• Title/Summary/Keyword: Structural dynamic analysis

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스핀테이블을 이용한 스핀안정화 기법 연구 (Study on a Spin Stabilization Technique Using a Spin Table)

  • 김대연;서종은;한재흥;서상현;김광수
    • 한국항공우주학회지
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    • 제46권5호
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    • pp.419-426
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    • 2018
  • 심우주 탐사 임무를 수행하는 경우 발사체의 최상단에 궤도전이를 위한 고체 또는 액체 엔진이 장착된다. 궤도 전이 과정에서 추력 비정렬 오차가 존재할 경우, 시간이 지남에 따라 탑재체의 자세각 오차가 급속히 증가하여 임무의 성패에 직접적인 영향을 미칠 수 있다. 이러한 추력 비정렬 오차를 줄이는 방법으로는 스핀안정화 방식 또는 3축 자세제어 방식이 있으며, 이 중 시스템 단순화 및 구조 경량화 측면에서 강점을 가지는 스핀안정화 방식이 많이 사용된다. 스핀 안정화를 적용하는 방법 중 하나는 발사체의 스핀테이블 시스템을 사용하는 것이다. 본 연구에서는 스핀테이블이 탑재체 분리 후 거동에 미치는 영향을 분석하였다. 분석에 필요한 스핀테이블의 기능을 모사할 수 있도록 기초 설계를 수행하였으며, 이를 적용하여 스핀테이블의 거동을 모사하는 시뮬레이션 환경을 구축하였다. 스핀테이블의 유무에 따른 탑재체의 거동 및 스핀테이블의 효과를 분석하였고 스핀테이블 시스템의 구성요소 중 분리스프링의 공차에 의한 탑재체의 분리 후 거동 해석을 수행하였다.

수도권 주택가격 결정요인 변화 연구 (Variation of Determinant Factor for Seoul Metropolitan Area's Housing and Rent Price in Korea)

  • 이경애;박상학;김용순
    • 토지주택연구
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    • 제4권1호
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    • pp.43-54
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    • 2013
  • 본 연구는 글로벌 금융위기 이후 침체양상을 지속하고 있는 수도권 주택시장과 관련하여, 금융위기 이후 주택가격 결정요인의 변화를 벡터오차수정(VAR)모형을 통해 분석하였다. 글로벌 금융위기가 발생한 2008년 3분기를 기준으로 이전과 현재까지로 거시경제변수와 주택가격변수간의 동태적 관계를 보기 위해 충격반응도와 분산분해 분석을 실시하였다. 분석결과를 정리하면 먼저 수도권 주택매매가격의 경우 금융위기 이후에 전세가격과 주택매매가격 자체의 변화에 의해 더 영향을 받는 것으로 나타난 반면, 금융위기 이전에 주택매매가격에 미치는 영향력이 큰 것으로 나타났던 종합주가지수와 국고채 수익률은 금융위기 이후 영향력이 사라진 것으로 나타났다. 한편, 수도권 주택전세가격의 경우 금융위기 이전과 이후 모든 기간에서 다른 변수들보다 주택매매가격과 주택전세가격 자체의 영향력이 크게 나타난 가운데, 금융위기 이전에는 종합주가지수와 생산자물가가 영향을 미치고 실질GDP는 별다른 영향을 주지 못했다면, 금융위기 이후에는 역으로 실질GDP의 영향력이 크게 나타났고 생산자물가와 종합주가지수는 별다른 영향을 미치지 못하는 것으로 분석되었다. 이와 같이 경제불안의 지속으로 인해 수도권 주택매매 및 전세가격은 실질GDP와 같은 실물경기에 더 크게 영향을 받게 된 것으로 판단된다. 따라서 최근의 주택가격의 하락은 유럽재정위기 등으로 인해 지속되고 있는 국내경제 불확실성을 감안할 때 회복세는 크게 제한될 것으로 보이며, 향후 주택경기를 활성화시키기 위해서는 금융 및 공급규제 완화 등의 대책보다는 경제활성화를 통한 구매력 제고에 집중할 필요가 있을 것이다.

