• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권10호
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• pp.39-47
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• 2013

최근 해안을 따라 산업단지 등을 조성하기 위하여 해성점토로 이루어진 준설토를 활용한 매립공사가 활발하게 이루어지고 있다. 하지만 해성점토로 조성된 지반은 전단강도가 매우 작고 압축성이 크게되어 매립지반 위에 항만구조물, 도로 등 구조물을 시공하기 위해서는 지반개량이 필수적으로 수행되어야 한다. 또한 설계 당시 예측한 거동과 실제 발생하는 거동이 상이한 경우가 빈번히 발생하고 있다. 이와같은 문제를 해결하기 위해서는 지반 조성 시에 모래 등 양질의 토사를 이용하여야 하나 토사 부족 및 경제적인 문제로 인해 준설된 해성점토를 사용하는 경우가 대부분이다. 따라서 본 연구에서는 석탄 화력발전소에서 발생하는 석탄회중 재활용되지 않고 매립되는 매립석탄회를 활용하여 준설토와 혼합하여 인공매립토를 조성하여 부지조성에 활용하고자 인공매립토의 역학적 특성을 파악하고자 하였다. 이에따라, 점토와 매립석탄회 저회와 비회 혼합비율이 다른 인공매립토의 전단강도 특성을 살펴보았다. 실험에는 준설토를 대신하여 카올리나이트를 사용하였으며, 시료성형기를 이용하여 총 6종류의 인공매립토 지반을 조성하였으며, 전단강도 특성을 알아보기 위하여 삼축압축시험(CU TEST)을 수행하였다. 시험 결과, 매립석탄회의 혼합비율이 증가할수록 내부마찰각 증가, 점착력 감소, 간극수압계수(A)는 증가하는 경향을 보였으며, 매립석탄회 저회와 비회의 혼합에 따라 저회 보다 비회가 전단강도 및 간극수압계수(A)에 미치는 영향이 적은 것으로 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.33-43
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• 2014

최근 들어 연약지반상에 구조물을 건설하는 경우가 증가하고 있으며, 사회기반 시설의 유지관리 및 건설 비용의 절감을 위해 사전압밀공법 및 연직배수공법과 같은 기존의 방법을 이용하여 지반 개량이 행해지고 있다. 이와 같이 연약점성토 지반상에 다양한 개량공법이 적용 될 때, 점성토의 낮은 투수계수로 인한 장기간에 걸친 압밀침하가 중요하게 된다. 압밀침하와 관련된 기존 연구결과에 따르면, 기존의 표준압밀시험의 재하기간은 압밀정수 산정에 최소한 10일 이상의 시간을 요하게 된다. 따라서 이 연구에서는 서남해안의 대표적인 연약지반으로 구성된 광양만 재성형 해성점토를 이용하여 표준압밀시험과, 일정변형률 압밀시험의 변형률 속도를 변화시킨 실험을 수행하였다. 실내시험결과를 통해 등변형률 속도에 따른 압축특성, 변형률-유효응력관계, 재하속도에 따른 간극수압 변화특성, 압밀정수와 등변형률 속도의 관계를 비교/분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.302-307
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• 2016

다단 딥드로잉의 기술은 제조 비용과 사이클 시간 단축 등의 장점으로 인해서 금속 성형 산업에 널리 적용되고 있다. 다단 딥드로잉으로 만들어진 제품의 형상이 복잡하고 세장비 큰 특징을 가진다. 예를 들어, 휴대 전화의 배터리 캔은 대표적으로 다단 딥드로잉으로 만들어진 제품이다. 배터리캔의 형상은 높이와 두께의 큰 종횡비를 가지고 있기 때문에 제조하기 무척 어렵다. 또한 최종 조립된 부품은 다단계 딥드로잉 후 스프링백으로 인해 조립 문제가 발생한다. 이러한 배터리 캔의 조립 시 발생하는 품질 문제를 개선하기 위해서 는 드로잉 후 스프링을 줄이기는 것이 매우 중요하다. 스프링백을 감소시키기 위해 산업 현장에서는 over bending, corner setting 및 Ironing 등의 경험적 방법을 적용해 왔으나, 본 연구에서는 유한 요소법을 이용한 보토밍(Bottoming)법을 제안하여 스프링을 줄이는 실용적이고 과학적인 방법을 제안하였다. 보토밍은 드로잉으로 성형된 최종 판재에 펀치로 압축 응력을 더욱 부가하여 스프링을 감소시키는 방법이다. 최적의 금형설계를 위해서 다양한 경우의 보토밍 공정 해석 시뮬레이션이 상용 유한요소 해석프로그램 (DYNAFORM)을 이용하여 연구되였다. 보토밍 공정을 적용한 제품의 스프링백 시뮬레이션 결과와 실험 결과와 비교되었고 그 시뮬레이션 결과는 실험과 잘 일치함을 보여 주었다. 결론적으로, 제안된 보토밍 방법은 산업계에서 스프링을 줄이기 위한 실용적인 방법으로 널리 사용될 것으로 예상된다.

