• 대한토목학회논문집
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• 제29권5A호
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• pp.557-564
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• 2009

최근, 테러 및 전쟁과 관련된 폭발사고가 빈번히 발생하고 있으며, 특히 도심지에서는 이러한 폭발사고로 인해 인명피해 뿐 아니라 주요 시설물에도 큰 손상이 가해져 제2차, 3차의 피해가 발생하게 된다. 폭발사고에 대하여 인명 및 시설물을 안전하게 보호하기 위해서는 기본적으로 구조물에 가해지는 폭발하중 효과에 대한 이해가 필요하다. 폭발하중은 매우 빠른 시간 내에 콘크리트 구조물에 큰 압력으로 작용하는 하중이므로 변형률 속도와 구조물의 국부적인 손상을 고려하여 동적응답을 평가해야 한다. 일반적으로, 콘크리트는 다른 건설재료에 비해 상대적으로 높은 폭발저항성을 가진 재료로 알려져 있다. 그러나 폭발실험이라는 특수한 실험조건으로 인하여 국내외적으로 실험에 관련된 정보 및 결과 공유가 상당히 제한적으로 이뤄지고 있는 실정이다. 그러므로 본 논문에서는 폭발에 의한 압력하중이 철근콘크리트 구조물에 미치는 영향과 방호성능을 평가하기 위하여 국방과학시험연구소 다락대 시험장에서 $1.0m{\times}1.0m{\times}150mm$의 철근콘크리트 슬래브 구조물을 제작하여 시편으로부터 높이 1.5 m에서 TNT 9 lbs와 TNT 35 lbs으로 예비시험을 수행하였으며, 동일한 이격거리(standoff)에서 ANFO 35 lbs으로 본 실험을 수행하였다. 이는 국내 최초 민간에서 수행되어진 실험으로써, 첫 번째 논문에서는 폭발실험을 하기 위한 기본적인 실험 구성 및 구조물의 거동을 측정하기 위한 계측장비 구성에 대하여 검토하여 계측 시스템의 구축 및 폭파시험 수행절차를 구축하고자 한다. 센서, 시그널 컨디셔너, DAQ시스템, 소프트웨어로 구축된 계측 시스템을 바탕으로 정립된 폭파시험 수행절차는 향후 국내의 방호설계 및 폭발하중을 받는 구조물의 효과적인 거동계측 등 관련 연구분야의 기초자료가 될 것이라고 판단되는 바이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.260-260
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• 2019

해안과 만나는 하천의 하구부에서는 해수의 흐름에 따른 연안토사의 이동과 유황에 따른 하천상류에서의 토사유입량에 의해 하구부가 빠르게 변화한다. 본 연구대상지인 가곡천은 유로연장이 짧고 경사가 급한 산지하천의 특징을 가지고 있어 집중호우시 토사가 하류로 빠르게 유입되어 일반하천에 비하여 하구부의 지형변화가 크게 일어난다. 가곡천 하구부는 모래사장으로 이루어져 있는 호산해수욕장과 경관적 및 자연적 가치로 인해 보존 필요성이 대두되고 있는 하중도인 솔섬이 위치해 있다. 그러나 현재 솔섬 주변 하구부 인근의 일반산업단지 건설과 고향의 강 조성사업에 따른 하도환경의 변화로 하도를 유하하는 유수의 흐름 및 침퇴적 양상의 변화를 가져와 홍수의 원활한 소통에 지장을 초래하고 있다. 또한 현장조사 및 모니터링 결과 하구 지형변화로 인해 하도안정 유지관리에도 막대한 영향을 끼치는 것으로 확인되었다. 따라서 본 연구에서는 가곡천 하구부의 하도환경 변화에 따른 수리학적 특성 및 하천형태학적인 변화를 분석하여 하도안정을 파괴하는 요인을 규명하기 위한 연구를 수행하였다. 연구방법은 가곡천 하천정비기본계획의 빈도별 홍수량, 기점홍수위를 경계조건으로 2차원 수리해석 모형인 SRH-2D모형을 이용하여 하도환경 변화 전 후의 대상구간에 대해 수리특성 및 하상변동 양상을 모의하였다. 모의결과 하도환경 변화(홍수터 및 징검여울 등의 하천시설물 조성)에 따른 수리특성변동양상과 침 퇴적지점에 대한 변동경향을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 동해안 하구부에 위피한 하천의 다양한 변화 해석시 참고자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권2호
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• pp.31-38
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• 2013

