본 연구는 전기자동차 충전시스템에서 전력변환장치의 경량화를 위한 최적화 분석프로세스에 대한 내용을 서술하였다. 최적화 설계는 재료 물성치에 대한 설계민감도와 수학적 최적화를 결합하여 주어진 재료량 제한조건 하에 최적의 재료분포를 찾는 설계기법으로 위상의 고정화, 자유도가 묶이는 문제 등을 해결할 수 있는 위상 최적화방법을 사용하였으며, 위상 최적화 방법 중 비교적 수식화가 간단하고 수렴성이 좋은 SIMP법(solid isotropic material with penalization)에 의해 경량화 설계를 수행하였다. 경량화 설계는 3단계의 절차로 구성하였으며, 첫 번째 단계로 전력변환장치의 기본 설계에 대한 유한요소모델을 구성하고, 하중에 대한 정적해석을 수행하였다. 두 번째 단계로 정적해석 결과에 대해 등방성 재료의 강성계수를 적용한 밀도법을 이용하여 위상 최적화를 수행하여 경량화를 위한 최적 형상을 도출하였다. 세 번째 단계로 최적 형상에 대해 차량 탑재 부품의 충격시험기준에 만족하는 반정현파 펄스형태 충격하중을 인가하여 충격해석을 수행하였다. 위상 최적화단계에서 사용 환경조건으로 설계영역 정의는 마운팅 브래킷 영역으로 제한하였으며, 마운팅 브래킷의 설계 최적화를 통해 최종적으로 기본설계대비 20%이상의 경량화가 가능한 설계기술을 확보하였다.

본 연구는 축산관련차량에 적재물질을 상하차 할 때 발생하는 적재하중을 측정 할 수 있는 로드셀을 개발하고, 개발 로드셀의 성능을 평가한 것이다. 축산관련차량의 차체 하단에 평행 판스프링은 하중이 적재함에 따라 변위가 발생하며, 발생 변위를 개발 로드셀로 측정하여 하중 데이터를 수신하였다. 실험을 위해 실제 차량의 평행 판스프링을 이용하여 실험용 지그를 설계하였고, 실제하중은 프레스(press)를 통해 조성하였다. 실험은 하중이 선형적으로 측정되는지 확인하기 위한 직진성 테스트와 평행 판스프링의 복원력을 확인하기 위해 하중의 증·감소를 통한 히스테리시스 테스트를 진행하였다. 실험결과는 실제하중과 로드셀을 통해 측정한 하중은 비교적 차이를 나타냈지만, 일부 보정을 통해 정확도를 향상 시킬 수 있을 것으로 판단된다. 히스테리시스 테스트의 경우 하중이 감소할 때 평행 판스프링의 탄성으로 인한 오차 발생은 추가적인 센싱을 통해 수정이 필요할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 차량과 교각의 직접충돌해석을 통하여 기존 설계기준(도로교설계기준, AASHOTO LRFD)에서 아직 고려하고 있지 않은 동적영향을 고려한 실제 교각의 충돌 파괴 거동을 다양한 경계조건별로 검토하였다. 선정된 차량은 10톤, 16톤, 38톤의 Cargo 트럭이며 교각은 경부고속도로 상 일반적인 제원으로 선정하였다. 해석결과 가장 많은 파괴는 상부구조의 고려없이 교각의 상부면을 구속하였을 시에 발생하였으며 상부구조는 2차적인 영향을 교각에 전달하기 보다는 충돌에너지를 일부 흡수하는 역할을 하며 파괴를 감소시키는 것으로 확인되었다. 또한 해석의 효율성을 위해 차량과 강체간 충돌시 발생하는 충돌하중이력곡선을 교각에 외력으로 부여한 간접충돌해석을 수행하고, 이를 직접충돌해석 결과와 비교하였다. 해석결과 직접충돌해석 결과와 매우 유사하게 교각의 거동을 예측하는 것으로 확인되었으며 해석효율성 또한 높아져 해석시간은 약 92%정도 감소하였다. 이러한 간접충돌해석법은 다양한 기존 모델이나 다른 해석프로그램에도 쉽게 부여될 수 있어 그 활용범위가 증가할 것으로 판단된다.

