• 지구물리와물리탐사
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• 제11권3호
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• pp.204-213
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• 2008

2006년 시추되었으며 굴착 시 연약층 붕괴 및 공경수축 등의 잦은 시추공 불안정을 보인 포항 심부 지열 시추공(BH-4, 최종심도: 2,383m)의 안정성에 대해 분석하였다. 안정성 분석을 위해 현장응력과 암석강도를 고려하여 최적이 수압력을 산정한 결과 최적이수압력의 상한은 연직응력으로, 하한은 붕괴압력 또는 공극수압으로 나타났으며, 암종에 따라 매우 다른 범위를 보였다. 시추공 최상부의 반고결 이암 구간은 이수압력의 조절만으로는 공의 붕괴를 방지할 수 없는 조건으로 나타났으며 그 하부의 일부 암종(염기성 암맥, 결정질 응회암)에서는 붕괴압력이 정수압보다 $50{\sim}60%$ 높게 나타났다. 즉 이러한 구간에서는 정수압에 해당하는 이수밀도(0.98 g/$cm^3$)를 사용 시 과도한 공벽 붕괴가 발생할 수 있기 때문에 이수밀도를 1.5 g/$cm^3$ 이상으로 증가시켜 굴착해야 시추공 안정성을 확보할 수 있다.

• 한국가스학회지
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• 제14권1호
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• pp.47-54
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• 2010

가스 파이프의 배관 작업 중 작업 공정 수 및 단가를 낮추는 방법으로 PE관과 강관 일체형 볼 밸브를 개발하였다. 이를 위하여 먼저 유한요소해석을 근간으로 한 가상생산 지원 설계를 수행하여 누설에 대한 안전성을 갖는 프로토타입 제품 설계안을 제시하고, 이를 검증하기 위하여 누설 시험을 병행하는 통합적인 방법을 취하였다. 다양한 설계 모델을 대상으로 내압에 대한 접촉해석을 수행하여 제안된 최종설계안으로부터, 여름(${\Delta}T\;=\;60^{\circ}C$)과 겨울(${\Delta}T\;=\;-50^{\circ}C$)의 과장된 온도의 변화조건에도 비교적 광범위한 부분에서 최대 접촉압력이 각각 71 MPa, 및 8.1 MPa을 유지할 것을 예측하였다. 최종설계안을 바탕으로 시제품을 만들어, 열간 내압크리프 시험을 수행하였으며 사용압력(0.25 MPa)보다 훨씬 높은 가압조건(54 MPa)에서도 기밀을 유지하는 것을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제32권1호
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• pp.1-13
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• 2013

일반적으로 해양에서는 염분이 크게 변하지 않기 때문에 염분변화로 인한 음속변화는 무시할 수 있다. 그러나 제주 서부 해역에서는 매년 여름 저염분수의 영향으로 염분이 낮아지는 현상이 발생하여 표층 음속의 변화가 발생한다. 해양자료센터의 자료를 이용하여 제주 서부해역 세 정점에서의 30년(1980~2009) 자료 중 28 psu 이하의 저염분수가 발생한 해와 그렇지 않은 해의 수직분포를 각각 평균하여 음속분포를 구한 후에 수온과 염분에 의한 음속 변화를 분석하였다. 그 결과 저염분수 환경에서 염분에 의한 음속 변화는 표층에서 -5.36 m/s, 수심 10 m에서 -1.35 m/s 인 것으로 나타났다. 또한 표층 음속 감소로 인해 수심 약 5 m까지의 음속 수직 분포가 양(+)의 기울기를 갖게 되어 표층 염분채널이 형성되었으며 벨홉(Bellhop)모델을 이용한 음파전달 모의실험을 통해 이를 확인하였다. 30년간 표층채널 발생 동향을 분석한 결과 혼합층에서 압력에 의해 발생하는 정수채널은 9회, 저염분에 의해 발생하는 염분 채널은 5회로 나타났으며 염분 채널이 발생한 경우는 정수 채널에 비해 음선 임계각이 크게 나타나는 것으로 확인되었다. 또한 2010년 8월 1일 제주 서부해역에 발생하였던 저염분수의 공간적 분포를 측정한 자료에서도 일부 정점에서 염분채널이 형성되었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제4권4호
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• pp.21-31
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• 2001

