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본 논문은 자연대류상에서 냉각되는 하이브리드 휜 히트싱크(Hybrid Fin Heat Sink, HFH)의 열특성에 대한 수치연구결과를 보고한다. HFH는 평판휜이 결합된 내부유로가 있는 핀 휜으로 이루어진 하이브리드 휜으로 구성된다. HFH의 열성능은 상용 CFD 소프트웨어를 이용하여 수치적으로 연구되었고 핀 휜 히트싱크(Pin Fin Heat Sink, PFH)의 열성능과 비교되었다. 수치연구결과를 통해 HFH의 베이스면적기반, 질량기반 열전달계수가 PFH 보다 각각 12%, 37% 우수함을 발견했다. 증대된 표면적과 가벼운 무게는 PFH보다 우수한 HFH의 열성능을 설명할 수 있다.

This paper reports numerical study results with respect to the thermal behavior of a natural convection cooled hybrid fin heat sink (HFH). The HFH consists of hybrid fins, hollow pin fins integrated with plate fins. The thermal performance of the HFH was numerically investigated by employing a commercial CFD software package and compared with that of the pin fin heat sink (PFH). Numerical study has found that array-based and mass-based heat transfer coefficients of the HFH are 12% and 37% greater than those of the PFH, respectively. Extended surface area and lighter weight may explain the better thermal performance of the HFH than the PFH.

(게재일: 2013.01.31)
산업현장에서 널리 사용되고 있는 연질용 벤딩파이프는 벤딩 후 외관의 주름이나 스프링 백, 관이 얇아지는 현상 등이 자주 발생하여 크랙이나 파이프 파공 등의 문제가 대두되고 있지만 이를 완벽히 해결할 수 있는 벤딩기계는 아직 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 고품질 정밀형 연질재료 전용 벤딩기계의 개발을 위한 기초연구로서 벤딩툴인 맨드릴을 자체 설계제작하고 그 성능을 검증한다. 또한 벤딩 시 관이 얇아지는 현상에 대해 두께 감소율과 손상정도 등을 시뮬레이션으로 분석하고 그 해결방법을 제시하고자 한다.

Soft bending pipe is widely used for freezing equipment and shipbuilding. These pipe have some problems that they cause occasionally outside wrinkle, crack, wall thinning phenomena. However, vending machines which have been made to solve the problems completely, are not yet. In this study, to settle these problems, we proved the effectiveness of the self-made mandrel by results of simulation as the basic for the development of precision high-quality vending machine ; presents the solution method of the wall thinning phenomena by analyzing circular deformation and damage of bending pipe.

(게재일: 2013.01.31)
지하자원 채굴을 위한 갱도나 협소하고 위험한 공간에서 사람을 대신하여 채굴작업을 수행하는 로봇의 수요가 증가되고 있다. 본 연구에서는 원격 제어형 로봇 및 작업기구를 개발하여 석탄광산에서 원활한 채굴작업을 수행가능한지를 시험 갱도에서 확인하였다. 시험한 결과 개발된 로봇은 주행속도 1.0 km/h, 등판가능 경사도 정도임을 확인하였다. 협소한 공간에서 분쇄기의 타격회수 500bpm, 타격력 을 유지해야만 터널에서의 채굴작업이 가능하고, 최대 3시간까지 작업을 수행하기 위해서는 터널 내부의 환경조건을 분석하여 로봇을 충분히 냉각시키는 냉각시스템이 필요함을 알 수 있었다.

Mining diggers have been substituted with the robots for the mining works in dangerous and narrow tunnel, and those demands are increased in nowadays. In this study, experimental research on the remote controlled robots to perform after the development of the robot. According to the test results, performances of the developed robot and its working devices have been modified several times. It has been considered that the robot keeps its optimum performance in states as follows; driving speed 1.0 km/h, crawl angle , spiking cycle 500bpm and breaking power . And also it has been found that sufficient cooling for the robot's working parts is essential to extend those working periods longer than 3 hours steadily under rating condition.

