• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.32-38
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• 2020

본 연구에서는 1차원 충돌해석 방법을 이용하여 기존 철도차량 화물차량의 충돌 가속도 분석을 통해 기존 차량의 문제점을 확인하고, 충돌 안전성 향상 대안을 제시하고자 한다. 화물 철도차량의 국내 충돌사고 사례 및 유럽 및 북미 규격 분석을 통해 입환충격 상황과 충돌사고 상황 시나리오를 선정하였다. 차량의 질량과 연결기의 하중-변위 특성을 고려하여 화차용 1차원 충돌해석 모델을 개발하였으며, 상용 유한요소 해석솔버인 LS-DYNA를 이용한 1차원 충돌 해석을 수행하였다. 해석 결과 충돌속도 10km/h 이내의 입환충격 상황에서 화차의 가속도 레벨은 EN 12663 규격에서 제시하는 2g 이하로 안정된 수준으로 예측되었지만, 충돌속도 15~30 km/h 사이의 충돌사고 상황에서는 연결기의 완충용량 부족으로 차체의 변형 및 가속도 레벨의 증가가 예측되어 차체 구조 및 적재 화물의 안전에 취약한 구조임을 확인하였다. 충돌안전성 향상 방안으로 화차에 재료의 소성변형을 이용한 비가역적 충돌에너지 흡수장치를 적용하여 동일 시나리오로 충돌해석을 수행하였고, 기존 차량 대비 최대 12% 수준으로 가속도 레벨이 감소된 것을 확인하였다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.655-666
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• 2021

연구목적:본 연구는 대용량 차량궤적 자료를 이용하여 동적 과속 위험성을 측정하기 위한 방법론을 개발하고, 개발된 과속 지표의 적용성을 증명하는데 있다. 연구방법: 개별 차량 궤적을 이용하여 차량의 속도 변화를 미시적 시공간으로 분석하고, 사고 위험성 관점에서 과속의 경계(즉, 경계속도)를 결정하였다. 결정된 경계속도를 이용하여 미시적 시공간 기반 과속 노출도 지표를 개발하였다. 연구결과: 검증 연구는 대용량 차량 GPS 궤적 자료와 실제 교통사고 자료를 이용하여 수행되었다. 분석결과, 개발된 과속 노출도 지표는 고속도로 교통사고에 대해 우수한 설명력 (R²=0.7)을 보였다. 이는 미시적 시공간 차원에서 과속이 분석되어야 함을 직접적으로 의미한다. 결론:차량 속도 상태의 시공간적 변화는 매우 가변적이다. 따라서 본 연구에서 제시된 방법론은 차량 궤적 자료를 이용한 미시적인 공간기반 교통사고 요인 및 사고 위험 노출도 분석에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.67-74
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• 2014

최근 산업의 발달로 증가하는 도로와 이를 이용하는 차량의 증가로 인한 교통사고가 지속적으로 증가하고 있다. 교통사고는 운전자과실, 차량결함, 주행도로상태, 자연환경 등의 다양한 불안정 인자들로 인하여 발생한다. 방호울타리의 한 종류인 가드레일은 교통사고 및 이탈을 방지하여 탑승자의 상해와 차량의 파손을 최소로 줄여 차량을 정상주행 시키는 것을 목적으로 한다. 가드레일은 8 tonf 차량이 $15^{\circ}$로 80 km/h의 속도로 가드레일에 충돌하는 시험으로 가드레일의 안정성을 평가하며, 지반은 상대적으로 지지력이 큰 무한평지에서 평가된다. 하지만 국내의 경우 성토사면에 설치된 가드레일은 보호길어깨에 설치되며, 이로 인해 가드레일의 지지력 저하 및 성능저하로 가드레일의 안정성에 문제가 발생할 가능성이 있다. 이러한 가드레일에 대한 기존 연구는 무한평지에 설치된 가드레일 및 차량의 안정성에 대한 연구가 수행되었다. 하지만 차량 충돌 시 가드레일이 설치된 성토사면의 거동에 대한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 차량 충돌 시 성토사면의 거동을 확인하기 위해 유한요소프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 성토사면에 설치된 가드레일의 지주 매입깊이를 변화시켜 수치해석을 수행하였다. 그리고 수치해석은 NCAN(National Crash Analysis Center)에서 제공하는 8 tonf 트럭을 이용하여 성토사면에서 가드레일 지주의 매입깊이를 변화시키면서 충돌 해석을 수행하였다. 그 결과, 가드레일 지주의 매입깊이가 증가함에 따라 성토사면의 변위와 응력이 증가하는 것으로 나타났으며, 450 mm 깊이에서 지반지지력이 저하되는 것으로 나타났다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.47-52
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• 2008

