• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.307-314
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• 2023

본 논문에서는 유한요소해석 프로그램을 통해 파괴 거동 유형별 철근콘크리트 기둥 및 폭발 하중을 모델링하였으며, 실제 실험과의 동적 응답을 비교하여 모델의 적합성을 입증하였다. 개발한 모델을 이용하여 폭발 하중에 대한 부재의 동적 응답을 확인하기 위해 폭발 하중 시나리오를 설정하였으며 해당 시나리오별 폭발 하중에 대한 시간에 따른 변위 및 응력 결과를 도출하였다. 동적 응답을 통해 폭발 하중에 대한 기둥의 성능평가(Ductility, Residual)를 수행하였으며 이를 비교 및 분석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.503-510
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• 2015

본 논문에서는 부분 보강된 CFT 기둥의 폭발저항성능을 일반 CFT 기둥과 비교하여 강판 보강의 효과를 확인하였다. 폭발하중을 받는 CFT 기둥의 구조해석에는 폭발과 충돌 해석을 위한 특수한 하이드로코드인 Autodyn을 사용하여 수치해석을 수행하였다. 콘크리트와 이를 둘러싸고 있는 강판 사이의 상호작용을 모델링하는 여러 방법이 있다. 본 연구에서는 기둥의 실제 파괴를 표현하기 위해 마찰 옵션 및 조인 옵션으로 모델링하였다. 해석에 따르면, 부분 보강된 CFT 기둥은 일반 CFT 기둥에 비해 더 나은 폭발저항효과를 나타내었다. 보강 CFT 기둥의 폭발저항성능은 콘크리트를 둘러싸고 있는 부분 보강된 강판의 높이가 높을수록 향상되었으며 CFT 기둥의 단면 크기 이상으로 보강할 것을 추천한다.

• 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.

• 한국가스학회지
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• 제22권4호
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• pp.13-26
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• 2018

현재 KS Code 등 국내규정에서는 폭발위험장소의 범위를 계산하는 방법이 명확하게 나타나지 않아, 정확한 범위 선정을 위해서는 확산 모델링 해석을 이용하여야 한다. 본 연구애서는 대표적인 물질과 운전조건을 활용하여 확산 모델링에 비하여 간편하면서도 비교적 합리적인 폭발위험장소의 범위를 산정하는 방법을 제시하고자 하였다. 현재 시행되고 있는 국내외 표준을 바탕으로 폭발하한계(LFL, Lower Flammable Limit)까지 거리에 영향을 미치는 변수를 선정하였다. 총 16종의 인화성물질을 대상으로 물질변수, 운전변수, 기상조건에 대하여 모델링을 진행하였으며, 통계분석을 통해 영향을 미치는 변수를 선별하였다. 선별된 변수를 이용하여 폭발위험장소의 범위 선정을 위한 3단계 분류화 방법(3Step Classification Method)을 작성하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.263-267
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• 2011

본 연구는 에틸렌-공기 혼합물로 채워져 있는 굽은 관에서의 충격파와 화염의 상호 작용, 화염 가속, 연소폭발천이 현상을 수치적으로 살펴보았다. 여기서 사용되는 모델은 지배방정식으로 Navier-Stokes 방정식과 경계조건 처리 방법으로 ghost fluid 기법을 사용하였다. 굽은 관에서 여러 충격파 강도를 이용한 모델링을 통하여 화염과 강한 충격파의 충돌에 의한 열점 생성과 화염 전파의 가속 현상을 확인하였으며 추가적으로 평균 화학적 열 발생률이 대략 20 MJ/($g{\cdot}s$)이 되는 지점에서 최초 폭굉이 발생한다는 것을 확인하였다. 즉, 우리는 복잡한 형상에 의한 효과를 포함하는 수치적 계산 결과를 기반으로 관에서의 강한 충격파, 충격파와 화염의 상호 작용, 열점, 연소폭발천이 현상 등의 발생을 확인하였다.

