바이오가스를 98% 이상의 고순도 메탄가스로 정제하여 자동차연료나 도시가스로 활용한다면 경제적으로 매우 큰 효과를 기대할 수 있다. 본 연구에서는 음 식물쓰레기 처리시설에서 발생하는 바이오가스를 정제하여 98% 이상의 고순도 메탄가스를 95% 이상 분리 회수하는 분리막 정제 시스템 개발을 하고자 하였다. 분리막 공정 설계에 필요한 데이터를 확보하기 위하여 분리막 모듈의 이산화탄소/메탄 혼합기체 분리시험을 수행하였으며, 다양한 운전조건에서 얻어진 실험결과를 바탕으로 공정설계를 수행하였다. 최종 생산되는 메탄 순도 98%, 이산화탄소 순도 95% 이상을 만족하는 운전 조건에서 메탄, 이산화탄소 회수율과 이에 필요한 각 단의 막면적과 비율을 확인하였다.

This study is aimed to separation propylene and propane using membrane process. Membrane-based gas separation enables a chemical process to be low-energy consuming, if high olefin selective membrane is developed. In this study, facilitated transport membrane (FTM) is used for propylene/ propane separation. We prepared FTM module using PVP/AgBF4/TCNQ composite membrane on top of hollow fiber membrane. We developed simulation program predicting the membrane separation properties under operation conditions. Separation properties of FTM module for propylene and propane were obtained from the simulation program based on the pure gas permeation data. Based on the these results, it is predicted that an one-stage membrane process provides 99.5% of propylene at permeate side from a binary gas mixture of 95 vol% C3H6/5 vol% C3H8 supplied as a feed gas.

최근 정삼투 기술 연구는 정삼투막 물질이동, 다양한 분야 적용과 관련된 연구가 주로 수행되었다. 정삼투 공정 실용화를 위해서는 공정설계와 관련 된 파일럿 규모 연구가 추가적으로 필요하다. 본 연구에서는 평판형 정삼투 모듈을 이용하여 운전조건(유도용액 및 유입수 유량과 농도, 모듈 개수)에 따른 모듈 성 능을 분석하고, 이를 바탕으로 정삼투 공정 설계 방안을 제시하고자 하였다. 직렬로 연결된 평막 모듈의 개수가 증가함에 따라 운전압력이 증가하였으나, 나권 형 모듈에 비해 압력 증가량이 낮아 평막 모듈 형태가 정삼투 공정 스케일 업에 적합하다고 판단된다. 유입수 유량대비 막면적은 삼투압차를 근거로 예측한 회수율을 얻는 주요 인자임을 제시하였고, 이를 바탕으로 정삼투 공정설계 연구 결과를 나타내었다.

The object of research is based on 1.5 MW wind turbine blade. This paper has carried out the aerodynamic shape optimization design of wind turbine blade. Based on the aerodynamic basic theory of wind turbine blade design and combined with particle swarm optimization algorithm(PSO), the design optimization model of the aerodynamic shape of blade is established. Through this study, the optimization results of the angle inducing ′ and tangential inducing  were obtained. The calculation programs are written and calculated chord length and torsion angle of the blade used by ′ and . The calculation result for the optimized wind turbine was 1.38 MW when the wind speed was 16 m/s. The 8 % error could be considered as an engineering acceptable error and the calculated values can be proved the correctness of the design value.

PURPOSES : The objective of this study is to develop a simple regression model in designing the asphalt concrete (AC) overlay thickness using the Mechanistic-empirical pavement design guide (MEPDG) program. METHODS: To establish the AC overlay design equation, multiple regression analyses were performed based on the synthetic database for AC thickness design, which was generated using the MEPDG program. The climate in Seoul city, a modified Hirsh model for determining dynamic modulus of asphalt material, and a new damaged master curve approach were used in this study. Meanwhile, the proposed rutting model developed in Seoul city was then used to calibrate the rutting model in the MEPDG program. The AC overlay design equation is a function of the total AC thickness, the ratio of AC overlay thickness and existing AC thickness, the ratio of existing AC modulus and AC overlay modulus, the subgrade condition, and the annual average daily truck traffic (AADTT). RESULTS: The regression model was verified by comparing the predicted AC thickness, the AADTT from the model and the MEPDG. The regression model shows a correlation coefficient of 0.98 in determining the AC thickness and 0.97 in determining AADTT. In addition, the data in Seoul city was used to validate the regression model. The result shows that correlation coefficient between the predicted and measured AADTT is 0.64. This indicates that the current model is more accuracy than the previous study which showed a correlation coefficient of 0.427. CONCLUSIONS: The high correlation coefficient values indicate that the regression equations can predict the AC thickness accurately.

