• 지질공학
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• 제32권4호
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• pp.643-659
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• 2022

최근 지중저장기술(예, 온실가스 심지층 처분, 인공지열저류층 발전 등)이 활발히 수행됨에 따라, 유체 주입과 저장부지 안정성 사이의 역학적 관계에 관한 정량적 이해의 중요성이 인지되고 있다. 지중 유체 주입은 공극압 및 지중응력 교란과 지층의 역학적 불안정성을 야기할 수 있어, 유체 주입에 대한 다공탄성 수치 모형 구축이 요구된다. 본 연구에서는 순차적인 COMSOL-PyLith-COMSOL 유체 주입-유발지진 다공탄성 수치 모사를 수행한다. 유한요소 상용 소프트웨어인 COMSOL을 이용해 단층에 가해지는 쿨롱 파괴 응력(CFS) 변화를 시간에 따라 추적하였고, CFS 변화량이 임계값(예, 0.1 MPa)을 초과할 경우, 모형의 정보(기하구조, 물성 등)를 유한요소 오픈소스 코드인 PyLith로 이동시키는 알고리즘을 구축했다. PyLith는 단층의 미끄러짐을 모사하고, 미끌림에 의한 변위장을 획득한다. 이후 변위장을 COMSOL로 이동시켜 지진에 의한 응력 및 표면 변위를 계산한다. 수치 모사 결과, 주입 기간 중엔 주입정 근거리에서 큰 변화(공극압, CFS 변화 등)를 보였고, 주입 종류 후에는 잔류 응력이 원거리 영역으로 확산하는 양상이 나타났다. 이는 주입 종료 후 지속적인 모니터링의 필요성을 제안한다. 또한, 단층과 주입층 물성(예, 투수계수, Biot-Willis 계수)에 따른 CFS 변화량 비교는 주입정 위치 선정 시 주입층 및 주변 지층에 대한 물성 파악이 중요함을 의미한다. 단층 미끄러짐 양에 따른 표면 변위 및 이암층에 가해지는 편차응력은 다양한 단층 미끌림 시나리오 설정의 필요성을 지시한다.

• Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
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• 제34권2호
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• pp.166-179
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• 2008

Excessive concentration of stress which is occurred in occlusion around the implant in case of the implant supported fixed partial denture has been known to be the main cause of the crestal bone destruction. Therefore, it is essential to evaluate the stress analysis on supporting tissue to get higher success rates of implant. The purpose of this study was to evaluate the effects of stress distribution and deformation in 3 different types of three-unit fixed partial denture sup-ported by two implants, using a three dimensional finite element analysis in a three dimensional model of a whole mandible. A mechanical model of an edentulous mandible was generated from 3D scan, assuming two implants were placed in the left premolars area. According to the position of pontic, the experiments groups were divided into three types. Type I had a pontic in the middle position between two implants, type II in the anterior posi-tion, and type III in the posterior position. A 100-N axial load was applied to sites such as the central fossa of anterior and posterior implant abutment, central fossa of pontic, the connector of pontic or the connector between two implants, the mandibular boundary conditions were modeled considering the real geometry of its four-masticatory muscular supporting system. The results obtained from this study were as follows; 1. The mandible deformed in a way that the condyles converged medially in all types under muscular actions. In comparison with types, the deformations in the type II and type III were greater by 2-2.5 times than in the type I regardless of the loading location. 2. The values of von Mises stresses in cortical and cancellous bone were relatively stable in all types, but slightly increased as the loading position was changed more posteriorly. 3. In comparison with type I, the values of von Mises stress in the implant increased by 73% in Type II and by 77% in Type III when the load was applied anterior and posterior respectively, but when the load was applied to the middle, the values were similar in all types. 4. When the load was applied to the centric fossa of pontic, the values of von Mises stress were nearly $30{\sim}35%$ higher in the type III than type I or II in the cortical and cancellous bone. Also, in the implant, the values of von Mises stress of the type II or III were $160{\sim}170%$ higher than in the type I. 5. When the load was applied to the centric fossa of implant abutment, the values of von Mises stress in the cortical and cancellous bone were relatively $20{\sim}25%$ higher in the type III than in the other types, but in the implant they were 40-45% higher in the type I or II than in the type III. According to the results of this study, musculature modeling is important to the finite element analysis for stress distribution and deformation as the muscular action causes stress concentration. And the type I model is the most stable from a view of biomechanics. Type II is also a clinically accept-able design when the implant is stiff sufficiently and mandibular deformation is considered. Considering the high values of von Mises stress in the cortical bone, type III is not thought as an useful design.

