• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2001년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.167-174
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• 2001

Reflection method using ultrasonic source has been attempted to obtain the information about tunnel lining structures composed of lining, shotcrete, water barrier and voids at the back of lining. In this work, two different types of sources, i.e. single-pulse source and sweep source, can be used. Single-pulse source with short time duration has the frequency content whose amplitudes tend to be concentrated around the dominant frequency, whereas sweep source with long time duration denotes a flat distribution of relatively larger amplitude over a broad frequency band, although the peak to peak amplitude of single-pulse source wavelet is equivalent to that of sweep source one. In traditional seismic application, a single-pulse source(weight drop, dynamite) is typically used. However, to investigate the fine structure, as it is the case in the tunnel lining structure, the sweep wavelet can be also a desirable source waveform primarily due to the higher energy over a broad frequency band. For the investigation purposes of sweep source, a physical modeling is a useful tool, especially to study problems of wave propagation in the fine layered media. The main purpose of this work was using a physical modeling technique to explore the applicability of sweep source to the delineation of inner layer boundaries. To this end, a two-dimensional physical model analogous to the lining structure was built and a special ultrasonic sweep source was devised. The measurements were carried out in the sweep frequency range 10 ∼ 60 KHz, as peformed in the regular reflection survey(e.g. roll-along technique). The measured data were further rearranged with a proper software (cross-correlation). The resulting seismograms(raw data) showed quitely similar features to those from a single-pulse source, in which high frequency content of reflection events could be considerably emphasized, as expected. The data were further processed by using a regular data processing system "FOCUS" and the results(stack section) were well associated with the known model structure. In this context, it is worthy to note that in view of measuring condition the sweep source would be applied to benefit the penetration of high frequency energy into the media and to enhance the resolution of reflection events.

• 지구물리와물리탐사
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• 제19권3호
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• pp.136-144
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• 2016

탄성파 자료의 역산은 파동방정식에 기초하고 있으므로 파동방정식의 해를 정확하게 구하는 것이 가장 중요하다. 특히, 전파형역산은 파동장 전체를 이용하기 때문에 정문제에 해당하는 모델링이 정확하게 이루어져야 신뢰할 수 있는 결과를 얻게 된다. 파동방정식의 수치해를 구하는 대표적인 기법인 유한차분법과 유한요소법은 해의 수렴성을 보장할 수 있어야 하는데, 해의 수렴성은 이론적으로 일반화된 증명이 되어 있으나 실제 문제에 적용할 경우 일관성과 안정성을 분석해야 한다. 모델링 결과의 일관성은 송신원 함수의 구현이 매우 중요한 부분인데, 유한차분법은 디랙 델타 함수(Dirac delta function)를 나타낼 때 격자 간격으로 표준화된 싱크 함수(sinc function)를 사용해야 하는 반면 유한요소법은 격자 간격에 관계없이 기저함수 값을 사용하면 된다. 주파수 영역 파동방정식을 사용할 경우 송신 파형 함수의 스펙트럼을 정확하게 표현하기 위해 샘플링 이론으로 정의되는 시간 간격보다 더 조밀한 샘플링 간격을 사용하고 나이퀴스트(Nyquist) 주파수보다 더 높은 주파수를 최대 주파수로 사용해야 한다. 또한, 복소 각주파수를 사용하는 경우 감쇠 파동방정식을 만족하기 위해서는 송신 파형 함수를 먼저 감쇠한 후 사용해야 한다. 이러한 요건들이 모두 만족되었을 때 신뢰할 수 있는 역산 알고리즘 개발이 가능하다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.523-531
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• 2008

