The design and implementation of acoustic metamaterials have garnered significant interest for their potential in noise and vibration reduction and control. However, the process of fabricating metamaterials is often perceived as challenging and confined to specialized fields. In this study, we aim to remove these barriers by demonstrating that it is possible to design and implement acoustic metamaterials using a simple array of commonly available PVC pipes. We designed and fabricated metamaterials using PVC pipe arrays and validated their performance through both numerical simulations and experimental testing. The experiments were conducted using standard audio equipment, and the results showed consistent trends with the numerical simulations. This research demonstrates that acoustic metamaterials can be effectively realized using accessible materials like PVC pipes, providing a practical approach to noise reduction and control.

Recently, as interest in safe food and ingredient content has increased, the demand for highly concentrated health functional food that can be manufactured at home is increasing. Accordingly, in this study, we developed a galenic maker that can increase the extraction efficiency of herbal medicine(ginseng) ingredients and shorten the manufacturing time. After verifying the safety of the designed components through structural analysis and thermal flow analysis, the dimensions and shape of the galenic maker were determined. A prototype was produced based on the design process and the performance of the product was verified through extraction efficiency and ingredient analysis.

In this study, to develop and verify the Jeju-type groundwater thermal system design program, the energy consumption and system performance derived by input into the design program based on the load calculated on the demonstration site and the groundwater temperature were compared and analyzed with the actual measured values. The theoretical values ​​of energy consumption and heating and cooling COP ​​obtained through the Jeju-type groundwater thermal system design program were 11.24kW, 5.28 for heating, 13.31kW, 3.94 for cooling respectively. The measured values ​​of energy consumption and COP of the Jeju-type groundwater thermal system were 3967.2kW and 4.5, respectively. The error between the theoretical value and the measured value obtained through the design program is 0% and 2.39%, respectively. The errors that occur in the predicted values ​​and the actual values ​​are due to variables that are ignored in the system assumptions. If users consider errors and use it when designing groundwater thermal systems, they can estimate the cost of required drilling works, heat exchangers, and heat pumps and analyze economic feasibility.

본 연구에서는 3D 프린팅 FDM 방식의 적층 방향에 따라 기계적 물성이 달라지는 이방성 특성을 확인하고 이를 이용하여 위상 최 적설계를 수행하였다. 벤치마크 문제인 자동차 현가장치 부품 중 하나인 로어 컨트롤 암에 대하여 밀도법 기반 위상 최적설계를 수행 하였으며, 외부 하중과 이방성 특성에 따라 위상 최적결과가 다르게 나타나는 것을 확인하였다. 이를 이용하여 최적화된 모델에 대하 여 3D 프린터로 적층 방향을 달리하여 2가지 시험품을 제작하였으며 인장시험을 수행하였다. 시험시 3D 비접촉 변형률 측정기를 이 용하여 변형률을 구하였으며 이를 CAE 응답해석으로 얻은 변형률과 비교한 결과가 정량 및 정성적으로 일치하는 것을 확인하였다. 3D 프린팅 적층 방향을 고려한 위상 최적모델의 인장 실험 결과를 통해 해당 최적설계 방법론의 유효성을 검증하였다.

현재 국내외적으로 다양한 강재 댐퍼의 형상에 대한 연구가 이뤄지고 있다. 강재 댐퍼는 제진장치 중 하나로 항복을 통해 지진에너지를 흡수 및 소산하여 본 구조물을 보호한다. 최근 적용되고 있는 면내 전단 변형에 의해 작동하는 댐퍼는 응력이 특정 부위에 집중되어 재료의 대부분이 본래의 역량을 발휘하지 못하는 한계가 있었다. 따라서, 본 연구에서는 이 한계를 극 복하고자 전역 최적화 기법 중 하나인 뻐꾸기 탐색을 적용해 최적 형상을 설계하였다. 탐색된 최적 형상을 토대로 수치해석과 실제 실험을 통한 성능검증을 수행했다. 최적 형상으로 설계된 댐퍼는 안정적인 이력거동을 보이고, 높은 에너지 소산능력을 확 보하는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 전역 최적화 기법을 적용한 최적 설계 방법을 제시하고 그 결과를 검증함으로써, 다양한 형태의 공학적 문제 해결에 대한 적용 가능성을 제시하였다.