해수유체영역을 고려한 고정식 실린더형 해양구조물의 충격응답특성 비교연구 (Comparison Study of the Impact Response Characteristics of Fixed Cylindrical Offshore Structures Considering Seawater Fluid Region)

  • 이강수;홍기용
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제39권4호
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    • pp.489-494
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    • 2015
  • 본 연구의 목적은 선박의 충돌에 의해 발생하는 원형단면을 갖는 실린더형 해양구조물의 충격손상을 최소화 시키기 위한 것이다. 기존의 설계기준, 코드 및 선급규정 등에 명시된 충격해석은 해수유체영역이 고려되지 않은 상태로 계산을 수행해 왔다. 본 연구에서는 해수유체영역을 고려한 모델링방법과 동적응답, 변형률, 내부에너지 등의 응답파라미터를 고찰하여 기존에 고려하지 않은 결과와 비교분석하였다. 충돌선박의 선속을 변화시켜 다양한 상태의 하중케이스를 고려하였고 가장 큰 충격하중상태인 2.0m/s에서의 선속에서의 응답결과를 비교분석하였다. ALE방법을 이용하여 해수유체영역을 고려한 경우 해수영역에서의 충격에너지 흡수와 유체감쇠를 통해 응답크기가 더 작고 구조물의 응력과 소성영역의 분포가 고르게 나타났다. 해수유체영역을 고려하지 않은 경우 보다 보수적인 설계가 될 수 있음을 알 수 있었다.

강합성 거더교에 적용된 희생부재형 에너지소산장치의 내진성능에 관한 연구 (A Study on the Seismic Performance of Energy-Dissipating Sacrificial Devices for Steel Plate Ginder Bridges)

  • 조광일;곽필봉;마호성;김상효
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제11권3호
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    • pp.87-96
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    • 2007
  • 최근 지진하중에 대한관심이 높아져 가는 가운데 내진설계가 되어 있지 않은 기존 교량의 내진성능 향상 및 신설될 교량의 구조적 기능성과 안전성을 증대시키기 위한 방안으로 희생부재형 에너지소산장치(Energy-Dissipating Sacrificial Device, EDSD)가 개발되었다. 본 연구에서는 제안된 장치가 내진성능 향상을 위한 기법으로 실제 교량에 적용될 수 있도록 실험을 통해 EDSD의 성능 및 안정성을 검토하였다. 유사동적실험 결과, EDSD는 지진하중 시 양호한 에너지 소산능력을 발휘할 것으로 예상되며 충분한 소성거동을 통해 교량의 주거더에는 손상을 거의 주지 않으며 주부재간의 연결부 또한 안전함을 알 수 있었다. 또한, 강합성 플레이트 거더교를 대상으로 EDSD를 적용하고 교각의 에너지, 수평력 및 상 하부 구조간의 상대변위 등의 지진응답특성을 분석한 결과, EDSD는 지진력을 효과적으로 감소 및 분산시키고 상 하부 구조간의 상대변위를 상당히 감소시키는 것으로 나타났다. 따라서, EDSD는 설계 지진하중 또는 그 이상의 지진하중 하에서 특별한 유지관리 없이 그 기능을 발휘할 수 있을 것으로 예상되며 우리나라와 같이 지진이 빈번히 발생하지 않는 지역에서 기능적 경제적 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

Wind load and wind-induced effect of the large wind turbine tower-blade system considering blade yaw and interference

  • Ke, S.T.;Wang, X.H.;Ge, Y.J.
    • Wind and Structures
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    • 제28권2호
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    • pp.71-87
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    • 2019
  • The yaw and interference effects of blades affect aerodynamic performance of large wind turbine system significantly, thus influencing wind-induced response and stability performance of the tower-blade system. In this study, the 5MW wind turbine which was developed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics (NUAA) was chosen as the research object. Large eddy simulation on flow field and aerodynamics of its wind turbine system with different yaw angles($0^{\circ}$, $5^{\circ}$, $10^{\circ}$, $20^{\circ}$, $30^{\circ}$ and $45^{\circ}$) under the most unfavorable blade position was carried out. Results were compared with codes and measurement results at home and abroad, which verified validity of large eddy simulation. On this basis, effects of yaw angle on average wind pressure, fluctuating wind pressure, lift coefficient, resistance coefficient,streaming and wake characteristics on different interference zone of tower of wind turbine were analyzed. Next, the blade-cabin-tower-foundation integrated coupling model of the large wind turbine was constructed based on finite element method. Dynamic characteristics, wind-induced response and stability performance of the wind turbine structural system under different yaw angle were analyzed systematically. Research results demonstrate that with the increase of yaw angle, the maximum negative pressure and extreme negative pressure of the significant interference zone of the tower present a V-shaped variation trend, whereas the layer resistance coefficient increases gradually. By contrast, the maximum negative pressure, extreme negative pressure and layer resistance coefficient of the non-interference zone remain basically same. Effects of streaming and wake weaken gradually. When the yaw angle increases to $45^{\circ}$, aerodynamic force of the tower is close with that when there's no blade yaw and interference. As the height of significant interference zone increases, layer resistance coefficient decreases firstly and then increases under different yaw angles. Maximum means and mean square error (MSE) of radial displacement under different yaw angles all occur at circumferential $0^{\circ}$ and $180^{\circ}$ of the tower. The maximum bending moment at tower bottom is at circumferential $20^{\circ}$. When the yaw angle is $0^{\circ}$, the maximum downwind displacement responses of different blades are higher than 2.7 m. With the increase of yaw angle, MSEs of radial displacement at tower top, downwind displacement of blades, internal force at blade roots all decrease gradually, while the critical wind speed decreases firstly and then increases and finally decreases. The comprehensive analysis shows that the worst aerodynamic performance and wind-induced response of the wind turbine system are achieved when the yaw angle is $0^{\circ}$, whereas the worst stability performance and ultimate bearing capacity are achieved when the yaw angle is $45^{\circ}$.