PURPOSES : One of the main components of road projects funded by the Economic Development Cooperation Fund (EDCF) is the improvement or rehabilitation of existing pavements. The result is that pavement structures are critical to the success of a project. There is, however, no design standard available at present that reflects a region's specific features including climate conditions and quality of pavement materials. For this reason, a comparative study of the major EDCF borrowers' flexible pavement design standards was conducted. This study led to the proposal of a new method for applying flexible pavement designs which can be used for EDCF-funded projects in Asia. METHODS : The method has been produced by adjusting some input data of the "AASHTO Interim Guide for Design of Pavement Structures" in accordance with certain Asian countries' geometrical features, tropical and subtropical weather, and strength of pavement materials. The Philippine regional factors, having five different grades, have been selected after taking into consideration the amount of rainfall, strength of pavement materials, and characteristics of the Asia and Pacific regions. Structural layer coefficients have been prepared for two different regions according to the geometric difference between Southeast and Southwest Asia. The Philippine and Sri Lankan coefficients have been used for Southeast Asia and Southwest Asia, respectively. CONCLUSIONS : Owing to applying this new method, it was verified that the thickness of the pavement was underestimated by between 11 cm and 16 cm compared with the originally designed thickness. Having discovered that the use of the Korean and Americanoriented factors and coefficients is not appropriate for other Asian countries, the new method is expected to enhance the quality of pavement in future projects.

대형 선박의 Cargo Oil Pump Driving Steam Turbine 내에 설치되는 COPT (Cargo Oil Pump Turbine)는 유조선에 탑재되어 탱크에 저장되어 있는 유류를 다른 저장소로 하역하는데 사용되는 필수 장치이다. 펌프 터빈의 로터를 고속으로 회전시켜 유류를 고속으로 이송하는 역할을 하는데, COPT의 Rotor Disc는 터빈의 로터를 고속으로 회전 시키는 주요 핵심부품이다. 로터 디스크는 inner ring에 터빈 블레이드를 조립하고 원주방향의 끝 부분에 shroud 커버를 조립하여 블레이드의 테논을 리벳팅으로 마무리하고 체결하여 고속회전 시 안전성을 담보한다. 리벳팅은 오랜 수작업의 전통 체결방식으로서, 가해지는 힘의 정도에 따라 리벳 헤드부분이 깨지거나 변형되어 크랙이 발생할 수 있으며 또한 블레이드의 중량이 불균형되어 Balancing에 문제가 생길 수도 있다. 또한 오랜 수작업으로 인해 작업자의 근골격계 질환이나 직업병 유발 및 산재사고의 위험에 처할 수 도 있다. 본 연구에서는 shroud 커버가 없는 블레이드 형상을 설계하여 리벳팅 작업을 제거한 로터 디스크를 개발한다. 블레이드의 설계 시 구조안전성을 평가하고 설계 안전율을 점검한다. 설계형상을 대상으로 피로수명을 분석하고 수명을 예측하여 새로운 로터 디스크가 장착되어도 사용상의 안전성이나 내구성을 보장할 수 있도록 한다.

쌍동선의 경우 선미의 형상적인 특이성으로 인하여, 두 개의 선체를 연결하는 부위는 선박의 항해 시 발생되는 피칭운동에 의한 손상이 자주 발생하고 있으며, 이로 인하여 주변부에 대한 구조보강 설계가 필요하다. 이러한 국부 보강에 대한 구조설계 지침이 명확하지 않기 때문에, 엔지니어는 판 두께, 보강재 변경 및 프레임 간격을 줄이는 방법으로 대응을 하고 있다. 그러나 이러한 부위는 선 박의 길이방향으로 약 85 % 이상 위치하고 있기 때문에, 최소 구조부재를 국부 보강하여 중량 증가를 최소화하고, 이에 따른 건조비 증 가 및 건현확보의 문제를 해결해야 한다. 따라서 본 연구에서는 KR(한국선급)의 고속경구조선 규칙을 바탕으로, 쌍동형 카페리 구조설 계 절차를 분석하고 추가가 필요한 항목을 발굴하여 쌍동형 구조설계 프로그램을 개발하였다. 좌굴강도 평가 절차서 및 프로그램에 대 한 신뢰성을 확보하기 위하여, 타 선급의 기준과 비교 검토를 수행하여 6 %내 차이가 발생함을 확인하였다.

