이 연구는 다목적 선박(MPV)의 공기역학적 구조물 설계, 분석 및 향상을 통해 그린 워터 압력에 의한 구조적 안전을 보장하고, 탈탄소화 및 에너지 효율성에 이바지하는 방법을 기술하였다. 유한 요소 분석(FEA)을 통한 초기 평가에서 좌굴 발생에 대한 잠재적인 취약점 이 있음을 확인하였다. 이러한 문제를 해결하기 위해 보강재(Carling stiffener)와 두께 증가를 통하여 응력을 재분배하고 국부적인 좌굴 발생의 위험을 최소화하였다. 보강 후 분석 결과, 한국선급(KR)의 안전 기준인 항복 강도, 미국 선급(ABS) 좌굴 강도 및 노르웨이 표준(NORSOK) 변 위 기준을 모두 충족하는 것이 확인되었다. 결과적으로 고유치 좌굴 해석 결과가 안전 기준을 초과하고 최대 변위가 허용 한계 내에 있는 등 중요한 개선이 이루어졌다. 이러한 개선은 극한의 해양 조건에서 운영 신뢰성을 보장할 수 있다. 이 연구는 공기역학적 항력 감소와 구조적 안전성의 이중적인 이점을 강조하며, 국제 해사 기구(IMO)의 2050 탈탄소화 목표에 부합하는 연료 효율성 및 온실가스 배출 감소에 이바지할 수 있다. 연구 결과는 다양한 선박 유형에 걸쳐 항력 감소 기술을 확장하기 위한 기초 자료를 제공하며, 지속 가능하고 탄력적인 해양 운영을 위한 대안을 제시하였다. 향후 연구는 구조적 안전 평가를 가속할 수 있는 단순화된 모델링 기술 개발에 집중할 것이다.

This study analyzes the aerodynamic and structural characteristics of an H-Darrieus vertical-axis wind turbine (VAWT) under varying inlet velocities using transient analysis. The k-ε turbulence model and six-DOF were applied to simulate urban environments in the flow analysis, while the structural analysis considered blade momentum of inertia and RPM conditions. The numerical results showed that the drag and lift forces increased by 60% and 53% respectively from the nominal wind speed to the cut-off wind speed conditions. Structural analysis indicated that the maximum Von-Mises stress in the blade did not exceed the yield strength of 69 MPa of PC-ABS, ensuring structural stability. However, the connecting rod exceeded the yield strength of SPCC 270 MPa, suggesting potential failure due to repeated rotational loads. This study confirms that materials with a yield strength of more than 1,100 MPa required for connecting rods to ensure reliable operation at high wind speed. These findings provide important insights for the design of robust VAWTs suitable for extreme environments.

최근 개발 및 상용화가 되는 해상풍력발전기의 용량이 15MW로 증가하면서 나셀 중량의 증가와 함께 블레이드와 타워의 크기 가 증가하고 있다. 원통 형상의 타워는 단순한 구조 형상을 갖고 있지만 블레이드가 회전하면서 발생하는 추력과 모멘트, 나셀과 블레이 드의 자중 그리고 타워 자체가 받는 풍하중에 매우 안전하게 지지해야 하는 아주 중요한 구성 요소이다. 다른 요소에 비해 파손이 발생하 면 파생되는 손실 위험도가 매우 크고 풍력발전기 가격의 25%를 차지한다. 본 연구의 주요 대상은 풍력발전기 타워이며, 복잡한 시간 이 력 하중 조합에 의한 구조 안전성 평가를 더욱 직관적으로 검증할 수 있는 단순화된 평가법을 제안하고자 한다. 구조 안전성 평가를 위해 서 사용된 프로그램은 NASTRAN이며 적용 하중은 풍력발전기 해석을 통하여 계산된 면내 전단하중 정보를 적용하였다. 신속한 구조 안 전성 검토를 위하여, 복잡한 하중 조합 조건을 단순화하고, 극한하중과 좌굴 그리고 피로수명까지 순차적으로 검토하였다. 유한요소해석 법에 따른 최소 수명 지점인 can 용접부를 EUROCODE 3에 의해서 계산하면 112.5년으로 평가하며 변동 피로 하중을 고려하는 방식이 다르고, 코드에서는 경험 계수를 고려하고 있어서 직접 비교는 어렵지만 유사한 경향은 확인할 수 있었다. 연구를 통하여 제시된 면내 하중 조합법을 이용하면 이른 시일 안에 타워의 구조 안전성을 검증이 가능하며 이에 따라 최종중량에 대한 확신을 높일 수가 있다.

Because most spent nuclear fuel storage casks have been designed for low burnup fuel, a safety-significant high burnup dry storage cask must be developed for nuclear facilities in Korea to store the increasing high burnup and damaged fuels. More than 20% of fuels generated by PWRs comprise high burnup fuels. This study conducted a structural safety evaluation of the preliminary designs for a high burnup storage cask with 21 spent nuclear fuels and evaluated feasible loading conditions under normal, off-normal, and accident conditions. Two types of metal and concrete storage casks were used in the evaluation. Structural integrity was assessed by comparing load combinations and stress intensity limits under each condition. Evaluation results showed that the storage cask had secured structural integrity as it satisfied the stress intensity limit under normal, off-normal, and accident conditions. These results can be used as baseline data for the detailed design of high burnup storage casks.

