• 헤리티지:역사와 과학
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• 제47권4호
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• pp.22-47
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• 2014

본 연구는 한중 고건축 내부 가구(架構) 중 소슬재의 위치와 도리와 보의 결합 형태를 분석하여 동아시아 목조구조 체계 원리를 이해하기 위한 기초적인 연구이다. 동아시아 국가인 한국과 중국의 고대 목조건축은 서까래와 도리, 그리고 보를 결합하여 건물의 윗부분을 구성하고 기둥과 결합하여 건물의 기본 골격을 형성하는 구조를 가지고 있어 목조 구조 체계의 원리가 크게 다르지 않다. 다만, 세부적인 기법상의 차이가 지역성과 시대성, 국가성을 띠고 있다. 중국건축 내부 가구 중 도리와 보의 결합 형태와 차수(叉手), 탁각(托脚)의 지지점 위치가 시대에 따라 차이점을 보이고, 역사적으로 다양한 왕조에 따라 세부 수법이 다른 것으로 보인다. 15세기 이후 건축에서는 차수와 탁각이 없어지는 현상을 보이며 특히, 탁각은 명대 관식건축에서는 완전히 없어졌으며 주된 이유는 도리와 보의 결합 방식의 차이가 크게 작용한 것으로 볼 수 있다. 15세기 이전에는 도리와 보가 서로 떨어져 결합되고 있었으나, 15세기 이후는 도리와 보가 서로 결합하고 보의 단면적이 비약적으로 커져 도리 좌굴을 방지하는 수법이 발달한 것으로 보인다. 탁각의 경우 당 오대 시기에는 탁각의 상부 위치를 봤을 때 도리와 직접적인 결합은 없으며, 도리의 좌굴을 방지하는 부재보다 내부 가구의 안전성을 유지하는 부재라고 볼 수 있다. 송대 이후 원대까지도 송 "영조법식"의 기록과 다른 건축물이 많은 것으로 보아 탁각의 적용 여부는 지역, 혹은 장인의 수법에 따라 다양하게 나타난 것으로 보인다. 원대 이전 우진각 지붕의 측면 도리 부근과 팔작 지붕 합각 아래 구조에서도 탁각이 있는 것 보아 종단면과 횡단면에서 모두 볼 수 있는 부재이며, 지지점의 위치를 보아 도리를 직접 지지하는 부재라기 보다 우진각 지붕의 측면 구조나 팔작 지붕의 측면 합각 구조의 안전성에 기여하는 부재로 보인다. 한국건축 중 고려시대에 반 'ㅅ'자형 소슬재(중국명: 탁각[托脚])가 유행하지 않은 이유는 도리의 좌굴을 방지하는 기법(도리 받침재)이 널리 유행하여 반 'ㅅ'자형 소슬재를 사용하지 않아도 도리가 안정적으로 유지하는 방법을 선호한 것으로 볼 수 있다. 이 시기의 도리는 도리+장혀+도리 받침재+보의 구성을 보여 도리가 직접 보와 결구되지 않는 특징이 있으며, 조선시대 이후 도리가 보의 단면적의 범위에 속해 도리가 좌굴 되는 현상을 방지한 것으로 보인다. 이는 15세기 이후 중국건축에서도 같은 모습을 보이며, 15세기 이후 도리 좌굴에 대한 세부 기법이 한중 양국의 지역성과 국가성을 뛰어 넘어 보편성을 가진 예라 생각된다. 조선중 후기 건축에서 지붕부의 하중을 줄여 주는 방법인 덧걸이 수법이나 덧서까래 사용은 도리에서 보로 전달되는 하중을 줄여주어 도리 좌굴을 감소시켜 주는 효과가 있으며, 이는 조선시대에 건물을 영조하는 장인들의 도리 좌굴을 방지하는 또 다른 기술이라 할 수 있다. 한중 고건축 도리와 보의 결합 구조와 소슬재의 연구는 고려시대 이전 건축을 복원, 설계하는 연구에 기초적인 연구를 제공할 수 있을 것으로 보인다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.174-182
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• 2014

