• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.163-173
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• 2012

원형강관의 접합부는 다양한 상세를 가지고 있으며 접합부가 항복에 이를 경우 복잡한 국부변형을 유발한다. 이러한 접합부의 국부변형을 고려한 단순화된 설계식의 제안은 매우 어려운 문제이다. 원형강관접합부 설계를 위한 현행 한국구조기준(KBC 2009)에서는 AISC의 설계식과 매우 유사한 단순화된 설계식을 제시하고 있다. 현행 설계식은 원형강관 부재의 재질에 대하여 항복강도는 최대 360MPa 항복비는 0.8로 각각 제한하고 있어서 구조기준에서 제한하는 최대항복강도 이상의 강재를 사용할 경우에는 유사 상세접합부를 대상으로 구조실험이나 합리적인 해석 등을 통하여 안전성을 검증한 후 사용하도록 하고 있다. 본 논문에서는 고강도강재(HSB600)와 일반구조용강재 (SS400)를 이용한 원형강관-직각방향 거셋플레이트 접합부에 횡력(수평력)이 작용하는 실험과 정밀모델 유한요소해석을 실시하였다. 유한요소해석 및 실험결과를 현행 설계식과 비교분석하여 향후 접합부 설계식의 개정에 기초적 자료로 사용될 수 있을 것이다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제18권8호
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• pp.977-983
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• 2007

최근 근거리에서 수신 모듈에 무선으로 전력을 전달하는 시스템이 많아지고 있다. 무선으로 전력을 공급할 때, 수신 공간의 효율적인 사용을 위하여 ferrite core 주변에 코일을 감아 유도기 전력을 얻는다. 본 논문에서는 100kHz 균일한 단방향의 자계 환경 내에 위치한 페라이트 코어 내부의 자계 분포를 분석한다. 수치 분석을 위 한 시뮬레이터는 유한요소 기법을 적용한 Ansoft사의 Maxwell Tool을 사용하였다. 페라이트 코어의 비투자율의 변화에 따라 집속되는 자속 밀도의 변화를 알아보고, 코일의 권선을 위해 코어의 일부를 잘라내었을 시 총자속의 변화량을 알아보았다. 계산 결과, 100 kHz 자계 환경 내에서 작은 페라이트 코어를 이용하면 코어 내에 약 $3.5{\sim}4$배의 자속 밀도가 증강됨을 확인하였다. 비투자율이 800이면서 반지름의 길이가 4.75 mm인 페라이트 코어의 가장자리에 0.5mm를 도려내었을 때 총 자속은 23% 감소함을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.441-448
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• 2014

최근 일련의 연구로부터, 중공이 있는 프리캐스트 콘크리트(hollewed precast concrete, HPC) 기둥를 사용할 경우, 일반적인 PC기둥에 비하여 접합부 콘크리트를 충실하게 채울수 있으며 이에 따라, 접합부의 고정도는 일체식 철근콘크리트(RC)와 같이 향상될 수 있음이 확인되었다. 그러나 충전콘크리트로 중공부가 채워진 후, HPC부재와 충전콘크리트의 강도가 서로 다르고 이 두 부재 사이에는 접촉면이 있음에 따라 합성구조와 같은 거동을 보이게 되며 이는 합성된 기둥의 구조적 거동과 강도에 영향을 미치게 된다. 이 논문에서는 HPC 기둥에서 중공의 크기와 중공부분 콘크리트의 채움 유무에 따른 기둥의 압축강도 시험을 실시하였다. 중공의 비율은 35, 50 그리고 59%이며 실험체의 양단을 단순지지 형태로서 지지한 뒤 중심압축력을 기둥의 상단에 작용시켰다. 또한 압축에 대한 HPC 기둥의 파괴거동을 묘사하기 위하여 유한요소 해석을 실시하였다. 실험 결과, 중공내부가 충전콘크리트로 채워진 기둥에서, PC와 충전콘크리트의 강도차이와 상관없이 중공률은 기둥의 초기강성에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 그러나 기둥의 압축강도는 중공률에 반비례하는 것으로 나타났다. 충전콘크리트가 채워지지 않은 HPC기둥의 구조성능은 중공의 직경에 밀접하게 관련이 있는 것으로 나타났으며, 특히, HPC의 두께가 지나치게 얇은 경우에는 국부적인 파괴가 전체 파괴를 지배하는 것으로 나타났다. 이러한 영향을 고려하여 HPC기둥의 압축내력을 산정할 수 있는 식을 제시하였다. 유한요소해석에서는, HPC와 충전콘크리트 사이의 접촉면을 고려할 경우, 해석 결과가 실험 결과와 좋은 대응을 보이는 것으로 나타났다.

