• 한국해양공학회지
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• 제31권6호
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• pp.379-387
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• 2017

In this study, a pile-guide mooring system (PGMS) was designed for an offshore liquefied natural gas bunkering terminal (LNG-BT), which is an essential infrastructure for large LNG-fuelled ships. The PGMS consisted of guide piles to restrict five motions of the floater, except for heave, as well as a seabed truss structure to support the guide piles and foundation piles to fix the system to the seabed. Singapore port was considered for a case study because it is a highly probable ports for LNG bunkering projects. The wave height, current speed, and wind speed in Singapore port were investigated to calculate the environmental loads acting on the hull and PGMS. A load and resistance factor approach was used for the structural design, and a finite element analysis was performed for design verification. The steel usage of the PGMS was analyzed and compared with the material usage of a gravity-based structure under similar LNG capacity and water depth criteria. This paper also describes the water depth limit and wave conditions of the PGMS based on estimation of the initial investment and the present value profit difference. It suggests a suitable LNG-BT support system for various design conditions.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제33권4호
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• pp.407-428
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• 2009

The effects of the uniform and spatially varying ground motions on the stochastic response of fluid-structure interaction system during an earthquake are investigated by using the displacement based fluid finite elements in this paper. For this purpose, variable-number-nodes two-dimensional fluid finite elements based on the Lagrangian approach is programmed in FORTRAN language and incorporated into a general-purpose computer program SVEM, which is used for stochastic dynamic analysis of solid systems under spatially varying earthquake ground motion. The spatially varying earthquake ground motion model includes wave-passage, incoherence and site-response effects. The effect of the wave-passage is considered by using various wave velocities. The incoherence effect is examined by considering the Harichandran-Vanmarcke and Luco-Wong coherency models. Homogeneous medium and firm soil types are selected for considering the site-response effect where the foundation supports are constructed. A concrete gravity dam is selected for numerical example. The S16E component recorded at Pacoima dam during the San Fernando Earthquake in 1971 is used as a ground motion. Three different analysis cases are considered for spatially varying ground motion. Displacements, stresses and hydrodynamic pressures occurring on the upstream face of the dam are calculated for each case and compare with those of uniform ground motion. It is concluded that spatially varying earthquake ground motions have important effects on the stochastic response of fluid-structure interaction systems.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권7호
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• pp.19-29
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• 2012

항만구조물의 기초는 육상과 다른 지층분포 및 기초지반의 특징에 대한 토질 공학적 이해가 필요하며 가장 먼저 접근해야 할 사항은 육상의 지층특성에 비해 상대적으로 연약한 점토지반이 주를 이룬다는 것이다. 해상이라는 지리적 환경과 중력식 구조물이 주가 되는 항만구조물의 기초를 시공하기 위하여 연약한 점토지반의 특성에 따라 필연적으로 기초처리 공법을 적용하여야 한다. 따라서 이 연구는 항만구조물 기초가 놓이게 되는 점토지반에 대한 기초처리공법 중에서 시멘트계열 개량체의 강도별 거동을 실내 모형실험을 통하여 분석하였다. 실내 모형실험은 시멘트와 물, 원지반 점토를 일정 비율로 교반하여 일축압축강도 기준 25kPa과 125kPa의 2 case로, 시멘트계열 개량체를 직경 5cm, 높이 70cm 크기로 제작하여 직경 38cm, 높이 80cm인 원형 토조에 말뚝식 배치로 11%, 35%, 61%의 치환율로 조성하고 각 단계별로 10kPa, 30kPa, 50kPa의 하중을 재하하여 시멘트계열 개량체와 점토지반에 작용하는 응력분담비, 침하관계를 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권3호
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• pp.307-320
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• 2013

