• 해양환경안전학회지
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• 제24권7호
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• pp.953-959
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• 2018

본 논문에서는 바람, 파도, 조류 등의 큰 외란조건에서 선박계류시스템의 계류안정성 확보를 위한 동적제어기 설계를 연구하였다. 선박계류시스템의 비선형 동요를 억제하기 위해 슈퍼트위스팅 알고리즘(STA)을 포함한 슬라이딩 모드 제어(SMC) 기법이 적용되었다. 외란이나 파라미터의 불확실성에 대한 강인성의 장점에도 불구하고, 채터링은 슬라이딩 모드 제어기를 적용하는데 주요 단점이 되고 있다. 1차계 SMC는 정확히 제어 목표치에 수렴 하도록 정밀한 제어는 가능하나, 채터링과 같은 파괴적인 현상과 연계되어 적용에 주요한 장애가 된다. 대신에, STA는 큰 외란에도 불구하고 비교적 높은 정확도를 보이며 채터링 현상을 완전히 제거한다. 1차계 슬라이딩 모드 제어기의 채터링 문제를 피할 수 있는 STA기반의 SMC는 비선형 계류시스템의 동적제어를 위한 아주 효과적인 수단으로 판단된다. 아울러, STA로 제어된 선박계류시스템의 위치오차 궤적은 경계 구역 내에서 형성된다. 끝으로, 슬라이딩 표면과 위치궤적의 오차결과를 통해 STA의 이득제어 효과도 관측할 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.84-95
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• 2019

본 논문은 5경간 라멘형 교량의 지진취약도 분석을 위한 해석적 연구이다. 연구를 위하여 한국에서 공용중인 교각 높이 72m의 교량을 선정하였으며 범용 구조해석 프로그램인 OpenSEES를 이용하여 비선형시간이력해석을 실시하였다. 비선형시간이력해석은 총 50개의 지진을 사용하였으며, 지진파의 최대지반가속도를 0.1g에서 2.0g까지 0.1g 간격으로 증가시켜 다양한 강도 범위의 지진파를 고려하였다. 또한 단면해석을 통해 각 교각의 항복변위와 극한변위를 산출하였으며 시간이력해석 결과 및 단면해석 결과를 바탕으로 Barbat 등이제시한 손상상태 정의에 따라 대상교량의 손상상태를 분류하였다. 해석결과 0.731g의 지진이 교축방향으로 작용하였을 때 P1교각에서 Extensive Damage가 발생하는 것으로 예측되었다. 또한 지진위험도 평가결과를 국내 내진설계 기준에 적용한 결과 구조물의 기능을 수행할 수 없는 Extensive Damage가 발생할 확률은 4,800년 주기 지진에서 약 4.2%로 대상교량은 충분한 내진성능을 확보하고 있을 것으로 예상된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.371-380
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• 2023

지진취약도를 산정하기 위해서는 목표 부지의 특성을 제대로 표현할 수 있는 입력 지진파의 산정이 중요하다. 본 논문에서는 국내외 강진 및 중‧약진 지역에서의 입력 지진파에 대한 단자유도 모델의 지진취약도를 분석하였다. 분석을 위한 첫 번째 단계로, 국외 강진 기록 중 근/원거리에서 측정한 2개의 입력 지진파 세트와 국내 중·약진 지역 특성에 적합한 입력 지진파 2개의 세트, 총 4개의 입력 지진파 세트를 선정하였다. 대상 구조물로는 3가지 고유주기에 대한 비선형 단자유도 모델을 적용하였고, 취약도 분석을 위해 증분동적해석을 이용하였다. 또한, 4가지 손상 상태를 정의하고, 손상 상태 각각에 대해 4가지 입력 지진파 세트의 고유주기별 지진취약도 결과를 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.333-342
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• 2017

