• Advances in Computational Design
• /
• 제4권1호
• /
• pp.53-72
• /
• 2019

Safety measures for tower cranes are extremely important among the seismic countermeasures at high-rise building construction sites. In particular, the collapse of a tower crane from a high position is a very serious catastrophe. An example of such an accident due to an earthquake is the case of the Taipei 101 Building (the author was the project director), which occurred on March 31, 2002. Failure of the bolted joints of the tower-crane mast was the direct cause of the collapse. Therefore, it is necessary to design for this eventuality and to take the necessary measures on construction sites. This can only be done by understanding the precise dynamic behavior of mast joints during an earthquake. Consequently, we created a new hybrid-element model (using beam, shell, and solid elements) that not only expressed the detailed behavior of the site joints of a tower-crane mast during an earthquake but also suppressed any increase in the total calculation time and revealed its behavior through computer simulations. Using the proposed structural model and simulation method, effective information for designing safe joints during earthquakes can be provided by considering workability (control of the bolt pretension axial force and other factors) and less construction cost. Notably, this analysis showed that the joint behavior of the initial pretension axial force of a bolt is considerably reduced after the axial force of the bolt exceeds the yield strength. A maximum decrease of 50% in the initial pretension axial force under the El Centro N-S Wave ($v_{max}=100cm/s$) was observed. Furthermore, this method can be applied to analyze the seismic responses of general temporary structures in construction sites.

• Earthquakes and Structures
• /
• 제16권4호
• /
• pp.501-512
• /
• 2019

In this study, seismic vulnerability assessment and seismic isolation retrofit of Bayburt Yakutiye Mosque is investigated. Bayburt Yakutiye Mosque was built in the early 19th century at about 30-meter distance to Coruh river in the center of Bayburt in Turkey. The walls of historical masonry structure were built with regional white and yellow stones and the domes of the mosque was built with masonry bricks. This study is completed in four basic phases. In first phase, experimental determination of the regional white stone used in the historical structure are investigated to determine mechanical properties as modulus of elasticity, poison ratio and compression strengths etc. The required information of the other materials such as masonry brick and the regional yellow stone are obtained from literature studies. In the second phase, three dimensional finite element model (FEM) of the historical masonry structure is prepared with 4738 shell elements and 24789 solid elements in SAP2000 software. In third phase, the vulnerability assessment of the historical mosque is researched under seismic loading such as Erzincan (13 March 1992), Kocaeli (17 August 1999) and Van (23 November 2011) earthquakes. In this phase, the locations where damage can occur are determined. In the final phase, rubber base isolators for seismic isolation retrofit is used in the macro model of historical masonry mosque to prevent the damage risk. The results of all analyses are comparatively evaluated in details and presented in tables and graphs. The results show that the application of rubber base isolators can prevent to occur the destructive effect of earthquakes.

• Advances in nano research
• /
• 제15권1호
• /
• pp.35-48
• /
• 2023

Nanoparticles are known for their outstanding properties such as particle size, surface area, optical and electrical properties. These properties have significantly boasted their applications in various surface phenomena. In this work, calcium oxide nanoparticles were synthesized from periwinkle shells as an approach towards waste management through resource recovery. The sol gel method was used for the synthesis. The nanoparticles were characterized using X-Ray diffractometer (XRD), Fourier Transformed Infra-Red Spectrophotometer (FTIR), Brunauer Emmett Teller (BET), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and ultra violet visible spectrophotometer (UV-visible). While DLS and SEM underestimate the particle diameter, the BET analysis reveals surface area of 138.998 m²/g, pore volume = 0.167 m³/g and pore diameter of 2.47 nm. The nanoparticles were also employed as an adsorbent for the purification of dye (methyl orange) contaminated water. The adsorbent showed excellent removal efficiency (up to 97 %) for the dye through the mechanism of physical adsorption. The adsorption of the dye fitted the Langmuir and Temkin models. Analysis of FTIR spectrum after adsorption complemented with computational chemistry modelling to reveal the imine nitrogen group as the site for the adsorption of the dye unto the nanomaterials. The synthesized nanomaterials have an average particle size of 24 nm, showed a unique XRD peak and is thermally and mechanically stable within the investigated temperature range (30 to 70 ℃).