기존 해상풍력발전 지지구조물의 단점을 보완한 신형식의 파일 기초 하이브리드 지지구조물을 본 연구에서 제안하였다. 이 지지구조는 콘크리트 자중을 이용한 중력식 기초의 개념으로부터 수정되어 4개의 파일로 지지되며, 강재 샤프트와 원추형 콘크리트가 결합된 하이브리드 형식이다. 규모가 크고 두꺼운 콘크리트의 3차원 해석을 위해, 정확한 기하형상 모델링과 응력의 절점 보간이 가능한 솔리드-쉘 입체요소를 개발하였다. 해양구조물 전용 유한요소 프로그램인 XSEA에 탑재된 솔리드-쉘 요소와 Stream Function 파랑 이론을 적용하여, 제안한 하이브리드 지지구조물에 대해 서남해안 지역의 환경조건을 적용한 준정적 해석 및 고유진동수 해석을 실시하였다. 해석결과, 수평변위가 허용변위 이내로 나타났고, 고유진동수 해석을 통해 하이브리드 구조형식의 동적거동에 대한 우수성을 입증하였다. 결과적으로, 파일지지 하이브리드 지지구조물은 우리나라 서남해안 지역과 같이 연약지반에 적용 할 수 있는 충분한 안정성을 가진 것으로 평가 되었고, 각 부재에 대한 최적화 연구를 통해 경제성 확보가 가능한 것으로 검토되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.152-161
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• 2023

일반적으로 대용량의 수소를 저장하기 위해 사용되는 수직형 원통 용기는 강재로 제작되며, 사용 환경을 고려하여 제작된 받침 콘크리트 상부에 기초 슬래브에 선 설치된 앵커로 고정하는 방식이 사용된다. 이와 같은 방식은 지진과 같은 외력이 작용될 시 정착부에 응력이 집중될 수 있으며, 앵커 및 콘크리트 손상으로 인한 구조물의 전도 피해가 발생할 수 있다. 본 연구는 현장 조사를 통한 실제 운용중인 수직형 수소 저장용기를 특정하여 3차원 유한요소로 모델링하였고, 비 구조 요소의 내진 성능 검토에 사용되는 ICC - ES AC 156의 인공 지진 및 규모 5.0 이상의 국내 기록지진을 적용하여 거동 특성을 분석하였다. 실제 규모로 제작된 구조물을 대상으로 실험을 진행하는 것이 타당하지만 현실적 제약으로 수행하기에 어려움이 있어 해석적 접근 방식을 통하여 대상 구조물의 안전성을 검토하였다. 거동 특성의 경우 지진동에 의해 발생된 구조물의 응답 가속도는 검토되는 지진 하중 대비 평균적으로 10 배 이상 크게 증폭이 되는 것으로 나타났으며, 무게 중심이 위치되는 지점으로 전달될수록 감소되는 경향을 보였다. 취약 부위로 예상되는 하부 시스템(지지 기둥 및 앵커 정착부)의 경우 허용 응력을 만족하는 것으로 나타났지만, 정착을 위한 받침 콘크리트의 쪼갬 및 인장 강도는 허용 응력 대비 약 5 % 정도의 여유만이 있어 이에 대한 대처 방안이 요구된다. 본 논문에서 제시된 연구 결과를 바탕으로 향후 진동대 시험을 통하여 수행이 되는 수소저장 용기 제작에 필요한 설계 하중 및 조건 등의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제38권
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• pp.329-358
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• 2005

