• 터널과지하공간
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• 제25권2호
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• pp.155-167
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• 2015

본 연구에서는 TOUGH2-FLAC3D 연계해석기법을 이용하여 암반공동에 고온의 열에너지를 30년간 저장하는 경우 주변 암반에 야기되는 열-수리-역학적 연계거동을 살펴보았다. 열에너지저장에 따른 암반의 거동 특성 및 환경 영향을 예측하고 이에 대한 제어기준을 수립하기 위한 기초 연구로서, 저장소 주변 암반에서 발생하는 열-수리 흐름과 역학적 거동의 상호작용에 대하여 검토하였다. 기본해석으로서 결정질 암반 내 원통형 공동에$350^{\circ}C$의 대용량 열에너지를 저장하는 경우를 모델링하였으며, 열에너지저장소의 단열성능은 고려하지 않았다. 암반 내 열전달의 주요 메카니즘은 암반의 전도에 의한 것으로 판단되며, 암반의 역학적 거동은 수리적 요소보다는 열적 요소에 지배적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 암반과 지하수 가열에 따른 유효응력 재분포 양상과 열팽창으로 인한 암반 변위 및 지표 융기를 검토하였으며, 주변 암반에서의 전단파괴 위험도를 정량적인 수치를 통해 제시하였다. 암반 가열에 따른 열팽창으로 인하여 지표면에서 수 cm의 융기가 발생하였으며, 저장공동 상부에 인장응력이 크게 발달하면서 전단파괴의 위험도가 증가하는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제28권6호
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• pp.670-691
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• 2018

본 논문에서는 국제공동연구 DECOVALEX-2019 프로젝트의 일환으로 수행된 Task B Benchmark Model Test(BMT)의 연구 결과를 소개하였다. Task B는 'Fault slip modelling'을 연구주제로 하며, 유체의 주입으로 인해 발생하는 단층의 재활성과 수리역학적 연계거동을 예측할 수 있는 해석기법을 개발하는 데에 목적이 있다. BMT 시나리오 해석은 각 참가팀들의 수치모델이 단층의 수리역학적 연동거동을 적절히 모사할 수 있는지 교차검증함으로써 각 해석코드의 완성도를 높이기 위하여 수행되었으며, 주입압 적용 조건, 단층 물성, 수리역학적 연동해석 조건 등에 따라 7개의 해석 모델로 이루어져 있다. 본 연구에서는 TOUGH-FLAC 연동해석 기법을 이용하여, 역학적 변형으로 야기되는 단층의 수리적 물성 변화와 간극의 기하학적 변화를 동시에 반영할 수 있는 수리역학적 커플링 모듈을 개발하였다. BMT 시나리오 해석을 위하여 Task B 1단계(Step 1) 연구에서 개발된 수치모델을 일부 수정하였고, 단층의 변형에 따른 압축률과 투수계수, 단층의 해석 메쉬의 변화가 해석에 반영될 수 있도록 하였다. 단층의 투수량계수와 저류계수가 단층 내 압력 분포, 주입수량, 변위, 응력 등 수리역학적 거동에 미치는 영향을 검토하였으며, 수정된 수치모델을 기수행된 1단계 연구에 적용하여 해석결과를 업데이트하였다. 해석 결과, 본 연구에서 개발한 해석기법이 물 주입으로 인한 단층의 거동을 합리적인 수준에서 재현할 수 있는 것으로 판단할 수 있었다. 본 연구의 해석모델은 Task B에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 연구의 현장시험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다.

• 한국지구과학회지
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• 제32권6호
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• pp.640-653
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• 2011

이 연구에서는 기존의 탄성파 모델링 알고리즘에 지진 송신원을 적용하고, 음향-탄성파 결합 매질을 구현하여 남극대륙 주변과 같은 극지해역에서 발생할 수 있는 지진파의 거동을 모사한다. 기존의 변위근사 유한차분법과 달리 속도-응력 식으로 구성되는 엇격자 유한차분법의 경우 다양한 송신원을 구현하는데 적합하므로 변위-속도-응력 식에 기초하여 개발된 3차원 엇격자 유한차분법 알고리즘과 이중 우력(Double Couple Forces)을 이용하여 구현한 지진 송신원을 접목시켜 지진파의 거동을 모사한다. 좌수향 주향이동단층, 정단층, 역단층 형태의 지진 송신원에 대해서 개발된 알고리즘을 검증한 결과 이론적으로 예측되는 P파의 초동을 정확히 모사할 수 있었고, 섭입대 모델에 대한 수치모형실험 결과 섭입대에서 역단층에 의해 발생된 후 대륙지각, 해양지각 및 해양에서 전파되는 지진파의 거동양상이 정확하게 모사되는 것을 확인할 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권1호
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• pp.82-89
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• 2016