최근 총톤수 16만 톤급 이상의 대형 크루즈선이 국내 항에 정기입항하고 있다. 크루즈를 이용한 국내 관광객이 증가함에 따라 정부에서는 크루즈산업 활성화를 위해 항만기반시설 확충에 많은 노력을 하고 있다. 현재 국내 주요 항구에서 크루즈전용부두 공 사가 진행되고 있다. 그러나 국내 항만 및 어항설계기준에는 크루즈선 및 접안시설에 대한 표준제원이 제시되어있지 않다. 대상선박의 표준제원이 제시되어있지 않아 전용시설물 설계 및 인허가에 많은 어려움이 예상된다. 그래서 본 연구에서는 크루즈선에 대한 표준제 원을 제시하기 위하여 현재 운항중인 크루즈선의 톤수별 대표선형의 제원을 분석하고 PIANC 사례 및 국내 항설기준을 비교분석 하였 다. 분석결과 크루즈선은 연안여객선과 선박제원 및 선박조종성능에 차이가 있음을 알 수 있었다. 따라서 크루즈 전용시설물 설계를 위해서는 반드시 대상선박의 제원이 국내항설기준에 반드시 포함되어야 한다. 그리고 선박의 범위를 산정하기 위하여 크루즈선 평균 제원 값에 커버율(75%)을 적용하여 크루즈선 표준제원과 수역시설물에 대한 기준을 제시하였다.

해양구조물 등에서 해상 현장과 육상시설 사이에 물자나 운용 인력을 수송하기 위한 수단으로 헬리콥터가 주로 이용된다. 헬리데크는 헬리콥터가 해양구조물에 착륙하기 위해 필수적으로 탑재되는 구조물로서, 해양구조물의 종류나 탑재되는 위치 등에 따라 다양한 형태의 헬리데크가 존재한다. 그 중에서 캔틸레버식 헬리데크는 해양구조물의 탑사이드 공간 확보에 용이 하며, 헬리콥터와의 충돌 등의 미연의 사고로부터 보다 안전하다. 본 논문에서는 캔틸레버식 헬리데크를 연구대상으로 선정 하고, 이를 구성하고 있는 하부 트러스 구조에 대해서 위상 최적설계를 적용하였다. 또한 상용 구조해석 프로그램을 이용하 여 유한요소 모델을 생성하고, 다양한 착륙 상황과 풍하중을 적용하여 구조해석을 수행하였다. 이를 바탕으로 헬리데크의 각 구조 부재에 발생하는 응력이 사용 재료의 허용응력을 넘지 않도록 부재의 세부 단면 치수를 결정하여, 보다 안전하면서도 경량화된 헬리데크 설계를 얻을 수 있다.

최근 테러에 대한 위험성의 증가로 대중들의 폭발 피해에 대한 인식이 증가하였다. 우리나라에 방폭 설계에 대한 기준이 미흡하며, 현재 적용하고 있는 방폭 설계도 정적해석으로 건물의 안정성 및 경제성을 위해 방폭 설계를 개발해야 하는 상황 이다. 또한 지진 발생 증가로 내진 설계 의무화가 확대된 가운데 방폭 설계를 하지 않고 내진 설계를 적용한 부재의 방폭 성능을 판단을 연구한다. 현재 보편적인 폭발 하중의 해석 방법은 UFC 3-340-02 매뉴얼을 참고하는 것이다. UFC 3-340-02 매뉴얼을 통한 폭발 하중의 특성을 적용하고 KBC 2016의 내진 상세를 적용한 보를 등가 단자유도 시스템으로 변환하여 폭발 저항 성능을 연구하였다. 보통, 중간, 특수 모멘트 골조의 연성 능력에 대한 최대 처짐을 고려하여 폭발물의 이격 거리를 통해 평가하여 내진 상세 적용 시 폭발 저항 성능이 향상된다는 것을 입증하였다.