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권3A호
• /
• pp.523-532
• /
• 2006

2거더 강교량의 건설 효율성 등을 위해서는 구조형식, 특히 가로보를 포함하는 구조계의 거동평가에 기초한 효율적이고 합리적인 설계기준 등의 제시가 필요할 것으로 생각된다. 따라서, 본 연구에서는 2거더 강교량에서 하중전달 역할을 하는 가로보의 위치, 간격 및 강성의 영향인자가 2거더 강교량의 거동 특성에 미치는 영향을 조사하고 합리적인 가로보 배치 기준을 제시하고자 한다. 기존 2거더 강교량을 대상교량으로 선정하고 가로보 특성을 적절하게 평가할 수 있는 몇가지 구조 모델링에 대해 구조해석을 실시한 결과, 가로보의 모델은 국부적인 응력집중과 바닥판의 하중분배 효과를 고려할 수 있는 쉘요소 및 솔리드 요소가 적합할 것으로 판단된다. 이러한 쉘요소 및 솔리드 요소를 사용하여 가로보의 배치 위치, 배치 간격 및 강성을 변수로 구조해석을 실시하여 효율적인 가로보 설계기준을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제44권1호
• /
• pp.33-39
• /
• 2024

본 연구에서는 대표적인 해양 폐기물인 패각을 자원화하여 건설재료에 활용하고, 재료의 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 꼬막, 굴 등 국내에서 많이 발생하는 패각을 세척 및 전처리하여 잔골재 대체재로서 활용하였으며, 패각의 대체율 및 세척 여부 등의 조건에 따라 시멘트 모르타르 시편을 제작하였다. 서로 다른 조건하에 타설된 모르타르 시편의 압축강도를 평가하고, XRD, SEM, micro-CT 등의 미세구조 분석 방법들을 활용하여 각 시편의 고체 및 공극 구조를 분석하였다. 결과를 통해, 굴과 꼬막 패각이 서로 다른 탄산칼슘의 동질이상으로 구성되어 있는 것을 확인하였으며, 각각의 미세구조 특성에 의해 잔골재 대체재로 활용 시, 모르타르의 역학적 물성 차이에 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제46권1호
• /
• pp.17-28
• /
• 2018

본 연구에서는 당화 공정 중 축합된 구조로 발생되는 고형 부산물인 황산리그닌(Sulfuric acid lignin; SAL)의 나노 세공 탄소 소재로의 활용 가능성을 살펴보고자 수산화칼륨 촉매를 투입하여 $750^{\circ}C$에서 1 h 동안 고온 촉매 활성화 공정을 진행하였다. 이때 타 바이오매스 시료 유래 활성탄과의 물성 비교를 위해 코코넛셸(CCNS), 소나무(Pinus), Avicel로부터 각각 같은 방법으로 활성탄을 제조하였으며 화학 조성과 결합 구조, 표면 및 기공 분포 특성을 분석하였다. 열중량 분석 결과 최종 온도 $750^{\circ}C$에서 잔존 고형분 함량은 SAL > CCNS > Pinus > Avicel 순서였으며 이 경향은 활성화 공정 후 생성된 활성탄의 수율 순서와 동일하였다. 특히, SAL 유래 활성탄은 탄소 함량이 91.0%, $I_d/I_g$ peak ratio가 4.2로 가장 높게 나타났으며 이는 높은 탄소 고정성과 더불어 비정질의 거대 방향족 구조층이 형성되었음을 의미한다. 또한 제조된 활성탄은 모두 최초 시료의 비표면적($6m^2/g$)과 기공 부피($0.003cm^3/g$)에 비해 촉매 활성화 공정 후 각각 $1065{\sim}2341m^2/g$, $0.412{\sim}1.270cm^3/g$로 크게 증가하였으며 이 중 SAL 유래 활성탄의 표면 변화율이 가장 크게 나타났다. 이후 3종의 유기 오염물질(페놀, 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid, 카보퓨란)에 대한 제거율을 평가해보았을 때 모든 활성탄에서 표준 용액 100 ppm 대비 90 mg/g 이상의 높은 흡착 능력을 보였다. 따라서 축합된 구조인 SAL으로부터 고비표면적의 나노 세공 활성탄 제조가 가능할 뿐만 아니라 추후 유기 오염 물질 제거를 위한 카본 필터의 친환경 흡착 소재로 활용가능성이 높을 것으로 기대된다.

