• 콘크리트학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.29-35
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• 2015

최근 연구되고 있는 해상 초대형 부유 콘크리트 구조물의 제작은 현장 타설이 어렵다는 단점이 있으므로 프리캐스트 콘크리트로 제작한 모듈을 수상에서 인양 후 프리스트레스력으로 접합 및 제작하는 것을 목표로 한다. 그러나 해상 환경에서 발생하는 다양한 하중 및 예상되는 상부 구조물에 의한 하중을 고려하였을 때, 프리스트레스력으로 접합되는 콘크리트 모듈 간의 접합부의 안정적인 거동 및 성능이 요구된다. 이에 프리스트레스력이 적용되기 전 가접합에 수중용 에폭시를 이용한 접합 방법이 고려되고 있는데, 수중용 에폭시는 고점성의 재료로서 내부에 공극이 발생하기 쉽다. 이를 해결하기 위하여 마이크로 실리카를 혼입하여 공극을 감소시킨 수중용 에폭시를 이용하여 콘크리트 부유체의 접하 거동에 대한 평가가 요구된다. 그러므로 이번 연구에서는 마이크로 실리카를 혼입한 수중용 에폭시를 이용하여 가접합하고 프리스트레싱을 적용한 시험체를 제작하여 성능을 평가하였다. 마이크로 실리카를 혼입한 수중용 에폭시로 접합된 콘크리트 모듈은 프리스트레싱만을 적용한 시험체에 비하여 균열 발생 및 응력 집중 현상이 완화되었으며, 최대 하중 및 변위는 일체형 RC 시험체에 비하여 10% 미만의 감소율을 나타내어 모듈형 콘크리트 부유체의 수상 접합을 위한 안정적인 접합재료로 사용 가능할 것으로 보인다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.171-182
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• 2007

도심지 개착구간의 교통 및 환경적인 영향을 최소화하기 위하여 단면적 $200\;m^2$ 이상의 정거장터널이 퇴적암반 중에 계획되었으나 토피고가 13 m 이하인 설계조건에 직면하게 되었다. 본 연구에서는 패턴설계가 아닌 시공사례와 아칭효과 발현을 기초로 세 가지 요소 - 단면형상의 영향, 작용하중의 적용방법, 지보방안과 터널안정성분석 - 를 중심으로 설계방향이 논의되었다. 단면형상의 역학적인 영향에 기초하여 기본설계안과 연구단면안이 유도되었고, 지보방안은 터널천반부의 침하방지 및 역학적인 평형상태를 유지하기위한 파이프루프 보조공법과 NATM의 지보원리를 활용하였다. 두 설계안의 비교분석으로부터, 터널라이닝을 개착구조물의 연장선상에서 제약한 설계조건과 터널안정성 및 철근배근의 시공성에 대해 기본설계안이 적합한 방안임을 확인할 수 있었다. 그리고 동일한 건축한계로 아치부의 응력집중이 발생되지 않는 안정적인 응력분포를 나타내는 연구단면안의 분석결과에서 보듯이 향후 대단면터널 설계기술의 향상을 위해 단면형상의 영향과 이완하중의 적용방안이 심도 있게 검토되어야 함을 알 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.723-730
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• 2008

