• 화약ㆍ발파
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• 제30권2호
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• pp.29-42
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• 2012

발파 시 자유면의 이동은 대상암반의 역학적 특성 및 발파조건, 특히 암반의 불연속면 특성과 폭약의 종류, 장약량, 저항선, 공간격, 공간 또는 열간 기폭시차 및 전색상태 등 여러 가지 변수들에 의해 달라지며, 이는 발파진동의 크기, 폭음 및 파쇄도에 커다란 영향을 미친다. 현재 국내 노천발파 현장의 발파설계는 대부분 인접 보안물건에 대한 안전성을 최우선으로 하고 있으나 대규모 발파가 이루어지는 노천현장에서는 발파 시 자유면의 이동을 분석하여 진동을 제어하고 파쇄도를 향상시키기 위한 최적 조건의 발파 설계를 하는 것은 매우 중요하다. 고속 디지털 동영상 분석을 통하여 발파 후 최초 자유면 암반의 움직임, 전색의 적정성, 발파암의 이동 궤적, 발파암의 이동방향과 속도, 최적의 기폭시스템 분석이 가능하다. 외국에서는 이와 같은 방법이 발파설계 및 평가를 위한 유용한 도구로 활용되고 있으나 국내에서는 그 연구가 미미하다. 따라서 본 연구는 디지털 고속 동영상 분석에 의한 최적 발파설계 및 평가에 대한 기초적인 연구를 수행하였다. 셰일과 화강암으로 구성된 대규모 노천 발파현장 2개소에서 Emulsion과 ANFO 두 종류 폭약에 대한 암반 파쇄과정을 촬영한 디지털 고속동영상을 분석하여 자유면 암반의 변위, 이동속도 등을 분석하고 2차원 유한요소 해석 프로그램인 AUTODYN을 사용하여 폭약의 폭굉압력, 폭굉 전달시간, 발파 후 최초로 암반에 변위가 발생되는 반응시간, 발파 후 자유면 암반의 이동형상에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석 및 디지털 고속 동영상을 분석한 결과, 암반의 종류에 관계없이 발파공 전면 자유면 암반의 이동형상은 주상 장약부의 중간 부근에서 변위 및 이동속도가 가장 크게 발생되어 가운데 부분이 활처럼 휘어진 형상을 나타내었다. 폭약의 폭굉압력, 폭굉 전달시간, 발파 후 최초로 자유면 암반에 변위가 발생되는 반응시간의 경우 Emulsion 폭약이 ANFO보다 폭굉압력 및 폭속이 크고 초기 변위 반응시간이 빠르게 진행되는 것으로 분석되었다.

• Smart Structures and Systems
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• 제20권1호
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• pp.61-74
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• 2017

One of the most reliable and simplest tools for structural vibration control in civil engineering is Tuned Mass Damper, TMD. Provided that the frequency and damping parameters of these dampers are tuned appropriately, they can reduce the vibrations of the structure through their generated inertia forces, as they vibrate continuously. To achieve the optimal parameters of TMD, many different methods have been provided so far. In old approaches, some formulas have been offered based on simplifying models and their applied loadings while novel procedures need to model structures completely in order to obtain TMD parameters. In this paper, with regard to the nonlinear decision-making of fuzzy systems and their enough ability to cope with different unreliability, a method is proposed. Furthermore, by taking advantage of both old and new methods a fuzzy system is designed to be operational and reduce uncertainties related to models and applied loads. To design fuzzy system, it is required to gain data on structures and optimum parameters of TMDs corresponding to these structures. This information is obtained through modeling MDOF systems with various numbers of stories subjected to far and near field earthquakes. The design of the fuzzy systems is performed by three methods: look-up table, the data space grid-partitioning, and clustering. After that, rule weights of Mamdani fuzzy system using the look-up table are optimized through genetic algorithm and rule weights of Sugeno fuzzy system designed based on grid-partitioning methods and clustering data are optimized through ANFIS (Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System). By comparing these methods, it is observed that the fuzzy system technique based on data clustering has an efficient function to predict the optimal parameters of TMDs. In this method, average of errors in estimating frequency and damping ratio is close to zero. Also, standard deviation of frequency errors and damping ratio errors decrease by 78% and 4.1% respectively in comparison with the look-up table method. While, this reductions compared to the grid partitioning method are 2.2% and 1.8% respectively. In this research, TMD parameters are estimated for a 15-degree of freedom structure based on designed fuzzy system and are compared to parameters obtained from the genetic algorithm and empirical relations. The progress up to 1.9% and 2% under far-field earthquakes and 0.4% and 2.2% under near-field earthquakes is obtained in decreasing respectively roof maximum displacement and its RMS ratio through fuzzy system method compared to those obtained by empirical relations.

