• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.93-106
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• 2021

일반적으로 세그먼트 라이닝 터널은 프리캐스트 콘크리트 세그먼트를 연결하여 하나의 링을 구성하고 터널의 진행방향으로 링을 서로 결합하여 형성한 터널을 말한다. 세그먼트 라이닝의 구조적 특성은 세그먼트 이음부의 거동에 따라 크게 달라지므로 이음부를 적절하게 모델링해야 한다. 지반 하중을 받을 때 세그먼트 이음부는 회전에 저항하는 힌지로 작동하며, 모멘트-회전 관계는 비선형 거동을 보인다. 세그먼트 이음부가 라이닝 거동에 미치는 영향을 파악하기 위해 실제 설계에 통용되는 일본 기준 및 Janssen 모델을 적용하여 세그먼트 이음부의 모멘트-회전 관계를 설정하였다. 또한 이 논문은 지압강도를 기초로 세그먼트 이음부의 회전강성을 결정하는 방법을 제시하였다. 가상의 설계조건에서 기존 모델 및 제시된 방법을 적용해 세그먼트 이음부의 회전을 추정하고 세그먼트 라이닝과 이음부에서 발생하는 단면력을 계산하였다. 세그먼트 이음부의 회전이 증가할수록 이음부의 접촉 면적이 감소하므로 세그먼트 이음부의 지압강도를 확인해야 한다. 이 논문은 세그먼트 이음부의 지압강도를 검토하기 위해 세그먼트 이음부의 회전강성을 결정하고 지압강도를 계산하는 일관된 방법을 제시하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제44권6호
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• pp.439-446
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• 2020

세계적인 환경오염 규제 및 IMO(국제해사기구)의 선박 연료 황 함유량 제한으로 LNG를 선박의 연료로 사용하는 연구 및 사업이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 기존 연구를 통해 개발된 부유식 LNG 벙커링 터미널(FLBT, Floating LNG bunkering terminal)을 대상으로, STS LNG 벙커링 작업을 위해 이접안 하는 과정을 벙커링 셔틀선의 환경하중을 모형시험과 수치해석으로 평가하였다. 고차경계요소법을 이용한 수치해석으로 가까운 위치에서 상호작용 하는 4척 선박들의 파랑표류력 변화를 검토하였다. 다양한 이접안 거리에 따라 파랑표류력이 크게 변함을 확인 했다. 모형시험은 선박해양플랜트연구소의 해양공학수조에서 이루어졌다. 모형시험에서는 예인선을 모사하여 대상선박을 밀고 당길 수 있는 치구를 고안하였으며 접안시 마찰력 등의 영향 없이 선박을 밀 수 있도록 하였다. 모형시험 결과 LNG벙커링 선박은 대부분의 1년 환경조건에서 안전한 이접안이 가능하였다. 파랑 방향에 따라 안정성의 차이가 존재함으로, FLBT의 Heading conrol 기능을 적용하여 횡파를 피한다면 더욱 안정적인 운용이 가능할 것이다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권4호
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• pp.91-96
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• 2020

Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3계 압전 단결정의 유전특성과 압전특성을 전계 및 압축응력 인가 조건 하에서 33-모드 방식으로 측정하였다. 110~140℃ 영역에서 저온 rhombohedral 구조에서 고온 tetragonal 구조로의 상전이가 관찰되었으며, cubic 구조로 변화하는 큐리온도는 165℃ 정도로 나타났다. 압축응력 및 전계 변화에 따른 분극의 크기변화를 측정하였다. 전계인가 분극 곡선의 기울기로부터 비유전율을 계산하였고, 인가되는 응력의 크기가 증가할수록 계산된 비유전율의 크기는 증가하고, 인가되는 전계의 크기가 증가할수록 비유전율의 크기는 감소하는 경향성을 나타내었다. 압축응력 및 전계 변화에 따른 변위 거동을 측정하였으며, 곡선의 기울기로부터 압전상수를 계산하였고 압력인가에 따른 상전이를 확인하였다. 수중 또는 의료용 초음파 발진자로 실제 응용할 경우 선형성을 유지하여 구동이 가능하기 위하여 소자 기구물을 형성하는 단계에서 인가하게 되는 압축응력의 크기와 구동 전계의 DC 바이어스의 크기를 적절하게 설계할 필요가 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.802-809
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• 2021

