송전철탑의 풍진동 저감을 위한 마찰형 보강기구 개발

문병욱 단국대학교 대학원 2017 국내박사

Destruction of the infrastructures does not only endanger life safety but also causes significant economic loss due to electricity failure and paralysis of transportation. Many transmission towers, one of the major steel infrastructures, are constructed on the area such as mountain and shore where the effect of wind is significant so that the resulting high potential of collapse causes need of retrofitting those structures. However, transmission tower, in the form of slender truss, requires retrofitting methods different from existing methods developed for the building and bridge structures. Enhancing energy dissipation capacity incorporating static retrofit approaches could improve wind-resistant performance of the transmission tower effectively, since wind loads have considerable dynamic components and dynamic response amplification can be suppressed by damping effects. Accordingly, this study intends to develop an cost-effective and installation-convenient friction damper-type retrofitting device preventing collapse of the transmission tower. 1) A half-scaled substructure test was performed to evaluate the buckling and structural safety of an existing transmission tower subjected to wind load. A loading scheme was devised to reproduce the dead and wind loads of a prototype transmission tower, which uses a triangular jig mounted on the reduced model to which the similarity law of a half length was applied. As the result of the preliminary numerical analysis carried out to evaluate the stability of a specimen for the design load, it was confirmed that the calculated axial forces of tower leg members were distributed to 80~90% of an allowable buckling load. By inspection of load-displacement curves, displacements and strains of members, it is considered that the local buckling results from additional eccentric force by unbalanced deformation because the time that is reached to yielding stress due to the bending moment is different at each point of a same section. 2) Friction-type reinforcing members (FRM) to enhance the resistance to wind loads of a transmission tower through both enhancing stiffness and increasing damping are energy dissipation devices that utilize bending deflection of a tower leg. In this study, the hysteretic behavior of the transmission tower structure with FRMs was experimentally investigated through cyclic loading tests on a half scale substructure model. Firstly, the variation of friction forces and durability of the FRM depending on the type of Friction-inducing materials used in the FRM were examined by performing the cyclic loading