• Structural Engineering and Mechanics
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• 제90권4호
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• pp.325-343
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• 2024

Triple-tower double-cable suspension bridges have increased confinement stiffness imposed by the main cable on the middle tower, which has bright application prospects. However, vertical bending and torsional vibrations of the double-cable and the girder are coupled in such bridges due to the hangers. In particular, the bending vibration of the towers in the longitudinal direction and torsional vibrations about the vertical axis influence the vertical bending and torsional vibrations of the stiffening girders, respectively. The conventional analytical algorithm for assessing the dynamic features of the suspension bridge is not directly applicable to this type of bridge. This study attempts to mitigate this problem by introducing an analytical algorithm for solving the triple-tower double-cable suspension bridge's natural frequencies and mode shapes. D'Alembert's principle is employed to construct the differential equations of the vertical bending and torsional vibrations of the stiffening girder continuum in each span. Vibrations of stiffening girders in each span are interrelated via the vibrations of the main cables and the bridge towers. On this basis, the natural frequencies and mode shapes are derived by separating variables. The proposed algorithm is then applied to an engineering example. The natural frequencies and mode shapes of vertical bending and torsional vibrations derived by the analytical algorithm agreed well with calculations via the finite element method. The fundamental frequency of vertical bending and first- and second-order torsion frequencies of double-cable suspension bridges are much higher than those of single-cable suspension bridges. The analytical algorithm has high computational efficiency and calculation accuracy, which can provide a reference for selecting appropriate structural parameters to meet the requirements of dynamics during the preliminary design.

• 터널과지하공간
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• 제28권5호
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• pp.400-425
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• 2018

본 논문에서는 국제공동연구인 DECOVALEX-2019 프로젝트 Task B의 연구결과와 현황을 소개하였다. Task B의 주제는 'Fault slip modelling'으로 유체의 주입으로 인해 발생하는 단층의 재활성(미끄러짐, 전단파괴)과 수리역학적 거동을 예측할 수 있는 해석기법을 개발하는 데에 그 목적이 있다. 1단계 연구는 참가팀들이 연구주제에 대해 숙지하고, 벤치마크 모델을 대상으로 단층의 투수특성과 역학적 거동의 상호작용을 모사할 수 있는 해석코드를 개발할 수 있도록 하는 준비 단계의 연구이다. 본 연구에서는 TOUGH-FLAC 연동해석 기법을 사용하여 물 주입으로 인한 단층의 수리역학적 연계거동을 모사하였다. TOUGH2 해석에서는 단층을 Darcy의 법칙과 삼승법칙을 따르는 연속체 요소로 모델링하였으며, FLAC3D 해석에서는 미끄러짐과 개폐가 허용되는 불연속 인터페이스 요소를 통해 모사하였다. 두 가지 수리간극모델에 대하여 수리역학적 커플링 관계식을 수치화하였으며, 연속체 요소(수리모델)와 인터페이스 요소(역학모델)의 거동을 연계할 수 있는 해석기법을 제시하였다. 또한, 단층의 역학적 변형(간극의 변화)으로 인한 수리물성 변화와 기하학적 변화(해석 메쉬의 변형)를 수리해석에 반영할 수 있는 해석기법을 개발하였다. 다양한 압력의 물을 단계적으로 주입하고 이로 인해 유도되는 단층의 탄성거동 및 전단파괴(미끄러짐)에 대해 살펴보았으며, 수리간극의 변화 양상과 원인, 압력 분포와 주입율의 관계 등을 면밀히 검토하였다. 해석 결과, 본 연구에서 개발한 해석기법이 물 주입으로 인한 단층의 미끄러짐 거동을 합리적인 수준에서 재현할 수 있는 것으로 판단할 수 있었다. 본 연구의 해석모델은 Task B에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 연구의 현장시험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제23권2호
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• pp.151-163
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• 2020

