• 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.

• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5A호
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• pp.861-872
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• 2006

본 연구에서는 이차원 연속체에 존재하는 점성균열을 무요소법에서 국부 단위분할 원리에 근거하여 정식화하였다. 균열이 한 절점의 영향영역(domain of influence)을 완전히 통과하는 경우 그 절점의 형상함수는 계단함수로 확장되고, 균열 끝이 영향영역 내에 위치하는 경우 특이성이 제거된 가지함수(branch function)로 확장된다. 이러한 해의 영역의 확장은 국부 단위분할 원리를 만족하는 변위계에서만 이루어지므로, 약형 정식화는 표준 Galerkin방법에 의해서 얻어진다. 균열과 상호작용하는 영향영역만 확장되기 때문에, 성긴 형태의 시스템의 행렬을 유지하게 된다. 그러므로 확장에 의해 발생하는 계산비용의 증가는 최소화된다. 동적인 문제에서 균열성장에 관한 조건은 재료안정론으로부터 얻어졌다. 즉, 재료 한 점에서 어느 방향으로든 변형열화가 집중하게 되면, 그 방향에 점성균열을 삽입하여 연속체가 비연속체로 되도록 하였다. 균열의 성장속도도 같은 조건으로부터 자연스럽게 얻어졌다. 전통적인 무요소법보다 더 나은 정확도와 빠른 수렴성을 보이는 것이 확인되었으며, 이 기법의 적용성을 보이기 위해 잘 알려진, 정적 및 동적문제에 적용하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2A호
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• pp.85-95
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• 2012

본 논문은 비선형 해석을 통한 완성계 강사장교의 극한 거동에 대해 다룬다. 사장교는 재료적 비선형성과 함께 다양한 기하학적 비선형성을 나타내므로 극한 거동을 명확히 규명하려면 반드시 합리적인 비선형해석이 수행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 합리적인 극한 해석기법을 통해 활하중에 대한 강사장교의 주요한 극한거동을 규명하고자 하였다. 강사장교의 비선형 해석을 위하여 비선형 트러스 요소 및 비선형 프레임 요소를 이용하였고, 강재의 재료적 비선형성을 효율적으로 고려하기 위해 개선소성힌지법을 이용하였다. 활하중에 대한 극한 거동을 합리적으로 분석하기 위해 본 연구에서는 초기형상해석-활하중 해석으로 이어지는 2단계 해석기법을 통해 극한 해석을 수행하였다. 해석 모델은 총 지간장이 920.0 m 사장교를 이용하였고, 방사형 및 팬 형 사장교를 해석에 이용하였다. 극한해석결과를 통해 얻은 하중-변위 곡선, 구조물 변형형상, 소성단면, 휨모멘트분포도 등을 분석하여 활하중에 대한 완성계 사장교의 주요한 극한 거동을 규명하였다.

• 한국차세대컴퓨팅학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.64-74
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• 2019

비강체 정합은 임상적 필요성은 높으나 계산 복잡도가 높고, 정합의 정확성 및 강건성을 확보하기 어려운 분야이다. 본 논문은 비지도 학습 환경에서 3차원 뇌 자기공명 영상 데이터에 딥러닝 네트워크를 이용한 비강체 정합 기법을 제안한다. 서로 다른 환자의 두 영상을 입력받아 네트워크를 통하여 두 영상 간의 특징 벡터를 생성하고, 변위 벡터장을 만들어 기준 영상에 맞추어 다른 쪽 영상을 변형시킨다. 네트워크는 U-Net 형태를 기반으로 설계하여 정합 시 두 영상의 전역적, 지역적인 차이를 모두 고려한 특징 벡터를 만들 수 있고, 손실함수에 균일화 항을 추가하여 3차원 선형보간법 적용 후에 실제 뇌의 움직임과 유사한 변형 결과를 얻을 수 있다. 본 방법은 비지도 학습을 통해 임의의 두 영상만을 입력으로 받아 단일 패스 변형으로 비강체 정합을 수행한다. 이는 반복적인 최적화 과정을 거치는 비학습 기반의 정합 방법들보다 빠르게 수행할 수 있다. 실험은 50명의 뇌를 촬영한 3차원 자기공명 영상을 가지고 수행하였고, 정합 전·후의 Dice Similarity Coefficient 측정 결과 평균 0.690으로 정합 전과 비교하여 약 16% 정도의 유사도 향상을 확인하였다. 또한, 비학습 기반 방법과 비교하여 유사한 성능을 보여주면서 약 10,000배 정도의 속도 향상을 보여주었다. 제안 기법은 다양한 종류의 의료 영상 데이터의 비강체 정합에 활용이 가능하다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권6호
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• pp.521-531
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• 2014

