왕복동식 압축기에서 피스톤과 커넥팅로드는 중요한 부분이다. 이러한 주요부에 기계적 부하가 과도하게 가해지면 해당 기부 속이 손상될 수 있으며, 교체하기도 쉽지 않고 비용도 많이 든다. 따라서 내구성과 수명에 영향을 미치는 요인을 분석할 필요가 있다. 본 연구의 주요 목적은 피스톤과 커넥팅로드의 최대 응력 집중 위치를 확인하는 것이다. 이를 위해 설계된 공기압축기의 작업 공정의 동적 계산을 기반으로 피스톤 및 커넥팅로드의 응력 분석을 수행하였다. 공기압축기의 피스톤과 커넥팅로드의 3 차원 모델을 따로 설계하고, 이러한 부품들의 유한요소 해석은 수치해석적인 근사해법을 사용하였다. 피스톤은 열 경계 조건 없이 크랭크 샤프트의 각도에 따라 압 력 부하를 받는다. 시뮬레이션 결과는 피스톤과 커넥팅로드의 응력 집중 위치와 그 값을 예측하고 추정할 수 있다. 그 결과 크랭크 각도 135°와 225°에서 피스톤은 190MPa, 커넥팅로드는 123MPa 이상의 최대 등가응력이 나타났으며 이는 인장 항복강도 이하의 값이다. 또한, 커넥팅로드와 피스톤에 계산 된 안전 계수는 1보다 높게 나타났다. 더욱이, 이러한 결과는 왕복동 공기압축기 제작사에 피스톤 및 커넥 팅로드를 설계함에 있어서 최적화를 위한 참고 자료로 활용 될 수 있다.

본 연구는 다목적 관리기의 동력전달 시스템이 가혹한 작동환경에서 겪는 응력상황에 대한 분석을 유한요소해석을 수행함으로써, 기계요소의 안전성을 평가하는 한편, 개선 방안을 도출하고자 진행되었다. 엔진으로부터 작업기에 이르는 과정에 존재하는 동력전달 시스템은 엔진의 출력이 과도하게 인가될 경우 매우 높은 수준의 응력을 나타낼 우려가 있으며 따라서 이와 같은 가혹한 조건을 고려하기 위하여 동력전달 시스템의 출력축이 정지된 상황을 가정하여 시뮬레이션을 수행하였다. 볼클러치(Ball-clutch)와 PTO 조인트(Power take-off joint)에 대하여 응력해석을 수행한 결과 허용접촉응력 이상의 높은응력이 국부적으로 발생한다는 사실을 확인하였고, 이러한 문제를 해결하기 위하여 접촉부의 형상을 변경하여 추가적인 시뮬레이션을 수행하였다. 접촉부의 모서리에 일정 반경의 모깎기를 적용하거나 기계요소의 형상을 변화시켜 접촉면의 위치를 바꿈으로서 과도한 응력집중을 방지할 수 있음을 확인할 수 있었다. 이를 바탕으로 보다 우수한 내구성 및 신뢰성을 지닌 다목적 관리기를 개발할 수 있을 것으로 판단된다.

이 연구에서는 친환경적이고, 효율적인 수소생산방식으로 알려진 고온수증기전기분해(HTSE)에 대한 열․화학적 특성 및 수소 생산 특성을 파악하고자 하였으며, 이론적 고찰과 더불어 정밀한 전산유체해석(CFD)를 통하여 획득한 결과를 제시하였다. 연구의 주요 파라메터로는 ASR(Area Specific Resistance)의 영향 및 유입가스의 온도와 압력 등이다. 상용 FEM CODE인 COMSOL Multiphysics ver. 3.3 소프트웨어를 이용하여 2차원 정상상태 전산유체해석을 실시하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) ASR 값이 증가함에 따라 cell 내부의 온도는 하강하였 고, 수소생산율도 낮아졌다. 2) 입구압력이 0.1MPa과 5MPa인 경우를 비교한 결과 0.1MPa일 때가 5MPa일 때 보다 최대속도를 기준으로 약 52 배 빠른 속도를 나타내며, cell의 최대온도를 기준으로 약 6.6K 가량 높은 것으로 확인되었다.

본 논문에서는 유한요소법을 활용하여 소형전자기클러치(micro-electromagnetic clutch)에서 발생하는 마찰토크와 응답시간을 해석하였다. 소형전자기클러치의 설계변경과 최적화를 위하여 전자석클러치에서 자기장에 의하여 발생하는 전달토크와 응답시간을 정확하게 예측 할 것이 요구된다. 해석을 위하여 전자기장 이론을 기반으로 소형전자기클러치의 축대칭 모델을 구성하고 실제 재료 물성치를 대입하여 토크와 응답시간을 해석하고 유한요소 해석결과의 정확성을 검증하기 위하여 실험결과와 비교하였다. 토크와 응답시간의 해석결과는 실험데이터와 거의 일치하다는 것을 통하여 해석적 방법으로 토크와 응답시간을 예측할 수 있음을 확인 할 수 있다.

