• 화약ㆍ발파
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• 제9권1호
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• pp.3-13
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• 1991

발파에 의한 지반진동의 크기는 화약류의 종류에 따른 화약의 특성, 장약량, 기폭방법, 전새의 상태와 화약의 장전밀도, 자유면의 수, 폭원과 측간의 거리 및 지질조건 등에 따라 다르지만 지질 및 발파조건이 동일한 경우 특히 측점으로부터 발파지점 까지의 거리와 지발당 최대장약량 (W)간에 깊은 함수관계가 있음이 밝혀졌다. 즉 발파진동식은 $V=K{\cdot}(\frac{D}{W^b})^n{\;}{\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots}$ (1) 여기서 V ; 진동속도, cm /sec D ; 폭원으로부터의 거리, m W ; 지발 장약량, kg K ; 발파진동 상수 b ; 장약지수 R ; 감쇠지수 이 발파진동식에서 b=1/2인 경우 즉 $D{\;}/{\;}\sqrt{W}$를 자승근 환산거리(Root scaled distance), $b=\frac{1}{3}$인 경우 즉 $D{\;}/{\;}\sqrt[3]{W}$를 입방근환산거리(Cube root scaled distance)라 한다. 이 장약 및 감쇠지수와 발파진동 상수를 구하기 위하여 임의거리와 장약량에 대한 진동치를 측정, 중회귀분석(Multiple regressional analysis)에 의해 일반식을 유도하고 Root scaling과 Cube root scaling에 대한 회귀선(regression line)을 구하여 회귀선에 대한 적합도가 높은 쪽을 택하여 비교, 검토하였다. 위 (1)식의 양변에 log를 취하여 linear form(직선형)으로 바꾸어 쓰면 (2)式과 같다. log V=A+BlogD+ClogW ----- (2) 여기서, A=log K B=-n C=bn (2)식은 다시 (3)식으로 표시할 수 있다. $Yi=A+BXi_{1}+CXi_{2}+{\varepsilon}i{\;}{\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots}$(3) 여기서, $Xi_{1},{\;}Xi_{2} ;(두 독립변수 logD, logW의 i번째 측정치. Yi ; ($Xi_1,{\;}Xi_2$)에 대한 logV의 측정치 ${\varepsilon}i$ ; error term 이다. (3)식에서 n개의 자료를 (2)식의 회귀평면으로 대표시키기 위해서는 $S={\sum}^n_{i=1}\{Yi-(A+BXi_{1}+CXi_{2})\}\^2$을 최소로하는 A, B, C 값을 구하면 된다. 이 방법을 최소자승법이 라 하며 S를 최소로 하는 A, B, C의 값은 (4)식으로 표시한다. $\frac{{\partial}S}{{\partial}A}=0,{\;}\frac{{\partial}S}{{\partial}B}=0,{\;}\frac{{\partial}S}{{\partial}C}=0{\;}{\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots}$ (4) 위식을 Matrix form으로 간단히 나타내면 식(5)와 같다. [equation omitted] (5) 자료가 많아 계산과정이 복잡해져서 본실험의 정자료들은 전산기를 사용하여 처리하였다. root scaling과 Cube root scaling의 경우 각각 $logV=A+B(logD-\frac{1}{2}W){\;}logV=A+B(logD-\frac{1}{3}W){\;}\}{\;}{\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots}$ (6) 으로 (2)식의 특별한 형태이며 log-log 좌표에서 직선으로 표시되고 이때 A는 절편, B는 기울기를 나타낸다. $\bullet$ 측정치의 검토 본 자료의 특성을 비교, 검토하기 위하여 지금까지 발표된 국내의 몇몇 자료를 보면 다음과 같다. 물론, 장약량, 폭원으로 부터의 거리등이 상이하지만 대체적인 경향성을 추정하는데 참고할수 있을 것이다. 금반 총실측자료는 총 88개이지만 환산거리(5.D)와 진동속도의 크기와의 관계에서 차이를 보이고 있어 편선상 폭원과 측점지점간의 거리에 따라 l00m말만인 A지역과 l00m이상인B지역으로 구분하였다. 한편 A지역의 자료 56개중, 상하로 편차가 큰 19개를 제외한 37개자료와 B지역의 29개중 2개를 낙외한 27개(88개 자료중 거리표시가 안된 12월 1일의 자료3개는 원래부터 제외)의 자료를 computer로 처리하여 얻은 발파진동식은 다음과 같다. $V=41(D{\;}/{\;}\sqrt[3]{W})^{-1.41}{\;}{\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots}$ (7) (-100m)(R=0.69) $V=124(D{\;}/{\;}\sqrt[3]{W})^{-1.66){\;}{\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots}$ (8) (+100m)(R=0.782) 식(7) 및 (8)에서 R은 구한 직선식의 적합도를 나타내는 상관계수로 R=1인때는 모든 측정자료가 하나의 직선상에 표시됨을 의미하며 그 값이 낮을수록 자료가 분산됨을 뜻한다. 본 보고에서는 상관계수가 자승근거리때 보다는 입방근일때가 더 높기 때문에 발파진동식을 입방근($D{\;}/{\;}\sqrt[3]{W}$)으로 표시하였다. 특히 A지역에서는 R=0.69인데 비하여 폭원과 측점지점간의 거리가 l00m 이상으로 A지역보다 멀리 떨어진 B지역에서는 R=0.782로 비교적 높은 값을 보이는 것은 진동성분중 고주파성분의 상당량이 감쇠를 당하기 때문으로 생각된다.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제49권3호
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• pp.30-39
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• 2012