해양 연약지반의 동적 물성치 파악을 위해 육상에서의 탄성파 탐사시험 중 하나인 인홀 시험기법의 개념과 피에조콘을 접목시켜 인홀형 탄성파 탐사콘(Inhole type CPTu)을 개발하였다. 이는 육상의 탄성파 탐사콘 시험장치과는 달리 콘 로드(rod) 내부에 벤더 엘리먼트를 활용한 발진기(Source)와 수진기(Receiver)를 함께 내재하고 있기 때문에 외부의 부가적인 발진기의 필요 없이 탄성파 시험을 수행할 수 있다. 이번 연구에서는 벤더 엘리먼트를 부착한 인홀콘에서 실험 장치 및 조건과 관련한 다양한 변수가 인홀콘 시험결과에 미치는 영향을 검토하고, 이를 통해 최적의 시험 조건을 알아보고자 하는 목적으로 카올리나이트를 활용한 실내모형실험과 유한요소기법을 활용한 수치모델링을 수행하였다. 그 결과, 인홀형 탄성파콘 시험을 통해 일관된 결과를 얻기 위해서는 발진자와 수진자 사이의 거리 및 회전보의 길이를 일정하게 두고 균일한 실험 방법을 활용하는 것이 필요하며, 발진자에 적용되는 입력 주파수와는 달리, 회전보를 펼쳤을 때 발생하는 교란이나 시험지반의 함수비가 측정되는 탄성파 속도에 미치는 영향을 뚜렷하게 확인할 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제24권1호
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• pp.6-19
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• 2021

탄성파 탐사는 속도와 밀도 같은 지하 매질 물성 정보를 파악하고 지하 지층 구조를 영상화 할 수 있으며, 이를 위한 다양한 알고리즘 개발이 이루어지고 있다. 이러한 알고리즘의 성능 검증을 위해 다양한 기준 모델이 사용되며, 정확도의 경우 참 물성 데이터와의 평균 제곱근 오차(Root Mean Squre Error, RMSE)를 통해 정량적으로 평가할 수 있다. RMSE는 수치적으로 단순하다는 장점이 있지만 구조적인 품질과의 상관도가 높지 않다는 한계가 있다. 이러한 한계를 보완하기 위해 인간지각시스템을 반영한 FR-IQA (Full Reference Image Quality Assessment) 기법이 연구되고 있으며, 지하 물성 정보 데이터를 다룰 수 있는 FR-IQA 기법들을 선정하였다. 본 연구는 물성 정보 도출 알고리즘으로 완전 파형 역산을 선정하여 세 가지 기준 모델에서 수치예제 실험을 진행하였으며, 선정 된 FR-IQA 기법들을 이용하여 물성 정보 도출 알고리즘 정확성 평가를 수행하였다. 주요 구조 정확성 평가 시 암염모델 하부 구조의 경우 구조적으로 좋지 않음을 육안으로 확인할 수 있었으나 RMSE 값은 감소하며 결과의 부정확성을 표출하지 못하였다. 반면, 몇몇 FR-IQA의 경우 결과의 부정확성을 수치적으로 표출하는 것을 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제49권1호
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• pp.81-89
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• 2023

A simplified calculation method of natural vibration characteristics of high-speed railway multi-span bridge-longitudinal ballastless track system is proposed. The rail, track slab, base slab, main beam, bearing, pier, cap and pile foundation are taken into account, and the multi-span longitudinal ballastless track-beam-bearing-pier-cap-pile foundation integrated model (MBTIM) is established. The energy equation of each component of the MBTIM based on Timoshenko beam theory is constructed. Using the improved Fourier series, and the Rayleigh-Ritz method and Hamilton principle are combined to obtain the extremum of the total energy function. The simplified calculation formula of the natural vibration frequency of the MBTIM under the influence of vertical and longitudinal vibration is derived and verified by numerical methods. The influence law of the natural vibration frequency of the MBTIM is analyzed considering and not considering the participation of each component of the MBTIM, the damage of the track interlayer component and the stiffness change of each layer component. The results show that the error between the calculation results of the formula and the numerical method in this paper is less than 3%, which verifies the correctness of the method in this paper. The high-order frequency of the MBTIM is significantly affected considering the track, bridge pier, pile soil and pile cap, while considering the influence of pile cap on the low-order and high-order frequency of the MBTIM is large. The influence of component damage such as void beneath slab, mortar debonding and fastener failure on each order frequency of the MBTIM is basically the same, and the influence of component damage less than 10m on the first fourteen order frequency of the MBTIM is small. The bending stiffness of track slab and rail has no obvious influence on the natural frequency of the MBTIM, and the bending stiffness of main beam has influence on the natural frequency of the MBTIM. The bending stiffness of pier and base slab only has obvious influence on the high-order frequency of the MBTIM. The natural vibration characteristics of the MBTIM play an important guiding role in the safety analysis of high-speed train running, the damage detection of track-bridge structure and the seismic design of railway bridge.