Accumulation of more than 20,000,000 vehicles since the establishment of the quality of life and economic development needs several parking lots and cause crack problem in Korea. Related structures in large cities due to the lack of parking garage attached to secure underground parking structures are actively being built, and the basement parking lot will continue to increase more stories and the trend is expected to be larger. But so far, construction of the underground parking structure is related to a number of problems, including cracks in the structure. Therefore, in this study, repair, reinforcement and a few non-economic losses in the current design criteria are presented. The review of the structure used to current design criteria is to minimize crack and maximize usability.

다양한 종류의 차량하중을 대상으로 도로의 평탄성과 차량의 속도가 도로에 작용하는 동적하중에 미치는 영향을 분석하기 위하여 경인고속도로의 교통량자료 분석을 통하여 통과빈도가 높은 대표 중차량 개념의 2축, 3축, 4축 그리고 5축 차량을 선정하였다. 선정된 대표 중차량을 대상으로 도로의 평탄성과 주행차량의 속도에 따른 동적 축하중을 TruckSim 프로그램을 통하여 산정한 후, 각 대표 중차량을 대상으로 도로 평탄성 변화에 따른 동적하중에 대한 정적하중의 비인 동적하중 증가계수를 산정하였다. 본 연구를 통해 산정된 동적하중 증가계수로부터 예측한 동적하중은 3축 대표 중차량에서 IRI가 3.5이고 주행차량 속도가 100km/h일 때 정적하중에 비해 최대 36%에 해당하는 추가적인 동적하중이 가해지는 것으로 나타났고, 다양한 차종에 대한 동적하중 증가계수의 특성을 분석한 결과 축간거리가 짧고 각 축에 가해지는 하중분담률이 높을수록 동적하중 증가계수가 증가함을 알 수 있었다.

본 논문의 목적은 인접차로에서 동시에 주행하는 차량재하의 확률과 실제 차량의 중량을 고려하여 합리적인 다차로 재하계수를 제시하는 것이다. 차량동시재하의 확률은 국내 여러 곳에서 촬영한 비디오영상으로부터 분석되었으며 중차량의 중량은 국내 두 곳에서 Weigh-In-Motion시스템으로부터 계측한 자료를 이용하였다. 이 두 자료를 대표적인 2차로교량과 5차로교량에 각각 적용하여 다차로재하계수를 계산하였다. 또한 본 논문에서 제시한 동시재하확률 및 WIM자료의 중량이 국내의 지역별 특성을 대표하는 값으로 가정하여 다차로재하계수의 통계적인 특성을 산출하였다. 본 논문의 결과는 국내외의 교량 설계기준과 비교하였으며 그 결과 현행 국내의 도로교설계기준의 값보다는 작고, 유로코드 및 AASHTO LRFD기준보다는 큰 값을 나타냈으며 전체적으로 캐나다의 설계기준과 유사한 값을 보이는 것으로 나타났다.

주행하는 차량이 도로포장에 가하는 동적 하중은 포장표면의 거칠기에 따라 그 크기가 변화하게 되며 설계하중보다 큰 하중이 재하 될 경우에는 포장의 공용성에 영향을 미치게 된다. 따라서 본 논문에서는 포장표면의 평탄성에 대한 지불규정을 시방에 적용하여 포장의 성능 및 품질향상을 도모하기 위한 기본연구로써 도로포장의 표면에 거칠기가 있을 때 주행차량에 의한 동적 하중 크기의 변화를 분석하였다. 먼저 평탄성이 좋지 않은 오래된 포장과 평탄성이 좋은 새로운 포장에서 구한 평탄성 데이터를 이용하여 구조해석을 수행함으로써 이러한 포장에서 차량이 주행할 때 동적 하중의 크기 변화를 비교 분석하였다. 그리고 차량속도와 표면 거칠기의 진폭 및 파장이 차량 동적 하중 크기에 미치는 영향을 가상의 평탄성 데이터를 구성하여 분석하였다. 이러한 표면 거칠기에 의한 동적 차량하중 크기의 증가는 포장의 응력 및 변형률에 영향을 미치며 궁극적으로 포장의 공용성과 연관되기 때문에 표면 거칠기와 포장의 공용성과의 관계를 유출하는 방법을 제시하였다

