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OpenMP를 이용한 제내지 침수 병렬해석 (Flood Inundation Analysis Using OpenMP Technique)

  • 박재홍
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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    • pp.74-74
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    • 2016
  • 복잡한 지형에서 컴퓨터를 이용한 물리적 기반 수치모의는 합리적인 시간내에 연산을 완료하기 위해 대개 큰 연산장비 들을 요구한다. 더욱이 모의되는 현상이 시간단계마다 갱신되어지는 동역학적 현상에 기반된 비정상상태일 때 연산성능은 고려되어지는 가장 중요한 주제가 될 수 있다. 연산 시간을 줄이기 위한 가장 널리 이용되는 전략중의 하나는 적절한 수의 프로세서를 이용하는 병렬 기법이다. 최근 들어 연산속도를 가속화하기 위해 다수의 코어를 이용한 OpenMP 와 MPI 기법들이 병렬해석기법으로 대두되었고 그래픽 연산장치를 이용한 병렬처리 해석기법도 소개되고 있다. 본 연구에서는 중앙연산장치를 이용한 병렬 해석기법을 이용하여 제내지 침수해석의 적용성을 검토하고 그 결과을 비교하였다. 본 연구를 위해 OpenMP 병렬기법을 이용하여 확산파 침수해석 프로그램의 원시코드를 재작성하여 가상 및 실제 유역에 적용하였다. 해석결과는 분산메모리 병렬해석 기법인 MPI를 도입한 모형의 결과와 비교되었다. OpenMP를 도입한 모형과 MPI를 도입한 경우 유량 및 수심의 경우 오차 허용 한계내에 수렴되어 만족되었으나 그러나 연산 속도의 경우 두 기법간의 자료의 저장 방법 차이로 인해 차이를 나타내었다. 가상 유역에 적용된 결과로 검토된 각 기법의 증속(speedup) 효과는 MPI의 경우 4 코어를 이용하였을 때 최고 2.62 배 정도에 도달하는 것으로 나타났다. OpenMP 를 적용한 경우 2.87 배 정도로 나타나 OpenMP 를 이용하였을 때 증속효과가 조금 더 뛰어났다. 이는 두 기법의 메모리 저장방식의 차이로 인해 자료의 전송량과 전송 시간이 적은 OpenMP 를 도입한 모형에서 MPI 모형 보다 상대적으로 뛰어난 결과를 나타내었다. 실제 유역의 적용을 위해 상대적으로 우수한 증속결과를 나타낸 OpenMP를 도입한 모형을 Malpasset 댐 붕괴 유역에 적용하였다. 적용된 요소의 수는 각각 45254, 11352 개로 비교적 많은 요소를 가진 하류지역에 적용하여 병렬효과를 극대화하고자 하였다. 적용결과 두 경우 모두 병렬 해석 기법을 도입한 모형에서 유속과 침수심 등은 순차적 모형과 동일한 값을 나타내었으나 증속효과로 인한 연산시간은 순차적 모형에서 8.57 배로 나타나 병렬 모형의 상대적으로 빠른 연산속도를 판단할 있었다. 위의 적용결과를 통해 계산 요소들이 많은 2 차원 해석의 경우 기존의 단일 코어를 이용한 순차적 해석은 장시간에 걸치 연산시간으로 인해 작업효율이 낮아지는 결과를 발생시킬 수 있으며 병렬 해석을 도입할 경우 주어진 컴퓨터 자원를 효율적으로 이용가능하여 합리적인 연산시간으로 연산결과를 얻는 것이 가능하여 반복적 통계 기법/Ensemble 해석 등을 이용한 종합적 해석이 좀 더 실용적으로 이루어 질 수 있을 것이라고 판단되었다.

