본 연구에서는 철골 골조 구조물의 안전성 모니터링을 위하여 계측한 변형률을 통해 구조물에 작용한 하중을 식별하는 알고리즘을 제안한다. 기존의 시스템 식별 연구에서 구조물의 강성 등을 변수화한 것과는 다르게, 본 연구에서는 구조물에 작용한 하중과 이로 인해 구조물에 발생하는 변형률 간의 관계를 행렬로 정의하고, 이 행렬 및 작용한 하중을 변수화 한다. 계측한 변형률과 변수를 통해 추정한 변형률사이의 차이를 오차함수로 설정하고 이를 최소화시키기 위해 최적화 알고리즘 중 하나인 유전자 알고리즘을 적용한다. 구해진 변수와 계측변형률을 통해 작용한 하중을 식별하고 구조물의 하중 변화 시 미계측 지점의 응답을 추정한다. 본 연구에서 제안하는 하중 식별 알고리즘을 검증하기 위해 3차원 철골 골조 구조물의 정적 가력 실험을 수행하였고, 계측한 변형률을 통해 가해진 하중을 낮은 오차 수준으로 식별할 수 있었다. 또한, 하중 조건 변화 시, 계측한 변형률을 통해 모니터링 대상이 되는 미계측 지점의 변형률을 0.17~3.13%의 오차 범위로추정하였다. 본 연구가 제안하는 식별법이 철골 구조물의 보다 현실적인 안전성 모니터링에 효과적으로 적용될 것으로 기대된다.

본 연구에서는 개인 컴퓨터의 플래시 메모리가 충분하지 않을 경우 대용량의 플래시 메모리를 필요로 하는 구조해석을 컴퓨터 프로그램으로 수행하는 방법론을 연구하였다. 이러한 문제점의 해결방안으로 강성행렬의 블록화기법 -강성행렬이 몇 개의 블록으로 나뉘고 각각의 블록에 대하여 행렬분해가 수행되는 방법- 을 제안하였으며 제안된 방법론을 바탕으로 컴퓨터 프로그래밍이 가능한 알고리즘을 제시하였다. 끝으로, 본 연구를 바탕으로 구조해석 프로그램을 개발하였으며 몇 가지 기초적인 구조해석 예제를 통하여 개발 알고리즘의 정합성 및 효율성을 확인할 수 있었다.

Purpose: This study aims to identify the conceptual structure of In-sung, which was formed in unique environments including a sports venue, and develop In-sung scale in athletes. Methods: An open-ended questionnaire was given to 384 team or individual event athletes who attend high school or have higher education, to explore the conceptual structure and make questionnaires based on the results obtained from the open questionnaires. To develop the questionnaire, an exploratory factor analysis was conducted with a total of 546 athletes who attend high school or have higher educations. Results: Results from the exploratory factor analysis revealed that Korean athletes` In-sung was classified under five factors in competitive situation (Evoke negative emotions in the opponent, Respect for opponent, Consideration for teammates, Trust in leaders/senior members, Referee judgment), and four factors in generic situation (Politeness/ Respect, Loyalty, Social norm, Responsibility). The confirmatory factor analysis suggested that the model fit was judged to be good and identified 33 items in 9 factors. The convergent validity of the all selected items was tested.

In robotic surgery, a surgeon checks only a surgical site of patient in the progress of surgery by vision and sound information. In order to solve this limited information, the haptic function is necessary. And haptic surgical robot is also necessary to design a haptic master device. The master device for laparoscope operation with cable-conduit was developed in previous research to give haptic function. It suggested a possibility of developing a master device by using the cable-conduit. However, it is very inconvenient to use. Therefore, this paper suggests a new mechanism design structure to solve the problems of the previous work by new forming a new master device. And it has proved that it’s usability is better than previous one. Furthermore it has also experimented and analyzed that a backlash of new master device is compensated by smooth backlash inverse algorithm.