노후화로 인해 급증하는 유지관리 비용에 대응하기 위하여 자산관리적 관점에서 교량의 유지관리 비용 예측은 필수적이다. 교량의 유지관리 비용 예측은 교량 상태에 기반하여 생애주기비용을 지표로 수행되며, 일반적으로 교량 상태는 열화환경, 하중조건, 재료특성 등에 따라 상당히 넓은 분포특성을 가진다. 본 논문에서는 교량 상태에 영향을 주는 변수로 사용수명, 열화속도, 점검오차를 활용하는 상태예측모델을 활용하여 교량 상태가 생애주기비용 산정에 미치는 영향을 평가하였다. 검토된 변수 중에서 점검오차가 특히 생애주기비용 산정에 상당한 영향을 미치는 것을 확인하였다. 그리고 실제 고속도로 교량의 건전도지수 분포를 기반으로 상하한을 모사하는 상태예측모델을 구축하여 개별 교량에서 발생가능한 생애주기비용의 상하한 값을 추정하였다. 상태예측모델과 연계하여 생애주기동안 발생하는 비용을 예측하기 위해 교량 건전도지수에 따른 보수보강비용 산정식을 활용하였다. 분석을 통해 교량의 상태에 따라 생애주기비용의 차이가 상당히 크게 발생함을 확인하였다. 이에 따라 기존의 평균을 모사하는 단일모델로는 효율적 관리가 어려울 수 있으므로, 향후 다양한 종류의 상태예측모델을 구축하여 교량에 따라 적합한 모델을 적용하는 등 개별 교량의 유지관리 비용 예측신뢰도를 높이기 위한 연구가 필요하다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.45-52
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• 2020

상판과 아치리브, 수직재로 구성된 개복식 상로 아치교는 아치리브 지점 조건과 차량 이동속도에 따라 지점에서의 축력과 모멘트의 정도가 달라진다. 또한 충격계수 정의에는 상판 변위응답뿐만 아니라 다양한 종류의 응답이 고려된다. 본 논문은 양단 고정지점 콘크리트 개복식 상로 아치교에 대해 측정 위치와 응답변수, 수직재의 간격비에 따른 충격계수를 분석하였다. 수직재 간격비가 1/9.375인 기저모델의 경우 이동하중 진입 반대 쪽 아치리브 지점에서 모멘트 기반 충격계수가 가장 큰 값을 보였으며, 이 값은 상판 중앙부 인접지간 변위응답 기반 최대 충격계수와는 비슷한 수준이지만 동일 위치에서의 축력 기반 충격계수에 비해 19% 높은 값이다. 수직재 배열에 있어서 간격비를 기저모델에 비해 1/2로 감소시켰을 경우, 모멘트 기반 최대 충격계수는 기저모델과 유사한 수준이었지만 간격비를 2배 증가시켰을 경우는 기저모델 대비 4.4배 증가하였다.

