• 터널과지하공간
• /
• 제27권5호
• /
• pp.303-311
• /
• 2017

본 연구는 다양한 기하학적 속성을 갖는 총 72개의 DFN 블록에 대하여 DFN 유동모델과 등가의 수리상수를 사용한 연속체 모델을 각각 적용하여 두 결과 간의 상관성을 분석하였다. DFN을 연속체로 가정한 이론적 블록수리전도도와 DFN 유동모델로 산정한 블록수리전도도 사이의 상대오차(ER)가 0.2 이하인 DFN 조건에서 두 접근법 사이에 강한 선형 관계를 이루며 두 결과가 거의 일치하는 것으로 평가되었다. DFN 매질에 대한 연속체 유동해석의 현장적용 가능성을 검토하기 위하여 다양한 DFN 조건을 갖는 지중 원형공동에서의 지하수 유입에 대한 모의 수치실험이 총 48회 수행되었다. 일정한 수리간극의 DFN 매질에 대한 등가연속체 유동모델은 유효한 것으로 평가되었지만 수리간극 변화로 인하여 이방성이 증대되면 DFN 유동모델에 의한 결과에 비하여 과대평가될 가능성이 높다.

• 터널과지하공간
• /
• 제17권3호
• /
• pp.234-243
• /
• 2007

본 연구에서는 시추공 조사 결과를 바탕으로 수리지질학적 모델 구축과정에 요구되는 해석과정의 체계화 및 고도화의 일환으로 균열 암반에서의 조사 시추공을 통해 얻어진 균열 정보로부터 지하수 유동경로를 제공하는 구조(Water Conducting Feature, WCF)를 선별하고, 선별된 WCF 정보를 이용하여 HydroDFN 모델을 구축하였다. HydroDFN 모델 내부를 세분한 정육면체 블록에서의 등가투수계수를 계산하고, 계산된 등가블록투수계수는 시추공 투수시험 결과와 비교함으로써 구축된 HydroDFN 모델의 검증에 이용하였다. 이러한 해석과정을 통해 투수량 계수 등으로 대표되는 WCF 파라미터의 설정 및 수리지질학적 모델 구축시의 효과적인 방안을 제안하였다.

• 터널과지하공간
• /
• 제29권5호
• /
• pp.318-331
• /
• 2019

본 연구에서는 3차원 불연속균열망을 이용하여 불연속 암반을 모사하여 스미어드 균열 모델을 적용한 불연속 암반의 등가연속체 해석기법에 대해 연구를 실시했다. 연속체 해석 코드인 FLAC3D를 이용하여 모델링을 수행하였고, 해당 적용 모델의 신뢰성을 검증하기 위해 불연속체 해석에 널리 사용되는 3DEC 코드를 통해 모델의 메쉬 사이즈, 불연속면의 밀도 및 불연속면의 간극에 대한 민감도 분석을 함께 실시하여 제안 모델의 신뢰성을 검증할 수 있었다. 본 논문에서 제안된 등가연속체 해석기법을 이용한 불연속 암반의 수리해석에 대한 연구결과는 교통 터널, 석유비축기지, 방사성폐기물 처분장 등의 지하 구조물 설계 및 건설 분야에 기초자료로 활용될 것이라고 판단된다.

• 터널과지하공간
• /
• 제11권2호
• /
• pp.156-166
• /
• 2001

균열암반에서의 지하수유동 모사를 위한 추계적 연속테 모델링 기법이 개발되었다. 추계적연속체 모델은 균열수의 제한을 가지는 개별균열연결망 모델의 단점을 극복할 수 있다. 뿐만 아니라 개별균열연결망 모델에서 가능한 확률론적 해석과 전도성이 큰 균열을 통한 지하수 유동을 근접하게 모사할 수 있는 장점을 가진다. 추계적연속체 모델은 개별균열연결망 모델에 근거하여 생성된다. 개별균열연결망 모델은 일정크기의 소블록으로 나누어지며 각 소블록 투수계수의 확률밀도함수와 베리오그램 함수로부터 추계적연속체 모델에서의 투수계수의 공간적 분포를 정의할 수 있다. 이 연구에서 추계적연속체 모델과 개별균열연결망 모델의 적합성을 보여 주기 위하여 수치실험을 통하여 지하수 유동 이동시간을 계산하고 상호 비교하였다. 그리고 추계적연속체 모델은 방사성폐기물 처분장의 확률론적 안전성 펑가를 위해 필요한 지하수 유동속도의 확률분포를 제공할 수 있는 모델임을 제시할 수 있었다.