tests on the FRM. Secondly, cyclic loading tests of a half-scale two-dimensional substructure model of a transmission tower with FRMs were conducted. Test results show that the FRM, of which desired maximum friction force is easily regulated by adjusting the amplitude of the torque applied to the bolts, have stable hysteretic behaviors and it is found that there exists the optimum torque depending on a design load by investigating the amount of energy dissipation of the FRMs according to the increase of torque. 3) Performance of wind-induced response reduction of the transmission tower with FRMs was estimated analytically using time history of wind loading defined by wind tunnel test. Analysis results show that FRMs could reduce displacement response, axial forces of leg members and reaction forces of the transmission tower. The optimized maximum friction force of the FRM is 5~10% of axial force of leg members at the bottom of the tower. To maximize deformation of the FRM, toggle systems were considered. As a result, top displacements and axial forces of leg members of the transmission tower were decreased effectively. 태풍과 같은 풍하중에 의한 국가 인프라 시설의 파괴는 인명피해 뿐만 아니라 정전 및 송전체계 마비로 인한 경제적 손실을 발생 시킨다. 주요 전력 운송 수단인 송전철탑은 산악 및 해안지역 등 풍하중의 영향을 크게 받는 곳에 위치하며 노후화된 것이 많아 붕괴의 위험성이 크기 때문에 보강이 필요하다. 그러나 송전철탑은 세장한 트러스 형식의 구조물이므로 종래에 건물 및 교량을 대상으로 개발, 적용되던 것과는 다른 보강기법이 요구된다. 풍하중에는 동적성분이 포함되어 있으며 동적응답은 감쇠를 통해 저감시킬 수 있기 때문에 정적보강과 함께 에너지소산능력을 가지는 보강방법은 송전철탑의 내풍성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 따라서 본 논문에서는 태풍 등의 풍하중에 대하여 송전철탑의 부재 손상 및 붕괴를 방지하기 위해 보강효과가 우수하고 설치가 용이하며 경제적인 마찰형 보강기구를 개발하는 것을 목표로 한다. 1) 풍하중에 대한 기존 송전철탑의 좌굴 및 구조적 안정성을 평가하기 위해서 축소부분구조 실험을 수행하였다. 원 송전철탑에 작용하는 중력 및 풍하중을 재현하기 위해서, 1/2크기의 상사법칙을 적용한 축소모델의 상부에 설치된 삼각형태의 지그를 이용하여 가력하는 방법을 고안하였다. 설계하중에 대한 실험체의 안정성을 평가하기 위해서 예비수치해석을 수행한 결과, 계산된 주주재의 축력은 허용좌굴하중의 80~90% 사이에 분포하고 있음을 확인하였다. 하중-변위 곡선, 변위, 부재별 변형률을 검토한 결과, 이러한 국부좌굴의 발생은 동일한 단면내에서도 휨모멘트로 인해 항복응력에 도달하는 시간이 위치별로 다르기 때문에 변형의 불균형에 의해서 발생한 부가적인 편심에 기인한 것으로 판단된다. 2) 강성보강과 에너지소산을 통한 보강방법으로 송전철탑의 주주재의 휨변형을 이용한 마찰형 보강기구를 제안하였다. 1/2 축소 부분구조 실험을 통하여 송전철탑에 설치된 마찰형 보강기구의 이력거동 특성을 분석하였다. 첫 번째로 마찰형 보강기구에 사용되는 마찰재의 종류에 따른 마찰력 변화와 내구성을 검토하기 위해 반복가력 실험을 수행하였다. 두 번째로 2차원 1/2 축소 부분구조를 대상으로 반복가력 실험을 수행하였다. 실험 결과 마찰형 보강기구는 볼트 조임력을 통하여 쉽게 최대 마찰력을 조절할 수 있었으며 안정적인 이력거동을 나타냈다. 볼트 조임력의 증가에 따른 마찰형 보강기구의 에너지 소산량을 분석한 결과 설계하중에 따라 최적의 조임력이 존재함을 확인 하였다. 3) 풍동실험에 의해 얻어진 시간이력 풍하중을 적용하여 마찰형 보강기구의 송전철탑 풍응답 저감 효과를 해석적으로 검토하였다. 수치해석 결과로부터 마찰형 보강기구 설치 시 구조물의 변형과 주주재의 부재력, 기초에 전달되는 하중을 저감시킬 수 있음을 확인하였다. 마찰형 보강기구의 최적 항복하중은 기존의 최하단 주주재가 부담했던 하중의 5~10%인 것으로 확인 되었다. 마찰형 보강기구의 변위를 최대화하기 위해 토글 시스템을 적용하였으며 그 결과 최상층 변위와 주주재의 부재력을 효과적으로 감소시키는 것으로 확인되었다.