철도 및 도로에 인접한 건물을 설계할 경우 안전성과 쾌적성을 위하여 소음, 진동 문제를 반드시 고려해야 한다. 특히 도로 및 철도 진동은 진동원으로 부터 지반을 타고 여러 파의 형태로 주위로 전달되어 인접 건물의 구조적·기능적 손상의 문제 및 거주자에 대한 심리 생리적 영향을 미칠 수 있다. 이러한 열차에 의한 진동은 주민들에게 직접 진동으로 느껴지거나, 빌딩내의 각 실에서 소리로 방사되어 생활환경에 영향을 미치고 진동에 민감한 장비의 작동을 방해하거나, 심한 경우에는 빌딩에 구조적인 손상의 결과를 초래할 수도 있다. 또한 콘크리트 타설 시 및 초기 양생 과정에서의 어느 정도의 진동은 콘크리트에 불리한 균열이나 강도저하 등의 결함이 생길 수 있다. 따라서 기존 선로 주변에 건축물을 새로 신축하는 경우에는 이러한 열차 진동에 의한 건축물의 진동 영향 검토가 필요하다.지하철 운행하중에 대한 인접구조물의 효율적인 진동해석 방법에 관하여 연구하였으며 지반-구조물의 상호작용을 고려한 고조물의 동적해석을 수행하였다. 발생된 진동이 인체에 미치는 진동 사용성 기준은 크게 Reiher & Meister가 제시한 주파수영역의 기준과 BS, ISO등에서 사용 중인 시간영역의 기준으로 나눌 수 있으며 본 연구는 주파수영역의 기준으로 지중구조물의 진동을 평가하였다. 또한 해석의 효율성을 위하여 모드중첩법을 이용하였으며, 이를 참조하여 시간이력해석을 수행한 후 시험 결과와 비교하였다.본 연구에서는 지중구조물의 인접한 구조물에서 고속열차와 전철의 주행에 의하여 발생되는 진동을 수치해석과 실험을 실시하고 이들을 평가하여 고속열차와 전철로 발생되는 진동으로 신설 구조물에 미치는 영향을 연구하였다.

수중구조물은 해수면 아래에 건설되어 경관을 유지하며 파랑 에너지 감쇠를 통해 정온역을 형성할 수 있다. 특히 공명 현상에 의한 Bragg 반사를 이용한 다열 수중구조물은 재료량을 대폭 절감할 수 있다는 경제적 장점이 있어 오늘날 파랑으로부터 해안 도시를 보호하기 위하여 많이 사용된다. 그러나 오랜 시간동안의 수중구조물 사이 퇴적 작용은 수중구조물의 성능에 영향을 주어 초기 설계값과 다른 특성을 나타내어 해안 도시 안전에 위협을 가할 수 있다. 본 연구에서는 다열 수중구조물 사이 퇴적에 의한 파랑의 반사율을 고유함수전개법을 이용하여 해석하였다. 정확한 반사율 계산에 필요한 구간의 수를 검토했으며, 소멸파 성분의 개수를 16개로 제안하였다. 수중구조물의 개수가 증가할수록 최대반사율이 증가하며 완전투과를 나타내는 상대수심의 수가 증가하였다. 퇴적 높이가 증가할수록 공명 현상 효과와 최대반사율이 감소하며, 최대반사율을 나타내는 상대수심의 위치 또한 변함을 확인하였다. 또한 퇴적 높이에 따른 반사율 양상이 상대수심마다 상이하였다. 그러므로 다열 수중구조물 설계 시 퇴적에 의한 성능 변화를 고려하거나, 준설작업을 통한 수중구조물 유지보수가 필요하다.