선박 건조 과정에서 블록이나 장비를 지지하는 A형 캐리어 구조는 하중 변경과 시간이 지남에 따라 점차 변형이 증가하며, 이 에 따라 블록과 접촉하는 면적이 감소하고 분산된 하중에서 집중된 하중으로 패턴이 변화한다. 이러한 현상은 실제 사용 하중을 오판할 가능성이 있다. 특히 A형 캐리어는 영세한 제조 업체에서 자주 사용하고 있으며, 별도의 엔지니어링 기능이 없는 상황이 대부분이라서 손 쉽게 캐리어의 안전사용하중을 계산하는 방법의 개발이 필요하다. 본 연구는 A형 캐리어가 장기적으로 안전하게 사용할 수 있는 하중을 신속하게 평가하는 방법을 제안함으로써, 하중 분포의 변화에 따른 소성 변형과 그로 인한 안전 문제를 예측하고 대응할 수 있다. 제안된 방법은 캐리어의 중앙 집중하중과 전체 분포하중 조건에 대해서 유한요소해석(빔, 쉘 모델링)을 통한 결과를 기반으로 빔-이론을 수정하 여 제안되었다. 빔 모델링에서 집중하중 조건은 보정계수 0.73, 분포하중에서는 0.69를 이론값에 곱해서 안전사용하중이 가능하다. 쉘 모 델링의 경우, 집중하중은 0.75와 분포하중은 0.69를 사용할 수 있다. 본 연구는 선박 건조 작업 현장의 안전을 개선하고, 실제 작업 환경에 서의 안전 사용 하중 판단에 신속하고 효과적인 결정을 내릴 수 있는 기초 자료로 활용될 수 있다.

현재 국내 복공판 관련 규정에는 장지간 복공판에 대한 규정이 부족하고, 복공판의 피로에 대한 별도의 규정도 없는 실정이 다. 장지간 복공판의 성능검증은 피로하중에 대한 구조성능 및 사용성에 대한 검증이 필요하다. 본 연구는 복공판의 장지간화를 위한 연구의 일환으로 수행된 실험적 연구로 피로하중을 받는 장지간 복공판의 단면형상 차이와 하중 재하조건 차이에 따른 응력분 포 특성을 파악하는데 목적이 있다. 실험 결과, 200만회 피로실험 후에도 처짐은 허용처짐의 1.22∼1.45배, 응력은 허용응력의 1.55∼1.56배 범위에 분포하고 있는 것을 확인하였다.

The cultural heritage of fortresses is often exposed to external elements, leading to significant damage from stone weathering and natural disasters. However, due to the nature of cultural heritage, dismantling and restoration are often impractical. Therefore, the stability of fortress cultural heritage was evaluated through non-destructive testing. The durability of masonry cultural heritages is greatly influenced by the physical characteristics of the back-fille material. Dynamic characteristics were assessed, and endoscopy was used to inspect internal fillings. Additionally, a finite element analysis model was developed considering the surrounding ground through elastic wave exploration. The analysis showed that the loss of internal fillings in the target cultural heritage site could lead to further deformation in the future, emphasizing the need for careful observation.

The aim of this study is to ensure the structural integrity of a canister to be used in a dry storage system currently being developed in Korea. Based on burnup and cooling periods, the canister is designed with 24 bundles of spent nuclear fuel stored inside it. It is a cylindrical structure with a height of 4,890 mm, an internal diameter of 1,708 mm, and an inner length of 4,590 mm. The canister lid is fixed with multiple seals and welds to maintain its confinement boundary to prevent the leakage of radioactive waste. The canister is evaluated under different loads that may be generated under normal, off-normal, and accident conditions, and combinations of these loads are compared against the allowable stress thresholds to assess its structural integrity in accordance with NUREG-2215. The evaluation result shows that the stress intensities applied on the canister under normal, off-normal, and accident conditions are below the allowable stress thresholds, thus confirming its structural integrity.

A transfer cask serves as the container for transporting and handling canisters loaded with spent nuclear fuels from light water reactors. This study focuses on a cylindrical transfer cask, standing at 5,300 mm with an external diameter of 2,170 mm, featuring impact limiters on the top and bottom sides. The base of the cask body has an openable/closable lid for loading canisters with storage modules. The transfer cask houses a canister containing spent nuclear fuels from lightweight reactors, serving as the confinement boundary while the cask itself lacks the confinement structure. The objective of this study was to conduct a structural analysis evaluation of the transfer cask, currently under development in Korea, ensuring its safety. This evaluation encompasses analyses of loads under normal, off-normal, and accident conditions, adhering to NUREG-2215. Structural integrity was assessed by comparing combined results for each load against stress limits. The results confirm that the transfer cask meets stress limits across normal, off-normal, and accident conditions, establishing its structural safety.

In this paper, among the various facilities used in marine farming, young bivalves of the Mytilus galloprovincialis of marine farming was placed on the deck of the fishing vessel to evaluate the environment conditions and drive shaft movement by rolling affecting the separator for the young bivalves and a clean process. There were a few studies on stress analysis of development facilities because it was difficult to access the fishing site due to the use of imported equipment and the lack of development of domestic equipment. In this study, stress analysis of the fixed part of separator for young bivalves and its adjacent part was performed on various phases when the vessel was tilted by rolling using the finite element method. In addition, the structural safety of the internal blade under the driving conditions according to the movement of the drive shaft by the hydraulic motor was confirmed through structural analysis. As a result, the connection part between the deck and the separator by rolling was confirmed to have higher stress than that of other parts due to stress concentration. In addition, it was confirmed that the maximum stress occurred on the connection part between blades. Even though the safety of the separator for marine farming was confirmed by structural analysis, it is necessary to comprehensively consider the age of vessels, the material of the deck, and the corrosion of the deck.