바다에서 발생하는 유조선 등으로부터의 기름 유출사고는 해양환경을 크게 훼손하는 재앙에 속한다. 이러한 사고에 효과적으로 대응하기 위해서는 사고의 초기에 기름의 유출양을 정확히 판단하여 그에 적절한 대응방법을 수립하는 것이 필요하다. 기름 유출양의 추정을 위해서 사용되는 가장 간단한 방법은 토리첼리의 평형관계식을 사용하는 것이다. 하지만 이러한 평형관계식은 관성력과 점성력이 무시되었기 때문에 실제의 현상과는 다소 거리가 있다. 본 논문에서는 탱크로부터의 기름 유출양 산정을 위한 기초적인 실험과 수치계산을 수행하였다. 소형 유리 수조에 상자모양의 아크릴 기름탱크를 설치하고 종횡비가 다른 사각형의 유출구를 빠져나가는 기름의 양과 모양을 계측하였다. 그리고 유한체적법과 VOF법 등의 CFD 기술을 활용하여 기름과 물의 유동을 수치 시뮬레이션 하였다. CFD 계산견과는 실험에서 계측된 값과 좋은 일치를 보였으며, 복잡한 해난사고에서의 유출양 산정을 위한 CFD 기술의 활용가능성을 확인할 수 있었다. 본 논문의 실험조건에서 기름의 유출속도는 유출구의 형상에 따라 결정되는 유출구 내부의 마찰력에 의해 달라지며, 토리첼리 평형관계식으로부터 얻어지는 유출속도의 35~55%임을 알 수 있었고, 만약 유출구의 두께를 무시하면 종횡비에 상관없이 52%로 일정하게 추정되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.471-480
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• 2002

본 논문에서는 가압경수로(PWR) 고준위폐기물을 깊은 지하 500 m에 처분 시 사용되는 처분용기의 기본 구조설계에 필요한 처분용기 구조물에 대한 열응력 해석을 수행하였다. 일반적으로 고준위폐기물 처분용기는 지하 수백 미터에 위치하는 화강암 등의 암반 내에 설치하게 되는데, 이 때 처분용기는 내부 바스켓에 채워진 사용 후 핵연료다발의 높은 온도에 따른 열발생에 의하여 내부 주철삽입물 및 외곽쉘에 발생하는 열응력에 견디어야 한다. 따라서 본 논문에서는 처분용기 내부의 핵연료 다발의 열발생을 고려한 열응력 해석을 수행하였다 해석 방법은 유한요소법을 사용하였다. 직접 유한요소해석코드를 작성하는 대신에 구조물의 복잡성 및 유한요소개수의 많음을 고려하여, 상용 유한요소해석 코드인 NISA프로그램을 이용하여 열응력 해석을 수행하였다 해석 결과 처분용기에 가해지는 심지층 지하수압 및 벤토 나이트 버퍼의 팽윤압에 추가하여, 고온의 내부 핵연료다발에 의한 열하중이 작용하더라도 처분용기의 내부 주철삽입물에 발생하는 응력은 주철의 항복응력 보다 여전히 작아 처분용기는 구조적으로 안전함이 확인되었다

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.583-603
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• 2023