(게재일: 2013.05.31)
본 논문은 액화 천연 가스(LNG)를 주 연료로 사용하는 선박용의 LNG기화기의 특성을 조사하기 위하여 기화기 내부에서의 열전달 특성을 연구하였다. LNG를 기화하기 위한 가열열원으로서는 주 엔진에서 발생하는 워터 쟈켓의 가온수를 직접 이용하지 않고 열교환기를 통하여 간접 가열된 글리콜 워터(Glycol Water)를 사용하는 시스템을 채택하였다. LNG의 기화 과정은 상변화를 동반하기 때문에 이를 검증하기 위하여 액화질소(LN2)의 기화과정을 통하여 신뢰성을 확보하였고, LNG 기화기 내부의 최적 열적특성을 도출하기 위하여 LNG의 유입량과 가열열원인 글리콜 워터 유량변화에 대한 LNG 기화특성을 연구하였다. 해석 결과 LNG 질량유량이 0.111 kg/s과 가열원수인 부동액 질량유량이 1.805 kg/s일 경우 가스 출구 온도는 약 로서 LNG 선박의 최적 운전 조건임을 알 수 있었다.

The heat transfer characteristics of LNG(Liquefied Natural Gas) vaporizer on the ship was performed by numerical simulation to get the optimum NG(Natural Gas) generating condition. The glycol-water was used for heating in LNG vaporizer, and the cooling water of main engine was used as heating souse for glycol-water. This cooling water temperature increases again after recirculating from the main engine, and then it can be used to heat the glycol-water. The numerical analysis results has good agreement with the experimental results by liquid nitrogen for validation. So CFD technique was used to simulate the heat transfer characteristics of LNG vaporizer on the ship. The numerical results show that the operation condition of LNG vaporizer shows NG temperature of in the outlet of LNG vaporizer, and the mass flow rates of LNG and glycol-water were showed 0.111 kg/s and 1.805 kg/s, respectively.

(게재일: 2013.01.31)
가솔린엔진의 출력제어를 위해 나비형(butterfly-type) 스로틀밸브가 응용되고 있다. 그러나 기존의 나비형 스로틀밸브는 밸브 후방에서 발생하는 강한 와류현상으로 인해 매우 큰 흡입 유로의 저항을 유발하게 된다. 이러한 유로저항은 엔진의 체적효율(volumetric efficiency)을 떨어뜨려 궁극적으로 엔진의 출력과 효율에 부정적인 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 CFD수치해석 기법을 이용하여 기존 나비형 스로틀밸브의 문제점 개선을 위해 제안한 벤투리형(venturi-type) 가변스로틀밸브(VGTV)의 공기역학적 작동특성에 관해 알아보았으며, 본 장치의 유량과 저항계수( )의 변화특성 분석을 통해 가솔린엔진의 체적효율 개선효과를 평가하는데 연구의 목적을 두고 있다. 본 연구를 통해 기존의 나비형 스로틀밸브에 비해 새롭게 제안된 벤투리형 가변스로틀밸브의 유로저항이 평균 49.0%정도 개선된다는 사실을 알 수 있었으며, 이는 엔진의 체적효율과 출력에 매우 큰 영향을 줄 것으로 기대된다.

A butterfly throttle valve has been used to control the brake power of an SI engine by controlling the mass flow-rate of intake air in the induction system. However, the valve has a serious effect on the volumetric efficiency of the engine due to the pressure resistance in the induction system. In this study, a new intake air controlling valve named "Variable Geometry Throttle Valve(VGTV)" is proposed to minimize the pressure resistance in the intake system of an SI engine. The design concept of VGTV is on the application of a venturi nozzle in the air flow path. Instead of change of the butterfly valve angle in the airflow field, the throat width of the VGTV valve is varied with the operating condition of an SI engine. In this numerical study, CFD(computational fluid dynamics) simulation technique was incorporated to have an aerodynamics performance analysis of the two air flow controlling systems; butterfly valve and VGTV and compared the results to know which system has lower pressure resistance in the air intake system. From the result, it was found that VGTV has lower pressure resistance than the butterfly valve. Especially VGTV is effective on the low and medium load operating condition of an SI engine. The averaged pressure resistance of VGTV is about 49.0% lower than the value of the conventional butterfly throttle valve.