The diaphragm is an important part because it plays an important role in changing the flow direction of hightemperature and high-pressure steam in the steam turbine. Because it is subjected to high pressure by high temperature steam, there should be great concerns about breakage of parts, runouts due to vibration by rotating parts, and deformation due to creep effect and fatigue breakage due to long-term use in high temperature environments. In order to ensure the safety of turbine components in such a harsh environment, structural analysis should be prioritized prior to manufacturing prototypes. In this study, in order to verify the design stability of the diaphragm, physical safety is checked through static analysis, vibration analysis, and fatigue analysis, and the fatigue life is predicted. The total deformation, equivalent stress, and strain are determined by static analysis, and the stress and total deformation by the harmonic response are obtained through vibration analysis, and the stability is judged by comparing it with the characteristic value. We intend to verify the safety of the design and propose a complementary diaphragm design.

본 연구는 시스템 다이내믹스를 기반으로 해양구조물 분리시스템(Separation system)의 설계검증 방법을 제안하였다. 해양구조물 분리시스템은 부가가치 측면에서 EPC 프로젝트의 성공 여부를 결정할 수 있는 상부구조(Topsides)의 가장 중요한 시스템 중 하나이다. 그럼에도 불구하고, 설계검증에 대한 지금까지의 실태는 설계 작업의 프로세스 진행이나 도면작성 및 제공에 국한되어 있어 기본설계 단계에서 설계검증의 미흡으로 인하여 계약 후 잦은 설계변경에 의한 기업손실이 발생되어 왔다. 이러한 맥락에서 본 연구의 목적은 해양구조물의 전체 프로젝트 수행 기간에 성공적인 사업수행을 도모하고자 설계검증 모델을 구축하여 적용하도록 하였다. 제안된 설계검증 방법은 상세 설계의 효과적인 실행뿐만 아니라 초기설계 단계에서 기술적 오류나 불일치 사항을 미리 찾아냄으로써 해양구조물의 엔지니어링, 조달 및 건조에 대한 경쟁력을 향상시키는데 기여 할 것으로 예상한다. 본 연구에서는 먼저 건조한 실적선 자료를 바탕으로 설계검증을 수행하여 FPSO 분리시스템에 적용하고 ISO 15288 국제 표준을 준수하였다. 결과적으로, 제안된 설계검증 방법이 해양구조물의 FEED 검증 프로세스에 적용될 수 있으며, 향후 해양 프로젝트의 성공적인 수행에 의한 이익창출을 도모할 수 있을 것이다. 또한, 해양구조물 건조 시 설계변경 에 의한 막대한 손실을 최소화 할 수 있을 것으로 기대한다.

This paper presents a prototype of a three degree of freedom mannequin simulator for rehabilitation education. A three degree of freedom (shoulder 2, elbow 1) model which is similar to the human body is developed. In addition design of mathematical model with consideration about the resistance of muscles and ligaments is proposed. To apply ROM inspection method to the mannequin simulator, this paper introduces the PID controller of the mannequin simulator prototype with the ROM inspection method. Rehabilitation specialists verify the mannequin simulator with the ROM test method, and the validation experiments show that the simulator has “good” levels of similarity.

Conventional rotary sawing machine for cutting lumber generates severe amount of dust scattering to the environment. In this research, the design improvement of the rotary sawing machine is achieved to significantly reduce the dust scattering by the design process utilizing computational fluid dynamics (CFD) analysis. Several design candidates for the design improvement of the rotary saw system were proposed and modeled, and CFD analyses were performed to choose the best design in viewpoint of the least dust scattering. CFD analysis proved to be very useful to predict the characteristics of the air flow inside the saw system. The movement of dust particles with the air flow during the sawing process was analyzed for various design features of the saw system. The most efficient design to minimize the amount of dust particles ejected from the saw system was chosen based on the CFD analysis results. Then, the prototype of the best candidate of the improved rotary saw machine was built and the amount of dust particles were measured to verify its performance.

