• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.2581-2587
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• 2013

철도차량의 안전성을 위해 사용되는 윤축은 차량 전체 중량의 16%를 차지하는 요소로서, 철도차량의 경량화에 있어 필수적으로 연구되는 대상이다. 본 연구는 기존 윤축의 중량을 요구강도에 만족시킴과 경량화를 목적으로 창의적 문제해결이론인 TRIZ의 6SC를 적용하여 중공구조의 윤축 내부에 사용될 수 있는 캡을 설계하였고, 설계에 대한 검증을 위해 해석 툴인 ANSYS를 활용하였다. 본 연구에서 제안한 캡의 재질은 SM45C이며 중공구조이다. 또한, 윤축에 요구되는 강도를 만족하기 위해 중공 윤축의 베어링 시트 부 내부에 위치한다. 본 연구를 통해 설계 및 해석된 캡을 삽입한 윤축은 전동차의 윤축에 요구되는 기준을 만족하였으며 무게는 중실축과 비교하였을 때, 약 6.75%를 감소시켰다. 윤축 강도에 대한 평가 기준은 EN13103 및 EN13104의 규격을 적용하였다. 또한, 캡을 장착한 윤축의 최대응력 및 중량에 대해 기존의 중실축, 중공축과 비교함으로써 설계에 대한 효과를 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.279-289
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• 2003

국내에 보강토 옹벽이 도입된지 20여 년이 다 되어가고, 많은 구조물들이 시공되었다. 특히, 콘크리트 패널식 전면체와 섬유보강재를 적용하는 시스템은 국내에 가장 널리 알려진 공법이다. 이 공법의 섬유보강재는 고강도 폴리에스테르 섬유와 LDPE 피복층을 갖는 구조를 가지고 있으며, 섬유보강재를 이용한 설계에서는 몇가지 합리적이지 못한 부분이 존재해 왔다. 설계인자의 결정이 선행된 외국데이터를 기준으로 하여 간접적인 방법에 의해 이루어졌으며 보강재의 장기크리프 거동에 대해서도 마찬가지로 인용된 자료를 이용하여 왔다. 따라서 본 연구에서는 실내시험을 통하여 직접적으로 섬유보강재의 설계인자를 도출하고자 하였으며, 그 결과, 설계연한동안 예상되는 크리프 허용강도는 최대파단강도의 약 60%였으며 크리프 감소계수는 1.67로 나타났다.

• 대한조선학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.129-134
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• 1994

레이저 절단기는 고도의 정밀을 요하는 선체구조강판의 가공용으로 최근 조선소에서 사용되게 되었으며, 정밀성 유지를 위해서 이 시스템 자체의 운동으로 인한 변형은 일정한도 내에서 유지되어야 한다. 본 논문에서는 새로 개발된 레이저 절단기의 모드해석 및 구조해석을 이 시스템의 설계요구조건에 부합하는지를 검토하기 위하여 수행하였으며, 이를 위하여 유한 요소 모델링의 효과적인 기법과 가상 질량요소를 분대하는 기법, 가속도장의 변화로 주어지는 외력조건의 구체화 방법등을 제시하였다. 또한 고유진동해석을 수행하여 이 시스템의 동적효과 존재 여부를 검토하였으며 시간영역의 동적해석을 하지 않고 정적해석을 통한 시스템 특성 규명 타당성을 규명하였다. 해석 접근 방법의 유용성이 입증되었으며 결과적으로 본 논문에서 보여 준 해석기법은 유사한 시스템의 특성 규명에 유효하게 적용될 수 있음을 시사하고 있다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제43권4호
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• pp.446-455
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• 2015