Seismic behavior of K-type eccentrically braced frames with high strength steel based on PBSD method

  • Li, Shen;Wang, Chao-yu;Li, Xiao-lei;Jian, Zheng;Tian, Jian-bo
    • Earthquakes and Structures
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    • 제15권6호
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    • pp.667-685
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    • 2018
  • In eccentrically braced steel frames (EBFs), the links are fuse members which enter inelastic phase before other structure members and dissipate the seismic energy. Based on the force-based seismic design method, damages and plastic deformations are limited to the links, and the main structure members are required tremendous sizes to ensure elastic with limited or no damage. Force-based seismic design method is very common and is found in most design codes, it is unable to determine the inelastic response of the structure and the damages of the members. Nowadays, methods of seismic design are emphasizing more on performance-based seismic design concept to have a more realistic assessment of the inelastic response of the structure. Links use ordinary steel Q345 (the nominal yielding strength $f_y{\geq}345MPa$) while other members use high strength steel (Q460 $f_y{\geq}460MPa$ or Q690 $f_y{\geq}690MPa$) in eccentrically braced frames with high strength steel combination (HSS-EBFs). The application of high strength steels brings out many advantages, including higher safety ensured by higher strength in elastic state, better economy which results from the smaller member size and structural weight as well as the corresponding welding work, and most importantly, the application of high strength steel in seismic fortification zone, which is helpful to popularize the extensive use of high strength steel. In order to comparison seismic behavior between HSS-EBFs and ordinary EBFs, on the basis of experimental study, four structures with 5, 10, 15 and 20 stories were designed by PBSD method for HSS-EBFs and ordinary EBFs. Nonlinear static and dynamic analysis is applied to all designs. The loading capacity, lateral stiffness, ductility and story drifts and failure mode under rare earthquake of the designs are compared. Analyses results indicated that HSS-EBFs have similar loading capacity with ordinary EBFs while the lateral stiffness and ductility of HSS-EBFs is lower than that of EBFs. HSS-EBFs and ordinary EBFs designed by PBSD method have the similar failure mode and story drift distribution under rare earthquake, the steel weight of HSS-EBFs is 10%-15% lower than ordinary EBFs resulting in good economic efficiency.

다목적함수 최적화 기법을 이용한 우주발사체의 포고억제기 설계 (Pogo Suppressor Design of a Space Launch Vehicle using Multiple-Objective Optimization Approach)

  • 윤남경;유정욱;박국진;신상준
    • 한국추진공학회지
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    • 제25권1호
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    • pp.1-11
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    • 2021
  • 포고 현상은 액체추진 로켓에서 발생하는 축방향의 동적 불안정 진동이다. 동체의 고유진동수와 추진제 공급계의 주파수가 가까와 지면 전체 시스템이 불안정 현상을 보인다. 포고 현상을 예측하기 위해 1단의 추진제 (산화제 및 연료) 탱크는 쉘 요소로, 나머지 구성 요소인 엔진 및 상단은 mass-spring으로 모델링하여 구조해석을 수행하였다. 추진제 공급계의 압력 및 유량 섭동예측에는 transmission line model이 사용되었다. 본 논문에서는 이와 같이 수행된 구조 및 유체 모델링을 통합하여 폐루프 전달함수를 구성하였다. 포고 억제기는 수동적인 방법으로 압력 섭동을 흡수하는 분 기관 및 accumulator로 구성되며 추진제 공급계 중간에 위치한다. 발사체의 비행과정 동안 포고현상을 억제하는 설계 최적화를 위한 설계변수로는 분기관 및 accumulator의 직경 및 길이로 설정하였다. 목적함수로는 포고 억제기의 질량, 그리고 추진제 질량에 따른 폐루프 전달함수의 에너지 최소화로 설정하여 다목적함수 최적화를 수행하였다.