복층터널의 중간슬래브는 터널 라이닝에 브래킷을 설치하여 그 위에 거치되는 구조이므로, 브래킷의 파손 시 중간슬래브 낙하 및 라이닝 손상에 따른 인적, 물적 피해가 크게 발생할 수 있기 때문에 브래킷의 설계는 복층터널에서 매우 중요한 사항이라고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 복층터널의 중간슬래브 지지를 위한 브래킷의 설계와 이의 적용성 검증을 위한 실험 계획을 수립하였다. 중간슬래브의 브래킷은 총 4 종류로 구분하여 설계하였으며, 이는 일반 구간, 팽창줄눈 구간, 비상대피시설로 계단 구간, 비상대피로 차로 구간이다. 브래킷은 차량 진행방향으로 연속적으로 설치하는 방법과 줄눈을 설치하여 불연속적으로 설치하는 방안이 있다. 연속적으로 설치할 경우 구조적으로 더 안정적이지만 브래킷의 유지보수 시 부분적으로 보수를 수행하기 어렵기 때문에 2m 간격으로 줄눈을 설치하는 것으로 설계하였다. 설계에 대한 검증을 위하여 실험계획을 수립하였다. 그림 1과 같이 라이닝의 양단에 브래킷을 설치하여 반력벽 없이 브래킷 설계에 대한 검증 실험을 수행할 수 있도록 하였으며, 상사비 0.5를 적용한 축소 실험체를 제작하여 파괴 형상까지 분석할 수 있도록 하였다. 실험체의 제작 과정을 그림 2에서 보여주며, 향후 하중 재하에 따른 거동 분석 실험을 수행할 계획이다.

국내 법적 기준에 따라 2016년부터 거의 모든 도로 포장에 아스팔트 혼합물 물량의 40% 이상을 재활용 아스팔트 혼합물로 사용하게 되었다. 이에 따라 폐아스팔트 콘크리트를 이용한 재활용 아스팔트 혼합물의 품질확보가 중요한 이슈로 부각되고 있다. 아스팔트 콘크리트 포장은 아스팔트 플랜트에서 아스팔트 혼합물이 생산되어 현장에 시공된 후 공용 중에 환경하중, 교통하중 등에 의하여 물성이 변화되고, 누적된 피로에 의해 결국은 파손에 이르게 된다. 이에 따라 도로에서 발생된 폐아스팔트 콘크리트는 아스팔트 혼합물 생산시의 품질, 공용기간, 환경하중이나 교통하중 등에 따라 노화정도가 다르며 물성이 다양하다. 그러므로 폐아스팔트 콘크리트를 이용한 아스팔트 콘크리트 순환골재(이후 순환골재라고 함)의 품질은 폐아스팔트 콘크리트 발생 당시의 물성과 밀링 방법, 순환골재 생산과정에서의 파쇄 및 선별 방법 등에 따라 영향을 받아 변동된다. 따라서 재활용 아스팔트 포장의 조기 균열 등의 문제가 발생하지 않기 위해서는 배합설계시 순환골재의 물성에 따라 노화된 아스팔트를 회복시켜 줄 수 있는 재생 첨가제 등의 적합한 함량을 결정하고, 생산된 아스팔트 혼합물에 포함된 아스팔트의 점도 회복이 중요하다. 본 연구의 목적은 재활용 아스팔트 혼합물 배합설계시 아스팔트 점도를 회복시키기 위한 설계 방안을 제시하는 것이다. 국내 기준에서 재활용 아스팔트 혼합물에서 추출한 아스팔트의 점도는 5,000 Poise 이하이어야 한다. 이에 따라 국내에서는 혼합물 생산 및 운반의 단기노화 과정에서의 점도변화를 감안하여 대부분 설계점도를 2,000 Poise로 설정하고 배합설계를 수행한다. 그런데, 해외 연구 결과 재생 첨가제의 특성에 따라 단기노화 과정에서의 점도 변화율이 다른 것으로 나타났다. 이에 따라 본 연구에서는 혼합 전의 설계점도, RFTO 단기 노화 후의 점도, 제작된 아스팔트 혼합물에서 추출된 아스팔트 점도 등을 비교하여 적합한 배합설계 방안을 검토하였다