국내외 기계등급제재목(구조재 및 층재)의 등급기준 및 설계강도 산출방법을 비교 분석하고 국내 제재산업 실정을 고려한 평균 탄성계수(modulus of elasticity, 이하 MOE) 기준방법 적용을 제안하였다. 먼저 올바른 기계등급제재목 기준 정착을 위해 기계등급구조재와 기계등급층재의 공통점과 차이점을 설명하였다. 최소 고정 MOE 기준 등급을 사용하는 국내 기준은 등급구분에는 편리하나 휨강도(modulus of rupture, 이하 MOR) 예측과 자원이용도 측면에서는 효율성이 낮은 것으로 파악되었다. 해외에서 사용되는 평균 MOE 기준 방법은 초기 컴퓨터 기반 작동을 요구하나 MOR-MOE 직선회귀에 근거한 합리적인 MOR 예측과 품질관리 측면에서 효율성이 높은 것으로 분석되었다. 무엇보다도 현 국내 기계등급구조재 등급체계는 수종별 강도 특성을 반영하지 못하고 있다는 것이 가장 큰 문제점으로 분석되었으며 이러한 결과를 기반으로 MOR-MOE 직선회귀분석에 근거한 기계등급제재목 등급기준 및 기준설계값 산출방법 적용을 제안하였다. 이를 통하여 궁극적으로 부가가치가 높은 국산 기계등급구조재 생산 활성화를 이루고, 기계 등급구조재의 층재 전용 가능에 따른 구조용 집성재 가격경쟁력 제고 효과를 얻을 수 있다고 사료되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권6호
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• pp.763-773
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• 2022

산업환경시설은 국가 성장동력 지원시설로서 자연재해에 의한 하중을 포함한 다양한 하중 조건에 대해서 구조적 안전성을 확보해야 하며 그 공정을 유지하여 생산활동을 지속하는 것이 매우 중요하다. 이 연구에서는 구조적 안전성을 확보하기 위한 기존 국내외 구조 및 내진설계기준을 개선하여, 산업환경시설의 구조적 안전성 확보와 설비의 운전성 유지를 위한 설계기준을 제안하고자 한다. 이 설계기준에서는 산업환경시설의 특성을 반영하여 다양한 하중을 고려하고, 구조설계를 위해 강도설계법과 허용응력설계법의 하중조합을 제시한다. 산업환경시설의 내진설계를 위해, 단위산업시설 중요도와 단위공정 중요도에 따른 단위공정의 내진등급, 설계지진 수준 및 내진성능수준을 설정하여 산업환경시설의 이원화된 내진성능목표를 달성하고자 한다. 더불어, 대표적인 예제 산업환경시설을 선정하여 새로운 구조 및 내진설계기준의 적용성을 검토한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권2호
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• pp.27-39
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• 2012

본 연구에서는 고성토사면 위에 시공된 교대가 강우 침투로 측방유동이 발생되었을 경우 이로 인한 교대의 상대변위를 파악하고 적절한 보강대책 및 설계기준을 제안하고자 한다. 먼저 성토사면의 정확한 수치해석을 위해 현장의 성토재인 화강풍화토를 채취하여 비배수 직접전단시험을 통해 함수비(포화도)변화에 따른 강도정수의 변화를 파악하고 표준관입시험 결과를 토대로 탄성계수와 포아송비 등의 지반정수를 산정하였다. 이후 유한요소법을 이용하여 강우 시 교대 교좌부의 측방유동, 말뚝기초의 부재력을 산정하였다. 산정 결과, 교대 교좌부의 측방변위는 8.98cm로 허용변위량 3.0cm보다 약 3배 정도 크게 산정되었다. 측방유동의 보강대책으로 보강토옹벽, 압성토, 말뚝 기초 자체보강(길이 5m 연장보강, 3열 보강, 3열 5m 연장보강) 등에 대해 검토하였다. 그 결과, 말뚝기초를 보강 (3열 5m 연장보강) 하였을 경우 측방유동으로 인한 교대 교좌부의 상대변위는 2.26cm로 허용변위량보다 적었다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.43-52
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• 2019

지하철 정거장의 하부에 비개착공법 적용하여 안정성 영향분석을 위하여 유한요소 변위 해석, 유한요소 응력해석, 강관추진 진행 과정에 따른 변위, 내부 굴착에 따른 변위 및 강관의 응력변화, 지반의 물리적 특성인 탄성 및 탄소성 이론 등을 도입하였다. 구조적으로 적당한 미소 요소로 분할해서 각 요소가 유한개의 점으로 연결되는 요소로 가정한 모델로 하여 수치적 해석을 통하여 비개착공법 적용시 구조물 안정성에 미치는 영향을 국토교통부와 외국 자료를 근간으로 한 구조물 관리기준과 비교 검토하였다. 그 결과 최대 변위 7.21 mm가 발생되어 허용변위 기준(25.00 mm) 이내, 최대 각 변위는 1/3,950으로 허용 각변위 기준(1/500) 이내, 비개착공법 강관다발 구조체의 최대 휨압축응력량도 70.29 MPa로 허용기준(210.00 MPa) 이내로 분석되었고, 최대 전단응력량은 47.38 MPa로 허용기준(120 MPa) 이내로 분석되어 유한요소 해석결과, 설계 및 시공 안정성을 검증하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.151-161
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• 2017