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충남도내 유통 과일류의 잔류농약 안전성 조사 (A Safety Survey of Pesticide Residues in Fruit Products Circulated in Chungcheongnam-do Province, Korea)

  • 이강범;김남우;송낙수;이중호;정상미;신명희;최선실;김지희;성시열
    • 한국식품위생안전성학회지
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    • 제34권5호
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    • pp.421-430
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    • 2019
  • 본 연구에서는 2018년 충남에서 유통되는 과일류에 대한 잔류농약 실태를 조사하여 보고하고자 한다. 유통 과일류 150건을 실험대상으로 식품공전 다종농약다성분 분석법(제2법)으로 분석이 가능한 195종의 잔류농약을 실험하였다. 150건의 과일 시료 중 63건에서 40종의 잔류농약이 검출되었으며, 검출률은 42.0%였다. 각 과일의 잔류농약 검출률은 감귤류(55.2%), 인과류(41.3%), 장과류(38.7%), 핵과류(36.0%) 순이였으며 표본이 작지만 열대과일에서는 잔류농약이 검출되지 않았다. 검출빈도가 높은 과일은 사과 21회, 감귤이 16회로 다른 과일에 비해 높은 검출빈도를 보였으며, 검출빈도가 가장 높은 농약은 bifenthrin(21회), pyraclostrobin(17회), novaluron(13회)로 나타났다. 잔류농약이 검출된 시료 중 74.6%의 시료에서 2종 이상의 동시에 검출되었다. 잔류농약이 검출된 63건의 과일 모두 잔류허용기준 이하로 안전한 수준으로 평가되었으나, 잔류농약 검출률이 높고, 농약의 종류가 다양해지고 있어 지속적으로 모니터링이 필요할 것으로 판단된다.

단일구조 지르코니아 크라운의 소결 후 추가 소성 과정이 변연 및 내면 적합도에 미치는 영향 (Effect of additional firing process after sintering of monolithic zirconia crown on marginal and internal fitness)

  • 신미선;이현종
    • 대한치과보철학회지
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    • 제57권4호
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    • pp.321-327
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    • 2019
  • 목적: 본 연구는 단일구조 지르코니아 크라운의 소결 후 소성 과정이 변연 및 내면 적합도에 미치는 영향에 대하여 3차원으로 평가해 보고자 하였다. 재료 및 방법: 타이타늄 지대치 모형을 제작하여 10개의 단일구조 지르코니아 크라운을 제작하였다. 제작된 단일구조 지르코니아 크라운을 소결 한 상태를 대조군으로, 소결 후 광택을 위해 추가적인 소성단계를 거친 후를 실험군으로 설정하였다. 각 군에서 triple-scan protocol을 이용하여 협설과 근원심으로 단면을 형성하고 변연 및 내면 적합도를 계측하여 통계 분석하였으며, 삼차원 표면 비교를 시행하였다 (${\alpha}=.05$). 결과: 변연과 내면 적합도를 분석한 결과 근심 축벽에서 대조군($32.0{\pm}24.3{\mu}m$)과 실험군 간($17.0{\pm}10.8{\mu}m$)의 통계적 유의한 차이가 있었고 (P < .020), 원심 축벽에서 대조군($60.2{\pm}24.3{\mu}m$)과 실험군($71.8{\pm}21.5{\mu}m$)간의 통계적으로 유의한 차이가 있었다 (P < .01). 나머지 측점지점에서는 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 결론: 단일구조 지르코니아 크라운에서의 소결 후 추가적인 소성은 내면의 변형에 큰 영향을 미치지 않았고 임상적으로 허용 가능한 범위에 있었다.

수문조사기기 검정현황 및 발전방안 (Development plan and Inspection Status of Hydrological Measuring Instrument)

