• 대한토목학회논문집
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• 제29권6C호
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• pp.251-258
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• 2009

본 연구에서는 모래다짐말뚝 (SCP)로 개량된 연약점토지반상의 성토시공에 있어서 최적설계조건에 대해 현행 설계법과 손실평가함수 및 1차 근사 2계 모멘트법 (AFOSM)에 기초한 신뢰성 설계법으로 비교 검토하였다. 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 안전율(Fs)와 파괴확률($P_F$)는 심한 비선형 관계를 나타냈고, Fs가 1.2로 증가함에 따라 $P_F$는 약 1%까지 급격한 감소를 나타낸 후, 안전율의 증가와 더불어 $P_F$는 점진적으로 감소하였다. 현행 설계법상의 기준 안전율 1.2는 둘의 관계에 있어서 일종의 임계값이며, 이들의 관계가 적절히 고려되어 정립되었다고 판단된다. 2) 최소기대총비용을 나타내는 안전율은 1.15부근으로 현행설계기준 1.2에 다소 못미치는 값으로 나타났고, 파괴확률은 1% 정도로 다소 컸다. 3) 응력분담비 n과 모래의 내부마찰각 ${\phi}$의 민감도가 연약층의 초기비배수강도 관련 변수들의 민감도보다 더 크게 나타났다. 이것은 n과 ${\phi}$의 변동 특성이 보다 해석결과에 큰 영향을 준다는 것과 이들 변동 특성은 SCP 개량지반상의 성토안정해석에 반드시 고려되어야 함을 의미한다. 4) 설계기준안전율 1.2 이상(파괴확률 0.1-0.3% 이하)에서 New Failure Point는 평균치에서 표준편차의 1~2배 가량 떨어져 있는 값을 나타냈다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.73-83
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• 2017

모래 및 실트 함유량이 우세한 서해안 저소성 지반(인천, 화성, 군산)에서 실시된 실내 및 현장시험으로부터 얻어진 비배수전단 강도를 이용하여 피에조콘계수(Nkt)를 분석한 후, 이에 대한 적용성을 평가하였다. 인천, 화성 및 군산지역에서 얻어진 일축압축 강도에 의한 콘계수(Nkt)는 19~23, 간이 CU 강도에 의한 값은 13~13.8, 현장베인강도에 의한 값은 11.6~13.1로 평가되었다. 이는 저소성 실트 지반조건에서 일축압축강도가 과소평가되는 원인에 의한 것으로 간이 CU 강도 적용조건과 비교했을 때 콘계수(Nkt)가 약 1.8배 전후로 커지며 분산되는 경향을 나타냈다. 저소성 실트 지반에서 수행된 CPTU 데이터를 이용하여 콘계수(Nkt)를 평가할 때에는 지반의 입도분포, 액소성한계 등의 물리적 특성, 지층 내의 sandseam 분포 등으로 인한 콘선단저항(qt) 및 주면마찰력(fs)의 불규칙한 분포, 간극수압계수(Bq)를 종합적으로 분석하여 수행하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.45-54
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• 2019

본 연구에서는 원지반의 상대밀도와 세립분 함유율의 조건에 따른 말뚝의 인발거동 특성 규명을 위하여, 유한요소해석을 수행하였다. 수치해석에서는 말뚝과 지반 경계에서의 전단거동을 원활히 모사하기 위해서 경계요소와 경계면 강도감소계수($R_{inter}$)를 부여하였으며, 그 결과를 기존의 실험적 연구결과(You et al., 2018)와 비교함으로써 본 수치해석 방법의 신뢰성을 검증하였고, 말뚝-지반 경계면에서의 변형 특성과 함께 경계요소에 대한 $R_{inter}$값의 결정방법을 제시하였다. 해석 결과, 본 연구에서 적용된 해석모델을 이용한 수치해석은 말뚝의 인발모형실험에 의한 말뚝과 지반의 경계면 특성을 적절하게 모사하였다. 또한 제시된 $R_{inter}$의 적용에 있어서, 반드시 지반의 상대밀도와 세립분 함유율 조건을 고려해야 할 필요가 있음을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제89권3호
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• pp.253-263
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• 2024