• 자원환경지질
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• 제43권3호
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• pp.259-267
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• 2010

국내에서 노멀전기검층은 지반조사, 지하수 환경조사, 지열조사, 지질조사, 광물자원 평가 등의 다양한 분야에서 널리 이용되고 있다. 노멀전기검층은 지표 전기비저항탐사법과는 달리 완전공간에 대한 자료를 취득하기 때문에 지표부근에 수위가 위치하는 시추공에서 자료를 취득하는 경우, 수위 및 지표에 대한 영향을 고려해야 한다. 이 연구는 노멀전기검층 존데, 전류리턴전극, 기준점전위전극, 시추공내 지하수위 등을 포함하는 실제 물리검층 환경과 동일한 조건에서 노멀전기검층을 시물레이션하여 지표 및 지하수 수위가 노멀전기검층에 미치는 영향을 분석하였다. 수치 모델링은 2차원 목표지향 자기적응 고차 hp 유한요소법(2D goal-oriented high-order self-adaptive hp finite element method)을 이용하였다(여기서 h는 요소의 크기, p는 노드에서의 근사 차수). 이 알고리듬을 이용하여 측정한 겉보기비저항의 오차가 1%보다 작도록 계산할 수 있는 최적 hp 격자를 구성함으로써 매우 정밀한 결과를 얻었다. 수치실험결과, 지표부근에서 취득한 노멀전기검층 자료는 기준점전위전극이 시추공에 가까울수록 자료의 왜곡이 증가하며 장노멀전기검층에서의 왜곡이 단노멀전기검층에서 보다 심함을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.409-415
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• 2021

COVID-19 대유행으로 인해 병원, 진료소, 검역소 및 의료 연구 기관을 포함한 의료 시설에서 매일 수많은 의료 폐기물이 발생함에 따라 의료폐기물 처리가 심각한 문제가 되고 있다. 이전에는 전통적인 소각방법이 사용되었지만 매립지 부족 및 관련 환경 문제로 인해 공중 보건이 위험에 처해 있다. 이런 문제를 극복하기 위해 멸균분쇄용 파쇄기를 개발하였다. 본 연구에서는 유해 및 감염성 의료폐기물에 대한 작동 성능을 결정하기 위해 분쇄용 파쇄 시스템의 설계 및 수치해석을 수행하였다. 파쇄기의 부품은 CAD 소프트웨어를 이용하여 모델링하였으며, ABAQUS를 사용하여 유한요소해석을 수행하였다. 정적, 동적 및 피로하중 조건 하에서 파쇄기 절단 날의 해석을 수행하였으며, 의료 폐기물을 분쇄하는데 필요한 절단력을 기반으로 절단 날의 형상이 효과적임을 입증하였다. 모달 해석을 통해 구조물의 동적 안정성을 검증하였다. 또한, 절단 날의 수명을 예측하기 위해 고주기 피로해석을 통해 S-N 선도를 생성하였다. 이를 통해 적절한 분쇄용 파쇄 시스템이 멸균 장치와 통합되도록 설계하여 의료 폐기물의 양과 처리 시간을 줄임으로써 환경 문제와 잠재적인 건강 위험을 극복하는 방안을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.219-238
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• 1999