• 대한치과보철학회지
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• 제46권1호
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• pp.1-11
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• 2008

현대 치의학에서는 환자의 심미적 만족을 충족시키기 위한 지속적인 관심으로 완전 도재관의 발전을 가져왔다. 최근의 연구 결과들은 완전 도재관의 물리적 성질과 마모 저항성, 색조의 안정성 등을 보고하고 있다. 이와 같이 여러 장점이 많음에도 불구하고 아직 파절에 대한 저항성에는 많은 의문점을 내포하고 있다. 구강 내에서 기능적인 교합력은 수복물의 변연에 응력을 주게된다. 이러한 응력은 주변 조직으로 잘 분산되어져야 하는데, 수복물의 변연 형태에 따라 다른 양상을 보여주게 된다. 변연 형태는 수복물의 부피와 모양, 그리고 변연에서의 적합도에도 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 완전 도재관에서의 변연 형태에 따른 응력 분포를 3차원 유한 요소 분석법을 이용하여 조사하였다. 상악 중절치가 기본 모델로 사용되었고, 완전 도재관을 재현하였다. 변연 형태로는 $90^{\circ}$ shoulder, $110^{\circ}$ shoulder, $135^{\circ}$ shoulder형태를 부여하고, 100N의 힘을 치축에 $45^{\circ}$ 방향으로 가하였다. 그 결과 도재 내부의 응력 분포는 $90^{\circ}$, $110^{\circ}$ 모델에 비해 변연 각도가 $135^{\circ}$인 모델의 경우가 응력의 분포가 고르게 나타났다. 그러나 변연에서는 $90^{\circ}$와 $110^{\circ}$ 모델의 응력보다 조금 더 집중되었다. $90^{\circ}$와 $110^{\circ}$ 모델의 비교시는 대체로 비슷했다. 알루미나 코아 내부의 응력 분포에서도 또한 $135^{\circ}$인 모델이 $90^{\circ}$와 $110^{\circ}$ 모델의 응력분포보다 더 잘 분포되었다. $90^{\circ}$와 $110^{\circ}$ 모델의 비교시는 $110^{\circ}$가 $90^{\circ}$ 모델에 비해 더 좋은 응력분포를 보였다. 알루미나 코아와 접착제 사이의 계면에서는 응력이 변연으로 갈수록 감소하고, 알루미나 코아와 도재 사이의 계면에서는 변연으로 갈수록 응력이 점차 증가하였다. $135^{\circ}$ shoulder는 고른 응력분포임에도 변연에서의 응력 집중이 나타나므로 완전 도재관의 변연으로는 적절하지 못하며, $90^{\circ}$ shoulder보다 상대적으로 좋은 응력분포와 변연 형성의 용이성이 우세한 $110^{\circ}$ shoulder가 완전 도재관의 변연에 추천될 수 있겠다.

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제5권1호
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• pp.151-171
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• 2018

Transmission tower-line systems are commonly slender and generally possess a small stiffness and low structural damping. They are prone to impulsive excitations induced by cable rupture and may experience strong vibration. Excessive deformation and vibration of a transmission tower-line system subjected to cable rupture may induce a local destruction and even failure event. A little work has yet been carried out to evaluate the performance of transmission tower-line systems in mountain areas subjected to cable rupture. In addition, the control for cable rupture induced vibration of a transmission tower-line system has not been systematically conducted. In this regard, the dynamic response analysis of a transmission tower-line system in mountain areas subjected to cable rupture is conducted. Furthermore, the feasibility of using viscous fluid dampers to suppress the cable rupture-induced vibration is also investigated. The three dimensional (3D) finite element (FE) model of a transmission tower-line system is first established and the mathematical model of a mountain is developed to describe the equivalent scale and configuration of a mountain. The model of a tower-line-mountain system is developed by taking a real transmission tower-line system constructed in China as an example. The mechanical model for the dynamic interaction between the ground and transmission lines is proposed and the mechanical model of a viscous fluid damper is also presented. The equations of motion of the transmission tower-line system subjected to cable rupture without/with viscous fluid dampers are established. The field measurement is carried out to verify the analytical FE model and determine the damping ratios of the example transmission tower-line system. The dynamic analysis of the tower-line system is carried out to investigate structural performance under cable rupture and the validity of the proposed control approach based on viscous fluid dampers is examined. The made observations demonstrate that cable rupture may induce strong structural vibration and the implementation of viscous fluid dampers with optimal parameters can effectively suppress structural responses.