본 논문에서는 교량 모니터링 시스템의 일부분으로 서해대교에 설치된 교량 하중측정 시스템(BWIM system)으로부터 획득한 신호를 분석하여 통행차량의 정보를 추출하기 위한 알고리즘의 개발과정과 이를 위해 수행한 현장 차량주행시험에 대하여 기술하였다. 개발된 BWIM 시스템은 포장층에 매설하는 축감지기가 없는 형태로, 바닥판과 가로보에 설치된 변형률계로부터 측정한 시간이력 변형률신호만을 이용하였다. 이들 측정신호로부터 추출하고자 하는 차량의 정보는 통과차로, 통과속도, 차 축수 및 총 중량이며, 이들 정보의 추출을 위해 패턴인식기법의 일종인 인공신경망(Aritificial Neural Network, ANN) 기법을 사용하였다. 현장 차량주행시험을 통하여 기지차량 및 미지차량 통행시의 BWIM 응답 데이터를 측정하였으며, 이들 실측데이터를 사용하여 인공신경망의 학습 및 성능검증을 수행하였다. 개발된 기법을 사용하여 추출되는 차량의 정보들은 현재의 교량상태 및 피로수명 평가시 활용될 수 있을 것이며, 향후 설계트럭 하중모델의 개정시 기초자료로도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

콘크리트 포장은 모서리(Edge) 부분에 차량 하중이 작용할 때 큰 응력을 받게 되며 이러한 응력은 포장의 거동 및 장기 공용성에 영향을 미친다. 따라서 본 연구는 콘크리트 포장의 유한요소 모델을 사용하여 콘크리트 포장의 모서리 부분에 복륜 단축, 복륜 복축, 복륜 삼축 등 복륜 다축 하중의 한쪽 차륜이 접하여 작용할 때 포장의 응력 분포와 최대 응력을 분석하기 위하여 수행되었다. 우선 종방향과 횡방향을 따라 응력의 분포 형태를 분석하였고, 콘크리트 슬래브의 두께, 콘크리트 탄성계수, 지반 탄성계수 등이 응력 분포에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 하중 접지면적과 연관된 하중 접지압의 변화에 따른 콘크리트 포장의 응력 분포도 분석하였다. 그리고 콘크리트 포장에서 최대 응력이 어느 위치에서 발생하는지에 대한 연구도 수행하였다. 연구 결과 모서리부 하중에 의한 콘크리트 포장의 최대 응력은 콘크리트의 탄성계수가 증가할수록, 슬래브의 두께가 감소할수록, 그리고 지반 탄성계수가 감소할수록 증가하였다. 하중 접지압의 변화에 따른 최대 응력은 콘크리트 탄성계수와 지반 탄성계수의 크기에 따라서는 거의 일정한 변화를 보였으나 슬래브 두께는 얇아질수록 접지압에 따른 최대 응력의 변화가 뚜렷이 보였다. 최대 응력이 생기는 횡방향의 위치는 콘크리트 탄성계수와 지반 탄성계수에는 무관하게 일정하다. 하지만 슬래브의 두께는 두꺼워질수록 최대 응력의 횡방향 상 위치가 모서리에서 내부로 이동한다. 종방향의 최대 응력이 생기는 위치는 단축과 복축 하중일 경우는 축의 위치이며, 삼축 하중일 경우에는 콘크리트 탄성계수나 슬래브 두께가 증가하던지 또는 지반 탄성계수가 감소하면 최대 응력이 생기는 종방향 상 위치가 양쪽 바깥축에서 중간축의 위치로 바뀌게 된다.

