• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.719-727
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• 2021

건축 분야는 최근 기계·로봇 분야와 접목하여 환경에 유동적으로 대응할 수 있는 개폐식 장치를 경기장과 같은 대공간 구조물의 지붕에 많이 적용하고 있다. 이러한 장치 중에서 외관이 수려한 개폐 막은 경량이어서 경계부의 견인 장치만으로 막을 쉽게 개폐할 수 있다. 그러나 막은 주 케이블에 트롤리로 연결되어 이동하므로 지붕의 면적에 비례해 트롤리 개수가 늘어난다. 본 연구에서는 이러한 막의 개폐 장치에 많이 사용되는 오픈형 트롤리를 위상 최적 기법을 이용하여 모델을 제안한다. 해석은 ANSYS 프로그램을 사용하였고, 결과를 바탕으로 피드백 과정을 통해서 새로운 모델을 제안하고, 검토하였다. 이 과정에서 트롤리 중량은 줄고, 내구성이 높아진 원형을 개발할 수 있었다. 오픈형 트롤리는 정적 해석 결과와 이에 대한 경계조건을 바탕으로 위상 최적화를 수행하며, 세 가지 타입의 최적 트롤리 원형을 설계하였다. 제안된 트롤리는 기본형 트롤리와 같은 조건에서 비교한 결과, 최대 71.04%의 부피를 감소시켰고, 항복강도는 8.67~11.43%에 달하였다. 결론적으로 본 연구에서 제안된 최적화 트롤리 모델은 경제성과 안정성을 신뢰할 만하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제9권6호
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• pp.245-250
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• 2023

현실공간의 정보를 가상의 공간으로 모사하는 디지털 트윈 기술은 다양한 분야에서 채택되고 있다. 디지털 트윈에 대한 관심은 Industry 4.0 기반의 스마트제조와 같은 첨단 제조 분야를 중심으로 관심이 커지고 있다. 그리고 디지털 트윈의 시스템을 운영하면 수많은 데이터가 발생하며 기술의 분야에 따라 발생하는 데이터는 특성이 다르기때문에 효율적으로 자원을 관리하고, 최적화된 디지털 트윈 플랫폼 기술이 필요하다. 첨단 제조 분야를 중심으로 디지털 트윈의 파이프라인에 대한 연구가 지속적으로 진행되어 왔으나 플랜트 분야의 데이터에 적합한 고속의 파이프라인 연구는 아직 부족하다. 그렇기에 본 논문에서는 Apache Kafka를 통해 고속으로 쏟아지는 플랜트분야의 디지털 트윈 데이터에 특화된 파이프라인 설계 방식을 제안한다. 제안된 모델은 플랜트의 정보를 revit 기반으로 적용하고, 플랜트에 특화된 데이터를 Apache Kafka 통해 수집하며, 경량화된 CFD엔진을 탑재하여 기존의 제조 분야의 디지털 트윈 기술보다 플랜트분야에 적합한 디지털 트윈의 모델을 구현할 수 있다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제33권6호
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• pp.173-180
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• 2019

유류탱크 화재는 화재진압이 쉽지 않다. 미국, 일본, 싱가포르 등의 국가에서는 오랜 시행착오 끝에 대형 유류저장탱크의 전면화재에 대응하기 위한 대용량의 포방사 시스템을 도입하였다. 본 연구에서는 American Petroleum Institute (API), National Fire Protection Association (NFPA), British Standard European Norm (BS EN)의 관련 기준과 일본의 법령 등을 바탕으로 대용량 포방사에 대한 기준과 방법 등을 연구하였고, 모형탱크 전면화재 진압 비교실험을 통해 대용량 포방사의 성능을 확인하였다. 그 결과 소용량의 노즐 여러 개를 사용하는 것보다 대용량의 노즐 하나를 사용하는 대용량 포방사가 화재진압 성능이 더 우수 하였고, 노즐의 배치를 달리하여 서로 다른 방향에서 방사하는 것보다 동일한 방향에서 집중 방사하는 것이 더욱 효과적이었다. 결국 대용량포방사시스템의 국내도입 필요성을 확인하였다. 그러나 대용량포방사시스템의 운용은 현장 여건에 따라서는 매우 제한적일 수밖에 없다. 따라서 시스템을 최대한 경량화 되고 이동이 쉬운 것으로 도입하여야 한다. 또한 주요 탱크별로 운영계획을 수립하면서 대구경 소방호스의 장거리 설치문제, 소방활동 공간의 협소문제 등 파악되는 장애요인을 현장 여건에 따라 해결해 나가는 것이 현실적 방안으로 보인다.