잭업드릴링 리그의 레그와 작업 지원선 충돌에 의한 구조붕괴 거동 평가 (Assessment of the Structural Collapse Behavior of Between Offshore Supply Vessel and Leg in the Jack-up Drilling Rig)

  • 박주신;서정관
    • 해양환경안전학회지
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    • 제28권4호
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    • pp.601-609
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    • 2022
  • 잭업드릴링 리그는 해양 석유와 가스 탐사 산업에서 널리 사용되는 모바일 해양 플랫폼이다. 그것은 시추 및 생산을 위한 캔틸레버 시추 장치가 있는 독립적인 3개의 다리가 있는 자체 승강식 장치이다. 전형적인 잭업리그는 삼각형 선체, 타워형 데릭, 캔틸레버, 잭케이스, 거주구와 다리로 구성되며 여기에는 스퍼드캔 구조, 개방형 트러스, X-교차 구조로 구성된다. 일반적으로 잭업리그는 수심 130m~170m에서만 운용이 되고 있다. 최근 들어 개발 유정이 심해로 이동하면서, 깊은 수심과 가혹한 환경조건을 만족해야 한다. 리그의 작업 상태에서 모든 정적, 동적 하중은 레그(Leg)를 통해서 지탱되는 특징이 있다. 이러한 리그의 중요한 이슈는 순간적으로 큰 충격에너지를 발생시키는 충돌에 대한 레그의 안전성이다. 본 연구에서는 LS-Dyna 프로그램을 이용하여 DNV 선급에서 규정하고 있는 충돌에너지 35MJ 요구사항에 대한 수치해석 및 검증을 수행하였다. 충돌 선박은 배수량 7,500톤 작업 지원선을 사용하였고, 5가지 충돌조건을 선정하였다. 해석결과로부터 모든 충돌조건은 선급 기준을 만족하지 못한다. 코드 방향 충돌조건은 충돌에너지 15MJ, 브레이스 충돌조건은 6MJ이 합리적이다. 따라서 충돌시나리오에 따른 합리적인 충돌에너지 기준의 제정이 필요로 하다.

검무 구조 분석 시론 - 문헌과 음악을 중심으로 - (The Structural Analysis and Criticism of Geommu (Korean Sword Dance) - Focusing in Literary Works and Music -)