TSL(Thin Spray-on Liner)는 폴리머 성분을 주재료로 사용하며 숏크리트에 비해 높은 부착성능을 갖고 초기 강도가 높고 시공성이 좋으며 일부 방수재료로도 활용이 가능하다. 이러한 TSL의 특성으로 인해 TSL이 시공된 콘크리트는 TSL의 강한 부착력에 의해 복합 구조체로서 기능을 발휘한다. 본 연구에서는 이러한 TSL 특성을 기존 터널 설계법에 적용하기 위해 수치해석 연구를 수행하였다. 터널 콘크리트 라이닝 설계에 사용되는 허용응력설계법에서는 휨압축응력, 휨인장응력, 전단력을 기준으로 허용 수치 범위내에서 검토한다. 이에 대한 검토를 위해 기존 연구에서 제시된 TSL의 재료 물성과 접촉면 조건을 인용하여 TSL이 보강된 경우와 그렇지 않은 경우에 대해 서로 비교하였다. 기존 허용응력설계법을 사용하여 콘크리트의 설계 두께를 검토한 후 TSL을 적용하여 콘크리트의 설계 두께 감소 여부를 확인하는 방법으로 연구를 수행하였다. 해석결과, 탄성이론을 근거로한 허용응력설계법 내에서는 TSL의 보강효과를 검토하기 어려웠다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제31권5호
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• pp.72-79
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• 2003

신뢰성 설계에서 재료강도의 분포 특성은 기본적인 입력 변수로 사용된다. 따라서 강도특성의 분포형태 및 그에 따른 인자들을 정확하게 결정하는 것은 신뢰성 설계를 위한 필수적인 작업이다. 지금까지 강도성능 평가는 주로 무결점 소시편에 대한 실험결과가 사용되어 왔다. 그러나 이러한 방법은 부재가 실재 사용되는 조건을 제대로 반영하지 못함에 따른 오차를 포함하게 된다. 본 연구에서는 구조재로 많이 사용되는 2×6부재(38 mm×140 mm, 길이 3.0 m) 498본에 대하여 육안검사를 통해 등급을 구분하고, 휨시험을 실시하였다. 신뢰성 설계로 전환을 위해 각 등급의 강도특성에 대한 분포형태 및 인자를 결정하였다. 분포형태의 결정을 위해 정규분포, 대수정규분포, 웨이블분포의 세가지 분포형태에 대한 square error를 비교하고, KS test를 통하여 결정된 분포형태의 적합성을 확인하였다. 모든 등급에서 휨강도(MOR)의 가장 적합한 분포형태는 웨이블분포로 나타났으며, 휨탄성계수의 경우는 정규분포가 가장 적합한 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.131-149
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• 2008

최근 급증하는 전력수요 충족을 위해 송전선로 및 송전철탑의 대형화가 진행되고 있다. 국내 송전철탑 설계기준에서는 선로방향하중에 대해 상시와 이상시로 구분하여 검토하고 있다. 송전철탑 붕괴의 가장 큰 원인이 되고 있는 선로 단선으로 인한 이상시 철탑 주재의 안전성 검토가 필요하다. 국내 설계기준은 축력이 지배적인 트러스요소를 철탑에 적용하고 있으며, 단선으로 인한 불평형 하중을 암끝단에 재하하도록 하고 있다. 불평형 하중을 유발하는 단선은 두 곳에서 동시에 발생하는 경우까지 고려하고 있으며, 그 이상 여러 상의 전선이 동시에 단선되는 것은 고려하고 있지 않다. 이에 본 연구는 발생 가능한 모든 단선의 경우에 대해서 보요소를 적용한 유한요소해석을 실시하여 극한상태를 파악하고 국내 설계기준에 따른 안전성를 평가하였다. 유한요소해석 결과분석을 통해 철탑 주주재에는 이상시 휨응력의 영향력이 매우 크게 나타났으며, 비대칭 일측의 모든 전선이 단선된 경우 기존 철탑의 설계방법이 안전하지 않음을 알 수 있었다. 따라서 이상시 철탑의 경제성과 정확한 안전성 확보를 위해 부재의 극한상태와 이상시 발생빈도를 고려하는 설계법의 적용이 필요할 것으로 판단된다.