유체-구조물-지반 상호작용을 고려한 액체저장탱크의 유한요소 모형을 제시하고, 비선형 지진응답 해석기법을 정식화한다. 탱크 구조물은 기하 및 재료 비선형 거동을 고려할 수 있는 쉘 요소로 모델링한다. 유체의 거동은 acoustic 요소로 구현하고, interface 요소 를 사용하여 구조물과 결합한다. 지반-구조물 상호작용을 고려하기 위해 지반의 근역과 원역을 각각 solid 요소와 perfectly matched discrete layer로 모델링한다. 예제 20만 kl급 액체저장탱크의 지진취약도 해석에 적용하여, 유연한 지반에 구조물이 놓인 경우 부지에 서의 암반노두운동의 증폭 및 필터링으로 인해 지진취약도의 중앙값과 대수 표준편차가 감소하는 것을 관찰할 수 있다.

지진취약도를 산정하기 위해서는 목표 부지의 특성을 제대로 표현할 수 있는 입력 지진파의 산정이 중요하다. 본 논문에서는 국내 외 강진 및 중‧약진 지역에서의 입력 지진파에 대한 단자유도 모델의 지진취약도를 분석하였다. 분석을 위한 첫 번째 단계로, 국외 강 진 기록 중 근/원거리에서 측정한 2개의 입력 지진파 세트와 국내 중·약진 지역 특성에 적합한 입력 지진파 2개의 세트, 총 4개의 입력 지진파 세트를 선정하였다. 대상 구조물로는 3가지 고유주기에 대한 비선형 단자유도 모델을 적용하였고, 취약도 분석을 위해 증분동 적해석을 이용하였다. 또한, 4가지 손상 상태를 정의하고, 손상 상태 각각에 대해 4가지 입력 지진파 세트의 고유주기별 지진취약도 결과를 제시하였다.

In general, the design response spectrum in seismic design codes is based on the mean-plus-one-standard deviation response spectrum to secure high safety. In this study, response spectrum analysis was performed using seismic wave records adopted in domestic horizontal design spectrum development studies, while three response spectra were calculated by combining the mean and standard deviation of the spectra. Seismic wave spectral matching generated seismic wave sets matching each response spectrum. Then, seismic fragility was performed by setting three damage levels using a single-degree-of-freedom system. A correlation analysis was performed using a comparative analysis of the change in the response spectrum and the seismic fragility concerning the three response spectra. Finally, in the case of the response spectrum considering the mean and standard deviation, like the design response spectrum, the earthquake load was relatively high, indicating that conservative design or high safety can be secured.

원자력발전소 지진 확률론적 안전성 평가인 PSA(Probabilistic Safety Assessment)는 오랜 기간에 걸쳐 확고히 구축되어 왔다. 반면 에 다양한 공정 기반의 산업시설물의 경우 화재, 폭발, 확산(유출) 재난에 대해 주로 연구되어 왔으며, 지진에 대해서는 상대적으로 연 구가 미미하였다. 하지만, 플랜트 설계 당시와 달리 해당 부지가 지진 영향권에 들어갈 경우 지진 PSA 수행은 필수적이다. 지진 PSA 를 수행하기 위해서는 확률론적 지진 재해도 해석(Probabilistic Seismic Hazard Analysis), 사건수목 해석(Event Tree Analysis), 고장수 목 해석(Fault Tree Analysis), 취약도 곡선 등을 필요로 한다. 원자력 발전소의 경우 노심 손상 방지라는 최우선 목표에 따라 많은 사고 시나리오 분석을 통해 사건수목이 구축되었지만, 산업시설물의 경우 공정의 다양성과 최우선 손상 방지 핵심설비의 부재로 인해 일 반적인 사건수목 구축이 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 산업시설물 지진 PSA를 수행하기 위해 고장수목을 바탕으로 확률론적 시각 도구인 베이지안 네트워크(Bayesian Network, BN)로 변환하여 리스크를 평가하는 방법을 제안한다. 제안된 방법을 이용하여 임의로 생성된 가스플랜트 Plot Plan에 대해 최종 BN을 구축하고, 다양한 사건 경우에 대한 효용성있는 의사결정과정을 보임으로써 그 우수 성을 확인하였다.

In the fluid-structure interaction analysis, the finite element formulation is performed for the wave equation for dynamic fluid pressure, and the dynamic pressure is defined as a degree of freedom at the fluid nodes. Therefore, to connect the fluid to the structure, it is necessary to connect the degree of freedom of fluid dynamic pressure and the degree of freedom of structure displacement through an interface element derived from the relationship between dynamic pressure and displacement. The previously proposed fluid-structure interface elements use conformal finite element meshes in which the fluid and structure match. However, it is challenging to construct conformal meshes when complex models, such as water purification plants and wastewater treatment facilities, are models. Therefore, to increase modeling convenience, a method is required to model the fluid and structure domains by independent finite element meshes and then connect them. In this study, two fluid-structure interface elements, one based on constraints and the other based on the integration of nonsmooth functions, are proposed in nonconformal finite element meshes for structures and fluids, and their accuracy is verified.

