• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2004년도 춘계 학술발표회 제16권1호
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• pp.720-723
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• 2004

This study is intended to propose a systematic approach for determining optimum Life-Cycle Cost (LCC)-effective seismic design for continuous PSC bridges considering lifetime expected seismic risks. In the paper, a set of cost function for LCC analysis of bridges is proposed. The total LCC functions consist of initial cost and direct/indirect damage costs considering repair/replacement costs, human losses and property damage costs, road user costs, and indirect socio-economic losses. The damage costs are expressed in terms of Park-Ang median global damage indices (Park and Ang, 1985) and lifetime damage probabilities. The proposed approach is applied to model bridges of both moderate seismicity regions like Korea and high seismicity regions like Japan. Since, in case of bridges, a number of parameters may have an influence on optimal target reliability, various sensitivity analyses are performed in this study. It may be expected that the proposed approach can be effectively utilized for the development of cost-effective performance criteria for design and upgrading of various types of bridges as well as continuous PC bridges.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 1999년도 춘계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Spring
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• pp.178-185
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• 1999

Minimum life-cycle cost helps to evaluate cost effectiveness of base-isolated bridges under specific condition. Life-cycle cost mainly consists of the initial construction cost and the expected damage cost. Damage cost estimation needs proper model of input ground motion failure probability evaluation method and limit states definition. We model the input ground motion as spectral density function compatible with the response spectra defined at each seismicity and site condition. Spectrum analysis and crossing theory is suitable for reseating calculation of failure probabilities in the process of cost minimization. Limit states of base-isolated bridges re defined for superstructure isolator and pier respectively The method is applied to both base-isolated bridges and conventional bridges under the same conditions to investigate cost effectiveness of base isolation in low and moderate seismic region. the results show that base-isolation of bridges are more effective in low and moderate seismic region and that the site effects on the economical efficiency may not be negligible in such a region.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.265-271
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• 2018

본 연구에서는 임피던스(impedance)를 이용하여 저비용으로 구조물의 결함을 탐지할 수 있는 기법을 연구한다. 임피던스 기법은 구조물 건전성 모니터링을 위한 국부적 결함탐지의 대표적인 기법으로써, 압전재료를 구조물의 표면에 부착하여 구조물의 전기-역학적 어드미턴스(electro-mechanical admittance) 신호를 모니터링 함으로써 결함을 추정하는 기법이다. 이 기법을 적용하기 위하여 일반적으로 고가의 임피던스 분석기(impedance analyser)가 사용되는데, 기술의 효과적인 보급을 위해서는 저비용의 기법을 개발할 필요가 있다. 본 연구에서는 임피던스 분석기를 대체하여, 일반적으로 실험실에서 사용되는 함수발생기(function generator)와 디지털 멀티미터(digital multimeter)만을 이용하여 전달 임피던스(transfer impedance)를 측정함으로써 구조물에 발생하는 결함을 탐지할 수 있는 기법을 연구한다. 즉, 건전상태와 손상상태에서 측정되는 전압의 진폭비를 이용한 손상지수를 비교함으로써 결함 유무를 판정할 수 있는 기법을 연구한다. 강재 시편에 대한 전달 임피던스 실험을 수행하였는데, 출력 전압의 진폭비를 이용한 손상지수를 비교함으로써 결함 유무를 합리적으로 판정할 수 있었다. 본 연구는 임피던스 기반 저비용 결함탐지기법을 위한 기초연구로써, 향후 결함의 위치 및 정도를 판정할 수 있는 연구가 보완된다면 구조물 건전성 모니터링에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Smart Structures and Systems
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• 제16권1호
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• pp.1-26
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• 2015

Minimizing construction cost and reducing seismic damage are two conflicting objectives in the design of any new structure. In the present work, we try to develop a framework in order to solve the optimum performance-based design problem considering the construction cost and the seismic damage of steel moment-frame structures. The Park-Ang damage index is selected as the seismic damage measure because it is one of the most realistic measures of structural damage. The non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) is employed as the optimization algorithm to search the Pareto optimal solutions. To improve the time efficiency of the proposed framework, three simplifying strategies are adopted: first, simplified nonlinear modeling investigating minimum level of structural modeling sophistication; second, fitness approximation decreasing the number of fitness function evaluations; third, wavelet decomposition of earthquake record decreasing the number of acceleration points involved in time-history loading. The constraints of the optimization problem are considered in accordance with Federal Emergency Management Agency's (FEMA) recommended seismic design specifications. The results from numerical application of the proposed framework demonstrate the efficiency of the framework in solving the present multi-objective optimization problem.

