소득의 향상 및 연안지역 접근성 개선으로 해양관광 활동에 대한 관심증가 및 해양레저에 대한 수요가 증가하고 있으나, 해상에서의 레저선박과 인명의 안전을 위한 시스템 개발은 미비한 실정이다. 레저선박의 경우 구조안전성에 관한 규정 및 적용 기준이 명확히 정립되어있 지 않으며, 안전성 평가를 위한 시스템 개발이 전무하여 레저보트의 운항안전성 확보를 위한 레저보트 구조안전모니터링시스템의 개발이 필요 하다, 본 연구에서는 도파로 어레이 격자(AWG)와 광섬유 브래그 격자센서(FBG)를 이용하여 레저보트의 실시간 구조안전모니터링 가능한 시스 템을 개발하여 해상에서의 인명과 레저보트의 안전성을 확보하고자 한다.

The current study examined Ag migration from the Ag paste bump in the SABiT technology-applied PCB. A series of experiments were performed to measure the existence/non-existence of Ag in the insulating prepreg region. The average grain size of Ag paste was 30 nm according to X-ray diffraction (XRD) measurement. Conventional XRD showed limitations in finding a small amount of Ag in the prepreg region. The surface morphology and cross section view in the Cu line-Ag paste bump-Cu line structure were observed using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). The amount of Ag as a function of distance from the edge of Ag paste bump was obtained by FE-SEM with energy dispersive spectroscopy (EDS). We used an electron probe micro analyzer (EPMA) to improve the detecting resolution of Ag content and achieved the Ag distribution function as a function of the distance from the edge of the Ag paste bump. The same method with EPMA was applied for Cu filled via instead of Ag paste bump. We compared the distribution function of Ag and Cu, obtained from EPMA, and concluded that there was no considerable Ag migration effect for the SABiT technology-applied printed circuit board (PCB).

유한요소해석 코드인 ANSYS를 이용, 폭 5.6m간이 느타리재배사를 3차원 강뼈대 구조물로 모델링하여 베드기둥 형태 및 파이프 규격에 따른 구조적 안전성을 분석하였으며 허용응력 설계법에 기초해 구조안전 여부를 판단하였다. 전산구조 해석 결과, 베드기둥에 따른 구조적 안전성은 안전적설심의 경우, 직립형 베드기둥 구조가 다른 베드기둥 형태보다 훨씬 높게 나타났으나 안전풍속 측면에서는 형태별 차이가 없는 것으로 나타났다. 서까래 규격과 베드기둥 설치 간격에 따른 구조적 안전성은 본 연구에서 고려한 파이프 규격 범위에 있어서 안전풍속 측면의 경우, 베드기둥 설치간격보다 시설 외부적 요소인 서까래 간격에 더 영향을 받는 것으로 나타났으나 안전적설심 측면에서는 안전 풍속과는 반대로 서까래 간격보다는 시설 내부적 구조물인 베드기둥 간격이 더 중요한 것으로 나타났다. 베드기둥의 좌굴에 대한 안전성은 해석의 모든 경우에서 안전한 것으로 나타났다.

교량, 항만 및 각종 구조물과 산업설비에 대한 설계는 주로 결정론적 해석방법(Deterministic Analysis)에 의해 수행되고 있다. 그러나 구조물에 내재된 확률변수의 불확실성에 대한 영향을 보다 명확하게 평가할 뿐만 아니라 경제적인 설계를 위해서는 보다 개선된 평가방안이 요구된다. 이 연구에서는 터빈발전기 기초를 대상으로 합리적인 설계를 위해 확률유한요소법을 이용한 구조신뢰성해석을 수행하였다. 이를 위해 확률유한요소법을 신뢰성이론에 적합하도록 정식화하였으며, 대상 구조물의 부재강성 및 지진하중 등을 확률변수로 고려하여 동적응답해석 및 구조신뢰성해석을 효율적으로 수행할 수 있는 개선된 해석프로그램을 작성하였다. 작성된 해석프로그램을 이용하여 주요부재의 변위 및 부재력 응답에 대한 분산특성을 검토하였다. 아울러, 구조신뢰성해석에 따른 신뢰성지수 및 파괴확률을 제시함으로써, 대상 구조물의 구조 안전성을 정량적으로 평가하였다. 이 연구결과는 향후, 터빈발전기 기초의 개선된 설계방안을 설정함에 있어 기초자료를 제공할 것으로 기대된다.