  • 김영희
    • 공연문화연구
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    • 제34호
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    • pp.9-42
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    • 2017
  • 한국의 검무는 조선시대까지 의례, 민속예능, 궁중연향, 풍류 등에서 다양하게 추어졌다. 그 중 기생들이 민간과 궁중에서 추었던 여기(女妓) 검무가 현재까지 전승되었는데, 조선 후기 문학작품들에 기록된 검무들은 현행 검무보다 역동적이고 검기(劍氣)를 가득 담은 춤이었다. 하지만 현재 전승되고 있는 기녀 검무들은 의식(儀式)성이 강하고 단아하다. 시대적 변화를 겪으며 검무의 정조(情調)가 변한 듯하다. 그러나 이러한 차이에도 불구하고 시대를 관통하는 검무의 핵심적인 구조가 있을 것이라는 가설 하에 검무의 내적 구조를 시론적으로 분석해 보았다. 이를 위해 현행 검무와 조선 후기 검무의 구조를 교차하여 연구하였다. 조선후기 문학작품 중 박제가의 <검무기>와 정약용의 <무검편증미인>을 분석했고, 무보로 "정재무도홀기"에서 <검기무>와 "교방가요"의 <검무>를 분석하였다. 도입과정에서는 춤꾼이 등장하여 절을 하고 춤꾼의 캐릭터를 보여주고, 무진 무퇴하며 손춤이나 한삼춤을 춘다. 전개과정에서는 춤꾼과 검이 만나는데, 검을 잡을 것인지를 갈등하다가 양 손에 칼을 잡고 춤춘다. 절정과정에서 숙련된 검술과 교전(交戰)의 모습을 보여주고, 마지막에 연풍대까지 춘다. 결말과정에서는 궁중에서 추었던 경우 인사를 하고 마치지만, 교방에서 추었던 경우 칼을 던지고 춤을 마무리한다. 검무의 구조를 도입 - 전개 - 절정 - 결말로 구분하였다. 이러한 네 단계의 전개 구조에 현행 검무(진주검무, 통영검무, 해주검무, 호남검무, 국립국악원의 검기무)의 춤사위 진행을 결부시키고, 반주 장단인 염불 - 타령(또는 늦은타령) - 자진타령 - 타령 - 자진타령의 순서에 따라 검무의 전개를 분석해보았다. 도입과정은 염불이나 타령의 초입부분이다. 기생이 등장하면서 캐릭터가 제시되고, 2열로 나뉘어 상대(相對)하며 춤춘다. 염불과 타령의 도입과정은 여유롭고 우아하게 진행된다. 전개과정은 타령의 중간이나 자진타령에 해당한다. 춤꾼들이 검 앞에 앉아 있거나 앉게 되는데, 칼을 잡기(집검(執劍))까지 갈등의 과정이 보여지다가, 결국 쌍검을 잡고 춤춘다. 타령에서 자진타령 장단으로 속도를 점차 높이며 검을 잡는 과정의 갈등과 긴장감을 고조시킨다. 또 자진타령의 탄력 있는 장단이 춤의 전개를 조금씩 진전시키는 역할을 하게 된다. 그런데 속도를 갑자기 늦추어 타령장단이 3~4장단 배치되었다. 자진타령의 빠른 장단에서 타령의 느린 장단으로 전환되는데, 그 이유는 검무의 진전되는 긴장감을 잠시 끌어내 숨을 고르게 했다가, 다시 속도를 높여서, 이 춤이 절정으로 가기 전에 검무의 묘미를 높이는 효과를 만드는 것이라고 하겠다. 그리고 다시 자진타령으로 속도가 빨라지면 검무의 동작들은 더욱 폭이 크고 역동적으로 펼쳐진다. 고조된 자진타령의 빠르고 힘 있는 장단에 맞춰 추면서 절정과정의 최고조에 이르는 것이다. 마지막 결말은 잦은 타령이 고조되고, 연풍대의 여세를 몰아 일렬로 서서 검을 휘두르며 춤추다가, 인사를 하고 춤을 마친다. 여기까지 자진타령이 이어진다. 이상 검무의 전개 과정에서 염불 - 타령 - 자진타령 - 타령 - 자진타령으로 이어지는 반주음악은 검무의 도입, 전개, 절정, 결말이라는 구조와 긴밀히 연관되어 있고, 각 과정을 선명히 드러내는 역할을 하고 있다. 조선후기 문헌에 기록된 기녀들의 검무와 현행 검무가 진행상에 약간의 차이를 보이지만, 시대를 관통하는 검무의 핵심적인 내적 구조를 파악할 수 있다.

섬유 보강재로 외부 보강된 강섬유 보강 콘크리트 슬래브의 충격저항성능 평가 (Evaluating Impact Resistance of Externally Strengthened Steel Fiber Reinforced Concrete Slab with Fiber Reinforced Polymers)

  • 류두열;민경환;이진영;윤영수
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제24권3호
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    • pp.293-303
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    • 2012
  • 최근 건설기술의 발전에 따라 구조물이 대형화, 고층화, 장대화되고 있으며, 동시에 다양한 기능을 수행하고 있다. 그러나 요즘 들어 그 빈도수가 증가하고 있는 충돌 사고나 테러에 의한 폭발, 화재 등에 의한 극한하중이 상기의 구조물에 작용할 경우, 구조물의 손상뿐만 아니라 인명과 재산의 피해 정도가 상당히 커질 수 있다. 특히, 충격이나 폭발하중은 구조물에 작용하는 압력 또는 하중이 매우 짧은 시간에 발생하게 되고, 이러한 하중을 받는 구조물은 준-정적(quasi-static) 하중을 받는 구조물과는 다른 응답을 나타내게 되며 반드시 변형률 속도와 손상 효과를 고려해서 설계가 이루어져야 한다. 그러므로 이 연구에서는 콘크리트 슬래브의 충격저항성능 향상을 위해서 강섬유를 전체 부피의 0%에서 1.5%까지 혼입하고, 두 가지 종류의 FRP 시트를 인장부에 보강하여 저속 충격하중에서의 휨 실험을 수행하였다. 실험 결과 FRP 시트를 인장부에 보강할 경우에 최대 충격하중 및 소산에너지, 파괴 시의 타격 횟수가 증가하였으며, 최대 처짐 및 회전각은 감소하여 충격저항성능이 크게 향상되는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 추후 극한하중에 노출될 수 있는 주요 시설물의 설계 시 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 이 논문에서는 두 가지 종류의 FRP 시트로 보강된 강섬유 보강 콘크리트 슬래브의 저속 충격하중에서의 동적응답을 해석하기 위하여 외연적 시간적분에 기초한 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하였으며, 해석 결과 오차율 5% 이내로 비교적 정확하게 최대 처짐을 예측하는 것으로 나타났다.