• KSBB Journal
• /
• 제24권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2009

현재까지 연구 개발된 바이오칩 및 센서의 경우에는 생체분자 상호작용의 분석을 수행하기 위해서 효소나 형광 물질 등과 같은 표지물질을 생체분자에 주입할 필요성이 있었다. 이러한 표지작업은 단백질 등과 같이 고차구조를 형성하는 생체분자에 있어서 그 분자인식능을 저하시키는 문제가 발생하게 된다. 그리고 표지작업은 일련의 조작이 필요하기 때문에 조작의 복잡성을 띄게 되고, 간편성을 저해하는 문제가 발생하게 되며, 분석 결과를 얻기 위해서는 장시간을 필요로 하게 된다. 또한, 생체분자 상호작용의 분석에 적용되는 측정장치도 대형화하게 되어 온사이트 모니터링에 이용하기 어렵다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해서 비표지로 생체분자의 상호작용 분석이 가능한 SPR 광학특성, QCM 및 전기화학법 등을 이용한 비표지 바이오칩 및 센서가 개발되었다. 하지만 표지 바이오칩 및 센서와 마찬가지로 장치의 대형화 및 복잡화, 간편성 및 감도 등에 문제가 있었다. 따라서 지금까지 개발되어진 표지 및 비표지 바이오칩의 문제들을 해결하기 위해서 나노구조에서만 발현되는 새로운 광학특성인 LSPR을 기반으로 하는 새로운 형태의 코어-쉘 구조 나노입자 바이오칩이 제작되었다. 코어-쉘 나노입자 바이오칩의 표면에 수직방향으로부터 입사광을 조사하고 바이오칩 표면으로부터 반사된 반사광을 검출기로 검출하여 흡수 스펙트럼을 소형의 분광기로 해석함으로서 코어-쉘 나노입자 바이오칩 기반 비표지 광학 바이오센서를 완성하였다. 또한 단백질 항원-항체 반응에 대한 비표지 검출 및 정량특성을 평가한 결과, 감도, 간편성, 유연성, 폭넓은 응용성 등에 양호한 특성을 확인할 수 있었다. 이상에서 살펴본 바와 같이, 코어-쉘 나노입자 바이오칩 기반 비표지 광학 바이오센서는 생체분자 상호작용의 분석에 많이 이용되고 있는 단백질, DNA, 세포 등의 생체분자에 유연하게 대처할 수 있을 것으로 생각되어지며, 그 밖에 의료, 식품분석, 환경 및 공정 모니터링 등 분야에 폭넓게 이용될 것으로 기대되고 있다. 또한 본 코어-쉘 나노입자 바이오칩 기반 비표지 광학 바이오센서는 소형으로 저렴한 분광기를 이용하여 측정을 실시하고 있기 때문에 온사이트 모니터링에의 적용도 가능할 것으로 생각된다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제20권1호
• /
• pp.75-82
• /
• 2007