  • 김지훈;장복진;김지찬;정성원
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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    • pp.213-213
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    • 2016
  • 수문조사기기의 검정은 수문조사에 활용할 기기를 일관되고 표준화된 기준으로 검사하여 수문조사에 적합한 기기인지 확인하는 것이다. 이러한 검정은 국가수문자료의 신뢰도를 높이고 유지하는 기본적이고 중요한 업무이다. 검정대상기기는 강수량측정기기, 유속측정기기, 수위측정기기, 부유사측정기기, 토양수분측정기기, 증발산량측정기기로 총 6가지이며, 2009년부터 국토교통부 위탁사업으로 한국건설기술연구원(유량조사사업단)에서 수행하고 있다. 특히 유량조사사업단에서는 유속측정기기를 제외한 나머지 5개 수문조사기기에 대해 검정을 수행하고 있다. 연도별로 2009년부터 2015년까지 98대, 334대, 572대, 539대, 359대, 682대, 690대로 총 3,274대를 검정하였고, 관측기종별로 강수량 1,579대, 수위 1,589대 부유사 23대, 토양수분 33대, 증발산량 50대이다. 신청기관별로는 국토교통부(홍수통제소) 1,847대, 환경부(국립환경과학원) 4대, 한국건설기술연구원(유량조사사업단 포함) 81대, K-water 338대, 한국수력원자력(주) 91대, 일반업체 913대에 대한 검정을 실시하였다. 검정을 실시한 강수량측정기기 1,579대 중 보정없이 합격된 기기는 1,495대, 허용오차기준에 미달되어 보정 실시 후 합격한 기기는 76대이며, 불합격 처리된 기기는 8대이다. 수위측정기기는 합격이 1,586대, 기준에 미달되어 불합격된 기기가 2대로 나타났다. 강수량측정기기의 각 연도대비 통계분석 결과 보정률은 2009년 97대 중 8대(8.2%), 2010년 194대 중 3대(1.5%), 2011년 180대 중 24대(13.3%), 2012년 175대 중 17대(9.7%), 2013년 165대 중 15대(9.1%), 2014년 547대 중 8대(1.5%), 2015년 221대 중 9대(4.1%)로 다소 낮은 수치로 나타났다. 이처럼 보정률이 낮게 나타난 이유는 관할기관의 검정을 위한 유지관리 및 사업자의 사전검사 등을 통해 감소한 것으로 판단되며, 이와 같은 결과는 수문자료의 품질 및 신뢰도 향상으로 이어졌다. 그러나 여전히 선진국에 비해 수문조사기기 검정의 중요성에 대한 인프라 구축이 미흡한 실정이다. 수문조사기기 검정의 선진국이라 할 수 있는 미국의 경우 USGS에서 HIF(Hydrogical Istrumentation Facility)라는 별도 조직을 운영하여 관측기기의 렌탈, 수리, 교정 및 검정, 개발, 교육 등 이러한 작업을 일괄 수행하고 있고 조직 내 자체 시설로 수중펌프 시험소, 자연과 유사한 환경에서 테스트 하는 장소, 대형온도챔버 등을 갖추고 있으며, 이러한 시설을 이용하여 기기의 교정 및 검정, 연구 등을 현장과 비슷한 환경에서 다양한 실험을 통해 검정방법을 비교, 분석하는 것을 볼 수 있다. 현재 우리나라의 수문조사기기는 다양한 방법으로 현장에 설치되어 검정방법의 다양성이 요구된다. 향후 우리나라도 HIF와 같이 다양하고 선진화된 시설과 기술을 개선하고 다각적인 시험 과정을 통해 수준 높은 검정방법체계를 갖추려는 노력이 필요하다.

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차세대 중형위성 탑재 X-밴드 안테나 구동용 전자유닛 APD 열설계 및 열해석 (Thermal Design of Electronic for Controlling X-band Antenna of Compact Advanced Satellite)

  • 김혜인;유창목;강은수;오현웅
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제12권1호
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    • pp.57-67
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    • 2018
  • APD (Antenna Pointing Driver)는 차세대 중형위성에 탑재되는 위성 데이터 전송용 2축 짐벌식 X-밴드 안테나를 구동하기 위한 전장품이다. 전장품에 탑재된 EEE (Electrical, Electronic and Electromechanical) 소자의 열소산은 소자의 효율과 수명, 신뢰도에 직접적으로 영향을 미치게 되며, 종국에는 소자 자체의 파손으로 위성 전체 시스템의 실패를 초래할 수 있다. 임무기간동안 전장품의 신뢰성을 보장하기 위해 EEE 소자의 접합온도는 중요한 설계요소가 되며, 허용범위 내에서 확보되어야 한다. 따라서 사전에 소자의 감쇄비를 고려한 열해석이 반드시 수행되어야하며, 이를 위해 적절한 열해석모델을 구축하여야한다. 본 논문에서는 APD의 온도 요구조건 만족여부를 확인하기 위해 열설계 및 열해석을 수행하였으며, 이와 더불어 각 모델링 기법에 따른 열해석모델의 유효성을 비교, 분석하였다.