건물의 풍진동을 모니터링 하기 위해, 두 개 (이동국과 기준국)의 global positioning system (GPS)에 기반한 종래의 real-time kinematic (RTK) 기법이 널리 적용되고 있다. 그러나 이는 기준국을 위한 공간을 확보하거나 유지 관리하는데 어려움을 겪을 수 있다. 한편, 최근에 하나의 이동국 만을 이용하여 구조물의 움직임을 계측할 수 있는 새로운 virtual reference station (VRS)-RTK 기법이 개발되었으며, 측량 분야에서 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 골조 구조물의 횡방향 구조 응답을 모니터링하기 위한 VRS-RTK 기법의 적용성을 평가하기 위해 단층 골조 모형 (1차 고유진동수 : 1 Hz)과 3층 골조 모형 (1차 고유진동수 : 0.85 Hz)의 자유진동 실험을 수행하였다. GPS에 의해 계측된 변위 및 가속도 응답의 신뢰성을 평가하기 위해, 레이져 변위계와 가속도계가 설치되었으며, 이들로부터 얻은 계측값을 GPS의 계측값과 비교하였다. 또한, 건물의 지속적인 모니터링을 위한 적절한 계측 샘플링 수를 파악하기 위해, 변위 응답에서의 오차가 각기 다른 GPS 샘플링 수 (5, 10, 20 Hz)에서 평가되었다. 실험 결과, GPS으로부터 얻은 변위 및 가속도 응답은 레이져 변위계와 가속계로부터 얻은 응답과 좋은 유사 관계를 가지는 것을 확인하였다. 그리고, GPS 샘플링 수가 증가할수록 변위 오차는 감소하였으며, 3층 실험체에 대해서는 20 Hz의 GPS 샘플링 수로 구조물의 전 모드 성분 (1, 2, 3차 모드)을 검출할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4D호
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• pp.671-678
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• 2006

본 연구에서는 2개의 질량을 갖는 1/4 차량모델을 이용하여 차량-궤도-교량간의 동적상호작용 현상을 표현하기 위해 비선형 헤르츠 접촉스프링(Nonlinear Hertzian Contact Spring)과 비선형 접촉감쇠장치(Nonlinear Contact Damper)를 도입하였다. 또한, 차량에 작용하는 하중은 차량의 중량외에 임의시간단계의 차륜재하위치인 레일답면(즉, 주행로상의 접촉면)에서의 변위가 제한조건식(Constraint Equation)으로 가해졌다. 이 변위제한조건식은 Penalty방법(Penalty Method)에 의해 구현되었으며, 해의 안정화(Stabilization)를 위한 기법과 제한조건오차보정반력(Reaction from Constraint Violation)을 도입하였다. 또한, 차량의 피칭운동을 표현하고, 다양한 차량/열차를 모형화하기 위해서 1/4 차량모델의 차체 및 대차프레임 간을 강체연결 및 핀이 있는 강체연결조건으로 모형화하였다. 시간적분방법으로는 Newmark계열의 시간적분법이 사용되었으며, 해의 정확성 확보를 위해 국지적 오차평가에 근거한 적응적시간간격기법(Adaptive Time-Stepping Scheme)을 도입하였다. 이러한 적응적시간간격기법을 도입하여 동적해석에서 시간간격의 크기를 자동적으로 결정함으로써 동적해석에서의 해의 정확성을 확보하고 시간적분에 소요되는 계산비용을 감소시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권5호
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• pp.477-483
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• 2013

현재 사용되는 윈드라스 베이스 프레임은 큰 외부적 하중에도 높은 강성을 얻기 위해 큰 부피와 많은 비용을 들여 설계되어진다. 본 연구에서는 기존의 윈드라스 베이스 프레임이 가지고 있는 높은 강성과 구조 경량화를 동시에 만족 시킬 수 있는 최적형상의 개념 설계를 도출하는 것이 목적이다. 따라서 초기 모델에 대한 유한요소해석을 바탕으로 하여 위상 최적화, 치수 최적화 기법을 적용하여 개념 설계를 진행하였으며 초기 모델과 최적화된 모델을 비교하여 결과로 나타내었다. 그 결과 위상 최적화 결과 초기 모델보다 응력은 약 6MPa 상승하였고 질량은 약 560kg 감소하였다. 또한 치수 최적화의 경우 초기 모델보다 응력은 약 7MPa 상승하였지만 질량은 약 1,560kg 감소한 형상을 얻을 수 있었다.

• Composites Research
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• 제34권1호
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• pp.35-46
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• 2021

본 논문은 차량에 사용되는 B필러의 강화재를 기존의 스틸 소재에서 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)와 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)로 대체하여 경량화하는 것이 목표다. 이를 위해서는 무게는 감소시키면서 기존 B필러를 대체할 수 있는 구조안정성을 확보해야 한다. 기존 B필러는 스틸 아우터(outer)를 포함하여 다양한 형상의 스틸 강화재로 구성되며, 이와 같은 스틸 강화재 중 2가지의 스틸 강화재를 복합재로 대체하고자 한다. 이와 같은 스틸 강화재는 강화재 각각을 따로 제작하여 용접을 통해 결합되지만, 복합재 강화재는 패치(patch) 형태의 CFRP와 리브(rib) 구조의 GFRP를 활용하여 압축과 사출 공정을 통해 한번에 제작된다. CFRP는 B필러의 고강도부에 부착되어 측면 하중에 저항하도록 하였으며, GFRP 리브는 위상 최적화(Topology optimization) 기법을 통해 비틀림과 측면 하중을 저항하도록 설계하였다. 구조해석을 통해 기존 스틸 강화재와 비교 분석을 수행하였고, 경량화율을 산출하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권7호
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• pp.4087-4092
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• 2014