• 지구물리와물리탐사
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• 제15권2호
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• pp.92-101
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• 2012

평탄한 자유표면을 갖는 소규모 반구형 분지에서 임의의 전단변형 점진원에 대한 3차원 유한차분 모의를 수행하였다. 자유표면 경계조건을 다루기 위한 새로운 방법을 고안하였다. 분지에서 지반운동 응답에 대한 주요한 특징들을 파악하기 위하여 분지특성 변수를 조사하였다. 분지에서 지반운동의 주파수 함량을 분석하기 위하여, 각 주파수에 대한 진폭을 분지 주변 4개의 위치에서 계산하고 서로 비교하였다. 또한 어떤 종류의 파가 이들 각 지점에서의 지반운동 응답에 우세한 역할을 하는지 보기 위하여 입자운동을 분석하였다. 계산 결과, 지진파 에너지가 진원으로부터 먼 쪽의 분지 경계부에서 집중되는 것을 알 수 있었다. 이러한 집중 효과는 주로 직접 S-파와 분지 경계에서 생성된 표면파의 보강간섭으로 인한 것이다. 또한, 분지의 가장 깊은 곳 상부에서의 지반운동 증폭은 얕은 깊이의 분지 경계 부에 비하여 상대적으로 작게 나타났다. 이러한 결과로부터, 상대적으로 단순한 기반암 경계를 갖는 소규모 분지에서의 지반운동 증폭은 분지의 깊이 보다는 진원의 방위 또는 분지 내부로 입사하는 파의 진행방향에 더 많은 관계가 있다는 것을 추정할 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.34-45
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• 2017

본 연구에서는 소규모 철골조에 대한 기존 건축물의 접합부 현황조사와 분석을 통해 노출형 주각부에 대한 내진성능을 평가하였다. 총 9개의 주각부에 대한 반복가력 실험을 통해 휨강도, 변형능력, 그리고 초기강성 등이 조사되었다. 실험의 주요 변수는 베이스 플레이트의 두께, 앵커볼트의 개수와 매립깊이, 앵커볼트 후크의 유무, 그리고 리브 플레이트의 유무이다. 본 실험결과에 의하면, 주각부의 휨거동은 앵커볼트의 개수와 매립깊이, 그리고 베이스 플레이트의 두께에 영향을 받는 것으로 나타났다. 반면에, 주각부에 설치된 리브플레이트는 휨강도에 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 종합적으로 노출형 철골 주각부와 기초부 그리고 앵커볼트 등이 모두 현행 구조기준을 만족한다고 할지라도, 앵커볼트와 기초부 콘크리트 사이의 부착력이 충분하지 않을 경우, 슬립형 거동이 관측되어 개선이 필요한 것으로 파악되었다. 앵커볼트의 매립깊이가 현행 구조기준을 만족하고, 앵커볼트에 후크가 설치된 경우, 노출형 주각부의 초기강성은 주각부가 구속되었을 때의 휨강성 하한값의 약 15% 수준인 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.11-22
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• 2010