마찰감쇠기의 제진성능에 관한 실험적 연구

문병욱 檀國大學校 2005 국내석사

최근 빈번한 지진으로 인해 건축구조물의 내진성능을 높이기 위한 대안의 필요가 대두되고 있다. 기존 건물이나 신축 건물의 일부는 부재의 비탄성 변형으로 에너지 소산을 일으켜 붕괴를 방지하도록 설계 하였다. 다른 방법으로 제안된 것이 감쇠장치를 이용한 에너지 소산 방법이다. 이 방법은 감쇠장치에서 에너지 소산을 일으켜 지진과 같은 외부 하중에 대한 단위부재의 응력 부담을 줄여 준다. 이와 같은 감쇠장치를 설치하였을 때 전체 구조물은 설치 브레이스로 인한 강성 증가와 감쇠기에 의한 구조물 감쇠 증가의 효과가 발생한다. 비탄성 거동을 하는 구조물에 감쇠장치로 감쇠를 증가 시키면 구조 부재에 의한 에너지 소산 능력이 작아도 된다는 이점이 생긴다. 본 논문에는 여러 감쇠장치 중 설치가 용이하고 높은 에너지 소산성능을 갖는 마찰감쇠기의 성능을 실험적으로 검증하고 근사해석을 위한 등가선형화 기법을 이용한 해석방법을 다음과 같은 순서로 제시하고자 한다. 마지막으로 마찰감쇠기를 송전철탑의 축소모형에 설치하여 풍진동 저감을 위한 에너지 소산성능을 실험적으로 검증하였다. 각각의 연구내용은 다음과 같다. 1) 마찰감쇠기의 역학적 거동 마찰 감쇠기의 역학적 거동을 살펴 보기위하여 쿨롬 모델을 이용한 수치해석을 수행하였다. 브레이스 강성과 구조물 강성이 고려된 이선형 시스템을 시간이력 해석으로 가새를 이용한 회전형 마찰 감쇠기의 특성을 연구하였다. 그리고 가새를 이용한 회전형 마찰 감쇠기의 재진성능을 수치 해석을 통하여 평가하였다. 2) 마찰감쇠기 실험 토크렌츠를 이용하여 조임력을 주었을 때 볼트와 너트에 작용하는 조임력과 슬립 모멘트의 관계를 실험을 통하여 구하였다. 그리고 가진 진동수, 변위 크기 그리고 볼트의 조임력의 영향에 관하여 연구하였다. 1층 구조물 모델을 제작하여 마찰 감쇠기의 성능을 확인하고자 진동대 실험을 수행하였다 3) 마찰감쇠기의 등가선형화 설치용 가새의 강성을 고려한 마찰감쇠기-가새 시스템의 등가 선형화 기법을 제안한다. 이 방법은 마찰감새기-가새 시스템 변형의 피크 분포를 Rayleigh 분포로 가정하여 유효강성과 유효감쇠를 계산한다. 실험적 검증을 위하여 회전형 마찰감쇠기를 설치한 3층 건물모형을 대상으로 진동대 실험을 수행한 결과를 이용하여 제안된 등가선형화 기법을 시스템 식별 및 모델갱신 기법과 비교하였다. 4) 송전철탑의 풍진동 저감을 위한 마찰형 보강기구의 성능실험 송전철탑의 풍진동 저감을 위하여 마찰형 보강기구를 설계하여 해석과 실험을 통해 성능을 검증하였다. 감쇠기 설치에서 구조물 초기강성을 증가 시키기 위한 방법을 주주재의 십자보강으로 제안 하였다. 기존 전단변형 구조물에서는 가새를 이용한 설치가 효과적이지만 송전철탑과 같이 휨변형이 지배적인 구조물에는 주주재의 단면을 증가 시켜주는 방법인 십자보강을 이용한 감쇠기 설치가 효과적이다. 수치해석을 통하여 주주재 보강형이 가새형보다 등가감쇠비와 등가강성이 큰 값을 갖는 것으로 확인되었다. 본 논문에서 제시한 주주재 보강형 마찰감쇠기의 송전철탑 풍진동 저감성능을 검증하기 위하여 단위 마찰감쇠기의 특성실험을 수행하고 송전철탑의 축소모형에 실제로 설치하여 반복재하실험을 통해 설치시 문제점과 에너지 소산성능을 파악하였다.

ATF4-Mediated Cysteine Metabolism Is Associated with c-MYC mRNA Translation through AGO2 S-Sulfhydration

