The Barcelona Basic Model (BBM) is an elasto-plastic model used to describe the coupled thermo-hydro-mechanical behaviors of unsaturated soil. BBM is frequently adopted to model the unique swelling behavior of bentonite, which is generally considered as the buffer material between the host rock and the canister containing high-level radioactive waste in deep geological repositories, under the changing thermal, hydraulic, mechanical and chemical conditions during the lifetime of repository. Therefore, a variety of the continuum-based numerical methods tried to add the BBM for modelling the multi barrier systems of geological repository and succeeded to describe the elasto-plastic deformation of bentonite. However, to demonstrate the entire barrier systems the host rock should be modelled simultaneously with the buffer materials, and the continuum-based methods may be limited in their ability to reflect the fracture networks in the host rock which could be the major flow channels of groundwater. This research applies BBM in 3DEC, a three-dimensional block-based discrete element method, and validates the model by comparing the change of specific volume and mean effective stress during three numerical test cases. Discontinuum-based numerical methods with BBM can be extended to describe the coupled thermo-hydro-mechanical processes of multi-barrier systems in geological repositories, with a focus on the interaction between the host rock and bentonite.

과학과 기술의 발달로 복합재료, 합금, 고강도 탄소섬유, 고분자 재료 등 지능형 소재가 개발되고 있다. 다양한 엔지 니어링 분야에서 이러한 첨단 재료의 응용을 연구하기 위해 전 세계적으로 광범위한 연구가 진행되고 있다. 초탄성 형상기억합 금(SSMA)은 깃발 모양의 히스테리시스 거동을 가지며 추가적인 열처리 없이 응력 완화로 인한 잔류 변형이 거의 없는 신뢰성 이 높은 내진 재료이다. 그러나 공학 문제에서 SSMA 효율성을 연구하기 위한 수치 모델의 개발은 여전히 어려운 작업이다. 본 연구에서는 SSMA 인장시험의 실험결과를 통해 유한요소해석 프로그램인 Abaqus와 수치해석 프로그램인 OpenSEES를 이용하여 재료 모델을 구현한 후 해석결과의 거동 특성 및 에너지 소산을 분석하였다.

The fabrication of waste forms with high thermal and structural stability is an essential technology for the safe management and disposal of radioactive wastes. In particular, the thermal characteristics of waste forms containing high heat-generating nuclides such as Cs and Sr can be used for the optimized design of the waste form to secure its thermal safety, and they also provide basic design data for the safe management of canisters, storage systems, and repositories. The Korea Atomic Energy Research Institute is actively developing processes and equipment for fabricating various types of high-level wastes into a stable glass or ceramic waste form. In previous research related to the thermal analysis of the waste form, a relatively simple analysis was performed by using the analytic solution of the one-dimensional steady-state heat conduction equation considering the decay heat properties of the waste. As a specific application study, the optimized diameter of the cylindrical glass waste form was proposed by evaluating the centerline temperature of the waste form. In this study, we extended previous research by introducing a more complicated model, and the main results are summarized as follows. First, an analytical solution was derived by applying the temperaturedependent thermal conductivity expressed in the general form of polynomial function to the onedimensional heat conduction problem previously studied. Second, the two-dimensional axisymmetric steady-state heat conduction problem with a more realistic cylinder model with finite length was modeled and solved by using the finite element method via Matlab’s PDE (partial differential equation) toolbox. Third, thermal analysis was performed on the SrTiO3 waste form, selected as a stable form of strontium nuclide, using the developed analytical and numerical methods. The differences in the temperature distribution and computation time were evaluated through a comparative study of both solutions. Although the problem considered in this study could easily be solved by using commercial CFD software such as ANSYS or SolidWorks, a code-based program was developed to facilitate parametric design study in conjunction with optimization algorithms. The analysis results could be used to evaluate the thermal stability of waste form and to optimize the shape and size of the waste form in consideration of the design constraints of storage systems or repositories.

본 연구에서는 섬유보강콘크리트(SFRC) 구조물의 수치해석을 위한 K&C모델의 보정기법을 소개하였다. SFRC 1축 및 3축 압축강도 실험결과를 기반으로 보정을 수행하였으며, 단일요소 해석결과를 실험결과와 비교함으로써 보정 기법의 검증을 수행하였다. 또 한, 변형률 속도의 영향을 반형하기 위해 동적증가계수(DIF)를 고려하여 SFRC 구조물의 발사체 관통해석을 수행함으로써 보정기법의 적용 가능성을 확인하였다.