최근 도심지역에 국지성 집중호우가 자주 발생하고 불투수층 증가로 인해 유출량이 급격히 증가하면서 도심지역의 침수피해는 불가피한 상황이 되었다. 따라서 침수피해를 저감시킬 수 있는 대심도 배수터널의 필요성이 제기되고 있으나, 실제로 활용할만한 기술적 연구결과가 부족한 실정이다. 특히 대심도 터널의 구조 중 유입유량의 흐름특성을 결정하는 중요한 구조인 유입부의 경우 대심도 터널 설계 시 경제 및 시공적으로 우수하며, 유량배제효율이 양호한 유입구룰 선택하는것이 중요하다. 따라서 유입부 형태 중 설계인자가 적고 구조물 크기가 작아 시공 및 경제성이 우수한 접선식(Tangential) 유입구가 최근 대심도 배수터널의 유입구조물로서 많이 사용되고 있다. 하지만 접선식 유입구에 대한 효율검토 및 유량배제효율을 증가시킬 수 있는 실질적인 연구는 이루어지고 있지 않은 실정이다. 따라서 접선식 유입부의 흐름특성 분석을 실시하고, 접선식 유입부의 유량배제효율을 더 증대시킬 수 있는 구체적인 연구가 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는 접선식(Tangential) 유입부의 흐름특성 분석을 통해 유량배제효율을 증가시킬 수 있는 구조적 개선안을 제안하여 개선안 적용에 따른 흐름특성 분석을 실시하였다. 유입부에 편경사를 고려한 접선식 유입부 구조를 제안하였고, 유입부의 편경사를 단계적으로 증가시킴으로서 수치모의를 수행하여 그 모의결과를 비교하였다. 유입부 내의 복잡한 흐름특성을 분석하기 위해 유체거동의 특성분석에 많이 사용되는 범용 CFD(Computational Fluid Dynamics)모형인 FLUENT 6.3모형을 선택하였으며, 유량 배제효율을 판단하는데 척도가 되는 접근수로에서의 평균수위와 수직 낙차부 내의 공기핵 크기를 계산하였다. 유입부 구조물의 격자망은 사면체와 다면체 격자 형태로 조밀하게 구성하였으며, 다상유동을 위해 VOF(Volume of Fluid)방법을 적용하였다. 수치해석 방법으로는 비정상류, 난류모형으로는 standard κ-ε모형을 적용하였다. 구조적 개선안 적용에 따른 접선식 유입부의 흐름특성을 수치 모의한 결과 접근수로의 평균수위는 구조 개선안 적용 전에 비해 유입부 편경사가 증가할수록 약 9.2%에서 25%의 수위감소 효과를 나타냈으며, 공기핵 크기는 약 15.6%에서 58%의 증가효과를 나타냈다. 이는 본 연구에서 제안한 구조적 개선안이 접선식 유입부의 구간평균수위를 낮추고 공기핵 크기를 증가시켜 접선식 유입부의 유량배제효율을 효과적으로 증가시킨다는 것으로 판단된다. 따라서 본 연구의 수치모의 조건하에서는 제안한 구조 개선안이 접선식 유입부의 유량배제효율 및 흐름안정성을 확보할 수 있으므로, 접선식 유입부에 본 연구에서 제안한 구조 개선안을 적용시키는 것이 용이하다고 판단된다.

기존의 파랑에 의한 부유체 해석은 유체에 의한 압력을 스프링 하중으로 가정하여 해석을 하거나 구조물의 변위가 커서 격자의 겹칩현상에 의한 제약으로 인해 파고가 비교적 작을 때에만 해석이 용이했었다. 본 연구에서는 국내적용이 가능하도록 저수지수면이나 연안과 같은 공유수면위에 띄어 발전을 하는 부유식 태양광 발전시스템의 안전성 검토를 위해 유체-구조 연성해석을 실시하였다. 기존 부유체 구조물 해석에서 파랑에의해 발생하는 구조체에서의 압력해석과 구조물의 응력해석을 따로 실시하였지만 본 연구에서는 동시에 해석이 가능하도록 하였다. 또한, 유체와 연동되는 부분을 부유체로 제한하여 격자의 겹침현상을 방지하였다. 이를 위해 구조해석 모듈과 유체해석 모듈이 함께 포함되어 있는 ANSYS 프로그램을 사용하였다. 파랑에 의해 부유체가 상하로 이동할 때 발생하는 응력을 검토하였으며 단위구조물 2개가 힌지로 연결되어 있는 경우에 대해서 구조체 프레임과 연결부의 안전성도 검토하였다. 풍속이 30 m/s 일 때와 45 m/s일 때로 풍파를 산정하여 파랑의 경계조건으로 사용하였다. 구조물 해석시 태양광 발전모듈에는 응력이 작용하지 않는다고 판단하여 본 해석에서는 제외하였다. 수치모의 결과 파고가 높은 경우가 응력의 최대값이 7.9~9.5 % 더 크게 산정되었으며 부유구조체의 지지점이 3개 일 때가 6개 일 때 보다 최대응력이 약 6배정도 크게 산정되었다.