Grouting method is an effective way of reinforcing cracked rock masses and plugging water gushing. Current grouting diffusion models are generally developed for horizontal cracks, which is contradictory to the fact that the crack generally occurs in rock masses with irregular spatial distribution characteristics in real underground environments. To solve this problem, this study selected a cement-sodium silicate slurry (C-S slurry) generally used in engineering as a fast-curing grouting material and regarded the C-S slurry as a Bingham fluid with time-varying viscosity for analysis. Based on the theory of fluid mechanics, and by simultaneously considering the deadweight of slurry and characteristics of non-uniform spatial distribution of viscosity of fast-curing grouts, a theoretical model of slurry diffusion in an oblique crack in rock masses at constant grouting rate was established. Moreover, the viscosity and pressure distribution equations in the slurry diffusion zone were deduced, thus quantifying the relationship between grouting pressure, grouting time, and slurry diffusion distance. On this basis, by using a 3-d finite element program in multi-field coupled software Comsol, the numerical simulation results were compared with theoretical calculation values, further verifying the effectiveness of the theoretical model. In addition, through the analysis of two engineering case studies, the theoretical calculations and measured slurry diffusion radius were compared, to evaluate the application effects of the model in engineering practice. Finally, by using the established theoretical model, the influence of cracking in rock masses on the diffusion characteristics of slurry was analysed. The results demonstrate that the inclination angle of the crack in rock masses and azimuth angle of slurry diffusion affect slurry diffusion characteristics. More attention should be paid to the actual grouting process. The results can provide references for determining grouting parameters of fast-curing grouts in engineering practice.

• 한국지리정보학회지
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• 제14권3호
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• pp.36-51
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• 2011

본 연구의 목적은 지리정보를 활용하여 기후변화에 따른 지하수 함양량 산정 모델 개발 및 검증을 수행하는 것이다. 이를 위하여 기후변화에 따른 지하수 함양량 변화를 산정하는 방법론을 제시하였고, 지리정보시스템을 활용하여 연구지역의 시기별 미래 지하수 함양량을 추정하였다. 연구지역은 낙동강 본류를 포함하는 낙동강 유역을 선정하였다. 최종 연구결과는 미래 기후변화에 따른 시기별 강우량, 함양률, 함양량을 추정하였다. 함양량 및 함양률은 기후변화에 따른 강우량의 변화와 함께 변화하는 추세를 나타내고 있는 것으로 파악되었다. 본 연구에서는 지리정보를 활용하여 기존에 기후변화와 지하수 함양량의 불명확한 관계를 정량적으로 분석하였으며, 미래 기후변화 예측 결과를 반영한 연구지역 내 지하수 함양률 변화를 시-공간적으로 산정하였다. 또한 유역내 기저유출량과 비교 분석을 통하여 검증하였다. 앞으로 연계모델의 고도화 방안 및 현장조사가 추가 된다면 보다 정량적으로 기후변화와 지하수 함양량의 상관관계를 파악 할 수 있으며, 향후 본 연구는 수자원으로 이용이 증가되는 지하수의 전반적인 관리 및 효율적인 운영 체제 구축을 위한 한 축을 차지 할 수 있다는 점에서 중요성이 있다고 하겠다.

• 수산경영론집
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• 제32권1호
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• pp.15-39
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• 2001

