In this research, the dynamics equations for a demolition fire vehicle were formulated. This was done by developing an interface that allows co-simulation using ADAMS and MATHEMATICA. In this study, MATHEMATICA alone was used to calculate the constrained dynamics equations, to demonstrate the impact force and the constraint Jacobian of the end-effector as any desired location through the x, y and z axes. Then we mathematically derived a model for a unilaterally constrained multi-link. Assumptions about the fire demolition vehicle of the constraint coordinate and the impact issues of the model are discussed in the next sections. The estimation procedure for the dynamics equation showed good approximation results in terms of solving a reaching task problem.

선박과 교각이 충돌하면 생명과 안전에 큰 위협이 될 수 있다. 따라서 선박-교각 충돌력 영향 인자를 식별하고 다양한 충돌 조 건에서의 충돌력에 대한 연구의 필요성이 있다. 본 논문에서는 선박-교각 충돌의 유한요소 모델을 설정하고, 수치 시뮬레이션을 통해 선 적상태, 운항속도, 충돌 각도의 세 가지 입력조건을 조합하여 50가지 케이스에서의 선박-교각 최대 충돌력을 계산하였다. 계산된 유한요 소해석 결과를 사용하여 신경망 추정 모델을 학습하고 최대 충돌력을 추정함으로써 빠른 시간에 최대 충돌력을 추정하는 프로세스를 제 안하였다. 신경망 예측 모델은 가장 기초적인 역전파 신경망과 시간정보를 고려할 수 있는 순환신경망인 Elman 신경망 2가지 모델을 사 용하였다. 10가지 케이스의 테스트 데이터로 시험한 결과 Elman 신경망을 사용했을 경우에 평균상대오차가 4.566%로 역전파 신경망보다 나은 최대 충돌력 추정이 가능함을 확인하였고 8가지 케이스에서 5%이하의 상대오차를 보여 주었다. 본 신경망을 이용한 최대 충돌력 추 정법은 유한요소해석을 수행하지 않아도 되므로 계산 시간이 짧아 선박 항해 중 충돌을 회피할 수 없는 경우 피해를 최소화하는 의사결 정의 기초 방법으로 사용할 수 있다.

본 연구에서는 지수형 함수로 표현된 비선형 충격력을 받는 시스템의 동적 응답 정밀도를 향상시키고자 선형 충격력의 경우와 비교ㆍ검토하였다. Newmark 계열의 중앙법 알고리듬이 사다리꼴법과 같이 충격력이 없는 경우 모멘텀과 에너지 보존을 성립하도록 유도되었다. 중앙법, 사다리꼴법, 시간구간 종점 평가법((n+1)점 방법)을 선형 충격력에 적용하면 적분간격의 크기에 상관없이 보존성질을 만족하나, 비선형 충격력의 경우 모멘텀과 에너지 보존 상수값이 과소 또는 과대평가 되어졌다. 이러한 오차를 제거하고자 시간간격을 늘리면서 평가함수의 개수를 최소로 하는 다단계 방법중의 하나인 Simpson 1/3법을 사용하여 보존상수값의 정밀도를 향상시켰다. 아울러 유한회전을 포함한 유한운동을 해석할 때에도 제안된 알고리듬이 확정ㆍ적용될 가능성을 보여주고 있다.

1. slam충격수 N(T)는 전부수선에서 거리가 증가할수록 감소하며, N(T)=1인 위치가 제한점으로 되며, 제한점이 되는 위치이후에서는 충격의 영향을 고려치 않아도 무방할 것으로 고려된다. 2. 충격력을 고려한 수직제한깊이는 계획흘수의 1/10로 잡았고, 충격응력에 대해서는 고려된 단면위치에서 압력작용속도의 상이로 인하여, 각각의 단면위치에서 전부선저의 몰입높이에 따라 각각 추정되어야한다. 3. 주어진 단면에 대한 충격력은 압력을 수직한계 높이까지 girth를 따라 계산함으로써 결정할 수 있다. 4. 최대충격력은 전부의 선저판의 형상에 따라 그 작용위치가 달라질 수도 있다. 5. 최대충격력의 약 50% 정도의 힘이 전부선저판의 충격에 소비됨으로, 이는 전부선저판의 적정치수 결정에 도움이 될 것으로 기대된다.

최근 이상기후로 인한 산사태 및 토석류 발생으로 도심지 피해가 급증하고 있어 재해 발생시 이에 대한 대책이 요구되는 실정이다. 따라서 도심지 형성시 발생되는 공원, 유수지, 유보지, 나대지 및 주차장 등의 비활용 공간을 활용하여 토사재해 피해를 감소시키고 토석류 및 유송잡물을 인위적으로 집적시켜 즉시복구를 가능하게 하여 추가적인 피해를 줄일 수 있는 유도기술 개발이 필요하다. 또한 유도기술 중 토석류 충격력에 의한 직접적인 영향을 받는 유도벽에 대한 검토가 필요하며, 이에 대한 검토를 본 연구에서 실시하였다. 현재 산사태 및 토석류를 유도제어하는 시설물 및 기술은 없으며, 일본에서 용암류로 인한 피해 저감 방법으로 용암류 흐름의 진로를 바꾸는 도류제를 설치하여 시행중이나, 국내에서는 계획적으로 시행된 시설은 없는 상태이다. 그러나 산사태 및 토석류는 매해 그 규모 및 횟수가 증가되고 있는 실정이므로 산지부에 인접하여 도심지가 형성될 경우 향후 발생할 수 있는 산사태 및 토석류에 의한 피해를 줄이기 위한 유도제어기술개발이 필요하다.

토석류 충격력의 패턴을 분석하기 위하여, 개별요소법(DEM, discrete element method)에 기초를 둔 프로그램인 PFC(Particle Flow Code)를 이용하여 사면모형을 수치해석적으로 모델링하였다. 본 연구에서는 입자의 총 중량, 사면경사, 입자의 월류가 발생하는 경우의 충격력 특성을 분석하였다. 본 수치해석을 통해 1. 입자 총 중량 3kg의 경우 사면경사가 증가할수록 토석류의 충격력은 증가한다. 2. 입자 총 중량 7kg의 경우 사면경사가 증가할수록 토석류의 충격력이 증가한다. 사면경사 45°의 경우에는 입자의 월류가 발생하여 최종충격력이 적게 산정되었다. 하지만 월류가 발생하는 시점의 충격력은 가장 큰 것을 볼 수 있다. 3. 개별요소법을 적용한 PFC 2D를 이용하여 토석류 충격력을 분석하여 보았다. 모든 수치해석 결과에서 초반 충격력이 크게 튀는 현상을 보였는데, 이는 마찰이 없는 비현실적인 가정으로 인하여 해석 초기에 수개의 입자가 흘러내리면서 발생한 것으로 판단된다. 향후 입자의 물성에 관한 연구가 더 이루어져야 할 것으로 판단된다.