• Wind and Structures
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• 제23권6호
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• pp.559-575
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• 2016

In order to investigate the influence of different blade positions on aerodynamic load and wind loads and load-effects of large scale wind turbine tower under the halt state, we take a certain 3 MW large scale horizontal axis three-blade wind turbine as the example for analysis. First of all, numerical simulation was conducted for wind turbine flow field and aerodynamic characteristics under different halt states (8 calculating conditions in total) based on LES (large eddy simulation) method. The influence of different halt states on the average and fluctuating wind pressure coefficients of turbine tower surface, total lift force and resistance coefficient, circular flow and wake flow characteristics was compared and analysed. Then on this basis, the time-domain analysis of wind loads and load-effects was performed for the wind turbine tower structure under different halt states by making use of the finite element method. The main conclusions of this paper are as follows: The halt positions of wind blade could have a big impact on tower circular flow and aerodynamic distribution, in which Condition 5 is the most unfavourable while Condition 1 is the most beneficial condition. The wind loads and load-effects of disturbed region of tower is obviously affected by different halt positions of wind blades, especially the large fluctuating displacement mean square deviation at both windward and leeward sides, among which the maximum response occurs in $350^{\circ}$ to the tower top under Condition 8; the maximum bending moment of tower bottom occurs in $330^{\circ}$ under Condition 2. The extreme displacement of blade top all exceeds 2.5 m under Condition 5, and the maximum value of windward displacement response for the tip of Blade 3 under Condition 8 could reach 3.35 m. All these results indicate that the influence of halt positions of different blades should be taken into consideration carefully when making wind-resistance design for large scale wind turbine tower.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.688-695
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• 2017

본 논문은 파력 에너지 수집 장치에 사용할 수 있는 영구자석 선형 동기발전기의 특성 해석에 관한 것이다. 파력 에너지는 요요시스템과 같은 기구로 부터 얻어진다. 영구자석을 이용한 선형 발전기는 영구자석의 자력을 통해 별도의 전원공급이 필요 없고 유지 보수가 간단한 장점을 가지고 있다. 또한 높은 에너지 밀도를 갖는 희토류의 사용으로 영구자석 기기는 소형화 및 경량화가 가능하며 보다 높은 에너지 변환 효율을 얻을 수 있다. 영구자석 선형 동기발전기 특성 해석을 위해 2차원 극 좌표계 및 자기 벡터 포텐셜에 근거하여 영구자석과 전기자 반작용 자계해석을 수행 하였다. 해석 해를 이용하여 정현적인 속도입력에 의해 유도되는 유기기전력의 특성 식을 유도하고, 동일한 방법으로 역기전력 상수, 저항, 자기인덕턴스와 상호인덕턴스와 같은 전기적 파라미터를 얻었다. 본 논문에서 사용한 공간고조파법의 결과는 2차원 유한요소해석법 결과와 비교하여 잘 일치하는 것을 확인하였다. 이 결과는 영구자석 형 선형 발전기의 특성을 이해하는 것과 해석방법의 비교연구, 설계 최적화, 그리고 기기의 동적 모델링에 기여할 수 있다.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.485-497
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• 2012