(게재일: 2013.05.31)
엔진 및 회전기기의 진동은 선체의 피로도를 증가시켜 내구성을 저하시키는 원인이 된다. 이를 방지하기 위하여 엔진 및 회전기기와 선체사이에는 댐퍼를 부착하여 진동을 최소화 하고 있다. 일반적으로 선박에 부착하는 댐퍼는 수동형 댐퍼로 중 고주파의 특정 진동영역에 대하여 제진 특성을 갖도록 설계되어있지만 저주파영역에서는 그 효과를 기대하기 힘들다. 이에 본 연구에서는 보다 광대역의 진동신호에 대해 높은 제진특성을 얻기 위하여 VCM을 이용한 능동형 제진 장치를 개발하였다. 제진장치를 제어하기 위해 라우스휴리츠 안정조건과 한계감도법을 이용하여 PID제어기를 구성하였고, 제어기 출력은 2상한과 4상한 초퍼회로를 이용하여 VCM을 구동할 수 있도록 하였다. 시뮬레이션과 실제 실험을 통하여 제어알고리즘과 제어장치의 유용성을 확인하였다.

The degradation of durability and increase of fatigue on the ship are mainly caused by vibration of the engine and rotating machineries. The damper to minimize the influence from vibration is usually attached between the machineries and its base. General damper applied on the vessel is passive damper which is designed to attenuate specified frequency signals, i.e, high frequency vibration signals. But it is hard to anticipate its performance for low frequency signals. In this research, active vibration isolator using VCM is developed to suppress wide band vibration signals. Routh-Huritz's stable condition, ultimate sensitivity method and parameter tuning are applied to derive PID parameters and 2 and 4 phase choppers are also adapted to drive VCM. Simulation and experiments are executed to confirm the effectiveness of the proposed control schemes.

(게재일: 2013.01.31)
대형디젤기관 배기가스 저감용 Urea-SCR 시스템은 높은 NOx 저감율을 보이는 반면, 높은 관통도를 갖는 요소수가 벽면 충돌 후 증발하지 못하고 벽면에 머물게 되어 우레아염을 형성한다. 우레아염 생성 방지를 위한 방안으로 벽면유동 형성을 촉진하기위한 믹서-하우징 조립체의 형상 최적화와 관련된 실험적 연구가 수행되었다. 하우징 경사각 변화 및 믹서 설치위치에 따라 벽면유동의 증가 가능성이 hot-wire 시스템을 이용하여 조사되었다. 벽면 유동은 하우징 경사각 및 믹서 설치 위치에 큰 영향을 받으며, 하우징 경사각이 있고 믹서가 하우징 후단에 설치될 때 벽면유동이 향상되는 것을 알 수 있었다.

The Urea-SCR system commercialized shows a remarkable performance to reduce NOx emission in heavy duty diesel engines. However, Urea-water solution injected upstream a mixer, which is set up inside a exhaust pipe to promote exhaust gas-atomized droplet mixing, bumps up against the wall of a exhaust pipe as the droplets flow downstream through the exhaust gas. The urea deposited on the wall of the exhaust pipe is changed into the Urea-salt, resulting in the decreased life-time of the SCR catalysts. Therefore, the development of the urea deposition avoidance technologies is being treated as an important issue of the Urea-SCR systems. An experimental study was carried out to investigate the effects of the wall flow characteristics around the mixer-housing assembly with the variation of the mixer housing surrounding and supporting the mixer, which is designed to increase the wall flow and then to reduce droplet deposition. The flow characteristics was investigated by using a hot-wire anemometry for 2-D simplified duct model, and the housing tilt angles and the position of the mixer were changed : angle of , , , , and mixer positions of 0L, 0.5L, 1L. The results showed that the wall flow onto the exhaust pipe was improved with changing the tilt angle of the mixer housing, and the wall flow improved more when the position of the mixer was on 1L.

