• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1999년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.121-128
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• 1999

This paper presents a time domain method for soil-structure interaction analysis for seismic loadings. It is based on the finite element formulation incorporating analytical frequency-dependent infinite elements for the far field soil. The dynamic stiffness matrices of the far field region formulated using the present method in frequency domain can be easily transformed into the corresponding matrices in time domain. At first, the equivalent earthquake forces are evaluated along the interface between the near and the far fields from the free-field response analysis carried out in frequency domain, and the results are transformed into the time domain. An efficient procedure is developed for the convolution integrals to evaluate the interaction force along the interface, which depends on the response on the interface at the past time instances as well as the concurrent instance. Then, the dynamic responses are obtained for the equivalent earthquake force and the interaction force using Newmark direct integration technique. Since the response analysis is carried out in time domain, it can be easily extended to the nonlinear analysis. Example analysis has been carried out to verify the present method in a multi-layered half-space.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제13권6호
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• pp.615-638
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• 2002

This paper presents a method of seismic analysis for a cylindrical liquid storage structure considering the effects of the interior fluid and exterior soil medium in the frequency domain. The horizontal and rocking motions of the structure are included in this study. The fluid motion is expressed in terms of analytical velocity potential functions, which can be obtained by solving the boundary value problem including the deformed configuration of the structure as well as the sloshing behavior of the fluid. The effect of the fluid is included in the equation of motion as the impulsive added mass and the frequency-dependent convective added mass along the nodes on the wetted boundary of the structure. The structure and the near-field soil medium are represented using the axisymmetric finite elements, while the far-field soil is modeled using dynamic infinite elements. The present method can be applied to the structure embedded in ground as well as on ground, since it models both the soil medium and the structure directly. For the purpose of verification, earthquake response analyses are performed on several cases of liquid tanks on a rigid ground and on a homogeneous elastic half-space. Comparison of the present results with those by other methods shows good agreement. Finally, an application example of a reinforced concrete tank on a horizontally layered soil with a rigid bedrock is presented to demonstrate the importance of the soil-structure interaction effects in the seismic analysis for large liquid storage tanks.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권6호
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• pp.1-7
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• 2003

이 논문에서는 비선형 지반-구조물 상호작용해석을 위한 새로운 시간-주파수영역 복합법을 제시하였다. 제안한 방법은 등가선형 지반-구조물 상호작용해석 프로그램과 범용 비선형 유한요소해석 프로그램을 동시에 사용하는 실용적인 방법이다. 이 방법에서는 먼저 주파수영역에서 등가선형 지반-구조물 상호작용해석을 수행하여 유한요소 영역의 경계면에서 응답을 구한 다음, 이를 범용 비선형 유한요소해석 프로그램에 의한 비선형 동적해석의 시간의존 경계조건으로 입력한다. 제안된 방법의 검증을 위하여 2차원 지하철 정거장 구조물에 대한 지진해석을 수행하였다. 이를 위하여 등가선형 지반-구조물 상호작용해석 프로그램 KIESSI-2D와 비선형 유한요소해석 프로그램 ANSYS를 사용하였다 수치적인 해석결과로부터 이 연구에서 제안한 방법의 타당성을 확인할 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제9권2호
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• pp.148-154
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• 2006

소규모 천부 불균질대가 레일리파의 전파 및 분산특성에 미치는 영향에 대해 알아보기 위해 반무한 균질 매질과 2층 층서구조상의 소규모 천부 불균질대를 상정하고 이 불균질대의 심도, 규모 등을 변화시키면서 레일리파의 전파양상과 분산특성에 대해 고찰하였다. 불균질대의 크기가 최소파장을 기준으로 한파장 이상의 경우 레일리파의 분산 현상이 확인되었으며 이러한 현상은 불균질대의 크기가 클수록 커지며 심도가 깊어질수록 작아지고 심도와 수직적 크기변화보다는 수평적 크기변화에 더 민감한 것을 확인하였다. 분산으로 인한 위상속도의 변화 양상은 불균질대의 크기가 일정정도 이하일 경우에는 탄성파 기록상에서는 확인하기 어려우나 분산된 레일리파의 반사 및 투과 이벤트와 그로 인한 진폭변화를 통해 불균질대 존재 여부를 확인하는 지시자로 사용될 수 있을 것으로 판단되며 이런 결과는 소규모 불균질대나 공동탐지를 위한 현장탐사나 새로운 해석방법 개발에 있어 한 지침을 제공할 것으로 기대된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권4호
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• pp.361-366
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• 2009