본 연구에서는 열습환경에 노출된 탄소섬유/에폭시 복합재의 핀 체결부에 대해 핀 하중시험을 수행하고 수집된 음향방출신호를 분석하여 열습환경이 복합재 핀 체결부의 파괴거동에 미치는 영향을 조사하였다. 이때 시편은 환경조건에 노출되기 전의 시편(Base), 상온침수환경에 노출된 시편(RT), 고온침수 환경에 노출된 시편(HT)으로 구분하였다. 연구결과에 의하면 RT 시편과 HT 시편의 베어링 강도는 Base 시편에 비해 각각 2.2%와 13% 감소하였다. 음향방출신호의 경우 시편 종류에 따라 파손이 가속화되는 시점이 달라짐을 나타내었으며 RT 시편과 HT 시편은 Base 시편에 비해 모재균열에 의한 이벤트가 감소하는 경향이 나타났다. 이로 미루어 판단하면 열습환경은 복합재 핀 체결부의 음향방출신호뿐 아니라 계면특성의 저하도 초래함을 알 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권1호
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• pp.129-137
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• 2016

본 연구의 목적은 가까운 미래의 선박운동정보를 이용하는 피드포워드 제어알고리즘과 FPSO 운동 수치 시뮬레이션 모델을 개발하고 시뮬레이션을 통하여 제어알고리즘의 성능을 검증하는 것이다. 본 논문에서는 조류, 바람, 파력 등의 환경하중에 의하여 발생한 선체운동의 미래 예측치를 활용한 피드포워드 제어력을 추가적으로 가지는 Dynamic Positioning System에 대하여 연구한다. 먼저, 조류력, 풍력 및 파력에 대한 수학모델을 선정하여 환경하중에서의 선체운동을 계산하고, 현재의 선체운동 값과 Brown 지수평활 예측모형을 활용하여 미래 선체운동 값을 예측하였다. 또한 위치 유지와 Heading angle 제어를 위한 제어력을 PID(Proportional-Integral-Derivative)이론을 이용하여 결정한 피드백 제어기와 미래 선체운동 값을 이용하여 결정한 피드포워드 제어기로 구성하였다. 그리고 각 Thruster에 요구되는 추력은 라그랑지승수법을 활용하여 분배하였다. 마지막으로 FPSO(Floating Production Storage and Offloading)의 운동과 Dynamic Positioning System에 대한 시뮬레이션 모델을 구축하여 선박의 위치 및 Heading angle 제어에 관한 시뮬레이션을 수행하여 제안하는 피드백 제어기와 피드포워드 제어기를 동시에 가지는 제어시스템의 성능을 평가하였다. 본 연구의 결과, 피드백 및 피드 포워드 제어기가 적용된 DPS 제어시스템이 기존의 피드백 제어기보다 위치유지 및 헤딩각 유지 능력에서 개선되었고 각 Thruster에 요구되는 평균 제어력 및 최대 제어력의 크기도 감소함을 보였다. 이에 따라 DPS에 요구되는 동력 감축과 Azimuth Thruster 용량의 감소로 인하여 비용 절감의 효과를 기대할 수 있다.

• 한국항해항만학회지
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• 제33권5호
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• pp.315-321
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• 2009