소형선박 설계에 있어 항주에 따른 설계 종경사 결정은 선체저항 뿐만 아니라 항주 안정성에 많은 영향을 주고 있다. 이는 초기 설계 시 선박의 무게중심 결정을 시작으로 대부분 결정된다. 본 연구는 소형 쌍동선박에 대해 수치해석을 통한 수직방향 무게중심 변화에 따른 종경사 영향을 확인하고, 이를 모형시험에서 결과를 검토하였다. 다양한 수직방향 무게중심 변화에 따른 모형시험 검토는 이뤄지지 못했지만, 향후 신조 소형선박 초기설계시 보다 나은 종경사 자세를 고려한 수직방향 무게중심 위치 제시를 목적으로 연구를 수행하였다. 수치해석 결과의 검증을 위하여 모형시험과 자세 비교를 수행하였다. 무게중심의 변화에 따른 종경사 각도 및 저항성능의 변화가 연구되었다.

본 논문에서는 실제 공연장을 예제 건물로 하여 공연장에 발생한 진동을 측정한 결과를 바탕으로 공연장 구조물의 안전성에 대해 해석적으로 평가하였다. 수치해석 프로그램은 MIDAS GEN을 사용하였으며, 바닥판은 합성효과를 고려하여 모델링 하였다. 해석결과 진동계측실험을 통해 구한 바닥판 고유진동수와 유사한 결과를 보였다. 또한 군중의 율동에 의한 동적하중을 시간이력해석으로 해석하여 진동계측 실험과 유사한 수준의 바닥판 가속도 응답을 확인하였다. 이 모델을 사용하여 예제 공연장의 최대관람인원인 400명의 집단율동 시 발생하는 상황에 대하여 분석하였다. 그 결과 기둥과 보의 가해지는 외력은 설계 내력을 하회하여 안전성에 문제없음을 확인하였다. 또한 공연 시 발생하는 수평방향 진동수준은 지진하중의 2% 수준으로 수직수평 모두 안전성에 문제가 없는 것을 확인하였다.

Fuel consumption in fisheries is a primary concern due to environmental effects and costs to fishermen. Much research has been carried out to reduce the fuel consumption related to fishing operations. The fuel consumption of fishing gear in fishing operation is generally related to hydrodynamic resistance on the gear. This research is to propose a low drag generated midwater trawl in terms of the gear design improvement using simulations. The results from the simulation were verified with results that mirrored the model experiments. From the results, the resistance force of the proposed gear decreased to 29% compared to that of the current gear. Furthermore, the gear performance also improved with increased gear mouth compared to the current one. Therefore, the proposed gear will be helpful to reduce the greenhouse gases from fishing operation. It will also contribute to the fishing industry by saving fuel.

Abstract: In this study, finite element analysis modeling is proposed to evaluate middle- and low-rise steel-frame buildings constructed in South Korea. Two steel-frame joint specimens with welding joint parts were constructed and evaluated. Two types of displacement load, monotonic and cyclic, were used to evaluate the steel-frame joint specimens. According to the experimental results, the maximum moment of the cyclic test results was 80% smaller than that of the monotonic test results. Local buckling was observed in the compression area of the H-beam flange. A finite element analysis model based on the experimental results was proposed to analyze the steel-frame joint specimens. The numerical results predicted the experimental behavior of the steel-frame joint specimens well. Therefore, it is possible to use the proposed finite element analysis model to evaluate middle- and low-rise steel-frame buildings constructed in South Korea.

이 연구에서는 2014년 6월 10일 일산에서 발생한 용오름에 대해 구름분해모델(CReSS)를 활용하여 재현실험을 수행하고 발생 메커니즘을 분석하였다. 종관적으로는 대기 상층의 한랭하고 건조한 공기가 남하하였으며, 대기 하층에서는 온난하고 습윤한 공기의 이류가 있었다. 이로 인해 대기 상 하층 기온의 큰 차이가 발생하면서 강한 대기 불안정을 야기 시켰다. 19시 20분에 일산 지역에서 스톰이 발달하기 시작하여 10분 만에 최성기에 도달하였다. 재현 실험 결과 이 때 발달한 스톰의 높이는 9 km이었으며, 스톰 후면으로 갈고리 에코(hook echo)가 나타났다. 일산 주변으로 발달 한 스톰 내부에서는 활강 기류가 발생하는 것으로 모의 되었다. 모의된 하강기류가 지면에서 발산되어 수평 흐름으로 변하게 되었고, 이 흐름은 스톰의 후면에서 상승류로 전환 되었다. 이 때 후면에서 강한 하강기류가 발생하였는데 이 하강류가 전환된 상승류를 지면까지 끌어내려 지면에서 소용돌이도가 발달하게 되었다. 그 이후 이 소용돌이도가 연직으로 신장되면서 용오름이 모의되었다. 모의된 용오름에서 발달한 저기압성 소용돌이도는 360 m 고도에서 3×10−2 s−1이 었으며, 용오름의 직경은 900 m 고도에서 1 km로 추정되었다.