(게재일: 2013.05.31)
물혼합 에멀젼 기술은 물의 급속한 분리에 의하여 불안정한 연소를 나타낸다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 많은 연구가 진행되고 있는데, 본 연구에서는 연료펌프입구까지 혼합연료를 순환시킴으로써 물의 분리를 최소화하는 하이브리드형 혼합장치의 성능을 분석하였다. 원통형 실험용 보일러에 버너를 부착하였으며 연료와 물의 유량을 조절하고 흡기유량을 제어하면서 배기농도와 화염온도를 계측하였다. 실험결과 배기농도와 화염온도를 유사하게 유지하는 경우 연료 소모율이 12% 저감되었으며, 흡기 유량과 디젤유 유량을 동일하게 유지하는 경우 질소산화물이 45.5%, 일산화탄소가 98.5% 스모크가 97.2% 감소하였다.

Water emulsion technology has the problem of unstable combustion due to the rapid separation of water. To solve the problem, a hybrid mixing device was developed. The device attached on the burner was tested. As a result, the fuel consumption reduced to 12% in the similar condition of exhaust emissions and flame temperature, and 45.5%, 98.5% and 97.2% of NOx, CO, and smoke were reduced at the same inlet air and fuel flow rate.

(게재일: 2013.05.31)
연료전지 시스템에서 공급기체 가습은 연료전지 성능효율과 전해질막 수명 향상 측면에서 중요하다. 판형 막 가습기는 일반적으로 유동 방향에 따라 직교류와 대향류로 구분되고 판과 막 사이에서 고온 다습한 공기와 저온 건조한 공기의 열 및 물질전달이 이루어진다. 본 연구에서는 현열 및 잠열 -NTU 법을 이용하여 입구 온도와 유량 변화에 따른 열 및 물질전달 성능 변화를 유동 방향에 따라 비교하였다. 이를 통하여 저유량 일 때 대향류는 직교류 보다 열 및 물질전달 성능이 높은 것을 알 수 있었고 유량이 증가함에 따라 성능 차이가 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 입구온도가 증가함에 따라 열전달 성능 변화는 작은 반면 물질전달 성능 변화는 비선형으로 크게 감소되는 결과를 얻었다.

The humidifying supply gas is important in terms of the performance efficiency and membrane life improvement of a PEM fuel cell. A planar membrane humidifier is classified as a cross-flow and counter-flow type depending on the flow direction, and heat and mass transfer occur between the plate and the membrane. In this study, the changes in heat and mass transfer for various inlet temperatures and flow rates are compared according to the flow direction by using the sensible and latent -NTU method. The obtained results indicate that the counter flow shows higher heat and mass transfer performance than the cross flow at a low flow rate, and the difference in performance decreases as the flow rate increases. Furthermore, changes in the mass transfer performance decrease considerably with a nonlinear increase in the inlet temperature, and variations of the heat transfer performance are small.

(게재일: 2013.05.01)
근래 들어 기계-IT 융합의 중요성이 부각되면서 오픈 소스 소프트웨어에 대한 관심이 증가하고 있다. 이 글에서는 전통적 기계 분야 중 하나인 산업자동화 분야에서의 오픈소스 개발 사례를 소개한다. 상용 제품 수준의 사용자 편의성과 성능을 제공하면서도 소스 코드가 공개되어 있으므로 연구자에게는 연구 및 교육을 위한 실제적인 실험환경이 되며, 기업에게는 핵심 소프트웨어 기술을 확보하고 IT 융합적 시도를 신속히 실현하기 위한 기반이 될 수 있다.