A simplified method for earthquake response analysis of a rectangular liquid storage tank is proposed with fluid-structure interaction considered. In order to simplify the complex three-dimensional structural behavior of a rectangular liquid storage tank, it is assumed that structural deformation does not occur in the plane parallel to the direction in which the earthquake ground motion is applied but in the plane perpendicular to the direction. The structural deformation is approximated by combining the natural modes of the simple beam and the cantilever beam. The hydrodynamic pressure, the structure’s mass and stiffness, and the hydrodynamic pressure’s added mass are derived by applying the Rayleigh-Ritz method. The natural frequency, structural deformation, pressure, effective mode mass, and effective mode height of the rectangular liquid storage tank are obtained. The structural displacement, hydrodynamic pressure, base shear, and overturning moment are calculated. The seismic response analysis of an example rectangular liquid storage tank is performed using the proposed simplified approach, and its accuracy is verified by comparing the results with the reference solution by the finite element method. Existing seismic design codes based on the hydrodynamic pressure in rigid liquid storage tanks are observed to produce results with significant errors that cannot be ignored.

환경시설물, 댐과 같은 유체를 저장하는 시설물을 대상으로 엄밀하게 지진 거동을 평가하기 위해서는 유체-구조물 상호작용을 고 려한 해석이 필요하다. 특히, 댐-호소 계와 같이 상류 방향으로 무한 영역을 가지는 경우에는 이를 적절히 고려해야 할 필요가 있다. 본 연구에서는 댐-호소 계와 같은 반무한 유체 영역을 갖는 시스템을 대상으로 무한 영역의 파전파 해석 및 유체-구조물 상호작용 해석을 위한 실용적인 수치 모형을 제시하였다. 시간영역에 적용가능한 방법으로 정확하면서도 경계적인 해석이 가능하다. 무한 유체 영역 에 대해서는 일반 acoustic finite element 대신 작은 개수의 mid-point integrated acoustic finite element를 적용하고 최종 경계에는 점성 경계를 부과한다. 제안하는 방법의 유효성과 정확성을 검증하기 위해 강체 댐체를 가정한 반무한 호소계를 대상으로 적용하는 요소 의 개수, 모델링 영역 크기 등을 매개변수로 해석해와 비교·검증하였다. 제안된 방법을 적용하여 댐-호소 계의 유체-구조물 상호작용 을 부가질량을 사용하는 경우와 비교하였다.

유연한 지반에 놓인 액체저장탱크의 지진 거동은 유체-구조물-지반 상호작용에 의해 복잡하게 나타나므로, 이 시스템의 지진응답 과 피해를 정확하게 예측하기 위해서는 이를 엄밀히 고려하여야 한다. 이 연구에서는 유체-구조물-지반 상호작용을 엄밀히 고려하여 유연한 지반에 놓인 직사각형 액체저장탱크의 지진응답 해석을 수행하고 그 응답 특성을 분석하고자 한다. 이를 위해 지진하중 작용 시 발생하는 유체의 동수압력 및 지반과 구조물 간의 상호작용력을 유한요소 기법을 사용하여 산정한다. 이때, 반무한 지반에서의 에너지 방사를 고려하기 위해 mid-point integrated finite element와 점성 감쇠기를 사용하여 지반 원역의 거동을 모사한다. 이와 같이 산정된 동수압력과 지반-구조물 상호작용력을 구조물의 유한요소에 작용시킨다. 자유장 해석을 통하여 입사 지진파에 의한 유효 지진력을 산정한다. 유연한 지반에 놓인 직사각형 액체저장탱크의 지진응답 해석을 통하여 지반-구조물 상호작용의 효과로 인해 시스템 응답의 변화가 다양하게 나타남을 확인할 수 있다. 그러므로, 유연한 지반에 놓인 직사각형 액체저장탱크의 내진설계를 수행하거나 내진성능을 검토할 때는 유체-구조물-지반 상호작용을 엄밀히 고려하여야 할 것이다.

단감 과수원에서 문제가 되고 있는 노린재의 방제 목적으로 사용되는 페로몬트랩의 유인거리를 확인하고, 페로몬트랩의 효율을 증가시킬 수 있는 끈끈이트랩의 사용효과에 대하여 알아보고자 수행되었다. 노린재에 마커로 표시한 후 방사하여 페로몬트랩과 끈끈이트랩에 재포획된 개체수를 조사하였다. 그 결과, 페로몬트랩에 톱다리개미허리노린재가 60 m까지 유인되는 것을 확인하였으며, 끈끈이트랩의 포획률은 0주차 35%, 1주에서 27%, 2주에서 34%, 3주에서 2.9%, 4주에서 0.6%로, 3주 이후부터 급격히 낮아지는 것을 확인하였다. 페로몬트랩과 끈끈이트랩을 동시에 사용한 경우가 페로몬트랩만 단일로 사용한 경우보다 약 12배 높은 포획률을 보였다.

