• 한국산업정보학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.15-23
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• 2019

풍력발전 시스템용 고온 초전도 (HTS) 발전기는 높은 효율과 기존 발전기에 비해 작은 크기로 제작이 가능한 이점을 가지고 있다. 그러나 고온 초전도 발전기는 높은 전류 밀도와 자기장으로 인해 HTS 계자 코일에 작용하는 로렌츠 힘에 따른 문제가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 계자 코일 구조에 따른 750 kW 급 초전도 풍력 발전기에 대한 모듈화 된 HTS 계자 코일의 특성 분석을 다룬다. 모듈화 된 HTS 필드 코일의 구조는 3D 유한 요소법을 사용하여 얻은 전자기 및 기계 분석 결과를 기반으로 설계하였고 모듈 코일의 전자기력도 분석하였다. 그 결과, HTS 코일의 수직 자기장과 최대 자기장은 각각 2.5 T와 3.9 T로 나타났다. 지지대의 최대 응력은 유리 섬유 강화 플라스틱 재료의 허용 응력보다 작았으며, 변위는 허용 범위 이내로 발생하였다. HTS 모듈 코일 구조의 설계 사양 및 결과는 대용량 초전도 풍력 발전기 개발에 효과적으로 활용될 수 있다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.21-32
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• 2020

세계적으로 대규모 인프라 구조 건설 시장이 확대됨에 따라 극한지 및 극서지와 같은 극한 환경에서의 토목 구조물 시공이 계획 혹은 시공 중에 있다. 이에 따라 구조물의 지지력 확보를 위한 말뚝 기초의 시공이 필수적이나 극한지 및 극서지의 지반 변형 가능성으로 인해 말뚝 기초의 안정성 및 기능 상실이 우려된다. 따라서 본 연구에서는 새로운 형식의 말뚝 기초를 개발함으로써 지반 변형에 대응하고자 하며, 극한지 및 극서지에서 발생 가능한 지반 변형을 크게 융기 및 침하로 구분하였다. 지반 변형 대응형 말뚝은 강관 말뚝 내부에 수축 및 팽창이 가능한 실린더가 삽입된 형태로 융기 및 침하 과정에서 실린더의 거동에 따른 말뚝 영향을 수치해석적으로 분석하였다. 수치해석 결과 지반 융기는 말뚝의 과도한 인장응력을 발생시켰으며, 실린더의 팽창 조건은 말뚝에 작용하는 인장 응력을 분담해 주어 전체적으로 말뚝에 작용하는 축 응력을 감소시켰다. 지반 침하는 부주면 마찰력 발생에 따른 말뚝의 압축응력을 증가시켜 주었는데, 실린더는 중립점 이하에 위치하여 수축 거동 시 최적의 효율을 보여주었다. 하지만 지반 변형 대응형 말뚝 시공 시 수축 및 팽창량은 상부 구조체의 허용 변위 범위를 준수하여야 하며, 설계 시 이에 따른 고려가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.593-601
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• 2021

축류팬은 여러 산업분야에서 사용되며, 환기 및 제연을 목적으로 사용하는 송풍기의 핵심 요소이다. 유체 운동을 이용하는 축류팬의 연구는 공력성능에 대한 연구가 많이 진행되어 왔다. 본 연구 대상은 100마력의 송풍기에 사용되는 축류팬이며, 직경 1800 mm의 대형 송풍기이다. 송풍기의 축류팬은 블레이드, 허브, 허브 캡, 보스로 구성되어 있으며, 블레이드와 허브는 중요한 구성부품이다. 공력성능에 많은 영향을 미치는 블레이드에 대한 설계는 공력성능 예측 프로그램을 이용해 3차원 점 데이터를 추출하여 이를 3D 모델링 형상을 생성하게 된다. 중요 구성부품이 절삭가공을 이용해 가공하게 되면 제품의 수정이 용이하다. 하지만, 블레이드와 허브는 다이캐스팅이나 중력주조를 통해 제작하는 환경으로 인해 금형 제작 전에 구조안전에 대한 연구가 필요하게 되었다. 본 연구에서는 축류팬 정격운전속도와 그 이상의 운전속도에서 주요 구성부품에 대한 구조안전성에 대한 특성과 취약부위에 대한 해석결과는 최대응력과 안전계수를 통해 검증하고 설계시 반영된 여유간극은 블레이드의 회전과 다른 부품과의 간섭 여부를 확인하기 위해 변위 결과를 도출하여 축류팬의 구조안전성에 대해 검증하고자 한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.33-40
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• 2021