• 지질공학
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• 제31권2호
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• pp.149-163
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• 2021

특성이 서로 다른 화강암, 대리암 그리고 사암에 대하여 일축압축시험과 반복재하시험을 실시하여 암석의 손상특성을 분석하였다. 일축압축시험으로 암석들의 강도, 탄성상수 그리고 손상기준응력을 결정하였고 이를 반복재하시험의 결과와 비교하였다. 반복재하시험으로 측정된 암석들의 평균 강도는 일축압축시험으로 측정된 값보다 약간 작거나 유사였다. 특히 강도가 높고 공극률이 낮은 암석들이 공극률이 매우 큰 연약한 암석들에 비해 반복하중에 의한 피로현상에 더 민감하였다. 반복 재하-제하 과정에서 발생되는 암석의 영구변형률은 암종에 따라 약간의 차이는 있으나 암석의 손상상태를 파악할 수 있는 유용한 도구로 활용할 수 있다는 것을 확인하였다. 특히 응력-누적영구변형률 곡선은 화강암과 대리암에 대하여 균열손상응력을 추정할 수 있는 가능성을 보여주었다. 시험과정에 미소파괴음을 측정하여 암석의 손상상태를 판단할 수 있는 펠리시티 비를 계산하였다. 공극이 매우 많고 연약한 사암은 미소파괴음의 방출이 매우 미약하여서 펠리시티 비의 계산에 어려움이 있었다. 반면 공극이 적고 취성의 특성을 보이는 화강암과 대리임의 경우 반복재하단계에서 계산된 펠리시티 비를 통하여 암석의 균열손상응력을 추정할 수 있는 가능성을 보여주었다. 향후 더 많은 시료와 다양한 종류의 암석을 대상으로 추가적인 시험을 진행하여 공통적인 결과를 도출한다면 유사한 조건을 갖는 암반의 손상과 변형 거동을 파악하는 데 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제34권3호
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• pp.186-191
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• 2021

요추에 퇴행이 발생하였을 때 이를 치료하기 위해 요추 유합술이 시행된다. 유합술은 척추체 사이의 추간판을 제거하고 뼈 그래프트 등을 삽입하여 굳혀 하나 이상의 분절을 완전히 고정시켜 척추의 안정성을 복원한다. 둘 이상의 척추체가 단단히 유합될 수 있게끔 척추체를 고정하는 수단으로 척추경 나사못과 연결봉이 환자의 체내에 삽입된다. 본 연구에서는 중증 요추 퇴행성 질환의 치료에 쓰이는 척추 유합술에서 사용하는 척추경 나사못 구조물이 적용된 총 7개의 환자 맞춤형 요추 유한 요소 모델을 생성하였다. 생성한 모델에 각각 티타늄과 CFR-PEEK로 구성된 연결봉을 구성하였다. 척추의 4가지 대표적 거동에 대해 유한요소해석과 통계적 분석을 진행하여 연결봉의 재질이 척추 상태에 미치는 의공학적 영향을 조사하였다. 인접 분절의 추간판 내 압력과 각 분절의 관절 구동 범위가 의공학적 영향을 확인하기 위한 지표로 사용되었다. 연결봉에 CFR-PEEK를 사용한 경우 Ti 연결봉에 비해 인접 분절의 추간판 내 압력은 감소하였고 각 분절의 관절 구동 범위는 증가하였다. 그러나 모든 하중조건에서 통계학적으로 유의미한 경향성 차이는 관찰되지 않았다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.409-415
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• 2021

COVID-19 대유행으로 인해 병원, 진료소, 검역소 및 의료 연구 기관을 포함한 의료 시설에서 매일 수많은 의료 폐기물이 발생함에 따라 의료폐기물 처리가 심각한 문제가 되고 있다. 이전에는 전통적인 소각방법이 사용되었지만 매립지 부족 및 관련 환경 문제로 인해 공중 보건이 위험에 처해 있다. 이런 문제를 극복하기 위해 멸균분쇄용 파쇄기를 개발하였다. 본 연구에서는 유해 및 감염성 의료폐기물에 대한 작동 성능을 결정하기 위해 분쇄용 파쇄 시스템의 설계 및 수치해석을 수행하였다. 파쇄기의 부품은 CAD 소프트웨어를 이용하여 모델링하였으며, ABAQUS를 사용하여 유한요소해석을 수행하였다. 정적, 동적 및 피로하중 조건 하에서 파쇄기 절단 날의 해석을 수행하였으며, 의료 폐기물을 분쇄하는데 필요한 절단력을 기반으로 절단 날의 형상이 효과적임을 입증하였다. 모달 해석을 통해 구조물의 동적 안정성을 검증하였다. 또한, 절단 날의 수명을 예측하기 위해 고주기 피로해석을 통해 S-N 선도를 생성하였다. 이를 통해 적절한 분쇄용 파쇄 시스템이 멸균 장치와 통합되도록 설계하여 의료 폐기물의 양과 처리 시간을 줄임으로써 환경 문제와 잠재적인 건강 위험을 극복하는 방안을 제시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권4호
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• pp.65-72
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• 2022