Recent changes in the construction method of piles to minimize noise, along with the development of high-strength reinforcement, have provided an economical high performance RC pile development to compensate for the disadvantages of existing PHC piles. In this study, a methodology for the development of cross - section details of high performance RC piles of various performances is presented by freely applying high strength steel and concrete. This study suggested a technique for calculating bending moments for a given axial force corresponding to the allowable crack widths and this can be used for serviceablity check. In calculating the design shear force, the existing design equation applicable to the rectangular or the I section was modified to be applicable to the hollow circular section. In particular, in the limit state design method, the shear force is calculated in proportion to the axial force, and the procedure for calculating PV diagram is established. Last, the section details are determined through PM diagrams that they have the similar flexural and axial-flexural performances of the PHC pile A, B and C types with a diameter of 500 mm. To facilitate the application of the selected standard sections to the practical tasks, the design PM diagram and design shear forces are proposed in accordance with the strength design method and limit state design method.

대규모 유한요소 모델을 빠르게 해석하기는 위해서 병렬 희소 솔버를 필수적으로 적용해야 한다. 이논문에서는 미세하게 변화하는 시스템 행렬을 대상으로 연속적으로 해를 구해야 하는 문제에서 효율적으로 적용가능한 반복-직접 희소 솔버 조합 기법을 소개한다. 반복-직접 희소 솔버 조합 기법은 병렬 희소 솔버 패키지인 PARDISO에 제안 및 구현된 기법으로 새롭게 행렬값이 갱신된 선형 시스템의 해를 구할 때 이전 선형 시스템에 적용된 직접 희소 솔버의 행렬 분해(factorization) 결과를 Krylov 반복 희소 솔버의 preconditioner로 활용하는 방법을 의미한다. PARDISO에서는 미리 설정된 반복 회수까지 해가 수렴하지 않으면 직접 희소 솔버로 해를 구하며, 이후 이어지는 갱신된 선형 시스템의 해를 구할 때는 최종적으로 사용 된 직법 희소 솔버의 행렬 분해 결과를 preconditioner로 사용한다. 이 연구에서는 첫 번째 Krylov 반복 단계에서 소요되는 시간을 동적으로 계산하여 최대 반복 회수를 설정하는 기법을 제안하였으며, 주파수 영역 해석에 적용하여 그 효과를 검증 하였다.

The computing environment has changed rapidly to enable large-scale finite element models to be analyzed at the PC or workstation level, such as multi-core CPU, optimal math kernel library implementing BLAS and LAPACK, and popularization of direct sparse solvers. In this paper, the design considerations on a parallel finite element code for shared memory based multi-core CPU system are proposed; (1) the use of optimized numerical libraries, (2) the use of latest direct sparse solvers, (3) parallelism using OpenMP for computing element stiffness matrices, and (4) assembly techniques using triplets, which is a type of sparse matrix storage. In addition, the parallelization effect is examined on the time-consuming works through a large scale finite element model.

최근에 널리 사용되고 있는 PSC 교량은 콘크리트의 처짐과 균열 등의 취약점을 긴장재와 강봉을 사용하여 보완하고 성능을 향상시킨 구조물이다. 따라서 PSC 교량에서 긴장재에 작용하는 하중을 적절하게 산정하는 것은 구조물의 안전하고 효율적인 유지, 보수를 위하여 중요하다. 이 논문은 텐던에 작용하는 하중과 앵커헤드 변형과의 관계를 확인하기 위하여 멀티 텐던 앵커헤드의 변형률에 대한 수치해석을 수행하고 분석한 것이다. 정확한 해석을 위하여 재료의 물성, 접촉 문제의 비선형성 등을 모두 고려하였으며 해석은 범용 유한요소 프로그램인 Abaqus를 사용하여 수행되었다. 수치해석 결과로부터 텐던에 작용하는 하중을 추정하는 데에는 hoop 방향 변형률이 가장 유용하며, 마찰 계수, 경계조건, 그리고 배치 등에 따라 영향을 받는 것을 확인하였다.