초대형 해양 구조물은 매립 방법을 대신한 새로운 해양공간의 이용방법으로서 주목받고 있다. 따라서, 이와 같은 요구에 부합하기 위해서 초대형 해양 구조물이 제안되고 있다. 초대형 해양 구조물은, 매립 공법과 달리, 수심이나 해저의 지질에 관계없이 설치할 수 있고, 또 부체의 아래에 흐름이 존재하기 때문에 자연환경에 영향이 전혀 발생하지 않는다. 또한, 용이하게 조립 해체를 할 수 있기 때문에, 확장이나 철거를 쉽게 할수 있는 장점이 있다. 초대형 부유체 구조물 설계 기준안에 의하면, 구조안정성에 관한 항목 중, 부유체 구조물의 사용환경 및 설치환경에서 발생할 수 있는 최악의 해상조건에 있어 적절한 구조강도 여유를 갖는 것을 쥬정하고 있다. 따라서, 예상 가능한 하중 시나리오에 의해서, 적절한 구조 해석 및 실험을 수행하고, 안전성을 확인하도록 요구하고 있다. 전자에 관해서는 구조부재 레벨의 강도 평가를 수행하고, 후자에 관해서는 구조물의 파괴를 수반한 거동을 확인한다. 지금까지 탄성 응답 해석을 기초로 주요 구조부재의 강도 한계치를 기준으로 한 다양한 검도, 평가가 행해져 왔다. 그렇지만, 부재의 붕괴를 초과한 부하가 작용할 때의 구조 전체로서의 붕괴 거동 및 안전성에 관한 검토는 적다. 따라서, 본 연구에서는 이상 환경 조건하에서 발생 가능한 하중조건에 대해서 대형 해상구조물의 비선형 붕괴 거동을 파악한 것을 목적으로 하고 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권7호
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• pp.29-39
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• 2019

압축 분산형 앵커는 여러 개의 내하체를 이용하여 그라우트에 발생하는 압축응력을 분산시키고 앵커 인장력을 증가시키는 앵커이다. 압축 분산형 앵커의 경우 내하체 사이의 간격이 그라우트 응력에 큰 영향을 미친다. 그러나, 현재까지 내하체 간격에 대한 연구가 매우 부족하며 설계기준 또한 제시되어 있지 않은 실정이다. 그러므로, 본 연구에서는 유한요소 수치해석을 수행하여 내하체 간격이 그라우트 응력분포에 미치는 영향을 분석하였다. 우선, 압축형 앵커에 대해 수행된 현장 재하시험 결과와 비교하여 수치모델링의 적용성을 검증하였다. 그리고, 지반조건, 내하체 간격, 하중크기 등을 변화시키는 변수 연구를 수행하였다. 해석결과, 내하체 간격이 좁아지면 그라우트 최대 압축응력이 증가하며, 내하체 간격이 넓어지면 그라우트에 인장응력이 발생하였다. 그러므로, 그라우트 내 압축응력의 중첩과 인장응력 발생을 최소화하는 내하체 간격을 최적간격으로 정의하고, 지반조건과 하중크기에 따른 최적간격을 제시하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권3호
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• pp.5-12
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• 2011

본 연구는 국내에서 사용되고 있는 대표적인 파형강판 단면에 대하여 구조적 성능을 검토해 본 후, 현재 국내 제강업체에서 생산 가능한 최대 강판 폭을 고려한 최적 형상의 파형강판 단면을 제안하였다. 파형강판 단면의 검토에는 AISI(1986)를 사용하여 강판의 전단력과 모멘트를 고려하여 최적 단면의 역학적 한계를 정하였고, 성형성과 형상, 성형 후의 강판의 폭과 성형 전의 강판의 폭의 비율을 고려하여 기하학적 한계를 정하였다. 기존 파형강판에 본 연구에서 개발한 최적단면 탐색 알고리즘을 적용하여 강판의 성능을 검토 해본 결과, 굽힘반지름이 76mm이고, 내부굽힘각이 $50^{\circ}$ 부근에서 허용하중과 단면이차모멘트가 가장 큰 값을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 또한 현재 국내의 강판 제작성을 고려하여 강판폭 1,550mm, 길이 4,700mm의 SS490 강재를 사용하여 최적 단면 탐색 알고리즘을 적용한 결과, 기존 파형강판보다 두 배 이상의 성능을 발휘할 수 있는 새로운 단면들을 개발하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.137-149
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• 2021