국내의 고속국도와 일반국도는 특성상 넓은 지역을 관통하게 되어 해당지역에 생활권의 분할과 지역주민들의 소통, 이동간의 불편 등의 영향을 미치게 된다. 이로 인한 불편을 해소하고자 부체도로(附替道路)를 설계·시공하고 있다. 그러나 부체도로의 특성상 교통량이 기존 도로에 비해 현저히 낮은 수준으로 기존의 시멘트콘크리트 슬라브 20cm, 보조기층 20cm의 포장두께가 다소 과하다는 의견이 빈번하다. 이에 따라 본 연구에서는 부체도로의 교통량에 따른 등급을 설정하고 단면두께를 제안하였으며, 포장구조해석 프로그램을 통한 공용성 분석을 실시하였다. 전라북도 전주시 및 수도권의 부체도로 13개소 교통량 조사결과 일평균 약 40대로 국형포장설계법의 교통량 C1등급에 해당되는 교통량으로 조사되었다. 따라서 기존의 KPRP(한국형포장설계법) 카달로그 설계등급3의 포장두께가 다소 과다할 것으로 추정되며, 인근 공장에 의한 중차량하중이 발생하게 되는 것을 고려하여 기존의 한국형포장설계법의 포장두께를 수정하였다. 수정된 아스팔트포장 단면두께는 1∼100대 : C1(표층5cm·기층7cm·보조기층15cm), 101∼500대 : C2(5·8·17), 501∼1500대(중차량·농기계 주행고려구간) : C3(5·10·20)로 분류 하였다. 콘크리트포장과 아스팔트포장의 KPRP 비교·분석 시 콘크리트포장의 설계는 기준대비 균열율(%), 종단평탄성(m/km) 발생량이 비교적 낮은 값으로 나타났으며, 아스팔트포장의 경우 기층 10cm미만은 분석이 불가하여 C3단면을 분석한 결과 설계기준 값을 모두 만족하였다. 또한 KENLAYER(다층탄성해석 프로그램)와 ABAQUS(유한요소해석 프로그램)로 잔존수명 분석결과 콘크리트포장의 잔존수명은 사용 교통량에 비해 높은 값으로 나타났으며, 아스팔트포장의 경우 각 단면두께에 대해서 도로포장구조설계해설서(2011)의 층별 탄성계수를 사용하여 공용성을 분석한 결과 각각의 잔존수명이 유사하게 예측되었다. 세 가지 해석 프로그램의 분석결과 설계기준 충족 및 적정한 잔존수명을 나타내는 것으로 보아, 앞서 제안한 아스팔트 단면두께가 부체도로의 콘크리트포장 설계의 대안으로 적절하다고 판단된다. 따라서 부체도로 포장 설계 시 교통량, 중차량하중 등의 현장여건을 고려한 부체도로 설계를 반영한다면 기존 부체도로 포장에 비해 보다 합리적인 설계가 가능할 것으로 판단된다. 또한, 일반도로와 달리 단면두께가 최소화된 부체도로에 대한 공용석 분석 방안 및 도로포장에서 환경요인에 의한 파손유형 연구가 필요 할 것으로 판단된다