이 논문에서는 댐-호소계의 선형 및 비선형 지진응답 해석을 시간영역에서 엄밀히 수행할 수 있는 해석법을 제시하였다. 댐-호소계는 (1) 선형 또는 비선형으로 거동하는 댐체와 (2) 깊이가 균일하다고 가정한 호소 원역 및 (3) 댐체와 호소 원역 사이 불규칙한 형상의 근역의 세가지 부구조물로 구성된 연계 시스템으로 정식화되었다. 댐체는 선형 또는 비선형 유한 요소로 모델링되고, 호소 원역은 무한 영역으로의 에너지 방사를 엄밀하게 표현할 수 있도록 주파수영역에서 개발된 변위기반 전달경계를 시간영역에서의 포갬적분으로 변환하여 시간증분법과 결합이 용이하게 하였다. 호소 근역을 댐체와 호소 원역이라는 두 개의 부구조물 사이에 저장된 압축성 유체로 모델링하였다. 이 논문에서는 세 개의 부구조물로 구성되는 댐-호소계에 대해 비선형 시간영역 해석을 용이하게 하는 시간증분법을 유도하여 제시하였고 개발된 해석법을 다양한 형상의 댐-호소계의 지진응답 해석에 적용하여 그 정확성을 검증하였다. 이에 추가하여 제시한 기법을 콘크리트 댐의 비선형 지진응답 해석에 적용하여 손상 정도와 부위를 해석 결과로서 보여주었으며 동시에 제시한 기법이 내진성능 평가 등 실무에 바로 활용될 수 있음을 입증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.357-367
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• 2004

본 논문에서는 단일 및 연속지진하중을 받는 철근콘크리트 교량 교각의 누적손상의 영향을 조사하였다. 이 목적을 위하여 세 쌍의 입력지진파들이 선택되었고 이중 한 쌍은 3개월 간격으로 같은 지역에서 기록된 연속지진에 의한 입력지진파들을 나타낸다. 해석결과 교각들은 연속지진하중에 의하여 많은 수의 비탄성 반복주기를 경험하고 변위 연성요구도가 증가되었다. 따라서 교각들은 강성의 감소로 인한 손상이 클 것으로 사료된다. 뿐만 아니라 교각의 변위 연성요구도의 비교분석 결과, 교각의 비탄성 지진응답은 작용된 입력지진파들의 특성에 크게 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서는 또한 연속지진하중이 전단을 고려한 응답에 미치는 영향을 조사하였다. 전단을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 비교해석 결과, 연속지진하중 하에서 전단을 고려한 경우 교각의 강성저하와 그에 따른 에너지 소산능력 감소의 정도가 심각한 것을 알 수 있었다. 따라서 철근콘크리트 교량 교각의 안전성 검토에 연속지진하중의 효과가 고려되어야 할 것으로 사료된다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제14권2호
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• pp.130-140
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• 2018

연구목적: 본 논문에서는 우리사회의 대체 전력 에너지원으로 적합하고 유용하게 활용 할 수 있는 태양광 발전 단지 건설 시 안전 특성화 접지에 관한 설계 기법을 제안하고자 한다. 즉, 태양광 발전 단지 내의 셀 모듈부터 전기실까지 내부 그리드의 신뢰성을 향상하고 최적화 할 수 있는 용도별 안전 접지를 적용한 사례들을 소개하고자 한다. 연구방법: 태양광 발전 단지 내 토양의 대지 고유저항을 분석하고 컴퓨터 프로그램(CDEGS)을 활용해 전격을 일으키는 접촉전압과 보폭전압을 해석하여 안전접지에 관한 계산과 산출방법에 대해 제안한다. 또한, 토양 환경을 고려한 반영구적인 접지전극의 재료 선정에 관한 연구에 중요성을 논하고자 한다. 연구결과: Wenner 4 전극법으로 측정한 데이터 중 3개 지역의 CASE별 대지 고유저항 최대값과 최소값을 얻을 수 있었고 이 두 값으로 토양의 두께를 알 수 있다. 측정된 데이터를 기본수식 ${\rho}=6.28aR$에 대입하여 MATLAB 컴퓨터 프로그램으로 계산하였다. 즉, 최소 저항값의 두께는 접지전극을 설치하기에 가장 유리한 토양 환경임을 판단 할 수 있다. 결론: 본 연구를 통해 지역의 CASE별 태양광 발전소 내부 그리드에 대지 표면에 전위상승을 억제 할 수 있는 접지시스템 설계기법을 제안하였다. 하지만 대지의 고유저항과 접지시스템에 경련변화를 실시간으로 확인 할 수 있는 모니터링 시스템과 빅 데이터를 축적 할 수 있는 스마트 디바이스의 개발이 추가적으로 연구되어야 할 것이다.