Breakaway 단부장치 설계에 중요한 요소가 충돌 차량의 속도변화이다. 이는 충돌실험이나 3차원 유한요소 해석을 통해서 구할 수 있으나 에너지와 운동량 보존의 법칙을 이용하여 비교적 간단하게 계산할 수도 있다. 본 논문에서는 에너지와 운동량 보존의 법칙에 기초한 지주와 소형차 충돌 시 속도변화를 계산하는 식을 유도하였다. 이를 이용한 민감도 분석을 통하여 지주 단부의 분리하중, 파괴에너지, 차량의 강도 와 충돌속도가 소형지주에 충돌하는 차량의 속도변화에 미치는 영향을 파악하였다. 지주 단부가 기초에 고정된 정도를 나타내는 분리력 및 분리파괴에너지(Breakaway Fracture Energy)가 클수록 속도변화가 크고 충돌속도의 크기가 작을수록 속도변화가 크게 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.507-513
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• 2021

본 연구는 노면 흔적이 발생하지 않은 충돌 사고 사례를 중심으로 양 차량의 최종 정지 위치 및 자세, 차량 파손 부위, 노면 흔적, 차량의 제원, 충돌 각도. 충돌 속도, 제동 여부, 조향 여부 등의 자료를 토대로 교통 사고 분석을 위해 사용하는 차량 충돌 해석 시뮬레이션 프로그램인 PC-CRASH을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 차대 차 사고에서 충격 자세, 제동 여부, 최종 정지 위치, 충격 지점 및 충돌 속도는 사고 재구성을 위한 중요한 요소이다. 특히, 충돌 속도는 가장 중요한 쟁점이다. SM5와 렉서스의 충돌 속도는 각각 131km/h, 74km/h, SM5와 렉서스의 충돌각은 각각 0.91°, -161.07°으로 분석되었다. 사고 원인은 교차로를 통과하는 SM5가 최고 제한 속도를 61km/h 초과하여 렉서스의 좌회전 차로로 진입하였고, 렉서스는 충돌을 회피하기 위한 과정에서 충돌하였다. 시뮬레이션의 충돌 궤적 오차율은 약 1.4%이다. 사고 조사자의 주관적인 경험에서 벗어나 충돌 역학 및 차량 공학 측면과 시뮬레이션을 적극 활용하여 사실에 근접한 원인 규명을 제시하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.22-27
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• 2006

As the regulation and assessment program for safety of passengers become stringent, automakers are required to develop lighter and safer vehicles. In order to fulfill both requirements which conflict with each other, automobile and steel companies have proposed the application of AHSS(Advance High Strength Steel) such as DP, TRIP and martensite steel. ULSAB-AVC model is one of the most remarkable reactions to offer solutions with the use of steel for the challenge to improve simultaneously the fuel efficiency, passenger safety, vehicle performance and affordability. This paper is concerned with the crash analysis of ULSAB-AVC model according to the US-SINCAP in order to compare the effectiveness between the model with AHSS and that with conventional steels. The crashworthiness is investigated by comparing the deformed shape of the cabin room, the energy absorption characteristics and the intrusion velocity of a car.