• Composites Research
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• 제32권5호
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• pp.216-221
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• 2019

Piecewise Integrated Composite (PIC) 보는 하중 유형에 따라 구간을 나누어, 각 구간마다 하중 유형에 강한 복합재료의 적층 순서를 배열한 보이다. 본 연구에서는 보의 거동을 고려하여 PIC 보의 구간을 머신 러닝을 통해 나누어 기존에 제시되었던 PIC 보에 비해 우수한 굽힘 특성을 갖게 하는 것이 목적이다. FE 모델의 240개 요소가 참조점으로 선택되었다. 선행 유한요소해석은 머신 러닝의 학습데이터 생성을 위하여 규칙적으로 분포된 참조점에서 3축 특성 값(Triaxiality)으로 나타냈다. 3축 특성 값은 인장, 압축 그리고 전단의 하중유형을 나타낸다. 머신 러닝 모델은 하이퍼파라미터(Hyperparameter)와 학습데이터로 구성되었으며, 하이퍼파라미터 튜닝을 통해 적절한 하중 충실도를 도출하였지만, 거동이 큰 보의 옆면에서는 적절하지 않은 하중 충실도가 도출되었다. 이를 해결하기 위하여 고르게 배치한 참조점을 보의 거동에 따라 배치하여 학습 데이터를 얻었고, 머신 러닝 모델이 생성되었다. 앞서 생성된 머신 러닝 모델을 통하여 보가 매핑 되었고, PIC 보에 대하여 유한요소 해석을 진행한 결과, 기존에 제시되었던 PIC 보에 비해 최대하중과 흡수 에너지가 커지는 특성이 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권7호
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• pp.57-65
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• 2011

본 연구에서는 3차원 개별요소해석 코드인 Particle Flow Code, $PFC^{3D}$(Itasca)를 이용, 조립재료의 실내 삼축압축시험에 대한 개별요소 수치 모델링을 수행하였으며, 해석 모델과 개별요소를 대상으로 다양한 상사 조건에 대한 개별요소 수치 모델링을 수행, 그 결과를 통해 각각의 스케일 조건이 최종 수치 모델링 결과에 미치는 영향을 분석하였다. 3차원 개별요소 수치 모델링은 기존 2차원 모델링 대비 별도의 간극률 환산 없이 정확한 초기 조건 구현이 가능했으며, 응력-변형 및 체적변화 거동, 강도정수등에 있어 실내시험 결과와 유사한 수치 해석적 예측이 가능하였다. 해석 모델과 개별요소에 대한 다양한 상사비 조건별 수치 모델링 결과, 3차원 해석 시의 안정적 예측결과 도출 및 수치 시험실 활용에 대한 적정성을 확보하되, 해석시간 단축 및 해석 효율성 확보를 위해서는 해석 모델과 개별요소에 대한 적정 상사비 결정이 필요함을 알 수 있었다. 해석 모델의 크기와 개별요소의 입경크기를 변화시켜 개별요소 수치모델링을 수행한 결과, 대부분의 경우 전체적인 응력-변형 거동에 차이가 발생하였지만, 점착력과 내부 마찰각의 강도정수는 $D_{mod}/D_{gmax}$ < 10 조건에 유사한 결과를 보였으며, 개별요소 방법이 수치 시험실 기법을 이용한 강도정수 산정에 효과적으로 적용될 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권2호
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• pp.68-75
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• 2022