최근 국내 건설 사업은 대형화 및 복잡화됨에 따라 건설 산업재해도 증가하고 있다. 그 중 상당수가 가설공사와 가설구조물과 연관성이 있지만, 짧은 운영기간과 계속적으로 변화하는 건설현장 특성으로 인해 현장 안전관리가 미비한 실정이다. 시스템 동바리는 콘크리트의 타설 하중을 지지하기 위한 가설구조물 중 하나로써, 제작 시 결합부를 미리 부착해 설치 및 해체에 용이해 최근 적용성이 증가하고 있다. 하지만 다수의 부재로 이루어진 시스템 동바리는 부재간의 연결성 및 수직부재의 지점조건 등 여전히 불확실성을 가지고 있어 붕괴사고의 위험성이 있다. 따라서 본 연구는 시스템 동바리의 구조계 및 하중, 사고사례를 분석하여 연결부 및 지점조건, 횡변위 발생의 손상 시나리오를 정의하였다. 손상 시나리오와 함께 단위 구조계를 정의하여 임계 좌굴하중 감소율을 분석하였다. 또한, 각 손상 시나리오별 취약부재를 도출함으로써 시스템 동바리의 설계 및 시공, 운영 시 안정성을 분석할 수 있는 기초 결과를 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.255-262
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• 2021

본 연구의 대상은 신축이음장치를 설치하지 않고 상부구조와 교대를 일체화하는 무조인트 교량이다. 무조인트 교량은 국내에 2009년 이후 본격적으로 도입되었다. 공용기간이 짧고 설계, 시공 및 유지관리 경험이 부족하여 장기거동에 대한 신뢰도가 아직은 부족하다. 수치해석을 통해 다수의 교량을 분석하는 경우 수치해석 모델은 안정적인 정확성 유지와 모델 구축의 편의성이 확보되어야 한다. 본 연구에서는 다양한 형식을 가진 무조인트 교량의 수치해석 모델을 선정하기 위해 민감도 해석을 수행하였다. 민감도 해석은 상용유한요소 프로그램인 MIDAS Civil과 ABAQUS를 사용하여 수행하였다. solid 요소 기반인 모델을 기준으로 하여 구조모델간 평균 및 최대 상대오차를 분석하였다. 해석결과 beam 요소 기반인 모델은 상대오차가 크게 발생하였고 shell 요소 기반인 모델은 상대오차가 아주 미소하였다. 따라서 무조인트 교량의 최적 수치해석 모델은 상대오차에 의한 변위 형상의 유사성과 정밀도를 유지하면서 실용적인 모델인 shell 요소 기반 모델이 가장 적합한 것으로 판단하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제31권4호
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• pp.438-443
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• 2022

본 연구에서는 실대형 실험과 구조해석을 통해서 현장에서 사용되는 가새 시스템을 적용한 강관 골조 플라스틱 연동온실의 횡하중 가력시험을 수행하고 성능을 분석하였다. 횡강성과 응력을 분석하기 위해 실험체에 변위와 변형률계를 각각 9개소 및 16개소 설치하였으며 가새의 설치 유무에 따른 성능을 비교하기 위해 구조해석을 수행하였다. 실대형 실험과 가새의 설치 유무에 따른 구조해석 결과 비교에서 구조물의 횡강성이 많은 차이를 보였다. 실험체의 측고 부근에서 측정한 횡강성은 가새 시스템을 설치함으로 강성을 최대 44%까지 증가시켰다. 현장에서 사용하는 가새의 접합부가 충분한 강성을 확보하지 못함으로써 외력을 전체 구조물에 적절히 전달하지 못하여 횡강성이 구조해석 결과보다 많이 저하되는 현상이 나타났다. 따라서 온실 설계 시 구조성능의 신뢰성을 높이기 위해서 가새 시스템의 연결방법, 설치위치, 부재의 최대길이 등 온실의 접합부에 대한 명확한 시공방법과 설계기준이 정립되어 온실 설계가 이루어져야 할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.50-59
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• 2021

현재 공용중인 교량에 대한 재하시험으로 계측한 응답과 초기해석모델의 해석 응답을 비교하여 응답보정계수를 계산하고, 이 모델을 사용하여 내하율과 내하력을 평가하는 방법을 적용하고 있다. 그러나 이러한 응답보정계수는 계측 위치와 하중 조건에 따라 변동하는 값을 준다. 특히 초기해석모델이 교량의 거동에 합당하지 않은 경우, 그 변동 폭이 크며 보정된 모델에 의한 해석 응답이 계측된 응답과 동떨어진 결과를 줄 수 있다. 본 연구에서는 저속으로 주행하는 차량의 다양한 하중 조건에서 동적 성분을 제거한 정적 응답을 얻기 위해 의사정적재하시험법을 적용하였다. 두 개의 유사한 PSC-I 거더교에서 정적 응답을 계측하고, 두 교량 각각에 대한 변위와 변형률에 대한 응답보정계수를 계산하였다. 초기해석모델이 제대로 설정되어 있지 않다면, 평균적으로 구한 응답보정계수로 보정한 모델의 해석 응답이 계측 응답과 오차범위 내에 들어오는지 않음을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제33권1호
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• pp.189-200
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• 2023