최근에는 도심지 개발에 따른 지표면 포장률 증가로 인해 불투수면적의 증가하여 지하수의 고갈, 도시형 수해 증가 등의 문제가 발생하고 있다. 투수성 포장기법은 대표적인 저영향개발적용 기술 중 하나인 친환경 포장 공법으로 물순환 체계의 개선을 통한 환경 개선 효과와 더불어 차량 주행소음의 감소, 열섬 현상 완화, 미끄럼 저항의 향상 등 다양한 기능을 얻을 수 있으며 국내외 관련 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재 일반도로는 한국형 포장설계법을 적용하여 설계를 하게 되어 있으나, 현재 투수성 아스팔트 도로를 설계를 위한 지침은 제시되어 있지 않다. 이에 본 연구에서는 국내외 선행 연구 조사 및 검토를 통해 투수성 아스팔트 포장 설계인자 및 구조 설계방법을 제안하고자 한다. 선행 연구 조사 결과, 투수성 포장 구조설계는 AASHTO 1993 설계법을 적용하여 수행하고 있는 것으로 확인되었다. 투수성 포장 설계인자 중 투수성 아스팔트 포장재료의 상대강도계수를 제안하였고, 한국형 설계법에서 고려하고 있는 도로설계등급을 고려하여 교통량 산정하는데 적용하였다. 또한, 투수성 콘크리트 포장설계를 위한 지지력 복합계수를 한국형 설계법에서 적용한 방법을 활용하여 구조 설계에 고려하였다. 이러한 설계인자를 고려하고 경제성을 고려한 최적 포장 두께를 산정하기 위한 최적화 알고리즘을 적용설계를 할 수 있는 PerPaveDesign 프로그램을 그림 1과 같이 개발하였다.

한국도로공사는 ‘고차원 설계환경 기반의 차세대 고속도로 설계 및 관리역량 강화’, BIM 기반의 건설·운영 프로세스를 정립하기 위하여 EX-BIM 로드맵을 수립하였다(2016. 5). 현재 초기 도입단계로써,「EX-BIM 시공단계 표준모델 구축 연구」(한국도로공사, 건설처, 2017)를 수행하고 있다. 연구의 일환으로 시공단계 BIM 적용방안 마련을 위하여 ‘성남-구리간 고속도로 건설공사’를 대상으로 설계단계 BIM 성과품에 대한 검토 및 효과분석을 시행하고 있다. 성남-구리 노선 5개공구는 모두 설계-시공 일괄입찰방식으로 추진중이며, 수도권 주요 도심지를 우회하고 한강을 횡단하는 노선으로, 대부분 교량과 터널 등 구조물 위주로 설계되어 있다. 설계단계 BIM 성과품은 작성완료단계에 있으며, 이어 시공단계 BIM을 수행할 예정이다. BIM 적용 목표로 공기의 적정성, 수량의 적정성, 주요 시설물에 대한 간섭검토 등을 요구하였다. 그래서, 각 공구별 수행사는 BIM 실행계획서(BEP, BIM Execution Plan)를 작성하여 BIM 활용방안을 제시하고 설계단계 BIM을 수행하였으며, 이를 반영하여 최종 BIM 성과품을 작성하는 절차로 진행하였다 설계단계에서는 공기와 수량의 적정성 검토, 주요 시설물에 대한 간섭검토 위주로 BIM을 적용하였다. 공구별 3D/4D 모델을 작성하여, 일련의 과정과 결과를 BIM 결과보고서에 포함하여 성과품으로 작성하였으며, 이를 근거로, 설계 성과품 품질 향상과 시공단계 BIM 활용을 위하여 설계BIM 성과품을 검토하고 효과분석을 수행하였다. 성과품 검토 결과, 노선 특성에 따라 교량 및 터널 등 구조물 위주로 BIM을 적용하였으며, 도공 자체 WBS 모델 분류 체계에 따라 일부 모델을 구성하였으나, 공종별 주요 수량검토를 수행하기에는 공구 및 대상별 LOD가 다소 상이하고 미흡한 수준이었다. 설계단계 효과분석은 도면오류, 간섭검토, 주요 수량검토 등 설계시 대표업무에 대한 결과를 분석하였으며, 발주처나 시공사 입장에서 가시적 효과는 간섭검토, 도면오류검토 순으로 예상되었다. 추가로, 건설참여자를 대상으로 설계단계 BIM 모델을 시연하고 시공단계 활용성에 대하여 인터뷰를 실시하였는데, 가상현장과 사전시공 등 사업관리 측면에 대해 관심을 보였다. 본 연구는 성남-구리간 건설공사를 대상으로 설계단계 BIM 성과품을 검토하고 효과분석을 시행하여 고속도로 건설공사시 BIM 도입에 대한 타당성을 제시하고자 한다. 이와 함께, 설계단계 ROI 결과를 토대로 시공단계까지 확대 적용할수 있도록 지속적인 BIM 데이터 관리와 BIM 활용 효과에 대한 모니터링이 필요할 것이다.