The present study used the hydrodynamic numerical model, with the Reynolds-averaged Navier–Stokes equations (RANS) as its governing equations, to analyze overflow characteristics such as the discharge coefficient of circular-crested weir and the flow velocity and pressure distribution of weir crest. The simulation results well reproduced the overflow characteristics of the overfall of circular-crested weir both qualitatively and quantitatively. As for the discharge coefficient, rational results were yielded by the discharge coefficient equation proposed by Hager(1985) in the H1/Rb< 0.58 and by the discharge coefficient equation proposed by Samani and Bagheri(2014) in the H1/Rb> 0.58, respectively. Because most existing discharge coefficient equations were developed by disregarding the effects of the approach velocity, when they are applied, it is necessary to evaluate the effects of the approach velocity on the overflow head beforehand.

PURPOSES : The purpose of this study is to develop a method for improving the accuracy of analysis results obtained from a twodimensional (2-D) numerical analysis model of continuously reinforced concrete pavement (CRCP). METHODS: The analysis results from the 2-D numerical model of CRCP are compared with those from more rigorous three-dimensional (3- D) models of CRCP, and the relationships between the results are recognized. In addition, the numerical analysis results are compared with the results obtained from field experiments. By performing these comparisons, the calibration factors used for the 2-D CRCP model are determined. RESULTS : The results from the comparisons between 2-D and 3-D CRCP analyses show that with the 2-D CRCP model, concrete stresses can be overestimated significantly, and crack widths can either be underestimated or overestimated by a slight margin depending on the assumption of plane stress or plane strain. The behaviors of crack width in field measurements are comparable to those obtained from the numerical model of CRCP. CONCLUSIONS: The accuracy of analysis results from the 2-D CRCP model can be improved significantly by applying calibration factors obtained from comparisons with 3-D analyses and field experiments.

이 논문은 화재에 노출된 철근콘크리트 구조에 대한 수치해석 모델을 제시하고, 기존의 자료 및 설계 규준과의 비교를 통해 구조물의 설계 시 고려 사항에 대해 제안하고 있다. 수치해석은 비정상 열전달 해석과 비선형 구조해석의 두 단계로 수행되며, 비정상 열전달 해석을 통해서 얻어진 화재시간에 따른 단면 온도분포를 바탕으로 비선형 구조해석하여 부재의 상태에 대한 정보를 얻게 된다. 이때, 철근콘크리트의 재료모델을 화재진행상태(Under-Fire)와 화재종료 후 냉각상태(After-Cooling)로 나뉘어 해석수행하여 각각의 재료상태에 따른 거동의 변화를 살펴본다. 해석된 결과는 여러 구조물에 대해 기존의 실험결과와 비교하여 검증하고, 설계 규준과의 비교를 통해 화재 시 구조물의 안전성에 대해 고찰하였다.

본 연구는 낙동강 담수유입과 하구역내로 하구밀도류 및 바람장 특성에 따른 수괴 거동특성을 예측하고 하구역 해수순환구조를 파악 하기위해 3차원 실시간 해수유동 모형을 구축하고 2007년을 기존 자료를 입력하여 365일의 실시간 수치실험을 수행하였다. 계산결과와 현장조 사결과를 바탕으로 검증을 수행하였으며 바람이 있는조건과 없는 조건을 고려하여 수온과 염분의 경년변화를 살펴보았다.

본 논문에서는 기존 연속균열모형들이 대형균열 표현에서 소성변형을 과도하게 계산하는 문제점을 극복한 대형균열모형을 제안하였다. 또한 소성손상모형을 수정한 형태로 제안된 균열모형을 수치해석에 사용할 수 있도록 3단계 회귀매핑 알고리즘으로 구성된 알고리즘을 제시하였다. 전산해석 예제들을 통하여 제안된 균열손상 모형과 알고리즘이 동적 하중을 받는 구조물의 균열해석문제에서 과도한 소성변형을 억제하는 합리적인 결과를 도출함을 알 수 있었다.