본 연구에서는 PSC 구조물의 프리스트레스를 직접적으로 평가하기 위해 헤테로코어 광섬유를 활용하여 콘크리트의 변형량 계측을 기반으로 하는 새로운 센서모듈을 제안하고 성능실험을 수행하였다. 헤테로코어 광섬유는 전송로의 특정 부분이 구부러지면 광 손실이 발생하며, 곡률의 크기에 따라 광 손실량이 선형적으로 변한다. 센서모듈의 계측 성능과 광섬유의 적용성을 확인하기 위해 센서모듈에 변형을 발생시키며 광섬유를 통과하는 빛을 전력으로 변환하여 측정하였다. 센서모듈을 매립시킨 지름 15cm, 높이 35cm의 원주형 콘크리트 공시체에 최대 변형량 0.5mm을 0.12mm/min의 속도로 발생시키는 동안 광섬유를 통과한 빛은 변형과의 관계에서 0.9333의 선형성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 이번 실험의 결과를 통해 헤테로코어형 광섬유를 활용한 센서모듈을 구조물에 매립하여 콘크리트 압축변형량 계측을 통해 PSC 구조물의 프리스트레스를 직접적으로 평가하는 것이 가능할 것으로 판단되며, 앞으로 진행될 PSC 부분 거더 모델 실험에 적용할 쉬스관 일체형 센서모듈 개발에 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.167-174
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• 2022

이 연구의 목적은 감쇠능력이 우수한 재료로 구성된 DUS(damping-up system)의 동적특성을 평가하고 일반 행어볼트와의 성능을 비교하는데에 있다. 주요변수는 고무의 종류 및 경도(𝜂_H) 그리고 프리스트레스력(고무의 응력-변형률 관계에서 압축변형률(𝜂_R)로부터 환산된 값)이다. 동적특성은 고유진동수(𝜔_n), 최대 응답가속도(A_m), 증폭계수(𝛼_p), 최대 상대변위(𝚫_m) 및 감쇠비(𝜉_D)로부터 평가되었다. 실험결과 DUS의 A_m, 𝛼_p 및 𝚫_m 는 일반 행어볼트 보다 각각 46.3%, 46.6% 및 62.9% 낮았으며, 𝜉_D는 3.89배 높았다. 특히 DUS의 𝛼_p 는 평균 1.3으로서 KDS 41 17 00의 강성요소에서 제시하는 값과 비슷한 반면, 일반 행어볼트의 𝛼_p 는 2.45로 연성요소에서 제시하는 값과 비슷하였다. 결과적으로 DUS의 최적상세는 𝜂_H가 50인 NR(natural rubber)과 45인 EPDM(ethylene propylene diene monomer)을 권장하며, 이들의 𝜂_R는 5%로 추천한다.

• Composites Research
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• 제36권1호
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• pp.53-58
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• 2023