이 논문은 케이블 인발하중이 작용하는 현수교의 지중정착식 앵커리지 캐번 터널에 대한 거동과 관련된 연구이다. 수치해석 결과와 이중곡선 관계식에 의한 추정식에서 얻어진 극한인발저항력($P_u$) 결과와 비교를 통하여 앵커리지 거동, 앵커리지 설계 방법, 파괴면의 각도, ${\delta}$ 등을 분석하였다. 연구결과 $P/{\gamma}/H$와 변위와의 선형 상관관계, $P_u/{\gamma}/H$와 H/b와의 선형 상관관계를 활용하면 앵커리지 캐번 터널의 설치 심도를 쉽게 결정 할 수 있을 것으로 나타났다. 또한 수치해석에 의한 최대전단변형률 분포도와 소성영역 분포도를 분석한 결과 지반파괴 형태는 현재 사용되는 지반 콘 보델 보다는 원호모델에 더 가까운 것으로 나타났다. 이 연구에서는 계산이 간편하도록 원호모델을 단순화한 이중곡선 모델을 제안하였다. 수치해석 결과로부터 얻어진 평균 파괴각을 이중곡선 모델에 적용한 결과, 이중곡선 모델을 적용한 추정식에서 얻어진 극한인발저항력은 수치해석에서 얻어진 극한인발저항력 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2000년도 암반공학문제의 수치해석(Numerical Analysis in Rock Engineering Problems)
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• pp.67-75
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• 2000

암석의 파괴인성 측정법으로서 최근에 연구되고 있는 Brazilian 파괴인성 시험을 PFC code를 이용하여 수치해석적으로 시뮬레이션하였다. 이로부터 가압면 형태, 시험편과 모델링 입자의 크기 관계, 가압면 각도 범위, 하중속도 등의 영향 변수에 대한 분석 및 적정 기준에 대해 검 토하였다. 균등한 하중 전달을 위해 가압면이 평면인 Brazilian 시험편을 도입하였는데, 시험편 중앙에서 초기 인장균열을 생성하고 파괴인성 산정에 필요한 안정한 인장균열 진전 시점의 임계하중이 나타나는 하중-변위 곡선을 얻을 수 있는 가압면 각도는 $20^{\circ}C$ -$40^{\circ}C$ 범위로 나타났다. 가압면 각도가 $20^{\circ}C$ 인 경우에, 디스크 시험편의 구성입자 반경이 1 mm 이하이고 하중속도가 0.01 mm/s 이하인 조건에서는 거의 일정한 파괴인성값을 얻을 수가 있었다. 가압면 각도가 $20^{\circ}C$이상이고 하중속도가 0.01 mm/s 이하는 파괴인성 측정에서 중요한 기본 조건인 시험편 중 에서의 인장균열 생성 및 이 인장균열의 안정적인 진전 제어를 위한 조건인 것으로 볼 수가 있다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권5호
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• pp.47-58
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• 2008