본 논문에서는 풍하중에 대한 기존 송전철탑의 좌굴 및 구조적 안전성을 평가하기 위해서 축소부분구조 실험을 수행하였다. 원 송전철탑에 작용하는 중력 및 풍하중을 재현하기 위해서 1/2크기의 상사법칙을 적용한 축소모델의 상부에 설치된 삼각형태의 지그를 이용하여 가력하는 방법을 고안하였다. 설계하중에 대한 실험체의 안정성을 평가하기 위해서 예비수치 해석을 수행한 결과, 계산된 주주재의 축력은 허용좌굴하중의 사이에 분포하고 있음을 확인하였다. 최대허용좌굴 하중의 270%까지 가력한 결과, 주주재의 면외거동을 구속하는데 취약한 절점에서 발생한 국부좌굴로 인하여 송전철탑이 파괴되었다. 하중-변위 곡선, 변위, 부재별 변형률을 검토한 결과, 이러한 국부좌굴의 발생은 동일한 단면내에서도 휨모멘트로 인해 항복응력에 도달하는 시간이 위치별로 다르기 때문에 변형의 불균형에 의해서 발생한 부가적인 편심에 기인한 것으로 판단된다.

가압경수로(PWR)에서 배출되는 고준위폐기물을 지하 500m의 화강암 암반의 처분장에 장기간(약 10,000년 동안) 처분하기 위하여 여러 구조적 안전성 평가 수행을 통하여 처분용기모델이 개발되었다. 기존에 설계된 가압경수로용 처분용기 모델은 구조적 안전성은 문제가 없으나 너무 무거운 단점이 지적되었다. 따라서 구조적 안전성을 유지하면서 좀 더 경량화 된 처분용기모델을 개발하는 것이 요구된다. 기존의 처분용기모델이 무거워진 한가지 이유는 처분용기 개발 시 적용된 외력조건 및 안전계수 등에 대한 조건들을 너무 엄격하게 적용했기 때문이라고 사료되기 때문에 이런 조건들을 완화하여 처분용기의 재원들을 조정하여 구조해석을 다시 수행하는 것이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 설계 완성된 기존의 처분용기에 대하여 외력 조건 및 용기의 재원(두께 등) 들을 변화시키면서 구조해석을 재 수행하여 구조적 안전성 평가를 보완하였다. 이를 바탕으로 외력 조건에 따른 처분용기의 재원 등을 재 산출한다. 보완 해석 결과 기존의 122cm의 처분용기의 직경을 102cm까지 줄여 경량화 시킬 수 있음이 확인되었다.

본 논문에서는 고준위폐기물 처분용기를 지하 심지층에 처분하기 위하여 요구되는 구조설계 요구조건과 구조안전성 평가 기준을 도출하였다. 고준위폐기물은 높은 열과 많은 방사능을 방출하기 때문에 고준위폐기물을 넣어 보관하는 처분용기는 그 취급에 많은 주의가 요구된다. 이를 위하여 고준위폐기물 처분용기는 장기간(보통 10,000년 동안) 안전한 장소에 보관되어야 한다. 보통 이 보관 장소는 지하 500m에 위치한다. 지하 깊은 화강암에 고준위폐기물을 보관하도록 설계되는 처분용기는 내부주철삽입물과 이를 감싸고 있는 부식에 강한 와곽쉘, 위 덮개와 아래 덮개로 구성되는 구조로 되어 있으며 지하수압과 벤토나이트 버퍼의 팽윤압을 받는다. 따라서 고준위폐기물 처분용기는 심지층에 보관 시 이들 외력들을 견디도록 설계되어야 한다. 만약에 발생 가능한 모든 하중조합을 고려한 처분용기 설계가 되지 않으면 심지층에 위험한 고준위폐기물 처분 시에 처분용기에 소성변형이나 크랙 또 좌굴같은 구조적 결함이 발생할 수 있다. 따라서 심지층에 처분용기를 처분 시에 처분용기에 발생하는 구조적 문제들이 발생하지 않게 하기 위하여 여러 가지 구조해석이 수행되어야 한다. 이러한 구조해석 수행에 앞서 처분용기 설계 타당성을 평가하기 위한 기준이 필요하다. 또한 평가기준에 영향을 미치는 설계요구조건(설계변수)이 명확히 검토되어야 한다. 따라서 본 논문에서는 처분용기의 구조설계 요구조건(설계변수)과 구조 안전성 평가기준을 도출하고자 한다.

한국원자력연구소에서는 현재 사용후핵연료의 효율적인 관리를 위한 차세대관리 종합공정의 실증용 핫셀을 건설중에 있다. 이 핫셀에서 모든 물품의 반출입은 후면 차폐문을 통해 이루어지므로 차폐문의 사용빈도가 매우 크며, 따라서 후면 차폐문의 구조적 안전성 유지가 필수적이다. 본 논문에서는 핫셀의 후면 차폐문에 대한 구조적 안전성을 유한요소 해석을 통해 평가하였다. 후면 차폐문을 닫을 때 벽면의 차폐문틀과 충돌하면서 발생하는 구조적 변형 에 대한 안전성 평가를 위해 이 상황을 충돌-접촉 문제로 가정하고 동적 해석을 수행하였다. 또한 충돌시 반력에의한 후면 차폐문의 전도 가능성 및 이동중 갑작스럽게 정지할 경우 관성에 의한 전도 가능성에 대해서도 해석을 수행하였다. 해석 결과를 통해 차폐문과 차폐문틀 모두 충돌에 의한 구조적 변형에 대해 충분히 안전함을 확인할 수 있었으며, 여러 사고 조건에 대해서도 후면 차폐문의 전도가 일어나지 않고 안정성을 유지함을 보였다.