최근 강교량이나 선박과 같은 강구조물에 있어서 여러 가지 환경요인에 의해 균열 및 부식 등의 문제가 다수 발생되어지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 보수용접을 사용할 수 있다. 이러한 보수용접은 절단이라는 과정을 필연적으로 수반하고 있다. 따라서 이러한 절단 줄 얻어지는 잔류응력의 예측은 구조물의 안전이라는 측면에서 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 2차원 및 3차원 유한요소 해석을 수행하여 가스절단에 의해 얻어진 절단잔류응력을 구하였으며, 2차원 및 3차원 해석기법의 정도를 명확히 하였다. 2차원 및 3차원 해석을 수행하여 얻은 절단잔류응력의 분포 및 그 절대치는 유사한 값을 나타내었다.

This study is corroborated as a fundamental resource to develop lightweight foamed concrete. Weight of unit volume decreased until 0.8% dosage of foaming agent is put cement paste. After that, Mechanical properties of cement paste with foaming agent is verified to use FEM analysis based on picture image. Finally, It is compared with compressive strength of experiment and estimation from picture image.

This study is corroborated as a fundamental resource to develop structural lightweight foamed concrete. Mortar using foaming agent decrease over 0.3 g/㎤ of weight of unit volume and increase over 27 MPa of compressive strength available structural purpose. After that, it is compared with Young's modulus of experiment and analysis from FEM analysis using SEM image.

While construction of dams have provided a solution for the depletion of fresh water which has brought up a demand for the storage capacity of such structures, On the other hand, dam failures cause serious damages to human lives and properties. Most studies for the stability analysis of dams have been performed by 2-dimensional modelling, which cannot take into account for various up/downstream shapes and boundary conditions related to various geological conditions. Considering such circumstances, 3-dimensional FEM analysis has tremendous advantages compared to 2-dimensional analysis because 3-dimensional modelling can catch the stress-strain behavior of dam more accurately.

본 연구에서는 강주탑 기부와 기초콘크리트 연결 구조에 대해서 국내에서 특수교량의 강주탑 기부 설계에 보편적으로 적용하고 있는 明石海峽大橋 시방기준과 비선형 FEM 해석결과를 비교하였다. 明石海峽大橋 시방기준은 1970년도에 만들어진 일본 기준으로 주탑 기부와PS 강봉 및 기초콘크리트를 스프링으로 선형 모델링하여 설계하는 방법으로서 43년이 지난 지금까지도 간편성을 이유로 이 기준을 적용하고 있다. 그러나 비선형 FEM 해석결과의 비교를 통해 특수 장대교의 강주탑 기부의 해석 및 설계에 이 기준을 적용하는 것은 여러 가지 문제점이 있음을 알 수 있었으며, 풍하중, 지진하중에 주요하게 저항하면서도 다양한 부재들로 복잡하게 연결된 강주탑 기부에 대해서는한계상태설계법으로 발전하려는 현 시대에 맞추어 실제 거동을 반영하는 비선형 FEM해석을 적용해야 할 것이다.

기존 USD 평가법은 단순지지 PSC I형 거더교량의 프리스트레싱 상향력을 간과함에 따라 내하력을 보수적으로 평가할 수 밖에 없는 것으로 판단된다. 본 연구에서는 프리스트레싱 상향력 효과가 적용된 수정 강도설계법(MUSD)이 제안되었으며, 동일 대상교량에 대해 적용하여 기존 내하력 평가법과 비교분석하였다. 또한 활하중 계수를 이용한 비선형 FRM 해석에 의한 내하율 평가방법이 새로 제안되어 기존 실험 및 해석적인 연구와의 비교를 통해 단순지지 PSC I형 거더교량에 적용가능한 합리적인 내하력 평가방법을 제시하였다. 평가결과, 본 연구에서 제안한 MUSD 내하력 평가법은 기존 USD 평가법에 비해 단순지지 PCS I형 거더교량의 내하율을 합리적으로 평가할 수 있는 것으로 분석되었으며, 특히 비선형 유한요소 해석법에 의한 내하력 평가법은 PSC 교량구조물의 전반적인 구조거동 분석과 함께 해당 교량구조물의 내하력을 다각도로 평가할 수 있는 것으로 확인되었다.

본 논문에서는 염해에 의하여 열화된 철근콘크리트 구조물의 보수 LCC평가 방법에 대하여 연구를 수행하였다. 또한, 철근콘크리트 구조물의 목표내용년수 동안에 건설초기 공법과 염해보수 공법을 포함한 보수 LCC를 평가하기 위하여 콘크리트내로의 염소이온 침투를 FEM 해석으로 실시함으로써 보수횟수를 결정하였다. 그 결과. 염해 보수 횟수는 보수재의 종류 및 보수방법을 고려한 FEM해석을 통하여 철근위치에서의 염소이온 농도와 철근부식 임계염소이온 농도를 비교함으로써 산정할 수 있었으며, 염해 보수 횟수를 이용하여 목표내용년수 동안의 보수 LCC를 산정하는 것이 가능하였다.