감은사지 삼층석탑은 신라석탑의 규범을 이루는 시원적인 석탑으로 우리나라 석탑의 대표적인 형식으로 자리 잡고 있음은 잘 알려진 사실이다. 이와 같은 석탑은 석조미술품이면서 석구조물이다. 지금까지는 탑을 이해함에 있어서 조탑사상과 미술사적으로는 깊은 연구와 논의가 이루어져서 양식이나 편년 등은 깊이 있게 연구되었다고 생각된다. 그러나 상대적으로 석조건축물로서의 연구는 아주 미미한 것이 사실이다. 우리나라에서 연구 활동을 하고 있는 많은 석탑전문가들도 대부분이 미술사전공자이고 구조를 이해할 수 있는 공학자는 극히 소수임을 보아도 잘 알 수 있다. 앞으로는 석탑을 이해함에 있어서 미술사 못지않게 구조를 포함한 힘의 전달 등 역학 적인 부분도 검토될 수 있도록 공학적인 면으로도 접근하여 탑을 보다 깊이 있게 그리 고 구조체로서 안전하게 이해하고 안전성도 검토 되어야 할 것으로 생각된다. 탑을 조성한 우리선조들의 기술적인 부분을 곳곳에서 찾아 볼 수 있다. 첫째 : 지대석과 하층기단면석을 한 돌로 만드는 기단부의 작은 부재를 가급적 크게 만들어서 상부 하중으로 인한 부재의 이완과 침하 등 부재 변형을 최소화하기 위 한 것이며, 둘째 : 면석과 탱주의 이음에 있어서 탱주에 턱을 두어 면석을 끼워 맞추는 결구방식을 보면 탱주에 끼워지는 면석부분을 살짝 면접기하여 탱주 턱에 쉽게 끼워지도록 하였다. 이러한 면석 결구방식은 감은사석탑 이후 석탑의 면석 결구방식에서는 찾아보기 어려운 결구방식이다. 셋째 : 각 면에 옥개석과 옥개받침석의 크기를 각기 다르게 하여 상 하 부재의 이음부를 일치하지 않게 하였다. 이는 수직 하중의 분산과 부재의 이완을 방지하기 위 한 것으로 판단된다. 넷째 : 동탑 해체 시 확인된 사항으로 옥개받침의 상면을 평평하게 다듬지 않고 안쪽을 볼록하게 도드라지게 다듬어서 가능한 부재의 무게중심을 석탑의 중심에 가깝도록 고려하였다. 작은 부재를 가급적 크게 만든 것, 상하부재의 이음부를 어긋나게 한 기법과 무게중심을 되도록 석탑중심으로 오도록 한 수법 등은 당시 조탑인들은 상당한 수준의 공학적인 식견을 가지고 구조를 이해하는 기술력이 뛰어났음을 알 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제55권4호
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• pp.317-338
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• 2022

근대건축으로 알려진 조선통감부 자리의 콘크리트와 토관 및 벽돌을 대상으로 3시기로 세분하여 물리화학적 특성과 평가를 검토하였다. 콘크리트는 모두 비슷한 가비중과 흡수율을 보였으며 다량의 골재와 석영, 장석, 방해석 및 포틀란다이트가 검출되었다. 벽돌의 공극률은 1907년의 것이 1910년 및 1950년 벽돌보다 높았다. 토관도 유사하나 초기의 것이 보다 치밀한 것으로 나타났다. 벽돌과 토관은 암적색에서 암갈색을 띠며 많은 균열과 기공이 관찰되나, 상대적으로 토관의 기질이 균질하다. 벽돌에서는 석영, 장석 및 적철석이 검출되었으며, 토관에서는 석영 및 장석과 뮬라이트가 확인되는 것으로 보아, 모두 1,000~1,100℃의 소성온도를 거친 것으로 해석된다. 콘크리트는 유사한 CaO 함량을 보이나, 벽돌과 토관은 1907년 시료에서 SiO₂는 낮고 Al₂O₃가 높다. 그러나 이들은 유사한 지구화학적 거동특성을 갖는 등 성인적 동질성이 높다. 콘크리트 기초의 초음파속도와 반발경도는 잔존상태에 따라 다르나 물성은 다소 낮았다. 이를 일축압축강도로 환산하면 1차 증축구역이 평균 45.30 및 46.33 kgf/cm²로 가장 높고, 2차 증축구역이 가장 낮은 평균치(20.05 및 24.76 kgf/cm²)를 보였다. 특히 CaO 함량과 흡수율이 작을수록 초음파속도와 반발경도가 높았다. 조선통감부 건축에 활용한 콘크리트는 시기별로 비슷한 배합특성과 비교적 일정한 규격이 있었던 것으로 보인다. 벽돌과 토관은 거의 동일한 점토질 원료를 사용하여 유사한 제작과정을 거친 것으로 해석된다.