Slope stability is generally paid more attention to in slope protection works, especially for slope containing weak layers. Two indexes of safety factor and failure model are selected to perform slope stability. Moreover, the finite element limit analysis method comprehensively combines the advantage of the limit analysis method and the finite element method obtaining the upper and lower bounds of the safety factor and the failure mode under the slope stability limit state. In this study, taking a waste dump containing a weak layer as an engineering background, the finite element limit analysis method is adopted to explore the potential failure mode. Meanwhile, the sensitivity analysis of slope stability is performed on geometrical and geotechnical parameters of the waste dump. The results show that the failure mode of the waste dump slope is two wedges if the weak layer is located on the ground surface (Model A), while the slope can be observed as three wedges failure if the weak layer is below the ground surface (Model B). In addition, both failure modes are highly sensitive to the friction angle of the weak layer and the shear strength of waste disposal, and moderately sensitive to the heap height, the dip angle and cohesion of the weak layer, while the toe cutting has limited effect on the slope stability. Moreover, the sensitivity to the excavation of the ground depends on the location of the weak layer and failure mode.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제20권1호
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• pp.37-44
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• 1999

인공 슬관절에 사용되는 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra-high molecular weight polyethylene : UHMWPE)의 마모는 삽입물의 수명을 결정하는 주요 요인으로 작용한다. UHMWPE의 마모로 입자가 발생하여 조직반응을 일으키고 이에 따른 일련의 반응으로 골용해가 일어나 인공관절의 실패의 원인으로 작용한다. 여러 보고들에 의하면 관절 운동시 발생하는 접촉응력은 UHMWPE의 마모에 영향을 미치는 주요한 인자 중 하나로 알려져 있다. 그러나 이러한 보고들은 관절 접촉면에서의 접촉 조건만을 고려했고 UHMWPE 삽입물을 지지하고 있는 금속 지지판과의 접촉면에서의 접촉 조건은 고려하지 않았다. 본 연구에서는 이러한 접촉 조건들을 고려하여 UHMWPE의 모양, 두께, 마찰, 굴곡 정도 그리고 구성 요소들에 대한 UHMWPE 표면과 내부에서의 응력해석을 통해 이들 변수가 UHMWPE의 마모현상에 미치는 영향을 알아보았다. UHMWPE의 모양에 따른 관절의 일치정도(conformity)에 대한 영향의 경우, 일치정도가 높은 모델이 응력을 줄여줄 수 있는 유형으로 나타났으며, 금속 지지판과의 접촉면에서 접촉조건을 준 경우가 완전히 결합된 것으로 가정한 경우보다 UHMWPE 내부에서의 최대 응력이 1-2mm 더 아래에서 나타났다. 또한 UHMWPE로만 된 유형이 금속 지지판이 있는 유형보다 낮은 응력분포를 보여줌으로써 높은 응력으로 인한 UHMWPE의 마모와 균열을 줄이기 위해서는 UHMWPE로만 된 유형의 삽입물의 사용이 좋을 것으로 사료되었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제10권2호
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• pp.121-140
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• 1994

