강제 진동 실험은 구조물의 수학적 모델과 실제 모델의 상관관계를 입증하여 구조물의 성능을 정확히 평가하기 위해 중요하기 때문에, 동적 및 정적 가진 실험을 통해 구조물의 내진성능을 평가하는 다양한 기법이 사용되고 있다. 본 논문에서는 복합 질량형 감쇠기(Hybrid Mass Damper, HMD)를 이용하여 지진하중을 모사하는 실물크기 철골조 구조물의 강제진동실험이 수행되었다. ANSYS를 사용하여 구조물의 유한요소 해석모델을 구축하였고, 강제진동 실험을 통해 얻은 계측데이터를 사용하여 이 해석모델을 갱신하였다. 의사 지진 가진 실험은 HMD에 의해 유도된 층응답이 실험을 통해 갱신된 유한요소모델을 사용한 수치해석 응답과 일치함을 보여준다.

대형 구조물에 작용하는 큰 외력은 능동 제어 장치의 제어입력에 포화를 종종 유발한다. 그리고 구조물이 대형화될수록 질량, 강성 등의 파라미터들에 대한 정확한 값을 알기가 어려워지므로, 수학적인 모델과 실제 구조물과의 모델링 오차는 파라미터들에 대한 불확실성으로 제어기의 설계 시에 고려되어야 한다. 그러므로 건축 및 토목 구조물에 대한 능동 진동 제어 방법을 다룰 때 제어기의 안정성을 보장하기 위하여 제어입력의 포화와 계의 파라미터 불확실성을 동시에 고려한 강인 포화 제어기의 설계가 필요하다. 여기에서는 건물의 능동 진동 제어에 연구 및 적용되어진 여러 제어기들 중에서 선형 최적 제어기 LQR, 수정된 뱅뱅 제어기, 포화 슬라이딩 모드 제어기, 강인 포화 제어기의 안정성을 살펴본다. 특히 제안된 강인 포화 제어기의 필요성을 보이기 위하여 LQR, 수정된 뱅뱅 제어기, 포화 슬라이딩 모드 제어기들이 제어입력의 포화나 파라미터 불확실성이 존재하는 경우에 불안정해지는 현상들을 보인다. 2자유도 진동계에 대한 수치 예제와 능동 질량 감쇠기(AMD)를 이용한 2층 구조물에 대한 실험을 통하여 강인 포화 제어기의 강인 안정성을 보인다.

본 논문은 지하매설 철 구조물의 전기적 부식방지를 위해 Mg 희생양극을 사용하는 부식방지 기술에 대한 연구 또한 활발히 진행되고 있다. Mg 희생양극은 지하에 매설되는 철 구조물(파이프, 탱크, 파일, 고정 앵커 등)을 부식으로부터 보호하기 위하여 사용되는 것이다. 본 연구에서는 종래의 산화 소화용 표면 보호재로 이용되고 있는 비교적 값이 싼 CaCl2 염화물을 이용하여 마그네슘 합금제조 시 CaCl2 염화물의 표면보호 효과 및 제조된 Mg-Ca 합금들의 전기화학적 특성을 조사하였다 금속 Ca가 아닌 산화방지 및 소화 용제로 이용되고 있는 염화물(CaCl2)을 이용하여 자연부식 전위 값이 -1.695VSCE 이하, 사용효율도 59% 이상인 Mg-Mn-Ca 희생양극제의 제조기술을 확립하였다.

본 연구의 목적은 겨울철 눈 위 발자국 조사를 통해서 도로횡단구조물(교량, 박스형 통로, 박스형 수로, 원형 수로)에 대한 야생동물 생태통로로서의 기능과 종별 이동 특성을 파악하는 것이다. 총 86개소의 구조물을 조사한 결과는 다음과 같다. 첫째, 입구의 면적이 넓을수록 동물들의 이용률이 높아졌다. 둘째, 원형 수로, 박스형 수로, 박스형 통로 등 조사된 모든 구조물 유형이 중소형 식육목에 속하는 너구리 삵 족제비의 생태통로 기능을 하고 있었다. 마지막으로 대형 초식동물인 고라니는 교량 하부로만 이동하는 것이 확인되었다. 따라서 고라니가 안전하게 이용할 수 있는 도로 구조물의 규격에 대한 연구가 향후 진행되어 고라니 의 교통사고와 서식지 파편화에 대한 취약성을 감소시켜야 할 것이다.

본 연구에서는, 지진하중에 의해 구조물에 발생하는 진동을 제어하기 위하여 토글 시스템의 비선형성을 연구하고, 자기유변유체(MR) 감쇠기를 장착한 토글 가새시스템의 성능을 평가하였다. Bingham 모델로 표현되는 MR감쇠기의 제어력이 속도의 함수인 점을 고려하여, 토글 가새시스템에 의한 속도증폭계수를 계산하였고 토글 형태에 대한 증폭계수효과를 평가하였다. 특히 강한 지진하중에서 쉐브론과 대각가새 등의 전형적인 가새시스템에 장착된 MR감쇠기가 충분한 응답감소효과를 제공하지 못하는 경우에, 토글 가새시스템을 사용하여 제어성능을 크게 강화시키는 것을 수치해석 결과를 통하여 확인하였다.