본 연구에서는 국내 여수항만에 길이 500미터, 폭 200미터, 두께 2미터인 폰툰형 VLFS타입의 해상부두를 제안하였다. 이 구조물은 해상에서 오랫동안 파랑하중을 견뎌야하므로 파랑응답해석이 필수적이다. 유체-구조부 해석에는 직접법을 사용하였고, 연성운동방정식을 수치해석하여 응답 결과를 구하였다. 구조부는 유한요소법을 이용하여 계산하였으며, 유체부는 경계요소법을 사용하여 분석하였다. 탄성변형과 강체운동으로 인한 동적응답을 수치적으로 분석하였으며, 파장, 수심, 파향, 구조물의 강성 요소를 고려하여 규칙파에 대한 응답을 해석하였다. 연구의 결과, $L/{\lambda}$ 1.5를 기준으로 응답이 변화하였고, 입사파의 방향에 따라 비틀림 현상이 나타났다. $L/{\lambda}=8.0$의 경우 수심이 증가할수록 입사측에서의 응답이 증가하는 경향이 나타났고, 강성의 변화에 따라 수직변위진폭의 피크점이 좌우로 이동하였다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.568-585
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• 2022

본 연구에서는 3차원 입자기반 개별요소모델(grain-based distinct element model, GBDEM)을 이용하여 암석 균열의 열에 의한 미끄러짐 거동을 해석하였다. 이는 DECOVALEX-2023 프로젝트 Task G에 참여하여 수행한 연구로, 해석대상은 한국건설기술연구원에서 수행된 saw-cut 균열 시료에 대한 열-역학적 하중 재하 실험 결과이다. 여기에서는 암석 시험편을 Voronoi 다면체의 집합체로 모델링하고, 개별요소법 코드인 3DEC을 통해 입자와 입자 간 경계면, 내부에 포함된 균열에서의 열-역학적 연계거동을 해석하였다. 주요 해석내용은 가열로 인한 암석 표면의 온도 분포, 열응력의 증가에 따른 주응력 변화, 균열의 전단변위와 수직변위이다. 해석 결과, 상기 수치모델은 실내실험에서 관찰된 열전달과 열손실 특성, 열에 의한 균열의 점진적 전단파괴 프로세스, 변위의 제한으로 인한 열응력의 증가 등을 합리적 수준에서 재현하고 있는 것으로 나타났다. 그러나 가열에 의한 전단파괴 시점, 열응력 증분과 변위 크기 등에서는 다소 차이를 보였다. 본 연구의 해석모델은 Task G에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류 및 협력을 통해 지속적으로 개선, 검증할 예정이다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제8권4호
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• pp.274-286
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• 1996

2차원 유연체해석 이론(수탄성 이론)을 여러개의 단위체 연결로 이루어진 거대 부체구조물의 해석에 적용하였다. 동수역학적 계수를 구하기 위해 경계요소법과 그린함수법이 사용되었으며 부체자체는 연직방향으로 파랑에 반응하는 연체보로 정수역학적 탄성계수에 대한 운동을 고려하여 운동방정식이 유도된다. 두가지 다른 형식의 연결, 즉 회전강성을 가진 것과 강성을 무시한 핀 형식의 연결요소가 고려되며 반잠수한 부체에 대해 해석결과가 제시된다. 해석결과는 거대 부체구조물의 설계에 필요한 변위와 내력에 관한 개념을 제시한다. 또한 수치해석 결과에 따르면 부체의 움직임은 핀연결이 강성체 연결보다 더 크며 부체의 내력휨 응력은 강성체 연결에서 휠씬 더 크게 증가하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.45-54
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• 2012

최근 쓰레기 매립장에 널리 사용되고 있는 토목섬유는 흙과의 접촉면에서 대변형 거동 및 변형율 연화 등의 전단거동 특성을 보이는데, 이는 토목섬유-흙 접촉면에서 함수비, 연직응력, 화학적 요소의 영향 등 고유물성에 기인한다. 본 연구에서는 침출수 내의 산성 및 염기성과 같은 성분의 영향이 진동하중 상태에서 토목섬유-흙 접촉면의 전단강도 감소에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위하여 이미 구축된 다기능 접촉면 시험기(M-PIA)를 수정 제작하고 200일간 수침시킨 토목섬유와 흙 시료를 이용하여 진동 직접전단시험을 수행하였고, 그 결과 교란상태개념에 기초하여 화학적 인자들에 의한 토목섬유-흙 접촉면의 화학적 전단강도 감소 특성을 교란도 함수로써 확인하였다. 또한 전계방출주사현미경(FIB)을 이용하여 화학적 인자에 따른 흙입자 및 접촉면 손상의 차이를 확인하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제1권1호
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• pp.84-93
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• 2001

