간행물
한국전산구조공학회 논문집 KCI 등재 Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
- 발행기관 한국전산구조공학회
- 자료유형 학술지
- 간기 격월간
- ISSN 1229-3059 (Print)2287-2302 (Online)
- 수록기간 1988 ~ 2024
- 주제분류 공학 > 토목공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 531DDC 624
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제26권 6호 (2013년 12월) 10건
1.
2013.12
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본 논문에서는 배터리 전극 해석을 위한 응력-확산 완전 연계 멀티스케일 해석기법을 고안하였다. 제안된 방법에서는 먼저 리튬농도에 따른 확산계수 및 기계적 물성을 계산하였다. 이를 고려하여 확산에 의한 응력뿐만 아니라 응력에 의한 확산거동 변화까지 모두 고려한 응력-확산 완전연계 연속체 모델을 유한요소 기반으로 구성하였다. 이를 통해 실리콘 나노와이어 음극의 충/방전 전산 모사를 수행하였다. 이러한 해석결과를 통하여 기존의 확산에 의한 응력 연속체 모델보다 더 실제와 가까운 해석결과를 제안된 방법이 보여줌을 확인할 수 있었다.
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2.
2013.12
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본 논문에서는 면진시스템이 원전에 적용될 경우 원전구조물의 생애주기 성능에 미치는 영향을 소개한다. 최근 내진설계와 더불어 강진발생 예상 지역에 적용을 목적으로 개발되는 면진시스템은 구조물을 장주기화하여 응답가속도를 줄이고 상대변위를 늘려줌으로써 구조물의 안전성을 증진시키는 것으로 알려져 있다. 따라서, 구조물의 안전성이 중요시되는 원전구조물에 면진시스템을 적용하기 위한 연구가 국내에서 진행 중에 있다. 본 연구에서는 원전구조물의 생애주기 성능분석에 있어서 특징을 분석하고, 면진시스템이 적용될 경우 원전구조물의 생애주기성능에 있어서 미치는 영향을 평가함으로써, 도출된 결과를 면진시스템 적용의 정량적인 타당성 평가에 활용할 수 있다.
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3.
2013.12
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본 연구에서는 탄소나노튜브와 폴리프로필렌 기지 간 계면결합력과 나노튜브의 국부적 응집에 따른 나노복합재의 탄소성거동 변화에 대한 파라메트릭 연구를 수행한다. 나노복합재의 탄소성 거동 예측을 위해 분자동역학 전산모사를 수행하고, 분자동역학 결과와 Mori-Tanaka 모델을 적용한 비선형 미시역학 모델을 연계하여 나노복합재 내 흡착계면의 탄소성 거동을 역으로 도출하는 2단계 영역분할 기법을 적용하였다. 미시역학 모델에서는 시컨트 계수방법을 Mori-Tanaka 모델에 적용하여 나노복합재의 비선형 거동을 예측하는 방법을 적용하였으며, 나노튜브와 기지 간 재료계면의 불완전 결합을 고려하기 위해 변위 불연속 조건을 적용하였다. 흡착영역을 고려한 미시역학 모델을 통해 흡착계면의 유무 및 재료계면 결합력 변화 그리고 나노튜브의 국부적 응집현상에 따른 나노복합재의 응력-변형률 관계를 예측하였다. 그 결과 나노튜브의 국부적 응집이나노복합재의 강화효과를 저하시키는 가장 중요한 변수임을 확인하였다.
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4.