본 논문에서는 검출된 운전자의 얼굴영역에서 눈의 형태를 인식하여 졸음 상태를 감지하는 기법을 개발하고 감지 결과에 따라 위험 상태를 알려주는 경보 시스템을 구현하고자 한다. 먼저 얼굴 검출에는 Haar 변환 기법을 이용하고 실험실환경, 차량환경 및 적외선 영상을 획득하여 다양한 조명 환경에서도 강인하도록 전처리 및 후처리 과정을 적용한다. 눈 검출에는 보통 한국인이라는 가정하에 눈의 위치 및 크기의 비례 구조 특성 등을 이용하여 후보 영역을 제한하고 트리구조에 대한 실험 결과로 고속 알고리즘을 구현하였다. 또한 졸음 상태를 인식하기 위해서는 눈의 개폐 형태를 검출할 수 있는 Hough 변환을 이용한 기법과 눈의 계폐에 따른 눈의 형태 비율을 이용한 기법을 새로이 제안하며, 눈이 감겨있는 시간을 측정하여 졸음 여부를 판단한다. 1단계 졸음 상태로 판단될 경우 통합 모니터링 인터페이스에서 운전자에게 경고음을 울리며 2단계 졸음 상태로 판단될 경우에는 CAN(Controller Area Network)을 통하여 안전벨트를 진동하게 함으로써 운전자에게 경고를 하는 시스템을 구현한다. 본 논문에서 제안하는 기법은 기존의 기법들과 비교하여 실험실 환경에서 평균 83.64% 이상의 검출률을 달성 하였으며, 실제 차량환경에서도 실험 결과를 통하여 평균적으로 우수한 결과를 보였다.

• 한국음향학회지
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• 제24권7호
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• pp.379-386
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• 2005

최근까지 개발되었던 청각 보조기 중에서 공기 전도형 보청기의 하울링 (howling) 현상과 수술 후 이소골 등 기존 음향계의 재생이 불가능한 인공 와우 (cochlear implant system)의 단점을 해결하고, 동시에 청음 명료도가 높은 음성 신호를 전달하기 위한 수단으로 연구된 것이 인공중이 (implantable middle ear hearing device) 이다. 본 연구에서는 인공중이의 음성 신호 재현을 위한 진동 장치인 차동전자 트랜스듀서 (differential electromagnetic transducer, DET)에 대한 수학적 모형화와 계의 진동을 기술하는 운동방정식을 유도하고 그 해를 구하였다. 제한된 크기와 인가 전류 $1\;mA_{rms}$ 정현파에서 최대 구동력을 얻기 위해서 전자기력에 대한 유한요소해석을 수행하였고, 결과에 의해서 자석과 코일에 대한 최적 크기를 결정하였다. 사람의 중이 내 등자뼈 (stapes)의 진동 특성과 유사한 진동을 갖는 DET를 설계하기 위해서, 진동막의 강성계수를 변화하면서 진동해석을 시뮬레이션 하였다. 설계된 DET는 마이크로 머시닝 기술에 의해서 제작하였고, 그 진동 특성을 측정 하였다. 최종적으로 측정된 진동 특성에 대한 분석을 통하여 인공중이를 위한 진동 장치로서의 적용 가능함을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.567-575
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• 2018

본 연구는 나선형 파일을 이용한 말뚝기초에 관한 연구이다. 구조물이 안전하게 유지되기 위해서는 지반과 지상구조물을 연결해주는 기초가 필요하다. 그러나 인접 구조물이나 도시 지역에 기초를 건설할 때, 소음 및 진동 등에 의해 문제가 발생한다. 이러한 단점을 보안하기 위해 저진동, 저소음의 새로운 형상인 스파이럴 기초에 대한 연구를 수행하였다. 스파이럴 기초에 관한 연구는 축소모형실험을 수행하였으며, Meyerhof의 지지력 이론식 결과와 비교하였다. 말뚝기초 모형의 나선형 말뚝은 각기 다른 피치각도 및 길이 별로 제작 되었으며, 하중재하실험을 통하여 지지력을 측정 하였다. 축소모형실험 결과 나선형 말뚝의 피치 각도 및 길이가 증가 할수록 지지력이 증가함을 알 수 있었다. 실험에서 측정된 결과를 검증하기 위해 이론적 결과를 도입하여 실제 나선형 말뚝과 축소 제작된 말뚝의 지지력을 비교 검토 하였다. 연구결과를 통해 스파이럴 기초의 극한 지지력을 증가시키기 위해서는 기초의 길이와 피치각도를 증가시키는 것이 타당하다고 판단된다. 본 연구를 수행함으로써 기존의 기초건설 문제를 보완하고, 기초건설에 대하여 우수한 효과와 안전성 확보에 기여하고자 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권8호
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• pp.543-556
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• 2016