철도교량은 무거운 축하중이 작용하여 구조부재의 전체 강도에서 활하중이 차지하는 비율이 높기 때문에 피로에 의한 손상이 클 뿐만 아니라 계속적으로 변화하는 하중환경에 의해 피로손상이 빠르게 진행될 가능성이 있으므로 이에 대한 안전성을 체계적이고 분석적으로 평가할 수 있는 방법이 요구된다. 철도교량에서 구조부재별 피로균열의 생성위치 및 성장속도는 발생응력의 범위와 횟수, 구조시스템의 강성에 관련되어 있다. 구조시스템의 강성은 계획주체, 설계자, 시공자, 유지관리주체 각각의 특성과 불확실성을 포함하고 있으며, 시간의존적 하중과 저항의 특성에 의해서 추계학적으로 변화하게 된다. 그러므로 이러한 하중 및 저항에서의 각각의 불확실성을 정량적이고 객관적으로 표현할 수 있는 신뢰성에 기초한 평가기법을 개발하였다. 철도 및 지하철교량 등의 피로파괴에 대한 확률론적 평가를 위하여 응답면 기법(Response Surface Method, RSM)과 일계이차 모멘트 기법(First Order Second Moment method, FOSM)을 사용하여 피로균열진전과 잔존수명을 평가하였다. 응력변동 범위를 설계변수로 변화시키면서, 중요한 설계입력 변수로 한계상태 방정식을 구성하고 다양한 피로 수명(100년, 75년 등)후의 파괴확률을 예측하여 설계피로수명에 대한 신뢰성 지수계산 및 발생확률을 분석사례로 제시하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.219-228
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• 2011

본 연구에서는 철재형 이안제를 설계하기 위한 하부기초의 설계과정을 제시하고, 시험시공 현장에 대한 실시설계를 실시하였다. 본 구조물이 시험시공될 예정지인 경상북도 울진군 오산항 인근 해역에 대한 지반조사를 실시하였다. 대상기초는 압축력이 아닌 파력에 의한 수평력과 인발력에 의존한다. 상부 구조물이 해저면에서 약 9.0 m 돌출되어 있으므로 말뚝두부에 파력에 의한 수평하중이 재하되며 휨강성에 대한 저항력이 중요하다. 검토 결과 철재형 이안제의 기초로 강관말뚝(${\varphi}711$-12t)으로 결정하였다. 외부하중에 대한 말뚝기초의 안정성을 평가한 결과, 연직지지력, 인발저항력 및 수평저항력은 기준 안전율보다 크게 나타났다. 상용하중 작용시 발생되는 기초의 변위는 허용량 이내인 것으로 평가되었다. 지반반력법을 통하여 지층의 횡방향 및 축방향 지반반력과 변위관계를 산정할 수 있었다. 이를 토대로 상부구조의 해석을 수행하고 결과를 정량적으로 비교하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권3호
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• pp.78-86
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• 2019

본 연구에서는 전개성능을 고려한 대형 전개형 SAR 안테나의 회전스프링 힌지의 강성 최적설계에 대해 기술한다. 대형 전개형 SAR 안테나는 발사환경에서는 접혀 있다가 궤도에서 임무를 수행할 때 펼치게 된다. 이러한 조건에서 여러 장으로 구성된 안테나 패널을 주어진 시간 내에 최소의 충격으로 전개할 수 있도록 회전스프링 힌지의 적절한 강성을 찾는 것은 매우 중요하다. 회전스프링 강성이 강하면 완전 전개시점에서 발생하는 큰 충격하중이 구조체에 손상을 주며, 약하면 전개 저항으로 인해 완전전개를 보장할 수 없기 때문이다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 RecurDyn을 이용한 다물체동역학 해석모델을 생성하였으며 전개해석을 통해 전개성능(전개시간 전개충격하중)을 도출하였다 최적의 회전스프링 강성을 찾기 위해 이에 따른 전개성능을 반응표면법을 통해 근사화 시켰으며 최적설계를 수행하여 적절한 회전스프링의 강성 값을 도출하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.447-455
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• 2019