2013.12
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건설 산업의 전반적인 생산성 향상을 위하여 시설물의 전 생애주기에 걸쳐 정보의 시스템화가 요구되고 있다. 정보를 시스템화하는 방법의 하나로 3차원 정보모델을 기반으로 정보 관리하는 기술인 BIM(Building Information Modeling)이 활발하게 연구되고 있다. 하지만 BIM 연구의 초점은 대형 사업장에 맞추어져 있으며 중소규모 사업장을 위한 BIM 연구는 미비한 실정이다. 중소규모 사업장의 경우 대형 사업장보다 정보 손실이 더욱 심각하지만, 투자 자원의 부족으로 인해 BIM을 도입하기에는 힘든 실정이다. 따라서 이 논문에는 과도한 투자 없이 BIM의 효과를 얻을 수 있는 중소규모 사업장 대상 맞춤형 BIM 시스템 개발을 위한 연구를 수행하였다. 이를 Pseudo BIM(이하, 의사BIM)이라 정의하였다. 그리고 의사 BIM의 개념과 구축방법에 따라 PLIB Part 42, 건설정보분류체계 등을 활용하여 의사 BIM의 엔진 구조를 담당하는 데이터 사전 구축 방법을 제시하고 Pilot test를 실시하여 의사 BIM의 유효성을 검증하였다.
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5.
2013.12
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단단한 암반이 아닌 지반에 건설된 구조물의 지진응답을 정확하게 평가하기 위해서는 지반-구조물 상호작용(SSI)의 영향을 고려하여야 한다. 최근에는 USNRC SRP 3.7.2와 같은 원전설계분야의 규제지침 강화로 인해 SSI 해석의 필요성이 증가되고 있다. 이 연구에서는 대형 3차원 SSI 해석에 KIESSI-3D 프로그램을 사용한 사례를 제시하고 해석시간 및 정확성에 대한 토의를 하였다. 이를 위하여 대형 3차원 구조물 예제에 대한 SSI 해석을 수행하고 해석결과와 해석시간을 ACS/SASSI 프로그램과 비교하였다. 비교결과 KIESSI-3D 프로그램과 ACS/SASSI 프로그램에 의해 구한 구조응답의 전달함수가 거의 동일함을 보여 KIESSI-3D 프로그램의 정확성을 확인할 수 있었다. 아울러 해석시간 측면에서는 다중 쓰레드를 사용한 KIESSI-3D 프로그램(8개 쓰레드)이 단일 쓰레드를 사용한 ACS/SASSI 프로그램 보다 약 30배～2000배 빠른 성능을 보였다.
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6.
2013.12
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모델기반 고장 진단법은 풍력발전기의 상태감지 시스템(Condition monitoring system)에 적용을 목적으로 변동 하중조건하에서 작동하는 기어박스내의 기어의 균열을 진단하기 위해 제시하였다. 두 개의 평기어(Spur gear)로 구성된 간단한 테스트 베드가 위의 접근방법을 검증하기 위해 구축되었고, 기어의 균열은 기어의 뿌리부분에 균열을 인가하여 묘사하였다. 축의 회전속도에 독립적인 타코미터를 기반으로 한 오더분석(Order analysis)을 균열크기 진단에 적용하였고, 테스트 베드의 작동을 시뮬레이션하기 위해 집중변수 모델(Lumped parameter dynamic model)이 사용되었다. 모델에서 균열과 밀접히 관련된 변수는 측정된 신호와 시뮬레이션된 신호 간의 차이를 최소화하는 최적화 기법으로 역추정하였다. 제시한 방법의 유효성을 보이기 위해, 미리 정의된 모델 변수로부터 생성된 시뮬레이션 신호를 테스트-베드로부터 측정된 신호로 가정하고, 제시한 방법을 사용하여 변수를 역추정하였다. 결과는 실제 값과 일치하였고, 이를 통해 알고리즘이 제대로 작동함을 알 수 있었다. 다음 연구에서는 실제 테스트 베드의 실제균열에 적용하고자 한다.
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7.