최근 기계식 터널 굴착기술의 발전과 수압을 받는 해저철도 터널의 특성 상 쉴드TBM 공법이 해저철도 터널 설계 및 시공에 널리 적용되고 있다. 해저철도 터널은 일반적인 지중응력상태에서 거동하지 않고 외부 수압이 상시재하되는 상태이며 지진 시 지진파의 증폭에 의한 영향을 받게 된다. 특히 연약지반, 연약토사-암반 복합지반, 단층파쇄대 등 다양한 지반조건 하에서 작용하는 지진하중은 터널 변위 및 지보재 응력의 급격한 변화를 초래하여 터널 안전성에 큰 영향을 미친다. 또한 지진하중의 주기특성, 지진파형, 최대가속도 등의 재하조건에 따라 지반 및 터널의 동적 응답이 달라지며 이는 지반조건과 결합하여 더욱 복잡한 지반-터널 구조물계의 거동을 보여주게 된다. 본 연구에서는 해저철도 터널의 동적거동 평가를 위하여 수압을 고려하여 지반-터널 구조물계 전체를 유한차분해석 기법으로 모델링 하고 상호 지진 시 구조물 응답을 분석하였다. 해저철도 터널의 지진 시 동적 거동에 영향을 미치는 주요 인자는 지반조건과 지진파이므로 가상 지반조건에 따라 총 6가지의 해석 Case를 설정하였다. 가상 지반조건은 해석 대상영역의 지반이 모두 토사(풍화토)인 경우(Case-1), 모두 암반(경암)인 경우(Case-2), 터널 진행방향(종방향)으로 토사와 암반의 복합지반인 경우(Case-3), 암반 내 폭이 상대적으로 좁은 파쇄대(w = 2.0 m)를 터널이 통과하는 경우(Case-4), 터널 진행방향(종방향)으로 연약토사와 암반의 복합지반인 경우(Case-5), 암반 내 폭이 상대적으로 넓은 파쇄대(w = 10.0 m)를 터널이 통과하는 경우(Case-6)으로 구분하여 각각 모델링을 수행하였다. 해석 결과 지진에 의한 수평변위는 지반물성 증가에 따라 커지는 경향을 나타내었으나 주변 지반의 구속효과와 강성 세그먼트로 결합된 쉴드터널 구조물의 특성으로 인하여 다소 억제되는 경향도 함께 관찰되었다. 세그먼트의 부재력은 변위 발생 경향과는 달리 지반 강성이 약할수록 현저히 증가하는 경향을 나타내었으며 오히려 변위 억제 효과에 따른 부재력 증가가 뚜렷하게 관찰되는 특성을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.182-191
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• 2016

가금류 중에서 연산오계는 예로부터 다양한 효능 지닌 건강기능식품으로 알려져 있다. 최근 육질 단백질로부터 유래한 기능성 펩타이드에 대한 연구가 활발하게 진행 되어 본 연구는 오계 다리육으로부터 표면 반응 분석을 이용하여 최적 공정을 수행하였다. 상업용 단백질 가수분해 효소 bromelain 1200을 이용하여 오계 다리육 단백질로부터 펩타이드 분자량을 가지는 단백질 가수 분해물 최적 제조 공정 조건을 표면반응 분석법을 이용하여 수행을 하였다. 제조 공정 변수들은 범위는 압력(30-100 MPa), 반응시간(1-3시간), 반응 기질 양(10-30%) 이었다. 가수분해도 최적 조건은 압력은 높을수록 증가를 하였고, 반응 시간은 시간은 3시간, 기질의 농도는 20%에서 결정이 되었다. 이때 최대 가수분해도가 34.10%이였다. 단백질 가수분해물은 대부분 펩타이드의 분자량인 1,000이하의 분자량 분포를 보여 주었다. 펩타이드의 유리 아미노산들의 함량은 leucine, lysine, alanine, glutamic acid, phenylalanine 순으로 존재하였고, 구성아미노산을 제외한 아미노산에서는 taurine(4.9%), ornitine(1.8%), anserine(1.6%), hydroxylysine(1.4%) 등의 순으로 존재하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권1호
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• pp.51-58
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• 2012