사질해안의 폭풍 및 평상파 단면사이의 지형변화 특성을 이해하기 위해 2차원 이동상 수리실험을 수행하였다. 폭풍 및 평상파 단면을 발달시키는 입사파 파라미터를 조건으로, 연속적으로 단면 지형변화와 수면변위를 계측하였다. 두 입사파 조건을 번갈아 각각의 평형 상태에 도달하기까지의 변화를 쇄파대에서 관측하였다. 폭풍파 조건에서 붕괴(plunging) 쇄파로 사주가 발달하고 포말대의 경사가 급해짐을 보였으며, 평상파 조건에서는 말림(spilling) 쇄파에 의해 사주가 소멸함을 보였다. 단면 지형변화 관측을 통하여 폭풍파 조건에서 표사가 외해로 유출되고, 평상파조건에서 내해로 표사가 유입됨을 알 수 있었다. 폭풍파 조건에서 외해방향으로의 표사이송에 지배적인 역할을 하는 강한 역저류(undertow)가 발달하였고, 평상파 조건에서는 약한 역저류가 발달하였다. 그리고 두 조건에서 모두 해안방향으로의 표사이송에 지배적 역할을 하는 비선형 파동에 의한 왜도(skewness)와 비대칭성(asymmetry)이 관측되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.101-115
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• 2005

국내 내륙의 지형 및 지질 특성을 대표하는 두 지역인 경주와 홍성을 대상으로 전단파 속도$(V_s)$ 획득 목적의 현장 탄성파 시험을 포함한 다양한 지반 조사를 실시하여 지반 특성을 평가하고, 이를 토대로 등가 선형 및 비선형 기법의 부지 응답 해석을 수행하였다. 현행 국내 내진 설계의 근간인 미국 서부 지역과의 지반 특성 비교 결왔 국내 내륙 지역의 기반암 심도는 매우 얕고 강성은 다소 컸다. 지반 분류 기준인 심도 30m까지의 평균 전단파 속도$V_s30$는 대상 지역 내에서 $250\sim650m/s$의 좁은 범위의 분포를 보였고, 그에 따라 대부분의 부지가 C와 D 지반 조건으로 분류되었다. 부지 응답 해석 결과로부터 현행 국내 내진 설계를 위한 단주기 증폭 계수$(F_ㅁ)$는 지반 운동을 과소평가하고 중장주기 증폭계수$(F_v)$는 과대평가하고 있음을 확인하였다. 이에 따라 국내 내륙 지역에 대한 지반 증폭 계수를 재산정하고, 지역적 지반 특성을 고려하여 기존 지반 분류 C 및 D의 세부 분류와 지표면 부근 심도까지의 평균 $V_s$인 $V_s20,\;V_s15,$ 와 $V_s10$의 추가 분류 기준이 적용된 합리적 지반 분류 체계를 제안하였다. 제안된 지반 분류 체계는 현재로서는 예비적인 방안이므로 향후 보완 및 개선이 필요할 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권4호
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• pp.337-346
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• 2014

본 연구는 주기적 강제 진동이 가해지는 표면의 액적 모드 특성과 표면에 놓인 액적의 제거에 대한 조건을 실험적으로 이해하는 것을 목적으로 하고 있다. 액적의 거동을 명확하게 관찰하기 위해 아크릴 표면에 Teflon 코팅을 진행하여 접촉각을 높였고, 히스테리시스는 25도 이내로 진행하여 액적의 거동이 보다 쉽게 진행되도록 하였다. 본 실험은 먼지가 적은 청정실에서 실험이 진행되었다. 제작된 소수성 표면에 놓인 액적의 실제 공진 주파수를 예측하기 위해 이론 및 실험적 해석을 통해 두 접근방법의 타당성을 파악하였으며, 두 개의 초고속카메라를 액적의 상면과 측면에 설치하여 2가지 측면에서 액적의 다양한 형상 변형 특성- 모드 형상, 분리, 미소 액적의 발생, 그리고 좌우 비틀림의 특성을 관찰하였다. 이론 값 비교결과 실제 공진 주파수 값들의 차이가 약 18% 이하로 관찰되었으며, 이러한 차이는 접촉선 마찰, 비선형 벽 고착, 실험의 불확실성 등에 가장 큰 영향을 받는 것으로 판단된다. 사용된 스피커에 상대적으로 낮은 전압을 인가할 경우 액적의 접촉선은 고정된 상태에서 좌우 대칭적인 액적 형상진동이 나타났다. 반면, 높은 전압을 인가할 경우 액적의 접촉선은 비고정된 상태가 되면서 더 활발한 형상 진동이 나타났다. 가진 주파수가 모드 주파수와 일치할 경우에는 액적의 로브 크기가 주변부 주파수 일 때 보다 비교적으로 컸으며, 같은 전압을 인가 할 경우, 표면에 놓인 액적의 미소 액적 발생 및 완전한 제거는 2차 모드에서만 진행되는 것을 실험을 통해 규명하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.51-58
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• 2008