2013.12
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최근에 지어진 건축물의 경우 지진에 대한 안전성을 확보하고 있지만, 내진설계 도입 이전의 건축물은 지진에 대해 매우 취약하다. 본 연구에서는 내진성능이 부족한 기존 저층 RC구조물의 지진 발생 시 안전성 확보를 위한 내진보강 방안으로 격자강판 전단벽을 제안하고 내진성능평가를 수행하였다. 횡력저항요소로 사용된 격자강판 전단벽의 탄소성 이력특성값은 실험결과를 토대로 횡력저항 기여도등을 평가하여 작성된 이선형곡선을 적용하였다. 비탄성 정적해석을 통해 대상구조물의 성능점을 찾아내어 적용 지진하중에 대한 응답과 성능수준을 평가하였다. 격자강판 전단벽을 적용한 경우, 보강 전에 비하여 응답변위가 약 42% 저감되는 것을 확인할 수 있었으며, 성능점에서 거의 탄성거동을 보여주고 있어 목표성능인 인명안전수준을 만족시켰다. 또한 반응수정계수를 산정하여 내진보강 효과를 검증하였으며, 보강 전과 후에 각각 2.17에서 3.25로 증가하여 설계기준을 초과하였다. 따라서 격자강판 전단벽에 의해 대상 구조물의 강도 및 강성보강이 적절히 수행된 것으로 판단된다.
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8.
2013.12
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본 연구에서는 풍진동에 대한 현수교의 거동을 예측하기 위하여 바닥판의 비틀림강성을 고려하여 Mckenna and Tuama 모델(2001)을 개선한 2D 간단해석 방법을 제안하였다. 기존의 모델은 풍속이 증가할수록, 진동수가 낮아질수록 비정상적인 값을 나타내고, 비틀림모드의 공진현상을 묘사할 수 없었다. 이에 본 연구에서는 비틀림강성을 고려하여 풍속에 따른, 진동수에 따른 비틀림진동을 분석하였다. 해석결과 진동 초기의 수직모드는 점차 비틀림모드로 전이되며 수직모드는 안정적으로 진동하는 것을 확인하였다. 또한 비틀림강성 효과를 고려하여 해석을 수행한 결과 수직모드는 시간이 경과함에 따라 안정화되는 모습을 보이나 비틀림 진폭은 일정시간(약 200초) 이후 나타나기 시작하여 비틀림각을 지속적으로 유지하였으며 맥놀이 주기는 풍속이 증가하면서 점차 감소하였다. 비틀림 강성에 따라 서로 다른 풍하중의 풍속과 진동수에 비틀림모드의 공진현상을 나타내므로 실제 설계에는 반드시 이러한 영향이 고려되어야 할 것이다.
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9.
2013.12
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본 논문에서는 치조골의 흡수 유형에 따른 치근단 절제술의 수술적 평가를 수행하였다. 유한요소해석이 사용되었으며 CT 이미지를 통하여 동양 성인 여성의 상악 중절치의 3D 모델을 사용하였다. 연구에는 상악중절치의 정상저작하중조건이 적용되었다. 치조골 흡수 유형에 따른 치근 절제술의 평가를 위해 정상모델과 함께 치조골의 전체적 흡수 모델, 순측 흡수 모델 및 설측 흡수 모델을 비교하였다. 이에 따라 설측 치조골 흡수의 영향은 순측 치조골의 흡수에 비해 치아의 유지 안정성에 미치는 영향이 작음을 확인하고, 설측 치조골 흡수로 인해 치근이 노출된 환자를 대상으로 한 치근 절제술의 위험 가능성을 제시하였다.
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10.
2013.12
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복합재료 사이에 주파수 선택적 투과막(Frequency Selective Surface)을 삽입하여 동시경화 공정을 이용하여 주파수 선택적 투과 기능을 가지는 하이브리드 복합재료를 성형하면 재료들 간의 열팽창 계수와 강성의 차이로 인해 구조 내에 잔류 열응력이 발생하게 되고, 이로 인하여 스프링 백 현상이 발생한다. 따라서 복합재의 적층에 따른 영향을 알아보기 위해 복합재료의 적층각을 선택적 투과막(Frequency Selective Surface)을 중심으로 대칭과 비대칭 적층으로 적용하여 하이브리드 구조의 잔류 열응력을 예측하고, 이에 대한 스프링 백에 대해서 연구하였다.
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