어린이 선호식품 중의 타르색소 함량 분석 (Analysis of Tar Color Content in Children's Favorite Foods)

  • 이향미;이종욱
    • 한국식품저장유통학회지
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    • 제12권4호
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    • pp.355-360
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    • 2005
  • 광주광역시 내에 있는 초등학교 주변에서 판매되고 있는 어린이와 청소년들의 선호 식품인 사탕류, 청량음료류, 껌류, 건과류, 빙과류 100품목을 대상으로 고속액체크로마토그래프(HPLC) 동시분석법으로 타르색소 사용량을 분석하여 식품의 안전성 확보를 위한 기초 자료로 활용코자 하였으며 검출되는 허용 타르색소 9종의 분석 결과는 다음과 같다. 1. 종류별 타르색소의 최대 검출량은 사탕류 74.10 mg/100g, 건과류 20.10 mg/100 g, 껌류 35.70 mg/100 g, 청량음료류 5.96 mg/100 g, 빙과류 4.93 mg/100 g 이었으며 사탕류와 껌류가 타르색소 함량이 높은 것으로 나타났다. 2. 제품 품목별 타르색소 검출율은 사탕류 $95.8\%$, 츄잉껌류 $95.2\%$, 빙과류 $73.3\%$, 청량음료류 $72.7\%$, 건과류 $61.1\%$로서 전체적으로 높은 검출율을 보였다. 3. 현재 유통 중인 사탕류, 건과류, 껌류, 청량음료류, 빙과류를 대상으로 한 100품목의 타르색소를 정량한 결과 황색 제4호(Y4), 청색제1호(B1), 적색제40호(R40)가 가장 많이 사용되고 있음을 알 수 있었고 사용량도 높은 것으로 분석되었다. 현재 우리나라의 경우 타르색소에 대하여 사용할 수 있는 식품만이 규정되어 있고 사용량에 대한 기준이 설정되어있지 않으므로 Codex나 EU 등의 국제 사용기준이 검체 종류에 따라 최대 사용량이 50 mg/100 g 이하 이고 대부분의 경우 $10{\sim}30\;mg/100\;g$인 것을 고려해서 우리나라에서도 사람의 선호도를 고려한 최소한의 섭취 범위로 타르색소 사용량에 대한 기준을 설정하는 것이 절실히 요구된다. 이와 더불어서 색소 사용에 있어서의 표시기준관리 및 어린이 등 특수집단에 대한 체계적인 타르색소 섭취량 조사를 실시하고 각 색소에 대한 지속적인 안전성 검토 등 다각적인 관리가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

신뢰성 기반 최적설계를 이용한 130m급 고정식 해양구조물 최적설계 개발 (Reliability-Based Design Optimization of 130m Class Fixed-Type Offshore Platform)

  • 김현석;김현성;박병재;이강수
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제34권5호
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    • pp.263-270
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    • 2021
  • 본 연구에서는 환경, 재료 물성 및 제작 등에서의 불확실성을 고려하여 130m급 고정식 해양구조물의 신뢰성 기반 최적설계를 수행하였다. 구조물의 구조건전성을 엄밀하게 반영하기 위해 작용 및 허용 응력의 비인 UC 값을 신뢰성 해석 및 신뢰성 기반 최적설계의 제약조건으로 고려하였다. 해양구조물의 제작비용을 저감하기 위해 자켓형 지지구조물의 중량을 최소화하였다. 불확실성의 통계적 특성은 문헌 등을 참고하여 관측되거나 측정된 데이터를 기반으로 정의하였다. 자켓형 해양구조물의 신뢰성 해석과 신뢰 기반 최적설계는 부재 수가 많아 계산 부담이 큼으로 문제의 차원을 축소하기 위해 응답의 중요성을 기준으로 설계변수를 선별할 수 있는 방법을 제안한다. 또한 효율적인 계산을 위해 신뢰성 기반 최적설계를 수행하기 전 결정론적 최적설계를 먼저 수행하였다. 마지막으로, 도출된 최적설계(안)을 기존 각 급 규정 기반 설계와 안전성 및 경제성 측면에서 비교 분석하였다.