본 연구에서는 5 MW 급 대형 풍력터빈 절연커플링의 시험평가 장치를 자체설계 개발하였다. 3 MW 급 대형 풍력터빈용 절연커플링에 대한 공인성능시험평가를 수행하고 시험장치에 대해서는 개발요구도, 장치설계, 기능적 고려사항, 구조진동해석 및 검토 결과를 제시하였다. 본 연구에서 고려한 대형 풍력용 절연커플링 모델과 같이 필라멘트와인딩 공법으로 제작된 두꺼운 유리섬유 복합재 파이프의 경우 shell 요소 기반의 유한요소 해석기법과 두께 효과를 정확하게 모델링 할 수 있는 복합재 적층형 3D solid 모델링 기법의 비교결과를 제시하였다. 또한 다수의 판스프링이 적층된 형태로 제작된 디스크팩 구조에 대한 효과적인 비선형 유한요소 해석기법을 제시하고 시험평가 결과와 비교 검증을 수행하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.677-687
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• 2017

항공기는 운용 중에 엔진, 유압펌프, 공력 등에 의한 진동 환경에 노출이 되어 기계구조와 각종 구성품이 고주기 피로로 인해 균열이나 파괴가 될 수 있다. 통상적으로 항공기용 유압 펌프는 액셜 피스톤 타입이 주로 적용되고 있으며, 펌프의 특성상 연속적인 회전에 의한 유량 맥동 발생은 필연적으로 수반된다. 이러한 유압펌프 맥동에 의한 진동을 감소시키기 위해 설치된 Dampener Fitting의 용접 부위에서 균열이 발생하였다. 용접 부위 균열의 원인 파악을 위해 파단면 분석 및 성분분석을 수행하였고, 균열 방지를 위한 설계 개선사항으로 일체형 Fitting 가공 방식을 적용하였다. 일체형 Fitting의 적용 타당성에 대한 설계검증을 위해 구조건전성 응력 해석, 피로수명 해석, 인증시험 및 항공기 체계 장착 시험을 수행하였다. 개선방안에 대한 해석 결과 재료의 요구수명 및 각종 시험의 요구조건에 만족하는 결과를 얻었으며, 개선방안을 운영 항공기에 적용 할 수 있는 것을 객관적으로 검증하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.108-108
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• 2009

본 연구의 목적은 바지선에 의해 발생하는 해상풍속측정용 마스트 구조물의 충격손상을 최소화 시키기 위한 것이다. 마스트와 바지선 사이의 충격은 보통 복잡한 형태로 이루어진다. 충격해석은 상용유한요소해석 프로그램인 ANSYS LS-Dyna를 통하여 분석하였다. 바지선속을 변화시켜 다양한 상태의 하중케이스를 고려하였고 충격방지고무의 비선형성을 고려한 시간이력해석을 수행하였으며 변형률 에너지, 전체 변형량, 플라스틱 변형률, 내부충격에너지, 영구손상된 변형량 등을 검토하였다. 해상상태조건인 해양파의 운동과 바지선의 상하방향 운동을 무시하는 것으로 가정하였다. 충격속도에 변화에 따른 영구변형을 확인한 후 자연고무, 복합고무, 네오프렌 등의 고무시험 물성치로부터 구한 Mooney-Rivlin 상수를 적용하여 적절한 충격방지고무의 두께를 제안하였다. 본 연구를 통하여 구조물의 두께와 충격방지고무의 두께비에 대한 경향을 파악할 수 있으며 구조물의 설계에 적용할 수 있게 된다. 추후 해상조건을 고려한 연구를 수행해야 할 것이다.