극한지에서 LNG 저장구조물을 건설할 때 현장 타설 방식으로 제작 및 시공되는 경우, 열악한 작업 환경 및 조건으로 의해 공사금액 및 공사기간이 증가되는 문제점이 발생할 수 있어 모듈형 에너지 저장탱크에 대한 요구가 높아지고 있다. 이에 본 연구에서는 LNG 연료 저장탱크의 경량화를 위해 SCP 모듈의 사용을 대안으로 제시하고자 하였다. 이에 SCP 모듈을 두께별로 제작하고 그에 따른 휨성능을 평가함으로써 SCP 구조의 LNG 연료 저장탱크에 대한 현장적용 가능성을 평가하고자 하였다. 실험 결과 두께 100mm 실험체는 설계상 극한하중인 413 kN까지는 선형을 유지하면서 증가하다가 기울기가 급격하게 변하면서 파괴되었다. 두께 200mm 실험체 또한 설계상 극한하중인 약 822 kN까지 선형을 유지하다가 파괴양상을 보였다. 두 조건 모두 SCP의 휨 시험에서 INCA guidance의 기준대로 철판이 항복에 도달할 때까지 선형 거동을 나타내었다가 극한하중이후에는 급격한 철판 항복을 동반하는 거동을 하였다. 또한, 목표로 제시한 설계 휨강도를 만족하여 SCP 모듈을 활용하여 LNG 저장탱크 외조구조물에 적용이 가능할 것으로 판단되었다. 추후 압축, 전단 시험 등을 추가로 진행하여 SCP의 구조성능에 대한 평가가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.353-358
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• 2018

본 연구는 전기자동차 충전시스템에서 전력변환장치의 경량화를 위한 최적화 분석프로세스에 대한 내용을 서술하였다. 최적화 설계는 재료 물성치에 대한 설계민감도와 수학적 최적화를 결합하여 주어진 재료량 제한조건 하에 최적의 재료분포를 찾는 설계기법으로 위상의 고정화, 자유도가 묶이는 문제 등을 해결할 수 있는 위상 최적화방법을 사용하였으며, 위상 최적화 방법 중 비교적 수식화가 간단하고 수렴성이 좋은 SIMP법(solid isotropic material with penalization)에 의해 경량화 설계를 수행하였다. 경량화 설계는 3단계의 절차로 구성하였으며, 첫 번째 단계로 전력변환장치의 기본 설계에 대한 유한요소모델을 구성하고, 하중에 대한 정적해석을 수행하였다. 두 번째 단계로 정적해석 결과에 대해 등방성 재료의 강성계수를 적용한 밀도법을 이용하여 위상 최적화를 수행하여 경량화를 위한 최적 형상을 도출하였다. 세 번째 단계로 최적 형상에 대해 차량 탑재 부품의 충격시험기준에 만족하는 반정현파 펄스형태 충격하중을 인가하여 충격해석을 수행하였다. 위상 최적화단계에서 사용 환경조건으로 설계영역 정의는 마운팅 브래킷 영역으로 제한하였으며, 마운팅 브래킷의 설계 최적화를 통해 최종적으로 기본설계대비 20%이상의 경량화가 가능한 설계기술을 확보하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.67-74
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• 2019

본 논문에서는 노후된 중소규모 RC슬래브 교량에 대한 응답계수를 분석하였다. 이 응답계수는 진동수 기반 교량의 내하력 예측 모델에서 중요한 변수이며, 정적 및 동적 응답계수로 구성되어 있다. 정적 및 동적 응답계수는 교량의 현재와 이전(또는 설계) 상태의 진동수 변화와 충격 계수 변화에 따라 각각 결정된다. 여기서 충격계수 변화는 충격계수 응답스펙트럼에서 교량의 고유진동수에 따라 산출된다. 본 연구에서 고려한 총 4개의 대상교량은 지간길이가 12 m이고 시공 후 30년 이상 된 RC슬래브 노후 교량이다. 진동수 분석을 위해 덤프 트럭을 이용한 현장 동적 재하시험과 설계기반 FE모델을 이용한 고유치 해석을 통해 교량의 현재 및 설계 상태의 고유 진동수를 각각 도출하였다. 충격계수 응답스펙트럼 개발에 있어서 좀 더 현실적인 조건을 반영하기 위해 3축이동하중과 단순지지 및 양단고정 조건을 고려하였다. 분석 결과 응답계수는 0.21에서 0.91까지 광범위하게 분포하였고, 정적 응답계수가 총 응답계수 결과에 크게 기여한 반면 동적 응답계수는 결과에 작은 영향을 미쳤다. 1축 이동하중과 단순지지 조건에서의 응답계수와 비교해 보았을 때 최대 오차는 약 3%미만으로 매우 작게 나타났다.