• Steel and Composite Structures
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• 제36권1호
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• pp.31-45
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• 2020

The purpose of this study is to develop an effective iterative two-stage method (ITSM) for structural damage identification of offshore platform structures. In each iteration, a new damage index, Modal Energy-Based Damage Index (MEBI), is proposed to help effectively locate the potential damage elements in the first stage. Then, in the second stage, the beetle antenna search (BAS) algorithm is used to estimate the damage severity of these elements. Compared with the well-known particle swarm optimization (PSO) algorithm and genetic algorithm (GA), this algorithm has lower computational cost. A modal energy based objective function for the optimization process is proposed. Using numerical and experimental data, the efficiency and accuracy of the ITSM are studied. The effects of measurement noise and spatial incompleteness of mode shape are both considered. All the obtained results show that under these influences, the ITSM can accurately identify the true location and severity of damage. The results also show that the objective function based on modal energy is most suitable for the ITSM compared with that based on flexibility and weighted natural frequency-mode shape.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.287-287
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• 2022

홍수빈도분석의 실용적 측면의 목적은 특정 재현기간에 대하여 발생 가능한 홍수량을 설계홍수량(design flood)으로 설정함으로써 댐, 제방, 배수시설, 하수관거 등의 치수기능을 가진 치수시설물이 설계홍수량 내에서 홍수로 인한 피해를 발생시키지 않도록 그 규모와 기능을 설계함에 있다. 특히 우리나라의 경우 유량자료의 부족으로 강우빈도분석을 수행하여 재현기간별 확률강우량을 먼저 산정하고 이를 강우-유출모형을 통해 확률홍수량으로 전환한 뒤 하천등급에 따른 재현기간 기준에 따라 설계홍수량을 산정하고 있다. 그러나 이와 같이 결정된 설계홍수량이 특정유역에서 발생될 수 있는 피해규모에 대해 얼마나 적정한 지의 여부를 과학적으로 판단하기 위한 연구는 국내·외에서 찾아보기 어려우며, 이러한 문제를 개선하기 위한 기초 이론을 제공하는 것이 본 연구의 가장 중요한 목표이다. 홍수빈도분석을 통해 산정된 설계홍수량의 적정성 여부를 과학적으로 판단하기 위해 최근에 진행된 해외의 몇몇 연구에서는 총 기대비용함수(total expected cost function)의 개발에 근거한 최적설계홍수량을 활용할 수 있음을 제안한 바 있다. 이 개념은 계획된 설계홍수량 이상에서 발생될 수 있는 피해함수(damage function) 및 기대피해함수(expected damage function)와 비용함수(cost function)가 결정되면, 이로부터 총 비용을 나타내는 총 기대비용함수(total expected cost function)을 도출하고 총 기대비용함수가 최소가 되는 최적설계홍수량(optimal design flood)을 산정하여 이를 계획된 설계홍수량(tentative design flood) 비교함으로써 계획된 설계홍수량의 적정성을 판단하는 과정을 기초이론으로 활용한다. 본 연구에서는 불확실성으로 발생되는 범위를 고려한 최적설계홍수량을 산정하기 위하여 Metropolis-Hastings 알고리즘을 사용하였으며, 자료의 종류에 따른 홍수량의 변화를 분석하기 위하여 년최대계열 및 부분시계열 자료를 각각 적용하였다. 한강유역에서 가평대성, 여주 및 한강대교 수위표 지점에서 측정된 자동관측유량장치에 의한 홍수량 자료를 활용하였으며, 최적설계홍수량이 기존 설계홍수량에 비해 크게 산정됨을 알 수 있었다.

• 한국국방경영분석학회지
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• 제10권1호
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• pp.23-39
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• 1984

Consider a failure model for a stochastic system. A shock is any perturbation to the system which causes a random amount of damage to the system. Any of the shocks can cause the system to fail at shock times. The amount of damage at each shock is a function of the sum of the magnitudes of damage caused from all previous shocks. The times between shocks form a sequence of independent and identically distributed random variables. The system must be replaced upon failure at some cost but it also can be replaced before failure at a lower cost. The long term expected cost per unit time criterion is used. Structural relationships of the optimal replacement policy under the appropriate regularity conditions will be developed. And these relationships will provide theoretical background for the algorithm development.