• 한국재난관리표준학회지
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• 제3권2호
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• pp.57-64
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• 2010

본 연구는 신설 터널 발파 시 기존 터널 거동 및 시설물 안전에 관한 연구로서 설계 당시에는 신설 터널의 안전성에 초점을 맞추다 보니 기존 터널 내부에 설치되어 있는 제연 팬 등과 같이 시설물의 안전성을 확보하기 위한 세부적인 설계에 있어서 다소 미흡한 면이 있었다. 기존 터널의 최근 10년간 교통사고 유형을 분석한 결과 주행 중인 차량 간 긴급 상황 및 상호 장애요소 발생 시 미처 대처하지 못해 발생하는 사고가 대부분인 것을 알 수 있었다. 이런 점을 감안하여 신설 터널 시점 부 및 본선 구간 발파 시 장약량을 최소화하였고 피난연결통로 굴착은 대구경 심빼기 발파공법으로 변경 시공하여 진동을 최소화함으로써 기존 터널 내부의 시설물 안전성을 확보하였다. 정량적 분석 방법으로서는 각종 계측기를 설치하여 신설 터널 주변 민가, 기존 터널 내부 및 제연 팬 주위에 설치하여 실시간 변위를 파악하여 교통류 차단 없이 정상 흐름을 확보하였다. 향후 대도심지에 위치하면서 기존 터널과 인접한 터널 설계 시 터널 내부 시설물 안전성 확보를 위해 발파 장약량, 발파공법 및 계측방법의 개선 방안을 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.120-127
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• 2016

본 연구에서는 수문의 설치방향에 따른 최적의 설치방향을 규명하기 위하여, 모형 제작에 의한 수문 진동실험을 수행하고, 진동특성이 연구되어진다. 47.5m 원형게이트가 아크릴을 사용하여 1:31 축척으로 제작되고, 납으로 질량이 보완된다. 먼저 모형을 검증하기 위하여 모형의 고유진동수가 측정되고, 원형 수문의 유한요소 해석 값으로 부터 환산된 고유진동수와 비교된다. 모형은 1.6m 폭을 갖는 콘크리트 수로에서 정방향과 역방향 설치에 따른 각각의 실험이 이루어 졌다. 각 방향 실험에서는 수문 개방고와 상하류 수위에 따른 여러 조건에서 수직진동이 측정되어 졌다. 실험결과를 바탕으로 정뱡향과 역방향 설치에 대한 진동현상을 서로 비교 분석하였다. 정방향 모형은 수문이 많이 열렸을 때 하단부의 수평트러스 부재를 치는 뒤돌아 치는 와류에 의하여 진동이 크게 발생하였고, 작은 개방고에서 suction force에 의한 진동이 발생하였다. 그러나 역방향 모형에서는 이러한 현상이 발생하지 않는다. 마지막으로 95m 수문의 진동실험결과와 본 47.m의 실험결과를 같이 비교하여 평가하였다. 실험결과 여러 실험 조건에서 진동이 작게 측정되는 역방향 배치 모형이 더 합리적인 것으로 분석되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.48-61
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• 2012