본 연구에서는 연약한 점토층 준설매립지반을 대상으로, 비교적 활발히 연구가 진행되고 있는 자중압밀 침하분야에 비해 상대적으로 연구성과가 미흡한 표토층의 건조수축특성 규명에 초점을 두고, 침투압밀시험, 부압시험 및 건조수축시험 등 실내시험을 시행하였다. 실내시험이 시행된 시료는 전라남도에 위치한 해남지구, 고금지구 및 고흥지구 등 3개 지구의 현장시료이며, 실내시험결과를 토대로 건조수축 관련특성을 분석하였다. 또한 Abu-Hejleh % Znidarcic가 제안한 연약한 세립점토 지반의 건조수축 침하이론 지배방정식을 유한차분형태로 표현하고 실내시험을 통해 파악된 해남지구 현장시료의 건조수축특성 등을 입력자료로 하여, 3차원 체적변화에 따른 건조수축침하를 수치적으로 예측하였다. 계속해서 자중압밀침하를 포함한 전체침하 예측치를 해남지구 현장에서의 10년간 실제 관측결과와 서로 비교하였다. 최종적으로는 건조수축특성에 관련된 변수들이 침하 등에 미치는 영향정도를 분석하였다. 특성 (불연속면의 방향 및 강도), 하중조건 및 암반사면의 기하학적 형상 등이다. 확률론적 해석에서 고려할 수 있는 불연속면의 방향 및 마찰각의 통계적 특성이 파괴형태를 고려한 암반사면의 안정에 큰 영향을 보였다. 암반사면의 안정은 굴착면의 방향에 가장 민감하였다. 예제분석을 통하여 개발된 파괴형태를 고려한 암반사면의 신뢰도모델은 암반사면의 안정성 조사에 성공적으로 적용할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권8호
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• pp.665-672
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• 2013

적층된 복합재 구조물의 강도와 강성 저하를 발생시키는 중요원인 중의 하나는 복합재 층 사이에 발생하는 층간 분리이다. 적용되는 대부분의 복합재 구조물은 어느 정도 곡률을 가지고 있다. 만약 굽은 복합재 구조물이 굽힘 하중을 받게 되면 평평하게 되려는 현상 때문에 두께 방향의 수직응력이 발생하게 되며, 최대 응력이 발생되는 곳에서 층간 분리가 발생한다. 본 논문에서는 굽은 복합적층 보의 반경방향 응력을 결정하는 방법을 설명하고, 층간 분리 응력에 미치는 적층 순서의 영향을 검토하였다. 그리고 층간분리 응력의 크기와 위치를 이론적인 해와 유한요소 방법을 이용하여 해석하고 비교하였다.

• 터널과지하공간
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• 제12권4호
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• pp.248-258
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• 2002

1973년 청평에 국내 최초로 지하양수 발전소를 건설한 후 2002년까지 6번째의 지하양수 발전소가 건설 중에 있다. 국내 지하양수 발전소 6개소 중 5개의 지하양수 발전소에서 유한요소법을 이용하여 지하공동의 역학적 안정성을 검토하였다 안정성 해석을 위하여 암반 내 초기응력을 공경변화법으로 측정한 결과 초기연직응력에 대한 초기수평응력의 비는 4개소의 지하양수 발전소에서 약 1.07-1.32이었다 암반의 강도와 탄성계수는 대부분의 경우 암심의 강도와 탄성계수를 보정하여 구하였다. 그 결과 안정성 해석에 입력한 암반의 탄성계수는 암심의 탄성계수에 대한 비율로 약 0.16-0.55이었다. 해석의 종류는 탄소성해석이 주를 이루었으나 점탄성해석의 사례도 있었다. 이를 위한 파괴조건은 모아-쿠롬(Mohr-Coulomb)식이었다. 이를 위해 입력한 점착력과 내부마찰각은 암심의 강도에 대한 비율로 각각 0.12-0.22, 0.6-0.87이었다.