본 연구는 콘크리트 도로 포장에 복륜 단축, 복륜 복축, 복륜 삼축 등 복륜 다축 하중이 포장의 중앙부와 모서리부에 작용할 때 포장의 응력 분포 및 최대 응력의 차이를 분석하고 이러한 응력의 차이가 콘크리트 탄성계수, 슬래브 두께, 그리고 지반 탄성계수에 따라 어떠한 특성을 갖는지를 분석하기 위하여 수행되었다. 변환영역에서의 해석법을 이용하여 중앙부 하중에 의한 응력을 구하였으며 유한요소법을 이용하여 모서리부 하중에 의한 응력을 구하였다. 여러 가지 변수에 대하여 중앙부 하중에 의한 최대 응력과 모서리부 하중에 의한 최대 응력을 비교하였으며 이러한 최대 응력 비율을 예측할 수 있는 공식을 개발하였다. 이러한 공식을 이용하여 중앙부 하중에 의한 최대 응력에서 모서리부 하중에 의한 최대 응력을 예측하여 최대 응력 비율 예측 공식의 정확성을 검증하였다. 연구결과 중앙부와 모서리부 하중에 의한 콘크리트 포장의 최대 응력 변화 경향은 매우 비슷하였으며 종방향 상의 최대 응력 발생 위치는 일치하였다. 모서리부 하중에 의한 최대 응력을 중앙부 하중에 의한 최대 응력으로 나눈 최대 응력 비율은 하중 축 수가 많아질수록 감소하며, 콘크리트 탄성계수가 증가, 슬래브 두께가 증가, 지반 탄성 계수가 감소, 그리고 하중 접지압이 증가할수록 커지게 된다.

본 연구는 연속철근콘크리트포장이 주행 차량하중을 받을 때의 거동을 분석하고 철근비가 이러한 거동에 미치는 영향을 연구하기 위하여 수행되었다. 0.6. 0.7. 0.8%의 다른 철근비를 가진 단면을 대상으로 차량하중이 가하질 때의 연속철근콘크리트포장의 거동과 밀접한 연관이 있는 균열부에서의 하중전달률을 평가하여 비교 분석하고, 또한 주행하는 트럭하중에 대한 콘크리트 슬래브의 응력을 비교 분석하여 철근비가 차량하중에 대한 연속철근콘크리트포장의 거동에 미치는 영향을 연구하였다. 균열부에서의 하중전달률을 구하기 위하여 Falling Weight Deflectometer (FWD) 충격하중 재하시험을 수행하였으며 컬링 현상으로 인하여 횡방향균열에서 하중전달효과가 변화하는지 파악하기 위하여 FWD 충격하중 재하시험을 하루 중 다른 세 가지 시간에 수행하였다. 또한 콘크리트 슬래브 및 분리층의 동적 변형률을 측정하기 위하여 차량 동적하중 재하시험을 수행하였다. 연구 결과 연속철근콘크리트포장의 횡방향균 열부에서의 하중전달률은 대체적으로 매우 높으며 측정시간(또는 온도변화)에 따른 변화는 매우 작아 뚜렷한 특징이 없으며 철근비가 다른 구간에서도 뚜렷한 차이가 없었다. 그리고 차량속도가 증가하면 콘크리트 슬래브와 분리층의 변형률이 감소하는 경향을 보였으며 주행이격이 생기면 변형률이 감소하였으나 철근비의 변화에 따른 차량 동적하중에 대한 연속철근콘크리트포장의 변형률의 변화는 뚜렷하지 않았다.

이 논문에서는 기존의 보-거더 구조계 주차장 구조물에 대한 차량하중영향 연구를 토대로, 플랫 슬래브 구조계에서 차량하중영향에 대한 연구를 수행하였다. 먼저, 최대부재력을 일으키는 차량하중의 적용을 위해 플랫 슬래브의 주요 설계지점에 대한 영향면을 구성하였으며, 플랫 슬래브의 등가차량하중계수를 인공 신경망기법을 이용하여, 슬래브 두께, 지판 두께, 지판 크기, 슬래브의 단변, 장변 길이 등 주요구조변수로 제시하였다. 사용된 신경망의 훈련은 많은 패턴수를 갖는 비선형 회귀분석에 적합한 Levenberg-Marquardt 알고리즘을 이용하였으며 해석결과와 인공 신경망의 출력의 비교를 통해 알고리즘의 유효성을 검증하였다. 플랫 슬래브 구조계의 등가차량하중계수를 살펴보면, 보-거더 구조계의 경우와 유사하게 주열대와 중간대의 정모멘트 부재력에서 차량하중에 매우 취약함을 알 수 있었다.