(게재일: 2013.11.01)
본 연구에서는 가상 생체외 사체실험을 수행할 수 있는 경추 다관절 동역학 모델을 개발하였다. 평균크기 한국인 의료영상과 관절 및 연부조직의 물성 정보를 기반으로 하여 경추 동역학 모델을 개발하였다. 개발된 모델의 검증을 위하여 경추 단분절 및 다분절 모멘트-각도 관계, 인대 하중 및 후관절 접촉력 등을 문헌의 사체실험 결과와 비교한 결과 매우 유사한 경향을 확인하였다. 본 연구에서 개발된 경추 동역학 모델은 앞으로 경추 사체실험 연구 뿐만 아니라 자동차 충돌시 경추 상해 분석 등의 다양한 경추 생체역학 연구 연구에 활용될 수 있을 것이다.

In this study, a multibody dynamic model of the cervical spine was developed for a virtual in-vitro cadaveric experiment. The dynamic cervical spine model was reconstructed based on Korean CT images and the material properties of joints and soft tissue obtained from in-vitro experimental literature. The model was validated by comparing the inter-segmental rotation, multi-segmental rotations, load-displacement behavior, ligament force, and facet contact force with the published in-vitro experimental data. The results from the model were similar to published experimental data. The developed dynamic model of the cervical spine can be useful for injury analysis to predict the loads and deformations of the individual soft-tissue elements as well as for virtual in-vitro cadaveric experiments.

(게재일: 2013.10.01)
해양플랜트의 설계는 위험요인을 정량적 위험성평가를 통해 계량화하여 그 결과를 설계에 반영하는 것이 일반화되어 있다. 대표적인 위험요소인 화재 위험에 대해서도 이는 마찬가지다. 계량화된 화재 위험에 대해 작업자들이 탈출하는 동안 안전설비의 기능을 유지하고 발생된 화재가 더 크게 전이(escalation)되는 것을 방지하는 것이 방화대책의 궁극적인 목적이다. 본 논문에서는 대표적인 방화대책인 능동방화대책과 수동방화대책의 적용사례를 살펴보고 수동방화대책의 설계기법들을 소개한다. 수동방화대책은 효과적인 방화기법이지만 초기 투자비가 많이 소요되고 운용과 유지보수에 애로사항이 크다. 따라서, 최근 들어 발주자들은 수동방화대책을 최적화하도록 해양플랜트 설계자에게 요청하는 추세이다.

The dimensioning accidental loads have been selected through suitable quantitative risk assessment and generally utilized important factors for offshore facility design. The fire hazard can be quantified with dimensioning fire loads. The main purposes of fire protection are to maintain the functionality of safety systems within evacuation period and to prevent the escalation from initial fire to uncontrolled catastrophic fire. This paper introduces the applications and the design methods of active and passive fire protections as representative measures of fire protection of offshore facilities. The passive fire protection requires the high initial installation cost and much difficulty on the operation of facilities and their maintenance. The oil major clients have asked the design contractors of offshore facilities to optimize the amount of passive fire protection with relevant engineering technology recently.

(게재일: 2013.07.01)
본 논문에서는 최근 미래 신산업 혁명을 주도할 유망기술로 각광 받고 있는 3D 프린팅 기술과 이를 이용한 조직공학 및 재생의학 분야의 응용 기술을 살펴보았다. 한국기계연구원에서는 3D 프린팅 기술을 바탕으로 독자적인 3D 바이오프린팅 장비를 설계 및 제작하였으며, 개발된 3D 바이오프린팅 장비를 이용하여 다양한 분야에 적용이 가능한 3D 형상의 조직공학용 스캐폴드를 제작하였다. 또한 세포와 생체재료를 3D로 직접 프린팅 할 수 있는 세포 프린팅 기술을 개발하였으며, 이는 인공장기 개발분야의 원천 기술로 조직공학 및 재생의학 분야에 3D 프린팅 기술이 활용될 수 있는 기반을 확립하였다.

In this paper, we introduced various 3D printing technology and it's application on tissue engineering and regenerative medicine. Using the 3D printing technology, Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM) has developed 3D bio-printing system. Various 3D tissue engineered scaffolds have been fabricated by the 3D bio-printing system. Cell printing system has been also developed and it is the fundamental technology for organ regeneration in tissue engineering and regenerative medicine.