최근 기후가 급변함에 따라 집중호우, 돌발홍수 등 기상이변이 급증하고 있으며, 도심지역 개발에 따른 불투수면적 증가로 첨두유량이 증가하여 집중호우로 인한 침수피해가 잦아지며 그 피해도 커지고 있다. 집중호우시 배수펌프장 운영에 있어 유수와 함께 떠내려 오는 각종 혼합물을 신속히 제거할 수 있어야 하며, 이를 위해 스크린과 제진기 설비를 설치하여야 한다. 하지만 다종의 유송잡물은 평시 둑이나 도로에 산재되어 있다가 비가 올 경우 일시에 하천 및 수로 등으로 유입되며, 배수장으로 이동할 경우 제진기의 작동을 곤란하게 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 펌프장 유입수로에 설치되는 제진기의 협잡물 퇴적에 따른 댐현상 및 목메임 현상으로 인해 스크린의 내구성 감소와 배수효율 저감되어 유량의 흐름이 줄어드는 것을 개선하기위한 제진기의 구조개선을 검토하였다.

지구온난화로 인한 재앙을 방지하기 위하여 온실가스 배출을 감축하려는 노력은 지속적으로 추진되어 왔다. 최근에는 이미 배출된 이산화탄소를 포집하고 격리하여 온실가스를 감축하려는 방안도 활발히 연구 되고 있는 실정이다. 이산화탄소의 격리 방법 중 이산화탄소를 지반 내에 영구히 저장하는 방안이 제안되어 연구되고 있다. 이산화탄소의 차폐성능이 확인된 지반에 이산화탄소를 주입하기 위하여 주입공을 건설하여야 한다. 일반적으로 이산화탄소 주입공은 대심도공내에 강재 케이싱을 삽입 하고 그 주위를 환체 시멘트를 이용하여 차폐하지만, 주입공 주위의 환체 시멘트는 저장된 이산화탄소의 누출 경로가 될 가능성이 매우 높다고 알려져 있다. 본 연구에서는 이산화탄소의 지반 내 격리를 위한 주입공의 내구성과 차폐성능 향상을 위한 환체 시멘트의 개질개선을 위한 기초적인 연구로 고온고압 하에서 양생된 환체 시멘트의 미세구조 특성을 분석하고자 한다. 유정용으로도 사용되는 Type G 시멘트를 대심도 지반상태인 고온고압 (80 °C, 10 MPa) 상태에서 28일간 양생하였다. 이를 위하여 고온고압의 양생환경을 구현하기 위한 실험장치가 개발되었다. 고압의 질소가스를 투입하여 압력을 높였으며, 히팅 자켓을 이용하여 양생 온도를 유지하였다. 다양한 미세구조 분석 장치를 사용하여 고온고압에서 양생된 시멘트의 미세구조의 구성성분과 기계적 성질을 파악하였다.

최근 이상기후로 인한 돌풍과 태풍에 의해 도로표지 구조물은 지속적인 풍해를 입고 있다. 풍하중에 지배적인 영향을 받는 도로표지 구조물의 구조 안전성 확보를 위하여 내풍성 향상 도로표지 구조물에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 내풍성 향상 도로표지 구조물로 통풍형 도로표지 구조물을 제안하였다. 통풍형 도로표지 구조물은 기존 표지판에 일정한 간격과 직경의 천공을 갖는 도로표지 구조물이다. 천공의 직경과 간격에 대한 최적의 제원을 도출하기 위하여 통풍형 도로표지판의 항력계수 감소 효과 분석과 반사율 실험을 진행하였다. 통풍형 도로표지판을 적용한 표준 도로표지 구조물의 풍하중 저감 효과와 지주 단면 감소 효과를 분석하였다.