대형선박의 발전에 사용되는 증기터빈에는 핵심부품으로서 노즐플레이트가 활용되는데 정밀 산업 이 발전한 요즘에도 오래 전의 설계와 생산방식을 답습하고 있다. 노즐플레이트는 많은 터빈 블레이드와 이너링, 아우터링으로 구성되어 있고 이들을 서로 용접하여 제작한다. 용접 시에 블레이드의 뒤틀림 등으로 인하여 그 용접위치에 약간의 변위가 발생하여 각 블레이드 간의 pitch가 불균일하여지고 이로 인해 플레이트의 성능 저하가 우려된다. 이러한 점을 개선하기 위해 용접식 보다는 pitch의 등간격을 유지시키는데 유리한 조립식 설계로 전환하는 것이 필요하다. 이는 설계 변경을 해야 하며 또한 새로운 설계 시에 그에 대한 응력을 기초로 하는 구조해석과 장시간 사용되었을 경우에 대비하여 내구성 시험이 수반되어야 한다. 본 연구는 터빈 블레이드의 구조 설계를 조립식으로 변경하고 이의 결합성을 검토한 후 사이버 공간상에서 안전성 검증을 통하여 실용 가능성을 입증하고자 한다.

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.

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.

In the companion papers (I, II), site-specific response analyses were performed at more than 300 domestic sites and a new site classification system and design response spectra (DRS) were proposed using the results of the site-specific response analyses. In this paper, the proposed site classification system and the design response spectra are compared with those in other seismic codes and verified by different methods. Firstly, the design response spectra are compared with the design response spectra in Eurocode 8, KBC 2016 and MOCT 1997 to estimate quantitative differences and general trends. Secondly, site-specific response analyses are carried out using VS-profiles obtained using field seismic tests and the results are compared with the proposed DRS in order to reduce the uncertainty in using the SPT-N value in site-specific response analyses in the companion paper (I). In addition, site coefficients from real earthquake records measured in Korean peninsula are used to compare with the proposed site coefficients. Finally, dynamic centrifuge tests are also performed to simulate the representative Korean site conditions, such as shallow depth to bedrock and short-period amplification characteristics. The overall results showed that the proposed site classification system and design response spectra reasonably represented the site amplification characteristic of shallow bedrock condition in Korea.

저영향개발(Low Impact Development, LID)이란 개발로 인해 변화하는 물순환 상태를 자연친화적인 기법을 활용하여 최대한 개발 이전과 유사한 상태를 유지하도록 하는 개념을 의미한다. 최근에는 이러한 LID를 고려한 계획･설계에 대해 주목하고 있으며 여러 신도시를 중심으로 적용이 이루어지고 있지만 기 존도시에 LID를 적용하기 위한 계획･설계는 전무한 실정이다. 이에 본 연구는 기존도시에 전체강우의 약 85%이상을 저감을 목표로 LID 시범단지를 계획･설계 하였다. 현재 Retrofit 차원의 LID 설계프로세스는 정립되어 있지 않기 때문에 기존의 유사연구 내용을 종합분석하여 도출한 설계프로세스를 적용하였다. 하 지만, 시범단지규모가 협소하여 현장조사 외의 자료는 사용이 어려웠고, 1:5,000 도면을 활용한 우배수 현황 분석은 실제와 다른 결과를 도출하였다. 또한, 도입된 LID 시설별 소유역 선정이 매우 어려웠고, LID 시설의 표준 형태만으로는 경관개선 및 생태기능 향상에 다소 어려움이 발생하는 등 여러 가지 문제 점들이 도출되었다. 이에 본 연구에서는 이러한 문제점들을 보완하여 시범단지 설계를 개선하였고, Retrofit 차원의 LID 설계프로세스를 제시하였다. 설계된 LID 시범단지의 대상지 총면적은 42,170m2로 투수가 가능한 면적은 17,868m2이고, 불투수면적은 24,302m2로 전체 면적 중 불투수면이 약 57.6% 로 나타났다. LID 기법을 적용하였을 경우, 투수면적은 29,645m2이고, 불투수면적은 12,526m2로 약 29.7% 로 나타나 LID 기법적용 시 약 48.5%의 불투수면적이 감소하였다. 특히 차도(주차장) 및 보도에 적용된 투수블럭의 경우 불투수면적 감소면적의 약 80%를 차지하여 적용된 LID 요소기술 중 가장 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다.