• 한국공간구조학회논문집
• /
• 제19권4호
• /
• pp.69-76
• /
• 2019

A stadium roof that uses the pin-jointed spatial truss system has to be designed by taking into account the unstable phenomenon due to the geometrical non-linearity of the long span. This phenomenon is mainly studied in the single-free-node model (SFN) or double-free-node model (DFN). Unlike the simple SFN model, the more complex DFN model has a higher order of characteristic equations, making analysis of the system's stability complicated. However, various symmetric conditions can allow limited analysis of these problems. Thus, this research looks at the stability of the DFN model which is assumed to be symmetric in shape, and its load and equilibrium state. Its governing system is expressed by nonlinear differential equations to show the double Duffing effect. To investigate the dynamic behavior and characteristics, we normalize the system of the model in terms of space and time. The equilibrium points of the system unloaded or symmetrically loaded are calculated exactly. Furthermore, the stability of these points via the roots of the characteristic equation of a Jacobian matrix are classified.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
• /
• 제13권1호
• /
• pp.641-649
• /
• 2021

Fuel oil consumption (FOC) must be minimized to determine the economic route of a ship; hence, the ship power must be predicted prior to route planning. For this purpose, a numerical method using test results of a model has been widely used. However, predicting ship power using this method is challenging owing to the uncertainty of the model test. An onboard test should be conducted to solve this problem; however, it requires considerable resources and time. Therefore, in this study, a deep feed-forward neural network (DFN) is used to predict ship power using deep learning methods that involve data pattern recognition. To use data in the DFN, the input data and a label (output of prediction) should be configured. In this study, the input data are configured using ocean environmental data (wave height, wave period, wave direction, wind speed, wind direction, and sea surface temperature) and the ship's operational data (draft, speed, and heading). The ship power is selected as the label. In addition, various treatments have been used to improve the prediction accuracy. First, ocean environmental data related to wind and waves are preprocessed using values relative to the ship's velocity. Second, the structure of the DFN is changed based on the characteristics of the input data. Third, the prediction accuracy is analyzed using a combination comprising five hyperparameters (number of hidden layers, number of hidden nodes, learning rate, dropout, and gradient optimizer). Finally, k-means clustering is performed to analyze the effect of the sea state and ship operational status by categorizing it into several models. The performances of various prediction models are compared and analyzed using the DFN in this study.

• 터널과지하공간
• /
• 제25권4호
• /
• pp.341-358
• /
• 2015

본 연구에서는 불연속암반의 모사기법인 3차원 불연속균열망(Discrete Fracture Network, DFN)모델의 구성 및 해석 코드인 FracMan을 이용하여, DFN모델에서의 불연속면의 밀도(fracture intensity), 불연속면의 방향성(fracture orientation), 불연속면의 크기(fracture size), 불연속면의 모양(fracture shape) 등의 불연속면의 특성인자간의 관계를 분석하고자 하였다. $100m{\times}100m{\times}100m$ 모델영역에서 균열의 선형밀도($P_{10}$)와 불연속면을 구성하는 인자 간의 상관관계 분석을 위해 민감도 분석을 수행하였다. 본 연구 결과, 불연속면의 밀도에 가장 큰 영향을 미치는 인자로는 불연속면의 방향성 인자인 선주향(Trend)과 선경사(Plunge)로 나타났다. 불연속면의 체적밀도($P_{32}$)의 계산을 위해서 불연속면의 선주향이 $10^{\circ}$, $30^{\circ}$, $60^{\circ}$, $90^{\circ}$, $120^{\circ}$, $150^{\circ}$, $180^{\circ}$인 7가지 경우와 선경사가 $5^{\circ}$, $15^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$, $75^{\circ}$, $85^{\circ}$인 7가지 경우에서의 수직, 수평시추일 경우에 관한 $P_{10}$의 환산인자($C_{13}$)를 도출하였다. 본 연구의 결과가 불연속균열망 모델을 구성하고 이해하는 데 효과적으로 사용될 수 있을 것이다.