관절형 고속철도차량 갱웨이 통로연결막은 객차 끝단부 사이에 다양한 회전각 변위하에 통로의 기밀을 유지하는 이중 주름구조 고무부품이다. 비선형구조해석결과로부터 본 부품의 심각한 작용하중조건 중의 하나는 차량기지내 작은 곡선반경의 인입선 통과시 발생하는 혼합모드(롤링+요잉)회전 각변위조건이다. 본 연구에서는 고속철도차량 통로연결막의 안전성 향상 연구일환으로서, 통로연결막의 단면형상에 대하여 SIMP 기법을 이용하여 최적설계를 수행하였다. 비선형 구조해석결과로부터 본 최적설계안의 최대 주변형률은 혼합모드 및 롤링모드하에서 기존모델보다 각각 68% 및 39% 감소함을 확인하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제38권1호
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• pp.29-37
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• 2014

본 논문에서는 무어링윈치시스템 제어를 위한 제어계 설계법에 대해 고찰하고 있다. 특히 무어링윈치의 동적운전이 로우프에 부가하는 급격한 부하변동을 억제함으로써 로우프 피로하중을 감소시키고 선박운동제어에 있어서의 바람직한 제어성능을 달성할 수 있도록 하는 제어기 설계법을 제안하고 있다. 최적제어이론에 기반하여, 평가함수에 주어지는 중량행렬(weighting matrix)에 주파수 특성을 부여함으로써, 고주파 모드가 포함된 제어입력이 불안전한 특성을 여기시키지 않도록 하는 것이 제어기 설계 목표이며, 이것은 곧 로우프에 급격한 부하변동을 발생시키지 않게 되는 결과를 얻게 된다. 설계된 제어기는 저차이면서도 외란에 대한 강인성 뿐 만 아니라 제어성능 또한 보장하는 유용한 기법이며 시뮬레이션 및 실험을 통해 그 유효성을 검증하고 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권6호
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• pp.429-439
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• 2013

본 연구에서는 로터 성능 해석을 위한 로터 성능 해석자를 개발하고 이를 사용하여 방풍 구조물 내부의 로터 성능 해석을 수행하였다. 로터 성능 해석자는 깃요소 이론 기반의 actuator disk model을 사용한 해석자를 사용하였다. 또한, 주변의 구조물로 인한 로터 하중의 비대칭성을 고려하기 위해 깃요소 이론에서 블레이드의 flapping 운동에 대한 해석을 수행하여 유효받음각 계산에 적용하였다. 개발된 해석자를 사용하여 바닥면과 벽면에 의한 로터 성능 변화에 관한 연구와 비교 검증을 수행하였다. 방풍 구조물 형상에 따른 로터 성능 해석을 통해 방풍 구조물에 의한 로터 성능 감소 현상을 확인하였다. 이를 통해 방풍 구조물이 없는 경우 대비 95% 이상의 로터 성능 비를 가지는 방풍 구조물의 유출입덕트 면적을 제안하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.351-359
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• 2007

지반재료중의 하나인 암반의 물성평가 및 원지반상에서의 역학적 암반거동 평가를 위하여 다축(이축 혹은 진삼축) 압축실험이 수행되고 있다. 이러한 다축압축 실험의 경우에는 적용되는 경계조건에 따라 실험체내의 내부 응력이 예상과 다르게 작용하게 되며 결국 실험결과의 왜곡을 발생시킬 수 있으므로 적절한 경계조건의 설정은 필수적이다. 본 연구에서는 기존에 하중재하판과 실험체의 경계면상에서 발생할 수 있는 마찰저항을 감소시키기 위하여 사용된 철제 빗살구조의 재하판에 대한 구조 설계 방법을 제안하고자 한다. 각 빗살의 길이 및 단면의 계산을 위하여 각 빗살은 고정단에 지지된 단순보와 고정단에 지지된 기둥의 형태로 가정되었으며 좌굴과 실험체의 변형에 따른 빗살의 처짐을 고려하는 방법이 적용되었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권3호
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• pp.261-268
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• 2001

열-음향방출(thermo-AE) 기법을 이용하여 두께 3mm, $[+45_6/-45_6]_s$ 복합재료 적층판의 열응력 유기 손상에 대한 비파괴평가의 유효성을 연구하였다. 반복적인 열부하 사이클에 의해서 thermo-AE 사상수가 감소하는 경향이 뚜렷하게 나타나서 열부하에 따른 카이저효과가 관찰되었다. 열부하사이클중의 thermo-AE거동을 분석하여 복합재료의 응력자유온도를 결정할 수 있었다. 초음파 C스캔, 광학현미경, 주사형 전자현미경을 통해 섬유파단과 모재파손이 관찰되었으며, 이들 파손 인자는 thermo-AE 신호의 단시간 퓨리에 변환처리에 의해 생성된 3종류의 서로 다른 시간-주파수 특성과 대응하였나 이 특성을 이용하여 복합재료의 냉각열처리 및 반복 열부하사이클시의 손상발생과정 및 내부 마찰거동 내역을 추적할 수 있었다.