Anti-corrosive coatings for steel structures with an alternative anti-corrosive pigment, polyaniline was prepared and anti-corrosive characteristics of the prepared coatings were investigated. The structure of the polyaniline was identified by using FT-IR, UV/Vis. and TGA analysis, and the anti-corrosive properties were analyzed from the results of the salt spray experiment. We found that the anti-corrosion properties of the prepared coatings varied in accordance with the types of primer coating resins as well as with the existence and nonexistence of the top coating. In this condition, the properties of adhesion, chemical resistance, and water resistance were found to be very satisfactory when using the single-packaged urethane resin as the primer coating resin and the urethane resin as the top coating resin.

본 연구에서는 복합적층 절판 구조물을 고차 전단변형이론을 이용하여 길이변화에 의한 거동 특성을 해석한다. 고차 전단변형이론을 적용하기 위하여 잘 알려진 Lagrangian 및 Hermite 보간함수를 병용한 방법은 다소 복잡하고 4절점 요소에만 적용할 수 있으며, 3절점 요소에 적용할 경우 매우 복잡하게 된다. 이러한 단점 및 복잡성을 피하기 위하여 Lagrangian 보간함수만을 사용한 고차 전단변형이론을 이용하며 복합적층 절판 구조물의 해석과정의 편의성 및 정확성을 위하여 면내 회전각 자유도를 추가한다. 그러므로 한 요소 당 4개의 절점이 있으며, 한 절점 당 10개의 자유도를 가지게 된다. 기존의 절판 구조물은 길이 변화에 대한 영향을 고려한 경우가 적으므로 본 연구에서는 이를 중심 변수로 설정하여 다양한 매개변수 연구를 수행한다. 본 연구에서는 길이 변화에 따라 예측하기 힘든 복잡한 거동을 보이는 복합적층 절판 구조물의 거동특성을 분석하여 합리적인 설계가 가능하고자 한다.

본 연구는 소성이론의 하계정리를 이용하여 구조설계자의 부재의 응력장에 대한 만족도를 고려한 구조해석 프로그램을 제안한다. 구조물에 작용하는 계수하중과 평형을 이루는 임의의 응력장 중에서 최소노름 응력장을 이용하여 찾아내고, 구조물의 모든 부위에서 부재의 설계내력이 부재력을 상회하도록 부재 단면을 결정하는 방법을 제안한다.

본 연구에서는 지진하중을 받는 고층 RC 골조구조물의 횡변위를 정량적으로 제어할 수 있는 방안을 제시한다. 이를 위해 수학적인 일반성을 가지면서 큰 규모의 문제도 효율적으로 다룰 수 있는 근사화 개념을 도입하여 횡변위 구속조건식을 설정한다. 아울러 구조부재의 단면특성 관계식을 설정함으로써 설계변수의 수를 줄여주고, 초기에 주어진 단면형상이 최적설계 과정동안 계속 유지된다는 가정을 이용하여 최적설계결과에서 구해진 단면특성에 따라 부재단면크기를 산출하는 방안을 강구한다. 특히 근사화된 횡변위구속조건식을 정식화 하기 위해 동적 변위민감도해석 방안이 고려된다. 이와 같이 제시된 동적 강성최적설계 기법의 효용성을 검토하기 위해 10층과 50층 규모의 삼차원 RC 골조구조물 모델이 고려된다.

수동동조질량감쇠기의 진동제어 효과는 질량감쇠기와 구조물과의 동조로 인하여 나타나고 있다. 그러나 바닥판 구조물의 질량과 강성의 변화로 인하여 실제 구조물에 있어서 비동조 현상이 일어나기도 한다. 이러한 상황에서는 수동동조질량감쇠기의 성능이 비효율적이며 경우에 따라서는 구조물의 진동을 증가시키기도 한다. 본 논문에서는 기계나 사람에 의한 바닥판 구조물의 진동을 줄이기 위하여 자기유체감쇠기의 적용성을 알아보고자 한다. 준 능동제어와 groundhook 제어 알고리즘을 적용하여 준능동감쇠기의 성능과 수동질량감쇠기의 성능을 비교 분석하였다. 또한 비동조 상황에서의 준능동감쇠가와 수동질량감쇠기의 견인성을 비교 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 자기유체감쇠기는 동조상황에서 우수한 제어 성능을 가지고 있으며 비동조 상황에서도 우수한 견인성을 보여주고 있다.