전자탐사에서 수평 층서구조에 대한 Green 함수의 계산은 전자기 반응의 모델링에서 핵심적인 부분을 담당한다. 해석적으로 구해진 핵함수의 Hankel 변환으로 계산되는 Green 함수는 핵함수의 대수적 등가 표현방식에 의해 그 정확도가 결정된다. 특히 3차원 모델링의 경우 Green 함수 계산 횟수가 매우 많아서 Hankel 변환 계산이 전체 계산시간의 상당량을 차지하므로, 빠르고 정확한 Hankel 변환의 계산을 위해서 선형 수치필터를 이용한다. 최근 많이 시도되는 3차원 역산을 위한 모델링에서는 송신점에서의 특이성 문제를 피하기 위해 전기장을 1차장과 2차장으로 나누어 계산하는 것이 보통이다. 이 연구에서는 균질 반무한공간에 대해 지표면에 놓인 다섯 종류의 송신원에 대한 지하 매질에서의 전기장 세성분을 Hankel 변환을 이용하여 정리하고, 그 계산 방법에 대해 고찰하였다. 그리고 2중 반공간에서 EM1D를 이용하여 공기와 바다의 영향을 모두 고려한 전자기장을 계산할 때, 보다 정확한 해의 계산을 위해 TE 및 TM 모드에서의 반사계수를 유도하였다. 여기서 정리한 해를 이용하면 MT 문제는 물론, 해양 전자탐사의 경우에도 1차장을 정확히 계산할 수 있으므로 3차원 역산에서 보다 정확하고 효율적인 감도 계산이 가능할 것이다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제17권3호
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• pp.129-136
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• 2014

전자 탐사는 신호원의 파형에 따라 주파수 영역과 시간 영역법으로 나누어진다. 주파수 영역과 시간 영역은 수학적으로 Fourier 변환 관계에 있으므로, 주파수 영역 자료를 Fourier 변환하여 시간 영역 자료를 얻어낼 수 있다. 즉, 시간 영역 전자 탐사의 모델링 자료는 주파수 영역에서 수행한 모델링 자료의 적절한 변환을 통해 얻어질 수 있다. 따라서 주파수-시간 영역 변환은 전자 탐사에서 매우 중요한 부분이다. 분산 전개법(DEM)은 신속하고 효과적인 주파수-시간 영역 변환 기법 중의 하나이다. 분산 전개법에서는 전자기장은 분산 함수와 분산 시간의 급수로 전개하며, 분산 시간은 주어진 주파수 자료에 의해 결정된다. 특히 적정 분산 시간의 설정은 분산 전개법의 정확성을 결정하는 주요 요소이다. 이 연구에서는 급수 전개에 의해 얻어진 주파수 영역 자료의 오차를 최소화하는 방법을 사용하여 적정 분산 시간의 설정 방법을 개발하였다. 반무한 공간 및 2층 구조 모델에 대하여 이 방법을 적용한 결과, 분산 전개법은 상당히 넓은 시간 대역에서 정확한 결과를 나타냄을 확인하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제5권2호
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• pp.108-117
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• 2002

이 연구에서는 $1\;kHz\~1\;MHz$ 주파수 대역의 수평 자기쌍극자 송신원에 의한 Cagniard 임피던스를 이용하여 지하매질의 2차원적인 전기전도도 분포에 대한 해석기법을 개발하고자 하였다. 먼저, 균질 반무한 공간과 수평 층서구조 모형에서 수평 자기쌍극자 송신원이 존재하는 경우, 서로 직교하는 수평 전기장과 자기장의 비로 정의되는 Cagniard 임피던스로부터 겉보기 비저항을 계산하는 방법에 대해 고찰하였다. 평면파 가정을 이용하는 종래의 방법을 이용하여 Cagniard 임피던스로부터 겉보기 비저항을 계산할 경우에는 유한한 송신원의 영향으로 음의 겉보기 비저항이 나와 이의 적용을 어렵게 한다. 이에 반해, 수평 자기쌍극자 송신원을 고려할 경우 안정적인 양의 겉보기 비저항을 구할 수 있었으며, 이를 통해 지하매질의 개략적인 전기전도도 분포를 획득할 수 있었다. 다음으로, 전도성 또는 비전도성 고립이상체가 존재하는 2차원 모형을 설정하여 Cagniard 임피던스와 송신원 효과를 고려한 겉보기 비저항의 적용성을 고찰하였으며, 그 결과 배경매질과 이상체의 전기전도도 분포를 구할 수 있었다. 또한, 전도성과 비전도성 고립이상체가 복합적으로 존재하는 2차원 모형에서 주파수에 따른 겉보기 비저항 가단면도와 Cagniard 임피던스 위상 가단면도를 작성하였으며, 이를 통해 2차원 구조에 의한 소로브에 의해 다소 왜곡되기는 하지만 전기적 이상체의 위치와 개략적인 전기전도도 분포를 획득할 수 있었다.