(게재일: 2013.07.01)
탑 드라이브 장비는 드릴 비트에 회전력을 전달하여 굴착을 하게하는 장치이며, 1983년 Derrick Drilling Machine의 Kelly Rotary Table로 시작하여, 1984년에 DDM 650 DC가 등장함으로써 본격적으로 개발 되기 시작했다. 이러한 탑 드라이브 장비는 미국의 N사와 노르웨이 A사가 전 세계 시장의 90% 이상을 점유하고 있으며, 이로 인하여 탑 드라이브 장비의 세계시장 진입과 장비에 대한 정보가 제한적일 수 밖에 없다. 따라서 본 논문에서는 제한된 정보를 통하여 신뢰성을 가지는 제품을 개발하기 위한 절차 및 방법에 대하여 소개하고자 한다. 설계 오류 및 신뢰성이 검증된 제품 디자인을 위하여 3D Tool을 사용하였으며, 이를 활용하여 설계오류, 간섭체크, 기능체크, 구조강도 해석 등을 수행하여 제품의 신뢰성을 사전 검증 하였다.

Top Drive Machine is drilling equipment which transfers motor torque to the drill bit. Kelly Rotary Table of the Derrick Drilling Machine (DDM) is firstly developed at 1983, and the first commercial model DDM 650DC was released at 1984. Offshore drilling business is high value-added industries. "N" Company of U.S.A and "A" company of Norway hold more than 90 percent of the global offshore drill system market, so it is hard to take away market share and develop offshore drilling equipment. Consequently, this paper introduce method for concept design of new reliability machine by limited information. To achieve this, design & analysis tools as CATIA, DELMIA, Pro Engineering, ANSYS were used to evaluate design error and strength/flow analysis at new concept design in Top Drive Machine.

(게재일: 2013.07.01)
대퇴골은 사람의 뼈 중 가장 길며 체중을 지탱하는 골격체로 대퇴골간은 긴 파이프 모양이면서 안에 해면골이 거의 없어서 골절이 발생되면 재생이 어렵다. 사고로 인하여 발생되는 대퇴골의 골절은 골간부가 가장 높은 빈도로 발생한다. 골절의 수술방법은 골수강에 IM Nail을 삽입하여 골절부위를 고정하는 IM Nailing이다. 수술 시 대퇴골의 중심으로 진입하지 못하면 2차 골절 등의 피해가 발생하기도 한다. 본 연구에서는 수술 전 대퇴골의 CT IMAGE을 이용하여 3D 프린터로 환자 맞춤형 대퇴골을 제작하여 골수강으로 IM Nailing 시뮬레이션을 할 수 있도록 하였다. 수술 중 발생할 수 있는 2차적 손상을 방지 하고 시간 단축, 정밀한 수술을 할 수 있을 것이다.

Femur is the largest bone in the human body which supports the weight of body. A long pipeline shape of femur has little cancellous bone, so that regeneration is difficult when fracture happens. The fracture caused by an accident most frequently occurs at diaphysis. IM Nailing is the surgical method that implants an IM Nail into a medullary cavity for the fixation of fracture parts. However, a secondary fracture may happen if an IM Nail does not penetrate at the center of femur. In this study, a patient-specific femur was manufactured by a 3D printer using the computed tomography images scanned before surgery, which was used for the simulation of IM Nailing. It is expected that this result may prevent the secondary damage, reduce surgical operation time, and increase the precision.