• Computers and Concrete
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• 제16권4호
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• pp.503-529
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• 2015

Traditionally, multi-story buildings are designed to provide stiffer structural support to withstand lateral earthquake loading. Introducing flexible elements at the base of a structure and providing sufficient damping is an alternative way to mitigate seismic hazards. These features can be achieved with a device known as an isolator. This paper covers the design of base isolators for multi-story buildings in medium-risk seismicity regions and evaluates the structural responses of such isolators. The well-known tower building for police personnel built in Dhaka, Bangladesh by the Public Works Department (PWD) has been used as a case study to justify the viability of incorporating base isolators. The objective of this research was to establish a simplified model of the building that can be effectively used for dynamic analysis, to evaluate the structural status, and to suggest an alternative option to handle the lateral seismic load. A finite element model was incorporated to understand the structural responses. Rubber-steel bearing (RSB) isolators such as Lead rubber bearing (LRB) and high damping rubber bearing (HDRB) were used in the model to insert an isolator link element in the structural base. The nonlinearities of rubber-steel bearings were considered in detail. Linear static, linear dynamic, and nonlinear dynamic analyses were performed for both fixed-based (FB) and base isolated (BI) buildings considering the earthquake accelerograms, histories, and response spectra of the geological sites. Both the time-domain and frequency-domain approaches were used for dynamic solutions. The results indicated that for existing multi-story buildings, RSB diminishes the muscular amount of structural response compared to conventional non-isolated structures. The device also allows for higher horizontal displacement and greater structural flexibility. The suggested isolation technique is able to mitigate the structural hazard under even strong earthquake vulnerability.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권2C호
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• pp.41-49
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• 2009

구조물의 대형화와 재료비의 증가로 인해 다수의 기성말뚝을 대체할 수 있는 대형 현장타설말뚝의 사용이 증가하고 있다. 특히, 지하연속벽공법이 적용된 현장의 기초시공에 따른 시공성 및 경제성을 향상시키거나 토사층이 깊게 분포한 경우 공벽의 안정성을 확보하기 위한 기초형식으로 바렛말뚝의 사용이 증가하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 국내 4개 현장을 대상으로 바렛말뚝을 시공하고 양방향 재하시험을 실시하여 말뚝의 지지력 및 침하특성을 고찰하였다. 또한 하중전이분석을 통하여 주면마찰력의 평가를 위한 ${\beta}$값을 분석하여 비교 평가하였고 3차원 유한요소해석을 통하여 양방향재하시험에 따른 경계면 효과와 하중-침하특성을 살펴보았다.

• 대한치과보존학회:학술대회논문집
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• 대한치과보존학회 2008년도 Spring Scientific Meeting(the 129th) of Korean Academy if Conservative Dentistry
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• pp.246-257
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• 2008

이 연구의 목적은 3차원 유한요소분석법을 사용하여 교합력의 위치와 방향이 상악 제2소구치의 치경부 복합레진 수복물의 응력분포에 미치는 영향에 대해 평가해 보고자 하였다. 발치된 상악 제2소구치를 이용하여 micro-CT (SkyScan1072; SkyScan, Aartselaar, Belgium)로 스캔한 후 HyperMesh Ver 6.0 (Altair Engineering, Inc., Troy, USA)와 3D-DOCTOR (Able Software Co., Lexington, MA, USA)로 3차원 유한요소 모형을 제작하였다. 제작된 소구치 모형에 쐐기형 와동을 형성하고 탄성계수가 서로 다른 혼합형 복합레진과 흐름성 복합레진으로 각각 수복하였다. 수복 후 설측교두의 협측사면 세 위치에 각각 수직, 20도, 40도의 각도로 하중을 가한 후 응력분포를 ANSYS Ver 9.0 (Swanson Analysis Systems. Inc., Houston, USA) 프로그램을 이용하여 인장 응력의 분포를 분석한 바 하중 위치와 관계없이 하중방향의 각도가 증가할수록, 또한 수복재료의 탄성 계수가 높을수록 인장응력도 증가하는 것으로 보아 교합력의 방향과 수복재료의 탄성계수가 치경부 수복물의 응력분포에 중요한 영향을 미치는 요소로 사료된다.