대공간 구조는 형태저항구조로서, 기둥-보로 구성되는 일반적인 건축골조구조가 설계외력에 대해 휨 및 전단으로 저항되는 것에 반해, 구조물의 내부에 기둥이 없는 공간을 내포하는 대공간 구조는 축력 및 면내 단면력에 의해 저항되는 경우가 대부분이다. 이러한 특성상 공간구조에는 일반적으로 장스팬이 사용되는 경우가 많으며, 그 결과 일반적인 골조와는 달리, 부재에 발생하는 변형도가 작은 경우에도 큰 변형이 발생하는, 즉 대변형 혹은 유한변형을 동반하게 된다. 일반적으로 수치해석에 있어 비선형 해석이란 기하학적 비선형 및 재료적 비선형, 또는 이 두 가지를 동시에 고려한 복합 비선형 해석을 들 수가 있다. 본 논문에서는 유한요소법으로 기하학적 비선형을 고려한 비선형 평형방정식을 적용하고, 부재의 응력-변형률 관계를 이용하여 재료적 비선형성도 함께 고려하였다. 사용된 수치해석 기법은 불안정 경로의 해를 찾아갈 수 있는 호장법을 적용하여 하중-변위 곡선을 추적하였다. 또한, 해석 결과는 범용 유한요소 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 비교 검토하였다. 본 연구의 수치 해석결과 제시한 평면 및 공간 트러스의 비탄성 비선형 거동을 정확하고 효율적으로 예측 가능한 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제10권3호
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• pp.320-328
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• 2000

암석의 파괴인성 측정법으로서 최근에 연구되고 있는 Brazilian 파괴인성 시험을 PFC code를 이용하여 수치 해석적으로 시뮬레이션하였다. 이로부터 가압면 형태, 시험편과 모델링 입자의 크기 관계, 가압면 각도 범위, 하중속도 등의 영향 변수에 대한 분석 및 적정 기준에 대해 검토하였다. 균등한 하중 전달을 위해 가압면이 평면인 Brazilian 시험편을 도입하였는데, 시험편 중앙에서 초기 인장균열을 생성하고 파괴인성 산정에 필요한 안정한 인장균열 진전 시점의 임계하중이 나타나는 하중-변위 곡선을 얻을 수 있는 가압면 각도는 20$^{\circ}$~40$^{\circ}$범위로 나타났다. 가압면 각도가 20$^{\circ}$인 경우에, 디스크 시험편의 구성입자 반경이 1mm 이하이고 하중속도가 0.01mm/s 이하인 조건에서는 거의 일정한 파괴인성값을 얻을 수가 있었다. 가압면 각도가 20$^{\circ}$이상이고 하중속도가 0.01mm/s 이하는 파괴인성 측정에서 중요한 기본 조건인 시험편 중앙에서의 인장균열 생성 및 이 인장균열의 안정적인 진전 제어를 위한 조건인 것으로 볼 수가 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권9호
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• pp.15-24
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• 2023

지중 매설관 거동은 주변 지반의 비선형성과 복합거동 특성의 영향을 직접적으로 받게 되나, 실무에서는 지반의 복잡한 거동 특성을 단순화한 보-스프링 모델이 현재까지도 널리 활용되고 있다. 따라서, 연구 분야에서는 지반의 비선형 특성과 복합거동 특성을 반영하기 위한 연속체해석 방법을 활용하려는 다양한 연구들이 진행되어 왔고, 본 논문에서도 기존에 연구된 다양한 연속체 해석기법을 활용하여 수치해석을 수행하고, 변위-반력 결과 및 지반파괴 형상을 기존 실대형시험 결과와 비교·검토하였다. 지반과 매설관의 상호작용을 적용한 접촉면 특성을 적용한 경우, 실대형시험에 근접한 반력 결과를 도출할 수 있음을 확인하였으며, 실대형 시험과 유사한 파괴 형상도 확인하였다. 지반과 매설관의 상호작용을 무시한 매설관과 지반 절점 공유 방법의 경우, 과도한 반력 값을 도출하고, 파괴양상도 상이하였다. 또한, 대변형 해석에서 수렴성이 좋은 동적해석 explicit 방법, ALE 방법, CEL 방법을 각각 적용한 결과, 정적해석과 유사한 변위-반력 관계 및 파괴 형상이 확인되어, 향후 지반분야 대변형 해석에서 동적해석법도 충분히 활용될 수 있을 것으로 판단하였다.