• 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.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 1998년도 한국우주과학회보 제7권1호
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• pp.43.2-43
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• 1998

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.215-226
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• 2018

본 논문에서는 수중폭발(UE: underwater explosion)에 의한 해중터널(SFT: submerged floating tunnel)의 동적거동을 양해법(explicit)를 이용하는 LS-DYNA에 의한 유한요소해석을 통하여 분석하였다. SFT의 유한요소모델은 원형단면의 강재 라이너에 콘크리트가 채워진 복합재 원형단면으로 고려되었다. 해중터널 시스템의 중앙부 100m 구간은 탄소성재료를 고려한 솔리드(solid)요소로 상세하게 모델링하였으며, 양측 방향으로 각각 1km 구간에 대해서는 탄성재료를 고려하여 빔(beam) 요소로 이상화하여 모델링하였다. 사선계류시스템은 케이블(cable)요소를 적용하였으며, 수중폭발에 의한 동적거동시 수리동적질량의 영향을 고려하기 위하여 원형단면에 대한 추가질량을 고려하였다. 또한 부력과 같은 상시하중을 초기조건으로 고려하기 위하여 동적완화해석(dynamic relaxation analysis)를 수행하였다. UE는 부력비(B/W)와 폭발지점으로부터 거리의 변화에 대해서 고려하였으며, 폭발의 규모는 천안함 합동조사보고서(2010)를 참조하여 TNT 360kg로 결정하였다. 수중폭발 해석결과, 폭발지점으로부터 SFT까지 거리는 관입량, 충격압력의 크기와 반비례 관계에 있고, 부력비(B/W)가 커질수록 계류장력도 커짐을 확인하였다. 그러나 사선계류라인의 계류각 변화는 SFT의 수평거동, 관입량, 계류력, 충격압력과의 연관성을 찾을 수가 없었다.

• 화약ㆍ발파
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• 제22권4호
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• pp.7-15
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• 2004

본 연구에서는 PFC3D를 사용한 폭원모델링 기법을 제안하고, 제안된 기법을 시멘트 모르타르와 같은 연약재료의 발파에 적용하여 그 적용성을 시험해 보았다. PFC3D는 개별요소법(DEM)을 기반으로 하고 있어 응력파의 전파와 재료의 동적 파괴현상을 모사하는데 적합한 코드로 분류된다. 폭원모델링 과정에서는 공내입자들의 반경을 팽창/수축시키는 기법을 통해 공벽입자들에 접촉력의 형태로 폭발압력을 부여하는 방법을 사용하였으며, 입력하중에 따라 공벽에서 유발되는 접촉력을 계산단계마다 측정 및 보정함으로써 폭발압력의 크기를 제어할 수 있도록 하였다. 시멘트 모르타르 블록의 발파모델링 과정에서는 기존의 외력을 이용하는 방법과 본 연구에서 제안하고 있는 접촉력을 이용하는 기법을 각기 적용함으로써 연약재료의 파괴과정을 정성적으로 비교하여 보았다. 해석결과, 제안된 폭원모델링 기법을 적용한다면 암석이나 콘크리트와 같은 공학재료들이 발파과정에서 보이는 파괴거동을 수치적으로 보다 유사하게 모사 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제32권4호
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• pp.1-10
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• 2023

본 연구는 모델링 및 시뮬레이션을 이용하여 수중폭발 충격이 함정에 탑재되는 수직발사형 발사체에 전달될 때의 반응을 검토하고 발사체 보호를 위해 내충격성을 확보하는 방안에대한 것이다. 정확한 수학적 모델을 확보하기 위하여 유사 장비에 대한 동특성 시험을 수행하였으며 이를 기반으로 수학적 모델을 보완하였다. 그리고 보완된 수학적 모델에 이용하여 수직발 사체에 BV043 규격에서 정한 수중폭발에 의한 충격이 전달되는 상황을 시뮬레이션 하였다. 1차 시뮬레이션 결과 비행체의 구조물이 견딜 수 없는 충격이 전달되는 것을 확인하였으며, 링스프링 구조의 완충기를 사용하여 비행체를 보호하는 방안을 연구하였다. 또한 링스프링 완충기의 설계 변수를 변경한 여러 경우에 대한 시뮬레이션을 수행함으로써 링스프링 완충기가 함정탑재용 수직발사 비행체의 내충격성을 더 증가시킬 수 있음을 확인하였다.