본 연구에서는 설계민감도 해석기법을 사용하여 구조물의 안정성, 즉 좌굴을 고려한 형상 최적설계를 수행하였다. 형상 변수를 고려한 설계민감도 해석을 수행하기 위해 전미분 개념을 도입하고, 이를 이용하여 연속체기반의 변분방정식을 미분하여 민감도공식을 유도하였다. 기존의 유한차분법과 비교할 때 설계민감도 해석법의 장점은 설계변수의 갯수에 상관없이 매우 적은 해석횟수를 가지고도 민감도를 더 정확하게 계산할 수 있으며, 해석결과만을 이용하여 민감도계산을 수행하므로 상용 해석 소프트웨어를 활용할 수 있다는 것이다. 한편 좌굴문제를 다룰 때는 일반적으로 보나 쉘 같은 구조요소를 이용하지만 본 연구에서는 솔리드 요소를 이용한 연속체 모델로 고려하였는데 그 이유는 연속체 모델을 이용하면 뚱뚱한 형상뿐만 아니라 보나 쉘 같은 슬림(slim) 한 모델을 모두 해석할 수 있기 때문이다 설계민감도를 활용하여 여러 가지 좌굴문제에 대해 형상 설계민감도 계산 및 최적설계를 수행하였다. 그 결과 실행함수가 매우 빠르게 수렴하는 것을 확인할 수 있었고, 설계변수가 많아지고 해석시간이 길어질수록 더 효율적인 것을 알 수 있었다.

• 한국패류학회지
• /
• 제26권4호
• /
• pp.267-273
• /
• 2010

경기만 4개 지역 바지락 양식장의 저질조성에 따른 바지락 서식밀도 및 형태적 특성에 대하여 2007년 1월부터 12월까지 조사하였다. 저질조성에서 외리와 종현은 니사질로 분급이 양호하였으며, 백미리는 역질니토로 분급이 불량하였고, 내리는 니사질역으로 분급이 매우 불량하였다. 서식밀도는 저질조성과 상관없이 씨뿌림에 의하여 외리와 백미리에서 높았으며, 내리와 종현동에서 낮게 나타났다. 비만도는 저질조성에서 분급이 매우 불량한 내리와 분급은 양호하지만 먹이생물인 클로로 필-a가 높았던 외리에서 높게 나타났다. 조사기간 동안 수온은 $3.2-27.0^{\circ}C$ 범위로 나타났으며, 염분은 21.7-33.3 %, 용존산소는 5.6-12.7 mg/l, pH는 7.36-8.82였다. 부유물질은 3.2-1,266.0 mg/l, 클로로필-a는 $0.3-36.1{\mu}g/l$로 나타났다. 각 조사지역의 연간 바지락 비만도 및 성장은 해수중의 클로로필 농도와 유관한 것으로 사료되며, 이는 바지락의 먹이와 관련이 잇는 것으로 사료되었다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제40권2호
• /
• pp.175-183
• /
• 2016

복잡한 기계장치에 대한 내구신뢰성 평가는 단순한 응력해석을 통해 피로수명을 예측하는 것이 일반적인 방법이다. 하지만 기존 방법은 유한요소 해석 시 여러 가지 요인에 의해 일관된 응력해석 결과를 얻기 어려워 해석자에 따라 상이한 수명을 예측하는 단점을 지닌다. 하지만 구조응력을 기반으로 하는 내구신뢰성 평가 기법은 이러한 단점을 보완하여 보다 합리적인 결과를 제공해 준다. 구조응력기법은 유한요소 모델의 요소 수와 요소 형태에 무관하게 일관된 응력결과를 제공하기 때문에 신뢰성이 높은 내구도 평가 결과를 얻을 수 있다. 해석조건 및 환경에 독립적인 결과를 제공해 주는 구조응력은 최근 대형선박 설계 및 각종 기계장치의 피로수명 예측에 종종 활용되고 있어 보다 깊이 있고 체계적인 연구가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 (a) 유한요소모델의 형태에 상관없이 요소에 독립적인 구조응력 산출기법을 제시하고, (b) 이를 이용하여 자동차 클러치 스냅링부의 구조응력 산출하여 피로파괴를 예측하고자 한다.