열차 진동 저감을 위한 플로팅 슬래브궤도의 설계에 있어서 주행 안전, 승차감 및 사용성을 확보하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 플로팅 슬래브궤도에서 열차 주행안전과 승차감, 사용성 확보를 위한 요구조건을 분석하여 제시하였고, 열차-궤도 상호작용을 고려한 동적 해석기법을 적용하여 시스템 고유진동수, 스프링 지지간격 및 배치방법, 감쇠비 등 주요 시스템 설계변수에 따라 일반 콘크리트궤도와의 접속구간을 포함한 플로팅 슬래브궤도 구간에서의 열차 및 궤도의 동적 거동을 분석하였다. 연구결과에 따르면 일반 궤도와 플로팅슬래브궤도 간의 접속구간에서의 지지강성의 차이에 의해 윤중 변동율, 레일 응력, 레일 인상력 등의 동적 응답이 크게 증가하는 것으로 나타났으며, 따라서 접속구간에서 스프링 지지간격을 좁히거나 스프링 강성의 차이를 완화시키는 방안이 주행안전과 궤도 사용성 확보를 위해 효과적인 것으로 나타났다. 한편 차체 가속도로 평가하는 승차감은 접속구간에서의 지지강성의 차이에 의해서는 거의 영향을 받지 않고, 시스템 튜닝 주파수에 의해 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났으며, 승차감 확보를 위해서는 적절한 시스템 튜닝 주파수를 선정하는 것이 매우 중요한 것으로 나타났다. 이 밖에 감쇠비, 스프링 간격, 열차속도에 따른 영향을 분석하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.19-33
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• 2008

구조물에 고유한 진동수,모드형태 및 감쇠비 등과 같은 동적성능치를 추출하기 위하여 25층 및 42층 건물에 대하여 자연진동에 의한 동적계측실험을 수행하였다. 고려된 건물은 주요 횡하중 지지기구로서 코아벽체 혹은 전단벽체가 추가된 철근콘크리트건물이며, 입면 혹은 평면상으로 골조가 혼합된 구조형식을 나타낸다. 특히, 25층 건물은 측면에 위치한 코아벽체 이외에 상부로부터 내려오는 전단벽 구조가 4층 바닥이하에서 골조형식으로 전환되는 복잡한 구조이다. 이와 같은 이유 및 건물 주방향의 유사한 강성배치로 매우 근접하고 혼합된 모드형태가 예상되어 시스템판별 시 어려움이 예상된다. 현재까지 개발된 다양한 시스템판별법을 대상건물의 자연진동 실측기록에 적용하여 모달계수를 유도하였으며, 그 결과를 비교 분석하였다. 3개의 주파수영역 및 4개의 시간영역에 근거한 응답의존 시스템판별법이 고려되었다. 서로 다른 시스템판별법에 의하여 추출된 고유진동수 및 감쇠비는 대체로 상당한 일치를 보였으나, 모드형태는 사용된 방법에 따라 정도가 다르게 불일치를 나타냈다. 실험으로부터 추출한 성능치와 초기 유한요소해석 값을 비교해 본 결과 대상건물 모두 적어도 저차 3개의 고유진동수에서 2배 정도의 차이를 나타냈다. 실험과 해석결과의 일치를 위하여 몇몇 수동모델향상이 시도되었으며, 허용할 만한 결과를 획득하였다. 사용된 시스템판별법에 대하여 각자의 장, 단점에 대하여 기술하였으며, 본 연구와 같은 실제 대형구조물에 대하여 자동모델향상기법을 적용할 시 예상되는 문제점에 대하여 토의하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제54권5호
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• pp.17-23
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• 2017

광전류센서는 전자기파 간섭에 영향을 받지 않으며 뛰어난 절연특성을 가지고 있어 발전소와 같은 고전압 대전류 환경에서 운용하기에 적합하다. 하지만, 온도변화와 진동과 같은 외부의 환경변화가 큰 상황에서 운용해야 하므로 센서의 높은 신뢰성이 요구된다. 그 때문에 안정성과 관련된 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 논문에서는 폴리머 광집적회로를 이용한 편광회전반사간섭계를 이용하여 신뢰성을 향상시킨 광전류센서를 제안한다. 여러 가지 독립적인 광소자들을 하나의 칩 상에 집적하여 안정성을 향상시키고 대량생산을 통한 저가격의 광전류센서 제작 가능성을 높였으며, 이를 이용하여 실제 현장에 적용하기 위한 특성평가를 수행하였다. 대전력 공급원을 이용하여 0.3 kA~36 kA 범위의 전류를 광센서에 인가하였을 때 선형적인 동작특성을 볼 수 있었고 센서의 오차는 $0{\pm}.5%$ 이내로 나타났다. 장시간 동작시에도 센서의 오차범위는 $0{\pm}.5%$ 이내로 유지되었다. 또한, 60 Hz~10 kHz 범위에 걸친 주파수 응답 특성 측정 결과 제안된 OCT의 3-dB 주파수 대역은 10kHz를 훨씬 넘는 것으로 확인되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.793-804
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• 2006