(게재일: 2013.10.30)
성인에 비해 방사선에 민감하고 검사건수가 증가하고 있는 영 유아의 CT 스캔 시의 장기흡수선량을 평가하기 위해 스캔부위를 머리부위와 가슴부위로 구분하고 64 MDCT를 이용하여 축방향 스캔과 나선형 스캔으로 비교했다. 스캔부위에 상관없이 나선형 스캔 시의 선량이 축방향 스캔 시 보다 유의하게 낮은 것으로 나타났다. 축방향 스캔과 비교해서 나선형 스캔 중 피치 1.355를 사용했을 때가 나머지 두 피치(0.525, 0.988)를 사용했을 때보다 가슴부위 스캔의 평균 장기흡수선량이 유의하게 높게(평균 -12.03%) 나왔다. 나선형 스캔 시 장기흡수선량이 축방향 스캔보다 평균 20.54% 낮게 나왔다. 결과적으로 인체모형을 통한 장기흡수선량을 평가한 본 연구는 몬테카를로 시뮬레이션 결과값을 실증하고, CT 검사를 받는 영 유아의 장기흡수선량의 보다 정확한 평가에 기여할 것이다.

This study presents comparison results between axial and spiral scanning in the head and chest region with 64 MDCT to evaluate organ doses in infants and toddlers, who are more radiosensitive to radiation than adults and rise in the number of CT examinations, during CT scanning. Organ doses were significantly lower in spiral scanning than axial scanning regardless of scanned regions. The average organ dose for the chest scan using pitch of 1.355 was found to be significantly higher(average -12.03%) than for the other two pitch settings(0.525 and 0.988) in the spiral scanning mode compared with the axial one. Organ doses in the spiral scanning mode were lower by average 20.54% than the axial scanning mode. The results of the study that evaluated organ doses with an anthropomorphic phantom will help to demonstrate the result values of Monte Carlo simulations and make a contribution to more accurate evaluations of organ doses in toddlers undergoing a CT examination.

(게재일: 2013.04.30)
본 연구에서는 각형 중공강관(SHS) 장주기둥에 CFRP쉬트를 길이방향으로 보강하여 중심축하중 실험을 수행하였다. 총 3개의 장주실험체와 1개의 stub column 실험체를 제작하였으며, 실험변수는 CFRP 보강겹수이다. 실험결과 장주기둥에 대해 실험체 중간에서 전체좌굴이 발생하며 횡변위가 발생하여 파괴되었지만, CFRP쉬트의 보강을 통해 전체좌굴을 제어하며 횡변위로 인한 안정성을 확보하였다. 또한 CFRP쉬트의 보강으로 최대 22%의 내력이 상승하여 내력상승효과를 확인할 수 있었다.

This paper presents the experimental results of behacior of slender square hollow section columns strengthened with carbon fiber reinforced polymers (CFRP) sheets subjected to concentrated axial loading. Three long specimens were fabricated and one stub column were fabricated. The main parameters were the number of CFRP layers. From the tests, it was observed that global buckling were occurred at the center of specimen for unretrofitting slender column. However, CFRP retrofitting could prevent the global buckling of slender column. Maximum increase of 22% was also achieved in axial-load capacity with three longitudinal layered CFRP applied on four sides of steel tubes.

(게재일: 2013.06.27)
강교량에는 외력에 대해 저항하는 부재의 좌굴 등의 변형을 구속시키기 위한 여러 상세부들이 존재한다. 이들 상세부는 상호 교차하는 부재들로 구성되고 제작의 용이성, 용접결함의 원천적 배제 및 응력집중을 완화시키기 위해 스켈럽을 이용해 왔다. 본 연구에서는 교차부에 발생되는 응력집중으로 상세범주 D등급 이하를 갖게 되는 강교량 상세부의 피로저항 능력을 상세범주 C등급 이상으로 개선시키는 방안으로 응력완화홀(SRH)을 제안하였다. 적절한 크기 및 위치의 SRH 효과를 확인하고 이를 강바닥판교의 U-rib와 가로보 교차부에 작용시켜 SRH에 의한 피로저항능력 개선 가능성을 확인하였다.

In steel bridges, there are several details that constrain the deformation such as buckling by external forces. Most of these details which are composed of the intersection members have scallops in order to exclude the weld defects inherently and to get the ease of fabrication and also to decrease the stress concentration. In this study, stress relief hole (SRH) near stress concentration zone with detail category D or under is proposed as a method to improve the resistance on the fatigue crack initiation to detail category C. And the effects of the appropriate size and location of SRH were examined and the applicability to improve the fatigue resistance of the floorbeam web and the rib wall at rib/floorbeam intersection in the orthotropic steel deck bridge was evaluated.