본 연구에서는 대표적인 연약지반인 직접기초와 쇄석기초 공법을 연구 대상으로 결정하여 형상에 따라 변형된 사각 피라미드 기초와 비교 분석하고 3차원 유한요소해석을 이용한 침하량을 검토하고 수치해석시 연약지반의 지반조사의 결과를 가지고 지반 특성치를 의미 하는 토질 정수를 산정한다. 또한, 지층 조건에 따른 해석은 사각 피라미드 기초의 하중-침하 특성을 분석하고 구조물에 생기는 전체 침하 또는 부등 침하, 기초 지반의 지지력 부족으로 인한 성토의 파괴, 구조물의 부족으로 인한 인접지반의 융기, 지진에 의한 기초지반의 액상화 및 액상화에 의한 지지력 감소로 인한 영향 등을 고려할 수 있다.이와 같은 문제점이 있는 연약지반은 구조물의 설치 목적과 지반의 특성에 따라 일반적으로 거동이 달라질 수 있으며, 따라서 설계에 적용되는 기존의 침하량 산정 방법들에 대해 살펴보고 정확한 이해와 평가를 하여 기초 지지력 및 침하에 대한 안전성 증대에 목적이 있다. 유한요소해석을 통하여 설계시 기초 지반 조건과 기초 하부에 채움쇄석을 설치하여 interface 요소를 고려하였고 하중분산 효과를 가질 수 있도록 하겠다.본 연구에서는 연약지반에 사각 피라미드 기초공법을 이용하여 시제품을 제작하여 영향폭 1.0mx1.0m (4x4열)의 영향을 고려한 총 침하량을 산정하고 각기 다른 형태의 기초를 동일 조건의 재하폭 조건에 따라 압밀 침하량을 3차원 유한요소 해석을 통하여 압밀 침하 특성을 비교 분석한다. 또한, 지지력 보강 연속 구조체를 개발 제작함으로서 구조물의 기초에 강성지반을 형성하고 하중을 넓게 분포시켜 연약 지반상에 전달되는 응력을 감소시킴으로서 침하량을 줄일 수 있고 상재 하중에 대한 저항능력을 증대시키는 효과를 갖도록 한다.

최근 지구 온난화에 의한 이상기후는 복합적 자연재해를 유발하여 SOC(Social Overhead Capital) 구조물의 안전을 위협하고 있다. 국내의 경우도 기후패턴의 변화가 가속화 되면서 엘리뇨(El Nino)영향권에 포함되었다. 그 결과, 국지성 집중호우가 증가하고 태풍이 내습하는 현상이 빈번해지고 있어 자연재해에 따른 SOC 구조물 방재 대책에 관심이 집중되고 있다. 복합적 자연재해에 따른 SOC 시설물의 피해는 구조물 자체의 손실뿐만 아니라 설치 목적의 특성상 주변 지역 혹은 국가 전체에 직ㆍ간접적인 영향을 끼친다. 특히 수재해로 인한 수변구조물의 손상은 하천 범람 등의 현상을 유발하여 제내지 민간 건축물 및 공공 시설물의 막대한 자본 손실을 유발하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 자연재해에 효율적으로 대응할 수 있는 수변구조물(댐/보, 제방, 사면, 옹벽, 교량) 인벤토리 구축 방안을 제시하였다. 신속한 의사결정 정보제공을 위한 인벤토리는 재해대응 목적별 평가(중요도, 위험도, 피해도)를 위한 기반 자료로써 활용 할 수 있다. 이는 자본 집약적이며, 사회 기여적인 SOC 시설물의 효율적 관리측면에도 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