최근 국내 지진으로 인한 건축물의 피해는 주로 학교건물과 필로티형 다가구 주택에서 발생함으로써 동일한 형식의 건물에 대한 내진보강 필요성을 부각시켰다. 학교시설 내진보강사업은 초기에 연성보강방법으로서 댐퍼를 활용한 다양한 특허공법들이 충분한 검증 절차 없이 적용되었다. 그러나 「학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼, 2021」에서는 특허공법 적용시 별도의 엄격한 검증절차를 통하여 적용토록 하고 대신 일반공법으로서 강도/강성보강공법의 활성화를 유도하였다. 학교건물의 강도/강성 보강공법으로서 활발히 적용되고 있는 철골 끼움가새골조보강을 위한 내진선능평가 시 실무에서는 일부 제한된 조건에서 안전측의 내진성능평가 결과를 도출할 것으로 판단하여 기존 RC 부재에 철골가새만을 직접연결하여 해석모델을 구성하고 있다. 그러나 철골 끼움가새골조의 해석모델에서 프레임을 제거할 경우 강성감소로 인한 보강 부근의 기존 RC부재에 발생하는 하중감소는 매우 클 것으로 사료되며 이는 보강부위 기초보강 유무 검토에도 영향을 미칠 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 철골 끼움가새골조를 이용하여 저층 RC 학교건물 내진보강 시 성능평가를 위한 해석모델에 대하여 철골 프레임 고려 유무, 프레임 링크방식 등을 변수로 한 예비해석과 실제 3층 학교 건물에 대한 비선형 정적해석에 따른 내진성능평가 를 수행하였으며, 변수별 예비해석 및 푸쉬오버 해석결과를 비교함으로써 합리적인 해석모델 설정을 위한 기초자료를 제시하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제21권6호
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• pp.605-615
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• 2021

최근 공사 기간 단축과 인건비 절감을 위해 거푸집을 탈형하지 않는 비탈형 보거푸집의 필요성이 RC구조물에서 강조 되고 있다. 본 연구의 목적은 새로 개발된 비탈형 보 거푸집인 SY Beam의 콘크리트 타설시 변형성능을 평가하는 것이다. SY Beam의 표준 단면 형상은 MIDAS GEN 프로그램을 통해, 다양한 두께의 강판 데크 구조 모델링을 수행하여 결정하였다. 그 결과, SY Beam의 단면치수는 폭과 높이가 각각 400mm와 450mm로 결정하였다. 강판두께 0.8, 1.0, 1.2mm를 변수로 하여 총 3 개의 SY Beam 실험체를 제작하였다. 실제 현장에서 콘크리트를 타설할 때 작용하는 하중 조건을 반영하였다. 콘크리트 타설시 SY Beam 단면의 수직 및 수평 변위를 측정하였다. 그 결과, 수직 변위는 두께가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 수직변위와 수평변위를 모두 고려할 때, 강판두께 1.2mm의 경우가 가장 안전하고 즉시 현장 적용이 가능하다. 향후, 제작성, 시공성, 경제성을 확보하기 위해 최적의 강판두께를 도출하여야 하며, 1.05, 1.1, 1.15mm 에 대한 추가의 해석 및 실험연구가 필요하다.