An electromagnetic micro x-y stage for probe-based data storage (PDS) has been fabricated. The x-y stage consists of a silicon body inside which planar copper coils are embedded, a glass substrate bonded to the silicon body, and eight permanent magnets. The dimensions of flexures and copper coils were determined to yield $100{\;}\mu\textrm{m}$ in x and y directions under 50 mA of supplied current and to have 440 Hz of natural frequency. For the application to PDS devices, electromagnetic stage should have flat top surface for the prevention of its interference with multi-probe array, and have coils with low resistance for low power consumption. In order to satisfy these design criteria, conducting planar copper coils have been electroplated within silicon trenches which have high aspect ratio ($5{\;}\mu\textrm{m}$in width and $30{\;}\mu\textrm{m}$in depth). Silicon flexures with a height of $250{\;}\mu\textrm{m}$ were fabricated by using inductively coupled plasma reactive ion etching (ICP-RIE). The characteristics of a fabricated electromagnetic stage were measured by using laser doppler vibrometer (LDV) and dynamic signal analyzer (DSA). The DC gain was $0.16{\;}\mu\textrm{m}/mA$ and the maximum displacement was $42{\;}\mu\textrm{m}$ at a current of 180 mA. The measured natural frequency of the lowest mode was 325 Hz. Compared with the designed values, the lower natural frequency and DC gain of the fabricated device are due to the reverse-tapered ICP-RIE process and the incomplete assembly of the upper-sided permanent magnets for LDV measurements.

• Computers and Concrete
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• 제15권6호
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• pp.951-972
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• 2015

The focus of the present study is to investigate both local and global behaviour of a precast concrete sandwich panel. The selected prototype consists of two reinforced concrete layers coupled by a system of cold-drawn steel profiles and one intermediate layer of insulating material. High-definition nonlinear finite element (FE) models, based on 3D brick and 2D interface elements, are used to assess the capacity of this technology under shear, tension and compression. Geometrical nonlinearities are accounted via large displacement-large strain formulation, whilst material nonlinearities are included, in the series of simulations, by means of Von Mises yielding criterion for steel elements and a classical total strain crack model for concrete; a bond-slip constitutive law is additionally adopted to reproduce steel profile-concrete layer interaction. First, constitutive models are calibrated on the basis of preliminary pull and pull-out tests for steel and concrete, respectively. Geometrically and materially nonlinear FE simulations are performed, in compliance with experimental tests, to validate the proposed modeling approach and characterize shear, compressive and tensile response of this system, in terms of global capacity curves and local stress/strain distributions. Based on these experimental and numerical data, the structural performance is then quantified under various loading conditions, aimed to reproduce the behaviour of this solution during production, transport, construction and service conditions.

• 한국농공학회지
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• 제38권1호
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• pp.116-127
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• 1996

This paper dealt with FEM analysis of foundation improved with pack drain. The theory on pack drain was scrutinized and observed values in the field were compared with numerical results. Work site of Kwangyang container pier was selected as a ease study in which measurement of settlement and pore water pressure was accurately carried out. Biot's consolidation equation was selected as governing One, coupled with modified Camclay model as constitutive one. Christian and Boehmer's numerical technique was adopted. Behavior of foundation with pack drain is not simple but very complicated. Discontinuity resulted from rigidity difference between adjacent materials, smear effect and complicated boundary conditions should be considered in the behavior analysis of foundation behavior. The results of numerical analysis were influenced by smear zone. In relevant to this effect, finite element analysis was carried out using the reduced horizontal coefficient of permeability in the smear zone; The numerical results were compared with observed values in surface settlement. including pore water pressure. However only lateral di5plaoement by numerical ana1Ysis was shown since its measurement was not performed in the field. The predication of settlement to be developed later can be effectively employed for the obtimization of construction. The predication of residual settlement using the data measured in the field was made by Hoshino, Asaoka and hyperbolic method. Among them, the hyperbolic method proved best one. Settlements accorded well between numsrical and observed values while pore pressure showed a slight difference. Lateral displacement showed largest values at constant distance from ground surface. The validation of foundation analysis improved with pack drain by computer program employed in this study selecting modified Cam-clay model was satisfactorily secured.