PIC 설계 방법은 선행 유한요소해석을 통해 하중 유형을 나누어, 각 구간마다 하중 유형에 강한 복합재료의 적층 각도 순서를 배치하는 방법이다. 기존 연구에서는 효율적으로 구간을 나누기 위하여 PIC 설계 방법에 머신 러닝이 적용되었으며, 학습 데이터는 선행 유한요소해석 결과 값을 통해 전체 요소의 일부인 참조 요소에서의 인장, 압축 그리고 전단과 같은 하중 유형으로 나누어 라벨링 되었다. 하지만 좌굴에 대해 고려되지 않아서 좌굴 발생 시, 적절한 하중 유형으로 나눌 수 없기 때문에 이를 해결하기 위한 방법이 필요하다. 본 연구에서는 좌굴이 고려되기 위한 새로운 하중 유형 분석 방법을 기존의 PIC 설계에 적용하는 기법(PIC-NTL)이 제안되었다. 좌굴의 하중 분석은 각 플라이(Ply)별 응력 3축 특성을 통해 진행되었으며, 요소의 두께 방향으로 동일한 크기의 두 영역으로 나누어진 판단 영역 내에서 결정된 하중 유형을 통해 대표 하중 유형이 지정되었다. 학습 데이터의 특성 값은 참조 요소의 좌표, 라벨(Label)은 각 판단 영역의 대표 하중 유형으로 구성되었으며, 이 데이터를 통해 머신 러닝 모델이 학습되었다. 머신 러닝 모델의 성능에 영향을 미치는 하이퍼파라미터는 베이지안 알고리즘을 통하여 최적 값으로 튜닝되었다. 튜닝 된 머신 러닝 모델의 중 SVM 모델이 가장 높은 예측률과 ROC-AUC로 나타났으며, 해당 모델을 통해 예측된 데이터가 유한요소 모델에 매핑되었다. 기존에 제안된 PIC 설계 방법과 비교하기 위하여 사각관 형태의 모델을 압축시키는 유한요소해석이 진행되었으며, 본 연구에서 제안된 설계 방법이 강도와 에너지 흡수율에서 더 우수함이 검증되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.213-220
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• 2023

본 논문에서는 한국전통게임에 사용되는 접이식 종이구조물(이하 딱지)의 접이과정을 모델링하고 게임의 승리조건을 만족시키는 충돌조건을 유전알고리즘을 이용하여 산정하는 과정을 서술하였다. 딱지는 A4용지 2장으로 구성되는 것을 가정하였다. 접이과정은 강제경계조건을 부여하여 날개부분을 꼬임의 위치로 변형시키고 강체판의 강제경계조건을 이용하여 딱지를 압착하였다. 이후 복원력에 의한 완화해석을 수행하여 게임에 사용된 딱지의 형상과 응력상태를 구성하였다. 얻어진 동일한 2개의 딱지 중 타격딱지를 주어진 충돌위치로 강제변위에 의해서 이동시키고 주어진 충돌속력에 대한 충돌해석으로 게임의 진행과정을 해석하였다. 이 때 승리조건인 피격딱지의 반전을 일으키는 충돌조건을 산정하기 위하여 유전알고리즘을 이용한 최적화해석을 수행하였다. 이 과정에서 효율적인 해석을 위하여 충돌해석을 2단계로 나누고 1단계의 해석결과 피격딱지에 반전이 발생할 가능성이 있는 경우에만 2단계해석을 진행하였다. 1단계 해석에서 유전알고리즘의 적합함수는 피격딱지의 방향코사인이었고 2단계해석에서는 속도의 역수로 하여 전체적으로는 가장 낮은 충돌속력을 가지는 충돌조건을 찾아내고자 하였다. 해석수행결과 다양한 압착두께에 따른 최적의 충돌조건을 찾아 낼 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권11호
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• pp.77-85
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• 2007

본 연구에서는 준설토 및 Bottom ash를 동시에 재활용하기 위하여 개발된 복합지반재료의 역학적 특성을 고찰하였다. 본 실험에서 제작된 복합지반재료는 부산 신항 건설현장에서 채취한 준설토, 시멘트, 기포 및 삼천포 화력발전소에 서 발생한 Bottom ash로 구성되어졌다. 다양한 배합비로 제작된 복합지반재료의 역학적 특성을 고찰하고, 특히 Bottom ash 혼합에 의한 역학적 거동 특성을 조사하기 위하여 다양한 실내실험이 수행되어졌다. 복합지반재료에 대한 실험결과 응력-변형 관계와 일축압축강도는 배합조건에 크게 의존하는 것으로 나타났고, 특히 Bottom ash 혼합시 압축강도 및 응력-변형 곡선의 기울기가 증가하는 Bottom ash 보강효과를 확인하였다. 복합지반재료의 압축강도는 양생기간이 증가할수록 증가하며, 28일 강도는 7일 강도의 약 $1.7{\sim}1.8$배 증가하는 것으로 나타났다. 복합지반재료의 단위중량은 기포함량에 크게 의존하였다. 복합지반재료의 변형계수($E_{50}$)은 Bottom ash의 혼합으로 인해 강도가 증가함에 따라 증가되었다.