 하이드로코드인 Ansys Autodyn을 이용하여 조사하였다. 내부폭발의 경우 폭발하중의 반사효과로 인해 더욱 큰 파괴를 일으킬 수 있다. 그러므로, 본 논문에서는 UFC 3-340-02 를 사용하여 내부 폭발현상을 입증하였다. 추가적으로 Autodyn을 사용한 해석에 관하여 UFC에서 예제로 제시하는 폭발하중의 반사에 관한 실험 결과를 비교하여 Autodyn이 내부폭발 효과를 해석하는데 적합함을 증명하였다. 나아가, 초고층빌딩에서 가장 중요한 부분 중의 하나의 코어 구조의 붕괴메커니즘을 Autodyn을 사용하여 해석하였다. 내부폭발이 코어에 충격을 가할 때, 코어는 모서리와 폭발 정면 부분이 대부분 피해를 입었다. 그러므로, 코어 벽체가 피해를 입게 된다면 코어 구조물의 연쇄붕괴가 발생할 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.355-364
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• 2023

폭발 수치해석 기법 중 Arbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE)는 구조물의 파괴뿐만 아니라 폭발 이후 충격파의 전파 과정까지 관찰할 수 있는 장점이 있다. 그러나 동적 해석 시 유한요소 모델의 격자망 크기가 일정 수준 이하로 감소하게 되면 해석 결과의 신뢰도가 부정확해진다. 본 연구에서는 ALE 수치해석 기법을 활용하여 대기의 격자망 크기가 해석의 정확도에 미치는 영향을 조사한다. 다양한 조건의 격자망 크기와 폭발 중량을 갖는 대기 중 폭발모델을 구축하고, 폭발 중심으로부터 거리에 따른 폭발압력을 관찰한다. 수치해석과 실험에서 얻은 최대 폭발압력 결과에 대해 평균 제곱 오차를 계산하여 최적의 격자망 크기를 제안하고, 제안된 크기를 바탕으로 폭발물 중량과 대기의 최적 격자망 크기에 대한 상관관계를 분석한다. 본 연구는 다양한 중량을 가진 폭발물 해석에서 최적의 격자망 크기를 제공함으로써 신뢰성이 향상된 폭발 수치해석 모델 개발에 도움이 될 것으로 기대한다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.269-272
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• 2008

매우 짧은 시간동안 큰 압력을 유발하는 폭발하중은 지형적인 조건 및 대기조건, 장약량과 구조물의 위치 및 형상에 따라 상이하게 발생된다. 그러므로 본 연구에서는 콘크리트 구조물에 작용하는 정밀한 폭발하중의 전파해석을 위해, Arbitrary Lagrangian-Eulerian기법을 적용한 대기 및 폭발물의 모델을 통해 복합적인 폭발파를 구현하고 구조물의 동적재료 특성을 고려하여 대기-구조물의 통합모델 해석기법을 제안하였다. 또한 대기-구조물의 통합모델 해석기법의 검증을 위하여 폭발하중을 받는 철근콘크리트 구조물의 폭발실험결과와 비교함으로써 제안된 해석기법의 타당성을 검증하였다.