The study, using the input-output analysis of 402 industrial sectors by Bank of Korea(BOK) and the resulting outcomes of price model, aims to evaluate the spillover effects the international fluctuations in crude oil prices have on the commodities prices and consequently, analyse the management and profitability of the offshore fisheries in Korea. At present, the fisher men are provided with tax-free oils for their fishing operations as specified under the Special Tax Treatment Control Law. However, the exhaustion of marine resources and new international fisheries agreements, which resulted in the loss of fishing grounds, made the stable catch even more unpredictable and the hike in the price of the international crude oil would have adverse effects on the fishing industry. The study revealed that the increasing rise in the price of crude oil would exert sweeping spillover effects on other industry sectors in general and accordingly, lead to a poorer performance by fisheries. The price spillover coefficients for the diesel oil was 0.6026, which would translate into the 42.6% increase in the prices of oil when the increase ratio of 73.3% for the base crude oil was applied based on the calculation methods employed in the study. This in turn increased the ratio of diesel oil required in the offshore fisheries from 23.3% to 16.6%, diminishing the ratio of current net profits to minus 2.0% from 4.2% otherwise. By fishing type, the Pair Trawl suffered current net profits loss most by ratio of minus 9.4% and other fisheries such as Coastal Stow Nets, Coastal Angling, Danish Sein also suffered ratio of 7% and more in the loss of current net profits. With the deteriorating fishing performance, coupled with the increasing international crude oil prices, it is urgently required that the authorities concerned deliberate in depth on such schemes as follows in efforts to secure stable fishing production. First, provision of large-scale storage facilities for oil is needed to timely adapt to the fluctuations in international crude oil prices. Secondly, in line with the stabilization of tax-free oil prices, duty levied on oils for fishing and tax collected from the refineries need to be tax-exempt. Thirdly, the beneficiaries from the provision of tax-free oil should be broadened, not limited to special fishing operation only. Fourth, investment in stabilization of the oil prices should be encouraged, possibly through funding from the formation of fisheries development funds underway.

• 한국자기학회지
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• 제18권5호
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• pp.163-167
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• 2008

반쪽금속성의 향상을 위한 탐구로 Heusler 구조를 가지는 반쪽금속 $Co_2MnSi$와 zinc-blende 구조의 반쪽금속인 MnAs로 이루어진 초격자계의 자성을 전자구조 계산을 통하여 연구하였다. 여기에서 고려한 초격자계로는 각기 m(=2,4) 층의 $Co_2MnSi$(CMS) 박막과 n(=2,4) 층의 MnAs(MA) 박막이 (001) 방향으로 쌓인 4개의 계 CMS(m=2,4)/MA(n=2,4) 를 고려하였다. 전자구조 계산은 일반기울기 근사(Generalized Gradient Approximation)를 채택한 총퍼텐셜보강평면파(Full-potential Linearized Augmented Plane Wave) 방법을 이용하였다. 계산된 스핀분극 상태밀도는, 고려한 4개의 계 모두가 반쪽금속성을 가지지 않음을 보여주고 있다. 각 원자별 자기모멘트로부터 CMS2/MA2 및 CMS2/MA4 계에서는 Mn 원자들이 반강자성적 결합을 하게됨을 알았다. 각각의 초격자계에 대한 원자별 상태밀도를 덩치 $Co_2MnSi$와 MnAs의 상태밀도와 비교함으로써 초격자 형성이 자성과 반쪽금속성에 미치는 영향을 고찰하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권5호
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• pp.361-366
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• 2017

컴퓨팅 아키텍처와 응용 소프트웨어 기술의 발달로 최근에는 근사가 아닌 실제 물리계 모사라는 컴퓨터 시뮬레이션의 궁극 목표가 현실 이슈로 대두되고 있다. 본 논문에서는 미국 정부 주도 슈퍼컴퓨팅 기반 다물리 시뮬레이션 사업의 결과물로 나온 일리노이 대학의 일리노이 록스타라는 유체-구조-연소 연성 해석툴을 활용하여 충격파관 내의 금속판의 미소 시간 운동을 전산모사하고 기존 실험, 해석들과 비교하는 연구를 수행하였다. 전산유동해석은 정렬격자를 기반으로 하였고 구조해석은 대변형 선형탄성을 가정하였다. 또한 강한 연계 시간적분법이 적용된 알고리즘의 고도화로 인해 충격파 내 금속패널에 관한 높은 수준의 실험-계산 상관성을 보였다. 본 연구의 제한적인 검증연구를 확장하여 해석환경 내 추가 모듈들의 검증작업들과 코드개선을 통해 오픈소스 기반 연구개발 도구로서 활용할 예정이다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.84-92
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• 2001