최근 들어 지진발생 빈도의 증가와 더불어 초고층 빌딩, 장대교량 등과 같은 대형구조물의 경량화, 유연화로 인해 발생하는 구조물의 과도한 동적거동을 효과적으로 제어할 수 있는 제진시스템의 필요성이 증가하고 있다. 본 연구에서는 지진으로부터 구조물을 보다 효과적으로 보호하기 위해 자기장에 의해 역학적 성질을 변화시킬 수 있는 제어가 가능한 지능형재료인 자기민감 고무(Magneto-Sensitive Rubber)를 이용한 반 능동 기초격리 시스템을 제안하였다. 제안된 기초격리 시스템은 기존의 LRB(Lead-Rubber Bearing) 시스템과의 비교 분석을 통해 면진성능을 평가하였으며 이를 위해 몇 가지 역사적 지진들을 이용수치해석을 수행하였다. 제안된 자기민감 고무를 이용한 반 능동 기초격린 시스템은 기존의 수동 시스템보다 기초전단력이나 상부구조물에 가속도 전달을 차단함과 동시에 기초변위를 현저하게 감소시킬 수 있음을 보였다. 그러므로 자가민감 고무를 이용한 반 능동 기초격리 시스템은 지진으로부터 구조물을 효과적으로 보호할 수 있을 것으로 사료된다.

위상 최적화 문제는 다양한 밀도 분포를 가지는 설계영역에서 목적함수와 요소단위의 설계 민감도의 반복적인 계산을 요구한다. 최근 제안된 2단계 축소기법은 축소 시스템을 구축하는데 매우 효과적이며 고유치 문제와 동적 문제의 해석에 정확도와 효율성을 동시에 제공한다. 본 논문에서는 구조 위상 최적화 문제에서 해석 부분과 민감도 계산 부분에 2단계 동적 축소기법을 사용한다. 축소시스템에 대한 위상 최적화 결과는 축소되지 않은 전체 시스템에 대한 최적화 결과와 비교하여도 공학적으로 요구되는 정확도 범위 내에서 2단계 축소기법이 높은 정확도와 계산 효율을 보장하는 것을 보여준다.

박판 구조물은 자동차를 비롯하여 항공기, 인공위성, 선박 등의 운송 수단과 건축물의 돔과 같이 효율적으로 활용되어지고 있으며 동시에 경량화를 필요로 하는 경우 널리 사용되는 구조물이다. 엔진, 변속기 등의 회전체의 부품을 보호하는 박판 구조물인 자동차 후드에서의 새로운 보강재 형상을 제시하였다. 자동차 후드는 엔진 룸에 장착되어 있는 회전체의 진동 영향을 민감하게 받아 공진현상이 발생할 우려가 있다. 따라서 설계하중을 지지할 강성을 가지며 동적 특성이 고려되어야 한다. 즉, 강성을 유지하면서 공진에 의한 진동도 고려해야 한다. 이는 곧 승차감과 직결된 중요한 문제이다. 그러므로 최적의 강성증대 설계결과를 얻기 위해서는 정적 동적 강성평가와 함께 고유진동수를 고려한 보강재의 최적설계가 도입되어야 한다. 본 연구에서는 고유진동수를 고려한 대표적인 박판 구조물인 자동차 후드의 보강재 위상을 구하고, 도출된 위상에서 보강재의 형상 최적 설계 후 제시된 보강재 단면의 최적 치수를 다구찌 방법을 이용한 직교 배열표상에서의 각 설계변수의 수준과 최적의 설계변수의 조건으로 구하였다.

일반적으로 구조물이 지진하중에 저항하기 위해서는 충분한 강성과 연성을 확보하여야 한다. 본 연구에서는 대공간 구조시스템의 지붕 구조와 하부 구조 사이에 면진 장치를 도입하는 방법을 사용하여 동적 거동 특성을 규명한다. 하부 구조의 강성과 질량의 크기에 대한 영향을 고려한 대공간 구조 시스템의 동적 거동 특성 규명 및 해석 과정 단순화를 위해 병렬 다질점계 등가모델을 도입한 본 논문은 향후 대공간 구조물의 성능 설계를 위한 기초적인 연구가 될 것이다.

이 논문에서는 서로 다른층 높이를 갖는 인접한 두 빌딩의 내진성능을 효율적으로 향상시킬 수 있는 선형 점성 감쇠기의 최적 설계방법을 제시하고자 한다. 이를 위하여 층간 대각 브레이싱 형태의 에너지 소산장치 연결방법과 인접 구조물간 에너지 소산장치 연결방법을 고려하였으며, 두 가지 연결방법을 적용한 시스템에 대한 감쇠용량별 주파수응답함수 비교를 통하여 구조물간 연결방법의 효율성을 확인하였다. 아울러 구조물간 연결방법에서 주파수응답함수를 최소화하는 최적 감쇠용량이 존재하는 것을 보이고, 최적 설계된 시스템에 대하여 감쇠용량별 구조물의 고유주파수 및 등가감쇠비의 민감도를 분석하였다. 민감도 분석 결과로부터 고층부에 설치되는 에너지 소산장치가 구조물의 등가 감쇠비를 효율적으로 증가시키는 것을 확인하였다. 따라서 민감도에 비례하는 새로운 감쇠기 설계방법을 제시하고, 대각 브레이싱 연결방법과 구조물간 연결로서 균등분포 및 제시하는 민감도 기반 분포에 따른 연결방법을 적용한 시스템들의 내진성능을 비교 분석하였다. 지진응답의 비교결과, 제시하는 방법이 인접 구조물의 효과적인 내진설계방법이 될 수 있음을 입증하였다.