한국원자력연구소에서는 현재 사용후핵연료의 효율적인 관리를 위한 차세대관리 종합공정 (ACP)의 실증용 핫셀을 건설중에 있다. 본 논문에서는 핫셀 내부의 리어도어(rear door)와 만나는 부분에 설치될 작업대(working table)의 구조적 안전성을 유한요소 해석을 통해 평가하였다. 이 부분의 작업대는 물품들의 반출입을 위해 개폐식으로 설계되었기 때문에 다른 작업대에 비해 지지 부위가 적으므로 구조적 안전성 평가가 반드시 필요하다. 핫셀을 가동할 때 작업대 위에 공정 장치들을 반입하거나 핫셀 크레인을 사용해 적재하게 되므로, 안전성 평가를 위해 정적 구조 해석과 동적 구조 해석들 함께 수행하였다. 해석 결과를 통해 두 경우 모두에 대해 개폐형 작업대가 구조적으로 충분히 안전함을 확인할 수 있었다. 또한 50 cm 낙하 충돌의 경우에도 작업대의 파손이나 붕괴가 일어나지 않고 안전성이 유지되었다.

최근, 제철소, 원자력 및 수화력 발전소 등 주요 기간설비에 있어서 해당 구조물, 관련 장비들의 노후화에 따른 고장진단, 수리보수, 안전성 평가와 잔여 수명 예측을 통한 수명연장에 관련된 요구가 높아지고 있다. 손상발생 시나리오의 구축, 정밀해석기법의 확립, 위험성 혹은 신뢰성 평가기술 개발 등에 관한 연구가 이러한 요구를 반영하여 활발하게 수행되고 있다. 본 연구에서는 구조물의 안전성 평가분야에서 가장 활발하게 사용되는 유한요소해석기술을 이용하여 제철설비 구조물의 안전성을 평가하는 절차를 개발하고 실제 가동 중인 고로를 대상으로 적용하여 유용성을 검토하였다.

단기 동 하중(특히 지진하중)을 받는 비선형 강 프레임 구조물의 안전성을 평가하기 위하여 추계론적 유한요소 개념에 근거한 비선형 시간영역 신뢰성 해석 기법을 제안하였다. 제안된 알고리즘에서는 유한요소 공식화가 응답 표면법, 1차 신뢰성 방법, 그리고 반복 선형보간 기법의 개념들과 결합되어 지는데, 이것이 추계론적 유한요소 개념으로 귀결된다. 실제 지진하중의 시간이력이 구조물의 진동을 위해 사용되므로 사실적인 하중조건의 재현이 가능하다. 가상 응력에 기초한 유한요소 기법이 본 알고리즘의 효율성을 증대하기 위해 사용된다. 본 알고리즘은 지진하중 또는 임의의 단기 동적하중을 받는 유한요소 기법으로 표현되는 어떠한 선형 및 비선형 구조물과 관련된 위험도를 평가할 수 있는 잠재성을 가지고 있다. 수치예제를 통하여 알고리즘을 설명하였으며, 몬테카를로 시뮬레이션 기법을 사용하여 본 알고리즘을 검증하였다.

잔교식 안벽의 수중부는 접근이 쉽지 않아서 손상확인이 어려운 곳인데, 최근들어 태풍과 지진이 빈번하게 발생하고 있어 잔교식안벽 수중부 구조물의 손상 누적으로 인한 붕괴가 우려되는 상황이다. 잔교식 안벽의 붕괴를 방지하고 체계적으로 유지관리하기 위한 방안으로 FBG 센서를 이용한 적용 방법과 안전성 평가 방법을 연구하였다. 잔교식 안벽에 파일로 사용되는 원형 강관에 대한 FBG 센서의 적용 방안을 확인하기 위해 실내실험을 실시하고, 센서를 용접하여 부착하는 방법으로 적용해야 하는 것을 확인하였다. 잔교식 안벽에 대한 구조해석을 수행하여 FBG 센서를 부착하기 위한 최적의 부착위치를 확인하였다. 고정하중에 대한 응력을 구조해석을 하여 계산하고, FBG 센서를 통해 얻은 데이터를 이용하여 활하중에 대한 응력을 계산한 다음에 두 응력을 더해서 파일에 작용하고 있는 응력을 계산하였다. 계산한 응력을 허용응력과 비교하여 파일의 안전성 평가를 수행하였다. 본 연구는 잔교식 안벽의 안전성을 실시간으로 평가하는 방안을 찾기 위한 기초 연구로 수행되었다.