본 연구는 외부 수압을 받는 복합재 원통 셸에 대해서 원통 좌굴식 (ASME 2007,NASA SP- 8007)과 유한요소법을 이용하여 좌굴 압력을 예측하기 위함이다. 본 연구에 사용된 모델은 적층 각도 [0/90]$_{12t}$ 이며 복합재 재질은 USN 125 이다. 복합재는 프리프래그 방식으로 제작되었다. 본 논문에 사용된 연구 방법은 원통 셸의 좌굴식, 유한요소해석을 수행하고 이를 실험으로 검증 하였다. 원통 셸의 좌굴식과 유한요소 결과를 비교하기 위하여 $20^{\circ}{\sim}90^{\circ}$까지 $5^{\circ}$씩 변화시켜 도식화 하여 비교하였다. 유한요소해석의 결과는 선형과 비선형은 안전율 0.85~1.0 으로 잘 일치하였다. 좌굴 압력식은 적층각이 증가할수록 좌굴압력이 증가하였다. 유한요소 해석과 비교하면 ASME 2007 식이 NASA SP-8007 식보다 안전율이 더 큰 식임을 알 수 있었다.

• 토지주택연구
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• 제13권1호
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• pp.141-150
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• 2022

국내 대규모 지진 이후 구조물의 내진에 대한 연구 필요성이 커짐에 따라 행정안전부에서는 기존의 내진설계기준 공통적용사항을 개정하여 국가내진성능 목표치를 상향하였으며 새로 개정된 내진설계기준의 성능목표치에 대한 연구가 필요하게 되었다. 이에 본 논문에서는 실제 노후화된 Test-Bed의 댐 제체와 내부에 매립되어 있는 수압철관과 유체를 여러 변수를 도입하여 3차원 유한요소법으로 모델링 하였으며 수압철관 내부 유체의 동수압으로 인한 거동을 분석하고 개정된 현행 내진설계 기준법에 부합하는 지진파에 대한 댐 제체와 수압철관의 안전성을 확인하였다. 3차원 유한요소해석결과 수압철관의 수충격에 의한 응력변화가 매우 작았으며 이를 통해 지진상황에서 수충격 보다 동수압의 영향이 더 큰 것을 확인할 수 있었다. 동수압이 SPH 형태인 경우 지진동으로 인한 유체의 거동과 응력 발생 위치를 유효하게 나타낼 수 있으며 취약부 분석에 더욱 용이할 것으로 분석되었다. 부식을 고려한 해석결과 수압철관이 제체의 매립되어 있기 때문에 응력 분산의 정도가 작아져 강재 항복응력의 1% 이하로 매우 작은 응력결과를 보였다. 또한 콘크리트 댐 제체의 상류 유입부의 미소 인장균열 발생 가능성이 있으나 수압철관의 응력증가에 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 나타났으며 개정된 유효지반가속도의 지진상황에서 안전한 것으로 판단된다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제5권4호
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• pp.499-513
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• 2018

One of the major problems in glass fiber reinforced epoxy (GFRE) composite pipes is the durability under water absorption. This condition is generally recognized to cause degradations in strength and mechanical properties. Therefore, there is a need for an intelligent system for detecting the absorption rate and computing the mass of water absorption (M%) as a function of absorption time (t). The present work represents a new non-destructive evaluation (NDE) technique for detecting the water absorption rate by evaluating the dielectric properties of glass fiber and epoxy resin composite pipes subjected to internal hydrostatic pressure at room temperature. The variation in the dielectric signatures is employed to design an electrical capacitance sensor (ECS) with high sensitivity to detect such defects. ECS consists of twelve electrodes mounted on the outer surface of the pipe. Radius-electrode ratio is defined as the ratio of inner and outer radius of pipe. A finite element (FE) simulation model is developed to measure the capacitance values and node potential distribution of ECS electrodes on the basis of water absorption rate in the pipe material as a function of absorption time. The arrangements for positioning12-electrode sensor parameters such as capacitance, capacitance change and change rate of capacitance are analyzed by ANSYS and MATLAB to plot the mass of water absorption curve against absorption time (t). An analytical model based on a Fickian diffusion model is conducted to predict the saturation level of water absorption ($M_S$) from the obtained mass of water absorption curve. The FE results are in excellent agreement with the analytical results and experimental results available in the literature, thus, validating the accuracy and reliability of the proposed expert system.