• Wind and Structures
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• 제19권2호
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• pp.145-167
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• 2014

Wind-vehicle-bridge (WVB) interaction can be regarded as a coupled vibration system. Aerodynamic forces and moment on vehicles and bridge decks play an important role in the vibration analysis of the coupled WVB system. High-speed vehicle motion has certain effects on the aerodynamic characteristics of a vehicle-bridge system under crosswinds, but it is not taken into account in most previous studies. In this study, a new testing system with a moving vehicle model was developed to directly measure the aerodynamic forces and moment on the vehicle and bridge deck when the vehicle model moved on the bridge deck under crosswinds in a large wind tunnel. The testing system, with a total length of 18.0 m, consisted of three main parts: vehicle-bridge model system, motion system and signal measuring system. The wind speed, vehicle speed, test objects and relative position of the vehicle to the bridge deck could be easily altered for different test cases. The aerodynamic forces and moment on the moving vehicle and bridge deck were measured utilizing the new testing system. The effects of the vehicle speed, wind yaw angle, rail track position and vehicle type on the aerodynamic characteristics of the vehicle and bridge deck were investigated. In addition, a data processing method was proposed according to the characteristics of the dynamic testing signals to determine the variations of aerodynamic forces and moment on the moving vehicle and bridge deck. Three-car and single-car models were employed as the moving rail vehicle model and road vehicle model, respectively. The results indicate that the drag and lift coefficients of the vehicle tend to increase with the increase of the vehicle speed and the decrease of the resultant wind yaw angle and that the vehicle speed has more significant effect on the aerodynamic coefficients of the single-car model than on those of the three-car model. This study also reveals that the aerodynamic coefficients of the vehicle and bridge deck are strongly influenced by the rail track positions, while the aerodynamic coefficients of the bridge deck are insensitive to the vehicle speed or resultant wind yaw angle.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.57-68
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• 2007

메가골조시스템은 사용되는 구조재료를 절약하면서도 구조물의 강성을 효과적으로 높일 수 있는 장점 때문에 고층건물의 설계에 많이 사용되고 있다. 이러한 메가골조시스템이 주로 적용되고 있는 초고층건물의 구조설계에서는 횡하중에 대한 거주자의 불안감을 최소화시키는 것이 주요한 관심사중의 하나이다. 따라서 본 연구에서는 메가골조구조물의 사용성을 향상시키기 위한 방법으로 일반적인 수동 TMD의 제어성능을 개선한 준능동 TMD(STMD)를 사용하였다. 이를 위하여 TMD에서 일반적으로 사용되고 있는 수동감쇠기 대신 준능동 MR 감쇠기를 사용하여 STMD를 구성하였다. 메가골조구조물의 일반적인 유한요소해석모델은 매우 많은 수의 자유도로 구성되어 있기 때문에 원형모델을 사용하여 STMD의 제어성능을 검토하는 것은 현실적으로 불가능하다. 따라서 메가골조구조물의 동적 거동을 정확하게 표현할 수 있는 최소한의 자유도를 가진 응축모델을 행렬응축기법을 이용하여 제안하였다. 또한 일반적인 행렬응축기법의 효율성을 향상시키기 위하여 메가골조구조물의 특성을 활용한 다단계 행렬응축기법을 제안하였다. 본 연구에서 제안된 응축모델을 사용한 제어의 효율성과 정확성 및 메가골조구조물에 대한 STMD의 제어성능을 예제해석을 통하여 검증하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제11권6호
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• pp.1101-1121
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• 2016

Base isolation, one of the popular seismic protection approaches proven to be effective in practical applications, has been widely applied worldwide during the past few decades. As the techniques mature, it has been recognised that, the biggest issue faced in base isolation technique is the challenge of great base displacement demand, which leads to the potential of overturning of the structure, instability and permanent damage of the isolators. Meanwhile, drain, ventilation and regular maintenance at the base isolation level are quite difficult and rather time- and fund- consuming, especially in the highly populated areas. To address these challenges, a number of efforts have been dedicated to propose new isolation systems, including segmental building, additional storey isolation (ASI) and mid-storey isolation system, etc. However, such techniques have their own flaws, among which whipping effect is the most obvious one. Moreover, due to their inherent passive nature, all these techniques, including traditional base isolation system, show incapability to cope with the unpredictable and diverse nature of earthquakes. The solution for the aforementioned challenge is to develop an innovative vibration isolation system to realise variable structural stiffness to maximise the adaptability and controllability of the system. Recently, advances on the development of an adaptive magneto-rheological elastomer (MRE) vibration isolator has enlightened the development of adaptive base isolation systems due to its ability to alter stiffness by changing applied electrical current. In this study, an innovative semi-active storey isolation system inserting such novel MRE isolators between each floor is proposed. The stiffness of each level in the proposed isolation system can thus be changed according to characteristics of the MRE isolators. Non-dominated sorting genetic algorithm type II (NSGA-II) with dynamic crowding distance (DCD) is utilised for the optimisation of the parameters at isolation level in the system. Extensive comparative simulation studies have been conducted using 5-storey benchmark model to evaluate the performance of the proposed isolation system under different earthquake excitations. Simulation results compare the seismic responses of bare building, building with passive controlled MRE base isolation system, building with passive-controlled MRE storey isolation system and building with optimised storey isolation system.