도시화와 산업화에 따라 도심지에 개발이 늘어나면서 지반침하로 인한 피해가 지속적으로 발생되고 있으며, 도심지에서의 건물붕괴는 대규모 인명 및 재산 피해로 이어질 위험이 크다. 굴착지반에 균등하지 않은 하중이 작용하고, 대상지반의 사전지식이 없는 경우의 지반거동에 대해서는 연구가 거의 이루어지지 않았다. 이에 따라 지반 조사 정보가 없는 흙막이 공사의 굴착 과정에서 발생되는 배면 지반의 침하거동을 분석하는 방법이 기존에는 없었고, 본 연구에서는 시계열 데이터를 가공하여 상대적 침하거동과 상호관련성을 분석하여 흙막이 벽체 배면 지반의 침하거동을 분석하고자 하였다. 본 논문에서는 평균침하량차지수와 평균상대침하량차를 정의 및 계산하였으며, 이를 좌표계에 도시하여 시간경과에 따라 측점간의 상대적 침하거동을 분석하였다. 또한 관측점들의 군집을 분류할 수 있는 기준이 필요하여 k-평균군집분석과 Dunn Index를 이용하여 분류하였다. 분석결과 계측지점의 침하량이 일정한 값으로 수렴하면서 모든 군집들이 안정영역으로 이동한 것을 확인할 수 있었으며, 군집은 세분화되었다. 이러한 분석결과를 바탕으로 연구대상의 각 측점 간 상관관계를 분석하여 연구대상 지반의 독자거동영역과 동일거동영역을 구분할 수 있었다. 이처럼 측점들 간의 상대적 침하거동을 분석을 통해 거동영역을 구분할 수 있다면, 주변지역의 융기, 지반파괴영역 예측, 터파기 공사 시 활동파괴의 방지 등 침하관리와 안정관리에 도움을 줄 수 있다고 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권11호
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• pp.61-70
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• 2008

본 연구에서는 국내 4개 지역에서 시공된 총 10본의 대구경 암반 근입 현장타설말뚝의 양방향 말뚝 선단재하시험과 일반적인 말뚝두부 재하시험을 토대로 하중 재하방식에 따른 말뚝의 침하거동 및 하중전이 거동 특성을 분석하였다. 이로부터 양방향 재하하중을 받는 현장타설말뚝의 등가 말뚝 두부하중침하 거동을 고찰하곤 기존 등가 두부하중침하 곡선 산정방법과의 비교분석을 통하여 주면하중에 의해 추가적인 선단침하량의 영향정도를 분석하였다. 본 연구결과, 주면하중에 의해 발생되는 선단침하량을 고려한 하중전이해석(coupled load transfer analysis)을 통한 하중-침하량 예측값은 정재하 시험결과를 적절히 예측하는 것으로 나타났으나, 근사적 해석법을 통한 등가 하중-침하 곡선 및 일반적인 하중전이해식(uncoupled load transfer analysis)의 예측값은 정재하 시험결과에 비해 침하량을 과소 평가할 수 있음을 알 수 있었다. 하지만, 시험말뚝 근입부분의 암반층이 매우 단단할 경우 주면하중에 의한 선단침하량이 매우 작은 것으로 나타났다.

• Composites Research
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• 제20권3호
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• pp.8-16
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• 2007

자동차 충돌이나 전복사고에 있어서 부재들의 변형은 축방향 압축붕괴와 함께 굽힘붕괴가 혼합된 변형양상을 보여주고 있으며, 자동차에 사용되는 대부분의 박벽관 부재는 굽힘붕괴가 주된 붕괴형태로 나타나고 있다. 하지만 혼성 사각관의 굽힘붕괴에 대한 연구는 축방향 붕괴의 연구에 비해 많이 부족한 현실이다. 본 논문에서는 알루미늄-복합재료 혼성 사각관의 굽힘 붕괴 거동 및 에너지 흡수 특성을 실험적 방법으로 연구하여 경량화 구조부재로서의 적용가능성을 조사하였다. 접착필름 살입형 경화법으로 제작된 알루미늄-복합재료 혼성 사각관 보에 대해 복합 재료 층의 적층두께와 적층 각에 따른 굽힘 성능을 평가하였다. 본 혼성 사각관 보는 복합재료만으로 구성된 사각관 보에서 발생할 수 있는 불안정한 붕괴모드를 안정적인 붕괴로 전환시키면서, 단순 알루미늄 사각관에 비해 에너지 흡수 능력이 향상되었고, 특히 $[0^{\circ}/90^{\circ}]s$를 적층한 혼성 사각관의 경우 벽두께 1mm인 알루미늄 사각관 시험편과 비교하여 흡수에너지가 1.78배 증가하였고 단위무게당 흡수에너지는 1.29배로 증가함을 보였다.