고가용성 보장형 국방 클라우드 시스템 도입 전략 (Deployment Strategies of Cloud Computing System for Defense Infrastructure Enhanced with High Availability)

  • 강기완;박준규;이상훈;박기웅
    • 한국차세대컴퓨팅학회논문지
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    • 제15권3호
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    • pp.7-15
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    • 2019
  • 세계적으로 ICT(Information & Communication Technology)를 통한 비용절감 및 업무혁신이 이루어지면서 클라우드 컴퓨팅(이하 클라우드) 시장이 급성장하고 있다. 이러한 패러다임에 맞춰 우리나라는 다양한 연구를 통해 공공부문, 국방 분야 등 다양한 분야에 클라우드를 도입시키기 위해 노력하고 있다. 특히 국방 분야에서는 2015년 육·해·공·군 전산소를 통합하여 국방통합데이터센터(DIDC, Defense Integrated Data Center)를 설립하였으며, 센터 내 일부 시스템을 대상으로 IaaS(Infrastructure as a Service) 형태의 클라우드 서비스를 제공하고 있다. 국방통합데이터센터 및 추후 도입될 국방 분야의 다양한 클라우드 시스템에서 네트워크 지연, 시스템 자원 고장 등과 같은 시스템 장애가 발생하게 되면 전장의 결과와 직결되기 때문에 국방 부문의 클라우드 시스템에 가용성을 보장하는 것은 중요한 이슈라 할 수 있다. 그러나 국방 클라우드의 모든 시스템을 대상으로 최고 수준의 가용성을 확보하는 것은 비효율적일 수 있으며, 클라우드 시스템 구축으로 얻을 수 있었던 효율성이 감소할 수 있다. 본 논문에서는 국방 클라우드 시스템의 가용성 확보 수준을 단계별로 분류 및 정의하고, 각 가용성 확보 수준에 따른 Erasure Coding 및 장애 허용 시스템, 재난 복구 시스템 기술 도입 전략을 제안한다.

스위스 Mont Terri 지하연구시설 단층 내 유체 주입시험 모델링: 국제공동연구 DECOVALEX-2019 Task B(Step 2) (Numerical modelling of Fault Reactivation Experiment at Mont Terri Underground Research Laboratory in Switzerland: DECOVALEX-2019 TASK B (Step 2))

  • 박정욱;;;;박의섭
    • 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.

경량 복합패널의 면내 전단 성능 평가 (Evaluation on In-plane Shear Strength of Lightweight Composite Panels)

  • 황문영;강수민;이병연;김성태
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제20권1호
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    • pp.9-20
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    • 2019
  • 국내에서의 지진과 같은 자연재해의 발생횟수가 증가하고 있다. 이에 따라 재해, 재난 환경에 적합한 임시거주공간 혹은 피난시설의 필요성이 증대되고 있다. 본 연구에서는 경량 복합패널을 이용하여 기존 피난시설과는 차별화된 구호주거를 제작하고자 하였다. 이를 위해 경량 복합패널에 대한 구조적 성능을 검증하고자 하였으며, 패널에 대한 성능 시험 방법 중 ASTM E72 기준에 따른 면내 전단 강도 실험을 진행하였다. 실험 결과, 각 실험체가 면내 하중을 받을 때의 최대하중을 알아내었다. 모든 실험체는 가력 부분의 패널이 찢어지면서 실험이 종료되었다. 실험체의 초기 강성은 계산을 통해 예측한 강성과 일치하였다. 하지만 패널의 특성인 국부적인 찌그러짐과 찢어짐으로 인해 강성저하와 최종파괴가 발생하였다. 개구부가 있는 실험체들은 개구부의 위치와 형태에 따라 기본 실험체와 강성과 강도에서 차이를 보였다. 또한 모든 실험 결과를 종합하여 패널이 받는 최대하중과 힘을 받는 면적이 비례한다는 것을 확인하였다. 이를 통해 실험체들의 극한전단응력을 계산하였으며, 평균 극한전단응력을 산정하였다. 경량 복합패널의 평균 극한전단응력은 $0.047N/mm^2$이며, 이 값을 통해 패널의 면적에 따른 허용하중을 합리적으로 예측할 수 있는 근거를 제시하였다.