• Tribology and Lubricants
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• 제37권3호
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• pp.112-116
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• 2021

Appropriate friction model usage is important for impact analysis because the relative motions between parts that are in contact for very short durations can vary greatly depending on the friction model. Vehicle seat components that have significant effects on impact analysis are also considered. This paper presents an experimental investigation of various material contact pairs to obtain the friction parameters of the Benson exponential friction model for impact simulation. The Coulomb friction model has limitations for impact analysis because of singularity at zero velocity. Metal/nonmetal materials are prepared, and friction tests are conducted for various sliding speeds, loads, and lubrication conditions. The obtained data are used in the friction model to implement finite element analysis. The parameters of the friction model are obtained by the curve-fitting method. The experimental results show that the friction coefficient with metal/nonmetal contact pairs is stable regardless of the working conditions. The friction model used in this study can also be applied for finite element analysis of the crash conditions, where the friction changes abruptly at the contact interface; the obtained friction parameters are also expected to be more accurate with more precise tests under different working conditions. These results can help improve the accuracy of the finite element analysis.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권4호
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• pp.1394-1405
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• 2022

The importance of ensuring the inherent safety and security has been more emphasized in recent years to demonstrate the integrity of nuclear facilities under external human-induced events (e.g. aircraft crashes). This work suggests a simulation methodology to effectively evaluate the impact of a commercial aircraft engine onto a dry storage facility. A full-scale engine model was developed and verified by Riera force-time history analysis. A reinforced concrete (RC) structure of a dry storage facility was also developed and material behavior of concrete was incorporated using three constitutive models namely: Continuous Surface Cap, Winfrith, and Karagozian & Case for comparison. Strain-based erosion limits for concrete were suitably defined and the local responses were then compared and analyzed with empirical formulas according to variations in impact velocity. The proposed methodology reasonably predicted such local damage modes of RC structure from the engine missile, and the analysis results agreed well with the calculations of empirical formulas. This research is expected to be helpful in reviewing the dry storage facility design and in the probabilistic risk assessment considering diverse impact scenarios.

• 자동차안전학회지
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• 제4권2호
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• pp.37-43
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• 2012

The purpose of this research is to obtain and analyze dynamic responses from human volunteers for the development of the human-like mechanical or mathematical model for Korean males in automotive rear collisions. This paper focused on the introduction to a low-speed rear impact sled test involving Korean male subjects, and the accumulation of the motion of head and neck. A total of 50 dynamic rear impact sled tests were performed with 50 human volunteers, who are 30-50 year-old males. Each subject can be involved in only one case to prevent any injury in which he was exposed to the impulse that was equivalent to a low-speed rear-end collision of cars at 5-8 km/h for change of velocity, so called, ${\Delta}V$. All subjects were examined by an orthopedist to qualify for the test through the medical check-up of their necks and low backs prior to the test. The impact device is the pendulum type, tuned to simulate the crash pulse of a real vehicle. All motions and impulses were captured and measured by motion capture systems and pressure sensors on the seat. Dynamic responses of head and T1 were analyzed in two cases(5 km/h, 8 km/h) to compare with the results in the previous studies. After the experiments, human subjects were examined to check up any change in the post medical analysis. As a result, there was no change in MRI and no injury reported. Six subjects experienced a minor stiffness on their back for no more than 2 days and got back to normal without any medical treatment.

• 대한기계학회논문집B
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• 제28권8호
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• pp.976-983
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• 2004

In high-density hard disk drives, the slider should be made to fly close to the magnetic recording disk to generate better signal resolution and at an increasingly high velocity to achieve better data rate. The slider disk interaction in CSS (contact-start-stop) mode is an important source of particle generation. Contamination particles in the hard disk drive can cause serious problems including slider crash and thermal asperities. We investigated the number and the sizes of particles generated in the hard disk drive, operating at increasing disk rotational speeds, in the CSS mode. CNC (condensation nucleus counter) and PSS (particle size selector) were used for this investigation. In addition, we examined the particle components by using SEM (scanning electron microscopes), AES (auger electron spectroscopy), and TOF-SIMS (time of flight-secondary ions mass spectrometry). The increasing disk rotational speed directly affected the particle generation by slider disk interaction. The number of particles that were generated increased with the disk rotational speed. The particle generation rate increased rapidly at motor speeds above 8000 rpm. This increase may be due to the increased slider disk interaction. Particle sizes ranged from 14 to 200 nm. The particles generated by slider disk interaction came from the lubricant on the disk, coating layer of the disk, and also slider surface.