해석적 방법에 의한 지진 취약성 분석 (fragility analysis)은 입력 거동과 응답 특성의 불확실성을 고려하기 위해 임의화된 확률 변수들 (randomized response variables)로 인하여 해석 과정에 상당한 노력과 시간이 요구된다. 본 연구에서는 구조물의 기본적인 특성인 강성, 강도 및 연성 능력에 따라 지진 취약도 곡선을 바로 도출할 수 있는 새로운 방법을 제안한다. 광범위한 구조물을 대표할 수 있는 일반화된 단자유도계의 동적 해석 결과로부터 로그 정규 취약성 곡선의 도출에 필요한 파라미터를 응답 데이터베이스에 저장한다. 이를 이용함으로써 구조물의 기본적인 특성 (강성, 강도, 연성 능력)만으로 동적해석 과정을 수행하지 않고도 한계상태 취약성 곡선을 도출할 수 있다. 본 논문의 적용 사례를 통해서 제안된 방법이 지진 취약성 곡선을 얻는데 매우 효율적임을 확인 할 수 있다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제2권2호
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• pp.115-135
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• 2012

The very low natural frequencies of tension leg platforms (TLP's) have raised the concern about the significance of the action of hydrodynamic wave forces on the response of such platforms. In this paper, a numerical study using modified Morison equation was carried out in the time domain to investigate the influence of nonlinearities due to hydrodynamic forces and the coupling effect between surge, sway, heave, roll, pitch and yaw degrees of freedom on the dynamic behavior of TLP's. The stiffness of the TLP was derived from a combination of hydrostatic restoring forces and restoring forces due to cables and the nonlinear equations of motion were solved utilizing Newmark's beta integration scheme. The effect of wave characteristics such as wave period and wave height on the response of TLP's was evaluated. Only uni-directional waves in the surge direction was considered in the analysis. It was found that coupling between various degrees of freedom has insignificant effect on the displacement responses. Moreover, for short wave periods (i.e., less than 10 sec.), the surge response consisted of small amplitude oscillations about a displaced position that is significantly dependent on the wave height; whereas for longer wave periods, the surge response showed high amplitude oscillations about its original position. Also, for short wave periods, a higher mode contribution to the pitch response accompanied by period doubling appeared to take place. For long wave periods, (12.5 and 15 sec.), this higher mode contribution vanished after very few cycles.

• 한국해양공학회지
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• 제30권1호
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• pp.25-31
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• 2016

In this study, hydrodynamic coefficients were obtained from a Rotating Arm (RA) test, which is one of the captive model tests used to provide accurate coefficients in the control motion equation of an underwater vehicle. The RA test was carried out at the RA facility of ADD (Agency for Defense Development), and the forces and moments acting on the underwater vehicle were measured using a six-axis waterproof gage. A multiple regression analysis was used in the analysis of the measured data. The experimental results were also verified by comparison with the theoretical values of the previous linear coefficients. In addition, the stability indices in the horizontal plane were calculated using the linear and nonlinear coefficients, and the dynamic stability of the underwater vehicle was estimated to have a good dynamic performance with a depth ratio of 6.0.

• Steel and Composite Structures
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• 제18권1호
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• pp.187-212
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• 2015

In this paper, various four variable refined plate theories are presented to analyze vibration of temperature-dependent functionally graded (FG) plates. By dividing the transverse displacement into bending and shear parts, the number of unknowns and governing equations for the present model is reduced, significantly facilitating engineering analysis. These theories account for parabolic, sinusoidal, hyperbolic, and exponential distributions of the transverse shear strains and satisfy the zero traction boundary conditions on the surfaces of the plate without using shear correction factors. Power law material properties and linear steady-state thermal loads are assumed to be graded along the thickness. Uniform, linear, nonlinear and sinusoidal thermal conditions are imposed at the upper and lower surface for simply supported FG plates. Equations of motion are derived from Hamilton's principle. Analytical solutions for the free vibration analysis are obtained based on Fourier series that satisfy the boundary conditions (Navier's method). Non-dimensional results are compared for temperature-dependent and temperature-independent FG plates and validated with known results in the literature. Numerical investigation is conducted to show the effect of material composition, plate geometry, and temperature fields on the vibration characteristics. It can be concluded that the present theories are not only accurate but also simple in predicting the free vibration responses of temperature-dependent FG plates.