최근 철도의 소음, 진동에 대한 사회적 관심이 증가하면서, 철도 진동을 효과적으로 줄일 수 있는 플로팅 슬래브 궤도의 적용이 활발히 이루어 지고 있다. 본 연구에서는 플로팅 슬래브 궤도의 동적 거동을 보다 정확히 이해하기 위하여 실모형 실내 실험을 통해 정적 거동과 시스템 고유 진동수 부근의 저주파 대역에서 플로팅 슬래브 궤도의 동적 거동을 분석함으로써 플로팅 슬래브 궤도의 설계의 적정성과 설계에 적용되는 해석모델의 유효성을 입증하고자 하였다. 실험 및 유한요소 해석 결과에 따르면 플로팅 슬래브 궤도는 강체 모드 고유진동수보다 휨모드 고유 진동수에 가까운 대역에서 탁월 주파수가 나타나며 변형 형상도 휨모드가 가장 지배적인 모드가 되므로, 플로팅 슬래브 궤도의 설계 시에는 슬래브의 휨강성과 조인트 및 단부의 경계조건 등을 고려해야 한다. 또한 Kelvin-Voigt 모델을 사용한 2차원 유한요소 해석모델에 의한 해석 결과는 정적 및 동적 처짐, 하중 전달율 등 실험결과와 매우 잘 일치하는 것으로 나타나 플로팅 슬래브 궤도의 설계에 활용하기에 충분한 신뢰성을 가지고 있는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.285-292
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• 2012

일반적으로 콘크리트 구조물은 보와 기둥이 서로 강결되어 있으며, 이러한 경우 강진에 의해 연결부에서 심각한 손상이 발생할 수 있다. 이를 저감시키면서 내진성능을 향상시키기 위한 다양한 연결 형태가 연구되어지고 있다. 그 한 예로 연결부에서의 회전을 허용하는 연결형식이 있으며 보나 기둥, 그리고 전단벽에 응용되고 있다. 이러한 회전형 구조요소들은 횡방향 거동시 비선형 힘-변위 관계를 나타내는데, 그 원인은 연결부의 회전으로 인한 접촉면의 깊이(contact depth)가 줄어듦과 동시에 요소의 각 단면에서의 응력이 비선형적으로 분포되는 탄성힌지 구간이 존재하기 때문이다. 이 연구에서는 축방향 하중(공칭강도의 5%와 10%)과 경계조건(양단구속 형식, 캔틸레버 형식), 세장비(L/d = 5, 7, 10) 등의 변수를 고려한 유한요소해석을 통해 회전형 기둥의 탄성힌지 구간 또는 길이를 분석하였다. 그 결과 이 세가지 변수는 탄성힌지길이 변화에는 직접적인 영향을 주지 않았으며 다만 접촉면의 깊이에 의해 지배됨을 알 수 있었다. 이 탄성힌지길이는 opening state부터 발생하기 시작하여 rocking point까지(pre-rocking 구간) 증가하였으나 그 이후(post-rocking 구간)에서는 일정한 값을 보였다. 탄성힌지길이에 대한 유한요소해석 결과를 이론적 예측식인 반무한모델(half space model)의 결과와 비교하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.45-56
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• 2021

지하공간의 활용이 활성화됨에 따라 지중구조물의 설치를 위해 깊은 굴착이 이루어지고 있으며, 굴착지반의 변형을 최소화하기 위해 흙막이벽체가 많이 활용되고 있다. 특히 도심지에서의 깊은 굴착이 진행함에 따라 벽체에 인접한 구조물의 피해가 발생하지 않도록 벽체 변형을 최소화하기 위한 방법들이 강구되어 왔으며, 이들 방법 중 하나가 버팀 선행하중 공법이다. 이 공법은 벽체의 버팀에 주동적으로 하중을 가해 벽체 변형을 억제하는 방법으로, 최근까지 이 공법에 관한 연구가 진행되어 왔다. 그러나 관련된 연구가 활발히 진행되었음에도 불구하고, 현재까지 선행하중에 대한 명확한 관리기준이 마련되어 있지 않다. 또한 굴착 깊이가 깊거나 배면지반의 상태에 따라 버팀의 작용력이 증가할 수 있으므로, 버팀에 가할 수 있는 선행하중의 크기가 감소할 수 있다. 그럼에도 불구하고 기존 연구결과에서 제안하고 있는 선행하중의 크기(작용하중의 50%이상)를 버팀에 일률적으로 적용하고 있다. 본 연구에서는 벽체의 배면지반조건에 따른 H-빔 버팀보의 선행하중 적용범위를 평가하고자 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 해석결과, 연약한 지반조건이고 깊은 심도 굴착이 진행하는 경우 토압과 선행하중에 의한 버팀구조의 안정성에 문제가 발생할 가능성이 매우 큰 것으로 나타났다. 그리고 선행하중의 적용범위는 버팀 작용하중의 5%~70%인 것으로 나타났다.