본 시험은 파와 고추재배지에서 호밀과 헤어리베치를 휴한기에 윤작한 유기재배구와 관행재배구 간의 토양생물상에 어떠한 차이가 있는지를 비교하기 위하여 수행되었다. 1. 파와 고추의 상품성 수량은 관행에서 유기재배구 보다 다소 높았는데, 이는 병충해 발생에 기인한 것으로 판단된다. 하지만 두 재배구간에 통계적으로 유의성 있는 수량 차이는 나타나지 않았다. 2. 고추 재배지에서는 유기재배구가 관행재배구 보다 토양미생물체량을 10 ~ 40배 전후, 미소동물 군집수와 종다양성을 2배 전후 증가시켰다. 특히 헤어리베치를 윤작한 유기재배구에서 토양미생물체량과 미소동물 수는 더 크게 증가하였다. 3. 파 재배지에서는 관행과 유기재배구 간에 토양 생물상에 별다른 차이는 없었다.

착색단고추의 일본 수출시장 확대를 위해서는 단경기인 여름철에 고랭지 여름재배를 통한 연중공급이 매우 중요하게 여겨지고 있지만, 여름에 생산된 과실은 상품성이 쉽게 상실되는 문제점을 안고 있다. 따라서 본 연구에서는 여름에 생산된 착색단고추 7품종(빨간색 'Goal', 'Plenty', 'Jubilee', 노란색 'Derby', 'Romeca', 'Mydas' 및 오렌지색 'Maximalia' 등)의 저장에 따른 품질의 변화를 비교하였다. 시험에 사용된 과실들은 합천의 600-800m고랭지에서 생산된 것을 구입하여 수출용 박스에 포장하여 10℃에서 저장하였고, 과실품질 조사는 4주간 4일 간격으로 하였다. 감모율은 'Jubilee'가 가장 낮았고 'Romeca'가 높았다. 경도는 'Goal'이 저장 4주 동안 높게 유지되었고, 색깔별로는 빨간색 품종들이 높은 경도를 보였다. 과색의 L value는 저장 기간이 길어질수록 감소하였는데, 'Jubilee'가 가장 민감하게 반응하였다. 종자의 갈변은 'Plenty'와 'Derby'가 가장 많았다. 과실의 부패는 16-20일부터 발생하였는데, 'Maximalia'와 'Plenty'가 빨리 시작되었다. 상품성은 'Jubilee'와 'Romeca'가 저장 16일째까지 70% 이상을 유지해 가장 높았지만, 저장 24일부터는 대부분의 품종에서 20%이하로 상품성을 거의 상실하였다. 따라서 여름에 생산된 착색단고추 과실들은 10℃에서 저장할 경우, 2주정도 까지는 80%내외의 상품성을 유지할 수 있었다.

수출용 토마토 하계육묘시 육묘 용기 와 육묘 일수를 달리 함으로써 나타나는 묘소질의 차이를 구명하고, 묘소질이 다른 묘를 정식하여 재배할 경우 생육과 수량에 미치는 영향을 구명코자 하였다. 육묘시의 묘 생육은 폿트 묘가 플러그 묘보다 좋았으며, 폿트 묘는 육묘 일수가 길수록 좋았으나 플러그 묘는 육묘 일수에 따른 차이가 없었다. 정식 60일 후의 생육도 정식 직전과 같은 경향이었다. 1화방 수확 개시기는 폿트 묘가 플러그 묘보다 빨랐으며, 육묘 일수가 길수록 빨랐다. 4개월간 수량은 폿트 묘가 플러그 묘 보다 유의하게 많았는데 수확 2개월까지 초기수량이 현저히 많았다. 폿트 묘는 수확 2개월까지는 45일 묘와 35일 묘는 큰 차이가 없었고 25일 묘가 가장 적었으나 수확 3개월째부터는 육묘일수에 따른 차이가 없었다. 플러그 묘에서는 수확 3개월가지는 35일 묘가 가장 많았고 25일 묘, 45일 묘 순이었으나 수확 4개월째에는 육묘 일수에 따른 차이가 없었다. 따라서 수출용 모모타로 요쿠 재배시, 수출시기와 수출기간에 따라 육묘 용기 용량 및 육묘 일수를 결정하는 것이 좋을 것으로 생각되었다.

반무한 호소의 동적 모델링을 위한 역학적 집중변수모델을 제안하였다. 깊이가 일정한 2차원 반무한 호소의 전달경계의 정해를 구하였다. 정해의 거동특성을 주파수 영역과 시간 영역에서 조사하였다. 고유진동수와 합성곱 적분의 핵함수인 베셀 함수의 모양 등과 같은 해의 주요 특성이 변하지 않도록 질량, 감쇠기, 스프링 계수를 구한다. 최종 집중 변수 모델은 각각의 고유값에 대해 2개의 질량, 1개의 스프링, 2개의 감쇠기로 구성된다. 적용 예제를 통하여 새로운 집중변수모델이 댐-호소계의 시간 영역 해석에 효율적으로 사용될 수 있음을 확인하였다.