장교는 공공성이 매우 높은 사회기반시설물로 운용 중 안전성 확보가 필수적이며, 붕괴 또는 파손 시 신속한 대처가 필요하다. 사장교의 붕괴 또는 파손을 야기시킬 수 있는 원인은 크게 자연재난과 사회재난으로 분류할 수 있다. 이 중 사회재난에 속하는 충돌사고는 차량이 교량 하부구조인 교각에 충돌하는 사고, 항공기의 결함으로 인한 추락사고 등이 있을 것이며, 해상교량의 경우 주탑 하단에서의 선박 충돌사고가 있을 것이다. 본 연구에서는 수치해석적 접근법을 기반으로 항공기 충돌에 대한 사장교의 구조거동을 평가하는 절차를 제안하고, 충돌해석을 수행하여 절차의 타당성을 보였다. 제안된 절차에는 1) 적절한 항공기 충돌 시나리오 설정, 2) 사장교의 복잡한 거동 메커니즘을 고려한 구조 모델링, 3) 충돌해석을 통한 구조거동 평가가 포함된다. 해석 결과, 본 연구에서 설정한 시나리오는 대상 교량에 큰 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났지만, 향후 다양한 시나리오를 통한 충돌해석을 수행한다면 교량에 심각한 손상을 일으키는 하중 위치 및 임계 하중 수준을 결정할 수 있을 것으로 판단한다. 본 연구에서 수행한 충돌해석 절차를 바탕으로 사장교에서 발생하는 항공기 충돌에 대한 간접적인 평가가 가능할 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.27-41
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• 2023

수중터널은 내륙 간 연결을 위해 지반에 접속되어야 한다. 지반 접속부에 연결된 지중터널과 수중터널이 보이는 변위 불균형은 응력 집중을 야기할 수 있으며, 이를 해결하기 위한 방법으로 탄성 조인트를 활용할 경우에는 정적 하중 조건에서 지반 접속부의 응력 집중은 해소시킬 수 있음이 선행 연구에서 확인되었다. 그러나, 지속적으로 거동하는 수중터널의 구속조건을 고려했을 때 지반 접속부의 동적 거동과 안정성에 탄성 조인트의 활용이 미치는 영향이 검토되어야 한다. 본 연구에서는 동적 하중 조건의 수중터널 및 지반 접속부를 수치해석적 방법을 통해 모사하였으며, 동일 상황을 모사한 축소 모형시험을 통해 수치해석 모델을 검증하였다. 다양한 물성의 탄성 조인트가 설치될 경우에 대한 수치해석적 모사를 통해 탄성 조인트 강성에 따른 수중터널의 고유진동수 변화와 공진 거동을 분석하였다. 그 결과, 조인트의 강성과 고유진동수가 멱함수 관계를 가짐이 확인되었다. 낮은 강성의 조인트로 지반 접속부가 설계될 경우, 수중터널의 고유진동수는 감소하여 낮은 진동수의 동하중이 가해지는 해양 환경에서 공진의 위험이 증가할 뿐만 아니라 공진 발생 시 최대 속도가 크게 증가하였다. 그러므로, 수중터널 지반 접속부의 응력 집중 해소와 공진 방지를 동시에 고려하여 지반 접속부를 설계해야 할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.71-83
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• 2007

사질토의 액상화에 대한 저항강도는 포화도를 나타내는 B값(간극수압계수)에 크게 의존한다. P파 속도($V_p$)는 현장에서 비교적 쉽게 측정이 이루어지고 B값에 따라 값이 크게 변하기 때문에 지하수위 아래에 위치한 지반의 포화도를 예측하고자 할 때 효율적으로 사용될 수 있다. 본 연구에서는 포화가 가능하도록 개선된 Stokoe식 비틂전단(Torsional Shear, TS) 시험 시스템에 벤더엘리먼트(BE)와 가속도계를 부착하여 동일한 시험시편에 대하여 S파와 P파 속도를 측정할 수 있도록 하였고, 또한 비배수 비틂전단 시험에서 유발되는 과잉간극수압을 동시에 측정할 수 있도록 하였다. 일본의 토요라 모래를 사용하였고, 3가지 상대밀도(40%, 50%, 75%)에서 B값을 달리하여 비틂전단 시험을 수행하였다. 시험결과를 바탕으로 B값에 따른 S파 속도와 P파 속도를 기존의 이론식과 비교 분석하였고, 반복하중에 의한 과잉간극수압의 증가 및 이를 이용하여 획득한 반복한계 전단변형률의 B값에 대한 영향을 평가하였다. 또한 추후 현장에서 B값이 고려된 간극수압 및 반복한계 전단변형률의 직접적인 예측을 위해, 시험이 수행된 각 B값을 대응하는 P파 속도로 변환하여 분석하였다.