현대 사회에 있어서 인구 과밀화와 더불어 대도시의 사회기반시설(SOC)증가에 따른 화학물질 사용시설의 중대사고의 경향이 높아져 가고 있다. 기존 위해·위험시설의 안전사고의 문제점과 더불어 신규 위해·위험시설물의 증가에 따른 안전사고의 심각성을 낮추기 위해 필요한 노력을 하지 않으면 안된다. 선진국에서는 산업시설 그리고 지역사회의 전문위원회가 잠재적인 위해 산업의 사고에 대한 off site 및 on site의 피해 심각성에 대한 평가와 이에 대한 적절한 조언 및 대책을 강구하고 있다. 따라서 본 연구에서는 국내의 위해·위험시설에 대한 안전도 수용기준 성립을 위하여 첫째, 영국 HSE(Heath & Safety Executive)의 QRA(Quantified Risk Assessment)와 Matrix of Risk of Evaluated Sources of Hazard를 적용한 사회적 위험성 평가 방법과 둘째, FTA(Fault Tree Analysis) 또는 ETA(Event Tree Analysis) 등 정량적인 사고 발생 확률과 시뮬레이션 및 계산식을 통해 국내 임의의 지역에 대하여(서울시 위해·위험시설)사고 피해 정도의 개인적 위험성을 평가, 적용함으로서 기존 시설 또는 신설 부지 개발을 위한 제한시 포괄적 안전도 수용기준(수용가능성) 여부를 판별하고자 한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권1호
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• pp.82-89
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• 2016

본 연구에서는 국내 여수항만에 길이 500미터, 폭 200미터, 두께 2미터인 폰툰형 VLFS타입의 해상부두를 제안하였다. 이 구조물은 해상에서 오랫동안 파랑하중을 견뎌야하므로 파랑응답해석이 필수적이다. 유체-구조부 해석에는 직접법을 사용하였고, 연성운동방정식을 수치해석하여 응답 결과를 구하였다. 구조부는 유한요소법을 이용하여 계산하였으며, 유체부는 경계요소법을 사용하여 분석하였다. 탄성변형과 강체운동으로 인한 동적응답을 수치적으로 분석하였으며, 파장, 수심, 파향, 구조물의 강성 요소를 고려하여 규칙파에 대한 응답을 해석하였다. 연구의 결과, $L/{\lambda}$ 1.5를 기준으로 응답이 변화하였고, 입사파의 방향에 따라 비틀림 현상이 나타났다. $L/{\lambda}=8.0$의 경우 수심이 증가할수록 입사측에서의 응답이 증가하는 경향이 나타났고, 강성의 변화에 따라 수직변위진폭의 피크점이 좌우로 이동하였다.

• 터널과지하공간
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• 제23권5호
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• pp.372-382
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• 2013

고준위폐기물처분장에 대한 열-수리-역학적 거동 모델링은 처분장의 성능 및 안전성 평가를 위해서 선행되어야 할 중요한 연구과제이다. 본 연구에서는 $\ddot{A}$sp$\ddot{o}$ 원형처분장의 열적 거동을 해석하고, 현장 실험데이터와의 비교를 통해 모델 계산결과의 타당성을 검증하였다. 모델 시뮬레이션에서는 처분공과 처분터널 및 그 주변 암반에 대한 온도분포를 분석하였다. 현장 실험데이터와의 비교는 처분공 DH-6를 대상으로 수행하였다. 그 결과 모델 계산치는 측정위치에 따라 실험치 보다 약 2-$5^{\circ}C$ 정도 높은 온도값을 보였으나, 온도변이 곡선은 비슷한 패턴을 보여 주었다. 실험치와 모델 계산치의 이러한 차이는 모델에 의한 열적거동 해석에서 암반을 제외한 완충재, 벤토나이트 펠렛, 뒷채움재 내의 수리학적 및 역학적 거동을 고려하지 않았기 때문으로 판단되었다.