본 연구에서 경계가 불규칙하고 여러 토층으로 이루어진 자연과 인공 사면에 대한, 토층의 경계에서 굴절하는 대수나선곡선을 파괴면으로 가정한 신뢰도해석 모델을 개발하였다. 이 모델에서, 사면파괴토괴는 양 끝단이 수직평면으로 된 일정한 폭을 가진 Cylindroid로 가정하여 절편법을 적용하였고, 강도정수의 공간적인 변화, 불충분한 시료의 수에 의한 오차 그리고 실험실과 현장조건의 차이에서 오는 모델오차를 고려하여, FOSM 그리고 SOSM의 방법으로 신뢰도 지수를 구하여 파괴확률을 구하는 프로그램을 개발하였다. 이러한 연구를 기초로 다음의 결과를 얻었다: (1) 내부마찰각의 변동계수가 점착력의 변동계 수보다 민감하게 영향을 미침을 보여주었다. 따라서 대수나선파괴면의 사면안정해석에서 내부마 찰각의 불확실성이 사면안정에 더 큰 영향을 주므로 내부마찰각의 추정에 더 큰 주의를 기울여야할 것으로 사료된다. (2) 지진이 없을 경우에는, 사면폭이 증가함에 따라 전체 3차원파괴확률과 한계파괴폭은 증가하였으며, 지진이 있을 경우에는 전체 3차원파괴확률은 증가하였으나 한계 파괴폭은 전체 사면폭이 비교적 클 때, 진도가 커짐에 따라 급격히 감소하였다. (3) 지하수위는 높을수록, 전단강도와 수정계수는 작을수록 사면의 한계폭을 감소시키는 효과가 있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제47권5호
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• pp.523-533
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• 2015

Three-dimensional flow phenomena in a wire-wrapped 37-pin fuel assembly mock-up of a Japanese loop-type sodium-cooled fast reactor, Monju, were investigated with a numerical analysis using a general-purpose commercial computational fluid dynamics code, CFX. Complicated and vortical flow phenomena in the wire-wrapped 37-pin fuel assembly were captured by a Reynolds-averaged Navier-Stokes flow simulation using a shear stress transport turbulence model. The main purpose of the current study is to understand the three-dimensional complex flow phenomena in a wire-wrapped fuel assembly to support the license issue for the core design. Computational fluid dynamics results show good agreement with friction factor correlation models. The secondary flow in the corner and edge subchannels is much stronger than that in an interior subchannel. The axial velocity averaged in the corner and edge subchannels is higher than that averaged in the interior subchannels. Three-dimensional multiscale vortex structures start to be formed by an interaction between secondary flows around each wire-wrapped pin. Behavior of the large-scale vortex structures in the corner and edge subchannels is closely related to the relative position between the hexagonal duct wall and the helically wrapped wire spacer. The small-scale vortex is axially developed in the interior subchannels. Furthermore, a driving force on each wire spacer surface is closely related to the relative position between the hexagonal duct wall and the wire spacer.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권9호
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• pp.67-76
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• 2011

동토지역 말뚝기초의 지지력은 말뚝과 토사의 접촉면에서 작용하는 동착강도에 지배된다. 말뚝주변 토사 내 간극수의 동결로 인해 발현되는 동착강도는 동토지반 기초설계에 있어 가장 주요한 설계정수로 고려되고 있다. 지난 50년간 동착강도에 대한 연구가 다각도로 수행되어 왔으나, 대부분 동결온도와 지중온도를 고정조건으로 그 영향력을 고려하지 않은 채 토사종류, 말뚝종류, 재하속도 등의 영향인자를 분석하기 위한 목적으로 수행되었다. 본 연구에서는 동결온도와 마찰면에 작용하는 수직구속응력을 주요 변수로 적용하고, 토사종류, 말뚝종류, 재하속도 등은 고정조건으로 적용하여 직접전단방식의 동착강도 측정실험을 수행하였다. 실험재료로는 표면 가공이 용이하여 거칠기를 정밀하게 조절할 수 있는 알루미늄 모형과 주문진표준사를 활용하였다. 실험은 상온(> $0^{\circ}C$), $-1^{\circ}C$, $-2^{\circ}C$, $-5^{\circ}C$, $-10^{\circ}C$의 동결온도및 1atm, 2atm, 3atm의 수직구속응력 조건에서 수행되었으며, 그 결과를 바탕으로 동결온도와 수직구속응력이 동착강도에 미치는 영향을 분석하였다. 전반적으로 동착강도는 동결온도가 낮아질수록, 혹은 수직구속응력이 커질수록 증가하는 경향을 보였으며, 특히 단위온도차에 따른 동착강도의 증가율이 1)급증하는 구간과 2)점진적으로 감소하는 구간을 뚜렷하게 나타내며 변화하는 특성을 보였다. 또한, 동결온도의 저하에 따라 동착강도의 변화를 지배하는 요소가 마찰각에서 부착력으로 변화하며 수렴구간을 형성하는 경향을 나타냈다.