• 문화기술의 융합
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• 제5권3호
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• pp.345-349
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• 2019

우리나라는 산지가 70% 이상으로 도로, 철도, 산업단지 조성 등의 기반시설 구축시 원지반 일부를 깍아 부지를 형성하는 이른바 깍기 비탈면이 널리 쓰이고 있다. 최근에는 환경 훼손에 대한 규제가 더욱 엄격해져 대규모 깍기 비탈면을 지양하고 최소한의 용지사용으로 목적구조물을 건설하기 위하여 다양한 방법의 공법들이 개발되어 적용되고 있으며, 그 중 활발하게 적용되는 공법이 패널식 옹벽 공법이다. 패널식 옹벽은 지보재 보강을 통한 원지반의 전단강도 증가와 그 지보재 전면에 프리캐스트 옹벽을 체결하여 벽체를 형성시킴으로써 수평토압에 저항하는 공법이다. 지보재는 쏘일네일링, 어스볼트, 그라운드앵커 등이 사용되고 있으며, 그 중 그라운드앵커는 강선에 미리 인장하중을 도입하는 보다 적극적인 보강형태로 전면판인 패널에 큰 집중하중이 작용하게 된다. 이러한 집중하중은 콘크리트 패널에 균열을 발생시키고 옹벽 자체의 내구성을 저해시키는 요인으로 본 연구에서는 이러한 기존 패널식 옹벽의 단점을 보완하기 위하여 패널 정착부에 강관 슬리브 및 보강재를 매입함으로써 균열을 방지하고, 패널 단부에 요철 모양의 전단키를 적용하여 기존 그라우트앵커가 가지는 개별거동에 대한 취약점을 보완하여 안정성을 향상시켰으며, 옹벽 전면 콘크리트 노출 및 정착부 돌출에 의한 경관성 저하문제를 자연석 문양 연출과 정착부를 돌출시키지 않는 단면구성으로 해결하였다. 패널에 사용된 균열방지 슬리브 및 보강재의 효과를 검증하기 위하여 실내시험 및 3차원 수치해석을 수행한 결과, 강관슬리브 및 보강재의 사용으로 패널의 전반적인 강도 증가와 균열억제 효과가 입증되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.272-278
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• 2018

최근 도시개발과 생활수준의 향상으로 인해 교통량이 크게 증가하고 있으며, 이와 더불어 증가되는 도로 소음으로 인해 많은 민원이 제기되고 있다. 이에 대한 대책으로 도로변에 높은 방음벽이 설치되고 있으나 방음벽 주요 설계 요건인 풍하중은 공사비의 기하급수적인 증가뿐만 아니라 방음벽 높이 제한의 요인으로 작용하게 된다. 이에 본 연구에서는 기존 방음벽 수준의 차음 성능과 더불어 풍하중을 획기적으로 저감할 수 있는 우수한 가격 경쟁력의 방음벽을 개발 하는 것을 목적으로 한다. 본 연구 대상의 방음판은 헬름홀츠의 공명기 이론을 바탕으로 공기와 같은 유체는 통과하고 소음은 저감할 수 있는 신개념 통기형 방음판에 해당된다. 본 연구에서는 실 크기의 금속재 방음판을 제작하여 음압투과손실실험, 풍동실험 및 재료품질 실험을 수행하여 고속도로의 품질기준을 만족하는 결과를 도출하였다. 또한 신뢰성을 검증하기 위해 현장에 제작 및 설치를 하고 시간대 별로 소음을 측정하여 방음판의 소음 차단 효과를 확인하였다. 향후 도로에 통풍형 방음벽을 설치할 경우 높은 소음 차단 효과로 인하여 쾌적한 생활환경을 조성할 수 있을 것으로 예상된다.