• 터널과지하공간
• /
• 제22권2호
• /
• pp.93-105
• /
• 2012

균열암반의 등가역학적 물성을 수치해석적으로 결정할 때 2차원 및 3차원 해석을 비교하였다. 수직균열모델과 암반균열망(DFN) 모델이 균열암반의 형상으로 이용되었으며 3차원 모델으로부터 다양한 방향으로 2차원 모델을 절단하여 역학적 물성을 비교하였다. 본 연구의 지질데이터는 영국 셀라필드 지역의 자료를 기본으로 사용하였다. 직교균열모델에서는 컴플라이언스텐서의 변환을 이용한 해석적 방법이 물성결정을 위해 이용되었으며 암반균열망모델에서는 수치실험이 실시되었다. 2차원 모델에서는 균열이 항상 모델평면과 직교한다고 가정하기 때문에 탄성계수는 항상 3차원보다 크게 계산이 되었다. 2차원 해석에서의 포아송비는 3차원 해석보다 큰 값을 나타내는 경향이 있었으나 반대의 경향도 관찰되었다. 본 논문은 3차원 형상을 단순화시켜 사용하는 2차원 해석의 한계를 정량적으로 고찰하였다는데 의의가 있다.

• 터널과지하공간
• /
• 제17권2호
• /
• pp.109-118
• /
• 2007

굴착손상영역(EDZ)은 굴착으로 인해 현지 암반이 역학적으로 손상을 입게 되어 응력상태, 변위상태, 암반의 안정성, 지하수의 흐름상태 등에 변화가 일어나는 영역을 의미한다. EDZ의 역학적 특성과 관련한 많은 연구들이 수행되었지만, EDZ에서의 지하수 유동 특성에 관한 연구는 아직 부족한 수준이다. 본 연구에서는 굴착으로 인한 수리-역학 상호작용(coupling)에 의해 굴착면 주변의 수리적 간극값이 변하는 영역을 수리적 굴착 thstkdduddudr이라 정의하고, 이를 3차원 분리단열망(DFN)에 적용시켜 보았다. 이를 통해 수리적 간극변화가 3차원 불연속 망에서의 전반적인 지하수 유동에 미치는 영향을 파악하였다. 또한 3차원 DFN 지하수 유동 해석 시 주로 이용되는 수두 조건과 유량 조건의 적용성을 고찰하였다. 해석 결과 수리-역학적 상호거동에 의해 발생하는 굴착면 주변의 수리적 간극변화는 터널 내부로 유입되는 유량에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 DFN 해석 시 다양한 경계조건에 따른 상이한 결과를 토대로 보다 합리적인 경계조건 설정에 대한 방향을 제시하였다. 마지막으로 실제 현장에서 수리해석을 실시한 자료를 바탕으로 수리적 간극 값의 변화를 고려할 때와 고려하지 않을 때의 유입유량 차이를 통해, 3차원 지하공동의 지하수 유동해석 시 수리적 간극 값의 변화를 고려하는 것이 보다 더 보수적인 결과를 나타내는 것을 확인하였다.

• 터널과지하공간
• /
• 제13권6호
• /
• pp.465-475
• /
• 2003

본 논문은 지하공동이 건설되는 지역을 대상으로 공동내 지하수 유입량을 계산하기 위하여 영국의 AEA Technology에서 개발한 NAPSAC과 NAMMU를 이용하여 수치 모델링을 실시하였다. 이것은 3차원의 파쇄된 매질에서 지하수 유동에 대하여 아주 유효한 유한요소 소프트웨어 패키지이다. 모델링에 사용된 입력자료는 지표조사, 시추조사, 단일공 수리시험 자료 등을 이용하여 산출하였다. 공동내 지하수 유입량을 보다 정확히 산출하기 위하여 이방성 수리전도도를 고려하였으며 이방성 수리전도도값은 연구지역에 분포하는 균열체계의 확률적 분포특성이 반영된 균열망에서 역산되었다. 연속체 개념의 수치모델링을 통하여 평수기, 갈수기와 풍수기시의 지하 공동내 유입량, 유동시간, 유동경로의 변화를 계산하였다.