• Steel and Composite Structures
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• 제35권5호
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• pp.641-657
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• 2020

A unique lightweight string truss deployable bridge assembled by thin-walled fiber reinforced polymer (FRP) and metal profiles was designed for emergency applications. As a new structure, investigations into the static structural performance under the serviceability limit state are desired for examining the structural integrity of the developed bridge when subjected to unsymmetrical loadings characterized by combined torsion and bending. In this study, a full-scale experimental inspection was conducted on a fabricated bridge, and the combined flexural-torsional behavior was examined in terms of displacement and strains. The experimental structure showed favorable strength and rigidity performances to function as deployable bridge under unsymmetrical loading conditions and should be designed in accordance with the stiffness criterion, the same as that under symmetrical loads. In addition, a finite element model (FEM) with a simple modeling process, which considered the multi segments of the FRP members and realistic nodal stiffness of the complex unique hybrid nodal joints, was constructed and compared against experiments, demonstrating good agreement. A FEM-based numerical analysis was thereafter performed to explore the effect of the change in elastic modulus of different FRP elements on the static deformation of the bridge. The results confirmed that the change in elastic modulus of different types of FRP element members caused remarkable differences on the bending and torsional stiffness of the hybrid bridge. The global stiffness of such a unique bridge can be significantly enhanced by redesigning the critical lower string pull bars using designable FRP profiles with high elastic modulus.

• 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.

• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.262-267
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• 2020

고속 가공과 저중량 설계에 대한 수요가 증가함에 따라, 공작기계 주축의 진동 발생 가능성이 증가하고 있다. 또한 초정밀 가공에서 주축의 진동은 공작물 표면 형상에 큰 영향을 끼치게 된다. 다양한 가공 공정의 가공 정밀도를 향상시키기 위해, 공작기계 주축 진동 문제를 해결하여야 한다. 이 논문에서, 공작기계 주축의 진동 억제를 위해 TiC-SKH51 금속 기지 복합재가 사용되었다. TiC-SKH51 복합재의 동적 특성을 확인하기 위해 충격 망치 시험을 수행하였다. FEA의 모드 분석 결과와 충격 망치 시험 결과를 비교하여 FEA의 신뢰성을 확인한 후, 공작기계 주축 모델의 해석이 실행되었다. FEA 결과로부터 진동 발생 억제를 위해 TiC-SKH51 복합재를 적용한 공작기계 주축이 사용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.656-660
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• 2002

The fiber reinforced composite material is widely used in the multi-industrial field where the weight reduction of the infrastructure is demanded because of their high specific modulus and specific strength. Pressure vessels using this composite material in comparison with conventional metal vessels can be applied in the field where lightweight and the high pressure is demanded from the defense and aerospace industry to rocket motor case due to the merits which are energy curtailment by the weight reduction and decrease of explosive damage precede to the sudden explosion which is generated by the pressure leakage condition. In this paper, for nonlinear finite element analysis of E-glass/epoxy filament winding composite pressure vessel receiving an internal pressure, the standard interpretation model is developed by using the ANSYS 5.7.1, the general commercial program, which is verified as the accuracy and useful characteristic of the solution based on Auto LISP and ANSYS APDL. Both the preprocessor for doing exclusive analysis of filament winding composite pressure vessel and postprocessor that simplifies result of analysis have been developed to help the design engineers.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제8권1호
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• pp.83-97
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• 2014