복합소재는 가벼운 중량과 높은 비강성 및 비강도의 장점을 갖는다. 본 연구에서는 고성능 방재를 위하여 층간 분리 손상을 갖는 복합소재 구조에 대한 유한 요소 모델링을 엄밀한 고차항 판 이론에 근간하여 수행하였다. 3차원의 층간분리 현상을 절점당 7개의 자유도를 갖는 2차원 유한요소로 정식화하여 층간분리영역 경계에서의 변위를 일치시키기 위한 변환기법을 적용하였다. 유한요소 정식화 과정에서, 본 연구에서는 다음과 같은 영역에서의 세가지 타입의 요소를 적용하였다. (1) 층간분리가 일어나지 않은 영역 (2) 층간분리가 일어난 영역에서의 요소 (3) 층간분리가 시작되는 경계 영역에서의 요소. 층간분리 영역은 동일한 위치에서 층간분리의 윗부분 요소와 아랫 부분 요소로 구분하여 적용하였다.

다양한 형태로 만들어진 복합소재 구조는 저중량, 고강도, 그리고 고강성 등의 장점으로 인하여 공학 분야에서의 적용성이 증대되고 있다. 또한, 고속 충돌 등의 극한 충격에 대한 충격흡수율이 높아 고성능 방재로 유용하다 할 수 있다. 그러나 적층 구조 부재에 개구부 등이 존재하거나 개구부 주위에 층간분리현상이 발생하는 경우 정적 또는 동적거동에 중요한 영향을 미치게 되며 경우에 따라 불안정 상태에 도달할 수 있다. 좌굴과 같은 정적 불안정 해석은 다양한 연구자들에 의해 수행되었으나, 주기 하중을 받는 적층 구조의 동적 불안정에 관한 연구는 아직 미미한 실정이다. 본 연구는 기존 연구의 한계 및 제한을 개선한 동적 안정 또는 불안정 해석을 수행하고자 하였다. 첫째, 다양한 기하학적 형태를 갖는 복합신소재 구조를 해석하였다. 주기함수 형태의 면내 하중을 받는 정사각형판, 각도를 갖는 경사판, 개구부를 갖는 판, 그리고 곡률을 갖는 쉘 등으로 나누어 기하학적 형상 변화에 따른 동적 안정성에 미치는 효과를 분석였다. 두 번째로 층간분리 현상을 고려하였으며, 층간 분리의 정도에 따라 동적 안정성의 변화를 분석한다. 특히 섬유보강각도 변화에 따른 동적 안정 영역의 변화 경향을 추적하도록 하였다. 세 번째로 HSDT를 적용하여 해석의 정확성을 더욱 높이도록 한다. 마지막으로 세 가지 매개변수를 동시에 적용하여 상호영향을 상세 분석하여 동적 거동을 예측하고자 하였다.

구조물의 안전성 평가에서 부재에 실제 발생하는 응력을 파악해야 정확한 구조 건전도 모니터링(Structural Health Monitoring)을 할 수 있다. 구조물에 작용하는 하중은 실제 구조물이 갖고 있는 불확실 요소 중 하나이며 이를 식별함으로써 부재에 실제 발생하는 응력을 정확히 파악할 수 있다. 본 연구는 철골 골조 구조물의 일부 구조 부재에서 계측한 변형률을 통해 가해진 하중을 식별하는 모델을 제안하고 이를 실험을 통해 검증한다. 골조의 하중 식별 모델에서는 계측한 변형률 데이터와 계측점에서의 추정 변형률 간의 오차를 최소화하기 위해 최소제곱법을 적용하였고, 이를 통해 가해진 하중의 크기를 추정하게 된다. 제시한 모델을 검증하기 위해 5층 1경간 3차원 철골 모멘트 골조를 대상으로 정적 가력 실험을 수행하였다. 기 측정한 하중 모듈을 단계별로 정적 가력하며 해당 단계별로 골조의 일부 위치에서 계측한 변형률 데이터를 식별 모델에 적용하여 가력한 하중의 크기를 추정하였다. 추정한 하중은 실험 시 가력한 하중 크기와 비교하여 본 연구에서 제시하는 하중 식별 모델을 검증하였다.