• 생물환경조절학회지
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• 제22권3호
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• pp.284-290
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• 2013

본 연구는 시설재배에서 참외를 수확할 수 있는 로봇의 엔드이펙터를 개발하기 위한 전단계로서, 참외의 엔드이펙트 중에서 소프트 핸드링이 가능한 그립퍼와 참외줄기를 절단하는 커터를 설계하기 위해 참외의 기하학, 압축, 절단, 마찰 특성 등을 분석하였다. 그 결과 참외의 길이는 평균 108mm, 직경은 중간지점에서 평균 70mm, 중량은 평균 188g, 부피는 평균 333mL, 진원도는 평균 3.8mm로 나타났다. 참외의 중량(W)에 대하여 길이(L)와 직경(D2)을 변수로 하는 식 $W=L^a{\times}D_2^b$로부터 비선형 회귀분석을 실시한 결과 a는 2.0279, b는 -0.9998의 상수값을 가지는 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 참외줄기의 지름은 평균 3.8mm이며, 참외 줄기는 중심으로부터 반경 5mm 범위 내에서 대부분 분포하였다. 참외의 항복치와 압축강도, 경도의 평균값은 각각 $36.5N/cm^2$, $185.7N/cm^2$, $636.7N/cm^2$이며, 참외 줄기의 절단력과 절단강도는 각각 $2.87{\times}10^{-2}N$와 $5.60N/cm^2$로 나타났다. 참외의 마찰계수는 고무가 0.609으로 가장 높게 나타났고, 그 다음으로 알루미늄이 0.393, 스테인레스강이 0.177, 테프론이 0.079로 나타났다. 분석된 자료를 토대로 엔드이펙터 설계시 동작에 따른 위치 오차와 안전율을 감안하여, 그립퍼의 및 커터의 크기, 선회반경, 설치위치, 구동모터의 동력, 재료 및 재질의 선정 등에 적용할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.637-652
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• 2015

본 연구에서는 3차원 유한요소해석을 실시하여 말뚝에 인접한 터널시공으로 인한 말뚝의 거동을 터널로부터 말뚝선단의 횡방향 이격거리를 고려하여 분석하였다. 단독말뚝 및 간격 2.5d인 $5{\times}5$ 군말뚝을 고려하였다. 여기서 d는 말뚝의 직경을 의미한다. 수치해석에서는 순수하게 터널굴착(tunnelling-induced) 으로 인해 유발된 말뚝침하, 전단응력, 상대변위, 축력분포, 겉보기안전율 및 터널굴착 영향권을 고찰하였다. 말뚝이 터널굴착으로 인한 지반침하 영향권 내부에 존재할 경우 말뚝두부의 침하는 Greenfield 조건의 지표면 침하보다 최대 대략 111% 크게 산정되었고, 군말뚝의 경우 단독말뚝과 비교하여 말뚝침하가 크고 축력이 작게 나타났는데 이는 군말뚝내의 말뚝이 인접지반과 함께 블록(block)의 형태로 거동하는 것으로 분석되었다. 또한 말뚝의 상부에서는 상향의 마찰 저항력이 발생하고 말뚝의 하부에서는 하향의 마찰 저항력이 발생하여 순수하게 터널굴착(tunnelling-induced)으로 인해 말뚝에는 인장력을 발생시켰다. 한편 말뚝이 영향권 외부에 존재할 경우 말뚝에는 tunnelling-induced 압축력이 발생하였다. 수치해석을 통해 분석된 하중-침하 관계로부터 말뚝의 겉보기안전율을 계산한 결과 터널굴착 이전에 비해 대략 45% 감소된 것으로 나타났다. 따라서 이는 말뚝의 사용성에 심각한 문제를 유발시킬 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 지반침하 영향권에 따른 단독말뚝 및 군말뚝의 거동을 심도 있게 고찰하였다.