구조적 경제적 효율성을 갖춘 다양한 형태의 철도교량이 중소경간 적용을 위해 개발되고 있다. PSC 거더의 긴장방법 차이에 따른 단면효율화, 허용응력이 서로 다른 강재와 콘크리트를 효율적으로 합성시킨 형태의 교량 들이 개발되고 있으며, 본 연구에서 다루는 프리스트레스트 강합성 거더도 그 중 한 예이다. 프리스트레스트 강합성 거더 교량은 구조적 개념에 따라 형고 및 자중을 줄이고 경간을 장대화할 수 있는 장점을 갖고 있다. 그러나, 이와 같은 장대화된 보다 유연한 교량은 상대적으로 동적거동이 불리 할 수 있으며, 특히 철도교량의 경우 일정간격으로 반복되는 열차하중에 대한 공진 검토가 필수적이며, 동적응답의 검토 시 정확한 동특성 입력은 매우 중요하다. 본 연구에서는 정확한 고유진동수 및 감쇠비 추출을 위하여 실물 모형을 제작하여 모달테스트를 수행하였다. 모달테스트를 위한 가진방법으로 기존의 충격햄머와 디지털 콘트롤에 의한 가진기를 사용하였으며, 구조물 손상 후 동특성 변화 고찰을 위한 모달테스트도 수행하였다. 모달테스트 결과에 의한 동특성 값을 주행열차하중 해석에 적용하여 다양한 매개변수연구를 통한 철도교량 동적거동을 분석하였다. 동적처짐, 충격계수, 상판의 연직가속도, 단부꺾임각 등에 대하여 열차별, 속도별 동적해석을 수행하여 국내외 철도교량 동적성능 평가기준과 비교하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권5호
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• pp.285-295
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• 2020

해상에 설치된 관측타워에 미치는 환경 하중 변화에 따른 구조물의 동특성 파악은 구조물의 안전성 평가에 중요한 인자로 활용되고 있다. 이 연구에서는 새만금 방조제 인근에 위치한 만경해상관측타워(이하 만경타워) 구조물에 대한 현장계측실험을 통하여 동특성을 분석하고 수치해석모델을 구성하였다. 계측실험 결과, 조위가 하강할수록 고유주파수는 증가하는 추세를 보였다. 또한 동일한 모드가 2개의 주파수를 갖는 것을 확인하였으며, 이는 세굴에 의하여 파일과 지반이 접촉 시에 고유주파수가 일부 증가하는 현상으로 판단되었다. 수치해석을 위하여 구조물의 상부 질량, 가상고정점, 세굴 깊이 및 유체 영향을 고려한 부가 질량 등을 만경타워의 구조적 특성으로 반영하였으며, 추정된 고유주파수 및 패턴서치 알고리즘으로부터 수치해석모델에 대한 모델 개선 작업을 수행하였다. 개선된 해석모델로부터 추후 만경타워에 대한 안정성 검토 측면에서의 연구에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.165-172
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• 2017

도심을 지나는 철도 궤도는 급격한 곡선 구간이 존재하며, 철도차량이 곡선부를 주행하며 발생시키는 높은 주파수의 스킬소음은 곡선부 인근에 소음 민원을 야기하고, 해당 구간 궤도의 마모를 과도하게 발생시킨다. 본 논문에서는 대표적 비선형, 과도 특성인 스킬소음의 현상을 정확하게 파악하기 위해서 실차를 대상으로 곡선부 스킬 소음실험을 수행하였다. 특정 대차내 4 차륜을 대상으로 스킬소음의 음압의 크기, 주파수 특성, 주행 속도 변화에 따른 영향, 차륜의 진동응답특성과 스킬소음의 연관관계를 파악하였다. 동시에 차륜과 레일의 접촉 위치의 변화를 촬영한 영상을 분석하여 스킬소음 발생시 차륜의 레일에 대한 상대적 움직임에 대한 현상을 살펴보았다. 철도 차량 곡선 주행시 스킬소음은 내측 전륜에서 가장 크게 발생하며, 이는 차륜의 횡방향 진동 응답 특성과 관련이 있다고 생각된다. 이 발생 스킬소음의 크기는 차량 속도 증가와는 직접적인 관련이 없음을 알 수 있었다.