This paper presents the results of an investigation aimed at developing reinforced concrete beams consisting of precast permanent U-shaped reinforced mortar forms filled with different types of core materials to be used as a viable alternative to the conventional reinforced concrete beam. To accomplish this objective, an experimental program was conducted and theoretical model was adopted. The experimental program comprised casting and testing of thirty beams of total dimensions $300{\times}150{\times}2,000mm$ consisting of permanent precast U-shaped reinforced mortar forms of thickness 25 mm filled with the core material. Three additional typical reinforced concrete beams of the same total dimensions were also cast to serve as control specimens. Two types of single-layer and double-layers steel meshes were used to reinforce the permanent U-shaped forms; namely welded wire mesh and X8 expanded steel mesh. Three types of core materials were investigated: conventional concrete, autoclaved aerated lightweight concrete brick, and recycled concrete. Two types of shear connections between the precast permanent reinforced mortar form and the core material were investigated namely; adhesive bonding layer between the two surfaces, and mechanical shear connectors. The test specimens were tested as simple beams under three-point loadings on a span of 1,800 mm. The behavior of the beams incorporating the permanent forms was compared to that of the control beams. The experimental results showed that better crack resistance, high serviceability and ultimate loads, and good energy absorption could be achieved by using the proposed beams which verifies the validity of using the proposed system. The theoretical results compared well with the experimental ones.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권11호
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• pp.1473-1478
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• 2012

본 논문은 원거리에 떨어진 작전지역으로 정찰로봇을 발사하여 투하하기 위해서 필요한 파단형 보호체에 대한 개발내용을 제시한다. 실제 전장에서의 활용성을 높이기 위해 기존 외피 전개를 위한 기구사용을 배제하고 체결부의 파단에 의해서 보호체의 외피가 개방되는 방식을 채택하여 소형, 경량을 이루었다. 보호체와 정찰로봇의 유한요소 모델링을 통해서 주어진 하중조건에 맞추어 체결부의 파단이 이루어지는지 전산모의실험을 수행하였으며, 낙하시험기를 이용한 충격실험을 통해서 충돌에 대한 보호체의 충격흡수성능을 분석하였다. 실제 외부환경에서의 100m 발사시험을 통해서 제안된 보호체가 정찰로봇을 탑재하여 정해진 지점으로 비행 도착한 후 안전하게 정찰로봇을 이탈시킴을 확인하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제8권5호
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• pp.1069-1089
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• 2015

This paper presents average numerical results of 2128 nonlinear dynamic finite element (FE) analyses of lightweight acceleration-sensitive non-structural components (NSCs) attached to the floors of one-bay three-storey reinforced concrete (RC) primary structures (P-structures) with different eccentricity ratios. The investigated parameters include the NSC to P-structure vibration period ratio, peak ground acceleration, P-structure eccentricity ratio, and NSC damping ratio. Appropriate constitutive relationships were used to model the behaviour of the RC P-structures. The NSCs were modelled as vertical cantilevers fixed at their bases with masses on the free ends and varying lengths so as to match the vibration periods of the P-structures. Full dynamic interaction was considered between the NSCs and P-structures. A set of seven natural bi-directional ground motions were used to evaluate the seismic response of the NSCs. The numerical results show that the acceleration response of the NSCs depends on the investigated parameters. The accelerations of the NSCs attached to the flexible sides of the P-structures increased with the increase in peak ground acceleration and P-structure eccentricity ratio but decreased with the increase in NSC damping ratio. Comparison between the FE results and Eurocode 8 (EC8) predictions suggests that, under tuned conditions, EC8 provisions underestimate the seismic response of the NSCs mounted on the flexible sides of the plan-irregular RC P-structures.