• 한국안전학회지
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• 제25권6호
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• pp.115-122
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• 2010

최근 들어 교량과 같은 구조물에 대한 생애주기비용(Life Cycle Cost, LCC) 분석의 중요성이 점차 커지고 있다. 그러나 교량의 공용수명 동안 발생할 수 있는 생애주기비용은 설계 및 시공조건 그리고 사용환경에 따라 많은 불확실성을 내포하고 있기 때문에 정확히 예측하기 힘들다. 본 논문에서는 교량의 생애주기비용 최적설계를 위한 설계방법을 제시하였다. 교량의 총생애주기비용은 초기비용, 손상비용 유지관리비용, 보수/보강비용, 사용자비용, 해제/폐기비용의 합으로 산정하였다. 생애주기비용을 목적함수로 하고 도로교설계기준을 제약조건으로 최적화를 수행하였다. 초기비용은 종합불가정보 및 참고자료를 근거로 산출하였으며, 하중 및 부재에 대한 불확실성을 고려하기 위해 손상확률의 개념을 도입하여 손상비용을 산출하였다. 교량의 내하율곡선을 이용하여 교량의 보수/보강 비용을 추정하였으며, 차량운행비용과 시간지연비용으로부터 사용자비용을 산정하였다. 이로부터 교량에 대한 생애주기비용 최적설계를 수행하고 주요인자들에 대한 영향을 살펴보았다.

• 한국환경기술학회지
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• 제18권2호
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• pp.165-172
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• 2017

현 단계에서 자연재해로 인한 피해규모를 정확히 예측하고, 그에 대처하는 것은 어려운 실정이다. 그러나 재해대응 차원에서 피해 규모를 예측할 수 있다면 신속하게 대응하여 피해를 저감할 수 있다고 판단된다. 따라서, 본 연구에서는 여러 가지 자연재해 중 풍랑에 관한 피해액예측함수를 개발하였다. 동해 및 제주 연안지역을 대상으로 국민안전처에서 발간하는 재해연보(1991~2014)의 풍랑 및 태풍피해 이력을 수집하였으며, 물가상승률을 반영하기 위해 2014년 기준으로 피해액을 환산하였다. 또한, 기상청 및 국립해양조사원 홈페이지에서 파고, 풍속, 조위, 파향, 파주기 등의 기상 자료를 수집하였다. 풍랑피해가 발생했을 때 연안지역의 특성을 반영하기 위해 2015년 국립해양조사연구원에서 발행한 연안재해노출지수(Coastal Disaster Index; CODI), 연안민감도지수(Coastal Sensitivity Index; COSI), 연안재해영향지수(Coastal Potential Impact Index; CPII)를 반영하였다. 피해 발생 시 기상현황, 지역특성을 나타내는 지수, 피해액과의 상관관계를 통해 풍랑피해액예측함수를 개발하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권6호
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• pp.405-419
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• 2022

홍수피해를 최소화하기 위한 수공구조물의 적정 규모 결정을 위해 사용되는 홍수빈도분석에는 통계적 분석절차에 따른 불확실성이 포함된다. 따라서 불확실성이 포함된 범주 내에서 가장 적절한 설계홍수량(design flood)을 결정하는 과정은 수공구조물의 최종단계에서 중요하게 다루어져야 하는 부분이나 이를 제시한 연구는 많지 않다. 비용-편익 분석기법을 홍수빈도분석 절차에 도입하여 구성되는 총 기대비용함수(total expected cost function)는 설계홍수량 중 최적설계홍수량(optimal design flood)을 결정하기 위한 새로운 접근방식이다. 이 절차는 UNCODE (UNcertainty COmpliant DEsign)로 명명되어 사용된 바 있으나, 국내에서는 아직 적용 결과가 소개되지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 UNCODE의 수학적 구성 절차를 소개함과 함께 북한강수계에 위치한 수력발전댐(화천댐, 춘천댐, 의암댐, 청평댐)의 연최대유입량을 사용하여 최적설계홍수량을 산정하고 이 결과를 기존 홍수빈도분석 결과와 비교하였다. 불확실성이 고려된 총 기대비용함수로부터 확률분포함수들(Gumbel 및 GEV)의 모수를 추출하는 과정에서 Metropolis-Hastings 알고리즘을 사용하여 불확실성의 범위를 추정하였으며, 비용-편익 분석기법에 사용되는 비용 및 피해함수는 수학적 구성의 편의성을 위하여 1차 선형함수로 가정되었다. 4개의 발전용댐, 2개의 확률분포 및 2개의 재현기간에 대하여 최적설계홍수량의 중앙값이 기존 홍수빈도분석 절차에 의해 산정된 설계홍수량보다 일정 정도 큰 값으로 산정됨을 알 수 있었다. 향후에는 본 연구에서 적용된 절차를 간단한 수식형태로 함수화하여 발전용댐 운영의 실무업무나 하천기본계획의 수립 등에 있어 비용-편익분석 기법의 적용성을 높이기 위한 연구가 필요할 것으로 판단된다.