(게재일: 2013.10.27)
기존 해상풍력발전 지지구조물의 단점을 보완한 신형식의 파일 기초 하이브리드 지지구조물을 본 연구에서 제안하였다. 이 지지구조는 콘크리트 자중을 이용한 중력식 기초의 개념으로부터 수정되어 4개의 파일로 지지되며, 강재 샤프트와 원추형 콘크리트가 결합된 하이브리드 형식이다. 규모가 크고 두꺼운 콘크리트의 3차원 해석을 위해, 정확한 기하형상 모델링과 응력의 절점 보간이 가능한 솔리드-쉘 입체요소를 개발하였다. 해양구조물 전용 유한요소 프로그램인 XSEA에 탑재된 솔리드-쉘 요소와 Stream Function 파랑 이론을 적용하여, 제안한 하이브리드 지지구조물에 대해 서남해안 지역의 환경조건을 적용한 준정적 해석 및 고유진동수 해석을 실시하였다. 해석결과, 수평변위가 허용변위 이내로 나타났고, 고유진동수 해석을 통해 하이브리드 구조형식의 동적거동에 대한 우수성을 입증하였다. 결과적으로, 파일지지 하이브리드 지지구조물은 우리나라 서남해안 지역과 같이 연약지반에 적용 할 수 있는 충분한 안정성을 가진 것으로 평가 되었고, 각 부재에 대한 최적화 연구를 통해 경제성 확보가 가능한 것으로 검토되었다.

This paper proposes a new hybrid support structure by the driven piles which removes disadvantages of the existing type of support structure for offshore wind turbines. The hybrid type of support structure is combined with concrete cone and steel shaft, and is supported not only by gravity type foundations but also by driven piles. For three dimensional analysis of the huge and thick concrete structure, a solid-shell element that is capable of exact modeling and node interpolations of stresses is developed. By applying wave theory of stream function and solid-shell element in XSEA simulation software for fixed offshore wind turbines, a quasi-static analysis and natural frequency analysis of proposed support structure are performed with the environmental condition on Southwest Coast in Korea. In the result, lateral displacement is not exceed allowable displacement and a superiority of dynamic behavior of new hybrid support structure is validated by natural frequency analysis. Consequently, the hybrid support structure presented in this study has a structural stability enough to be applied on real-site condition in Korea. The optimized structures based on the preliminary design concept resulted in an efficient structure, which reasonably reduces fabrication costs.

(게재일: 2013.06.27)
일면전단 오스테나이트계 스테인리스강 및 탄소강에 관한 많은 실험 및 해석적 연구가 수행되어졌고, 수정된 내력평가식이 제안되었다. 본 연구에서는 볼트배열(2행 1열, 2행 2열)과 하중방향 연단거리를 주요변수로 하여 이면전단 볼트접합부 실험체가 제작되었고, 단순인장실험이 실시되었다. 고정변수로는 하중직각방향 연단거리, 볼트직경, 피치, 게이지를 설정하였다. 최대내력과 파단형태와 같은 실험결과와 현행기준식에 의한 예측결과와 비교 검토되었다. 볼트배열에 따른 블록전단내력평가식이 제안되었다.

Many experimental and numerical researches for thin-walled carbon steel and austenitic stainless steel single shear bolted connections have been conducted and the modified design equations of ultimate strength were proposed. In this study, the tests of double shear bolted connections with bolt arrangements ( , ) and end distance parallel to the loading direction as main variables were performed. Specimens were planed with a constant dimension of edge distance perpendicular to the loading direction, bolt diameter, pitch and gauge like single shear bolted connections. The test results such as ultimate strength and fracture mode were compared with those of current design standards. Furthermore, modified block shear equations for double shear bolted connections were suggested.

(게재일: 2013.10.27)