이지원 강릉원주대학교 일반대학원 2023 국내석사

Cancer metabolic reprogramming is one of the hallmarks of cancer. A typical example is the aerobic glycolysis, known as the Warburg effect, which is promoted to meet high demand for growth and survival of cancer cells. However, glucose is not sufficiently present in the tumor microenvironment, therefore cancer cells must rewire their metabolism for rapid adaptation to limited presence of glucose. Here, I report that glucose deprivation shifts metabolism toward the cysteine metabolism by activating transcription factor 4 (ATF4) which is known to coordinate signals from metabolic stress such as amino acid scarcity. I observed that ATF4 expression is induced under the low level of glucose and promotes the upregulation of cysteine metabolic enzymes, 3-mecaptopyruvate sulfurtransferase (MPST) and Solute carrier family 7 member 11 (SLC7A11; also known as xCT, cystine/glutamate transporter), for adapting to energy stress possibly by MPST-mediated pyruvate production. Interestingly, MPST has been known to produce hydrogen sulfide (H2S) as a by-product in conversion of 3-mercaptopyruvate to pyruvate. However, very little is known about how MPST-H2S axis influences growth and migration of cancer cells under metabolic stress. In this study, I focused on the aspect of H2S produced by MPST and investigated its involvement in acquiring cancer traits such as migration. Micro-RNAs (miRNAs) are functional small RNA molecules that silence gene expression at post-transcriptional level. Although many genes involved in cellular metabolism are targeted by miRNAs, it has not been intensively studied whether altered metabolic processes influence miRNA-mediated gene expression resulting in cancer progression. I report here that H2S generated through cysteine metabolism influenced c-MYC, proto-oncogene, mRNA translation and induced cancer cell migration. Mechanistically, H2S induced S-sulfhydration of AGO2, a central player in miRNA-induced gene silencing. I observed that S-sulfhydrated AGO2 is translocated into the nucleus which may cause reduced interaction of AGO2 and mature miRNA in the cytoplasm. As a proof of concept, c-MYC, a target gene of let-7b miRNA, was upregulated at post-transcriptional level in the condition where AGO2 sulfhydration is induced, eventually promoting cancer cell migration. These findings suggest a novel mechanism by which increased cysteine metabolism upregulates c-MYC mRNA translation by modulating AGO2 function and such has potential as a therapeutic target in cancer. 암 대사 재프로그래밍 (Cancer metabolic reprogramming)은 암 특징들 (hallmarks of cancer) 중 하나이다. 대표적인 예로 와버그 효과 (Warburg effect)라고 알려진 호기성 해당과정 (aerobic glycolysis)은 암세포의 성장과 생존에 유리하게 작용하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 포도당 (Glucose)은 종양 미세 환경 (Tumor microenvironment)내에 충분히 존재하지 않기 때문에, 암세포는 제한된 포도당 환경에 빠르게 적응하기 위해 세포의 대사과정을 변화시킨다. 본 연구에서는 포도당 결핍 상황에서 아미노산 결핍과 같은 대사 스트레스의 신호를 인지하는 전사 인자인 Activating transcription factor 4 (ATF4)에 의해 시스테인 대사로 전환됨을 확인하였다. 포도당 결핍 시 ATF4 발현이 증가하고 시스테인 대사 효소인 3-Mecaptopyruvate sulfurtransferase (MPST)와 Solute carrier family 7 member 11 (SLC7A11 ; 또는 xCT) 을 상향조절을 확인하였고 이는 MPST-매개 피루브산 (pyruvate)을 통해 대사 스트레스에 적응함을 암시한다. MPST는 3-mecaptopyruvate를 pyruvate로 전환함으로써 부산물로 황화수소 (Hydrogen sulfide; H2S)를 생성하는 것으로 알려져 있다. 하지만 대사 스트레스 하에서 MPST-H2S가 암세포의 성장과 이동에 어떻게 영향을 미치는지는 거의 알려져 있지 않다. 본 연구에서는, MPST에 의해 생성된 H2S에 초점을 맞추고 세포 이동성과 같은 암 특성의 변화를 확인하였다. Micro-RNAs (miRNAs)는 전사 후 수준에서 유전자 발현을 침묵시키는 기능을 하는 작은 RNA 분자이다. 세포 대사에 관여하는 많은 유전자들이 miRNA의 표적이 되지만, 변경된 대사 과정이 miRNA-매개 유전자 발현에 영향을 주어 암 진행을 유도한다는 연구는 부족하다. 본 논문에서는 시스테인 대사를 통해 생성된 H2S가 종양유전자인 c-MYC mRNA 번역에 영향을 미치고, 이로 인해 세포 이동성이 촉진됨을 관찰하였다. 분자적 기작으로는, H2S는 miRNA-유도 유전자 침묵 (miRNA-induced gene silencing; RISC)의 중심 역할을 하는 AGO2의 황-황화 (S-sulfhydration)를 유도하고, 황-황화된 AGO2는 세포질에서 핵으로 이동하여 AGO2와 miRNA와의 결합력을 감소시킨다. 이로 인해 AGO2 황-황화가 유도되는 조건에서 let-7b miRNA의 표적유전자인 c-MYC mRNA의 번역은 상향조절되고 결국 암 세포 이동을 촉진한다. 이러한 발견은 증가된 시스테인 대사가 AGO2 기능을 조정하여 c-MYC mRNA의 번역을 상향 조절하는 새로운 메커니즘을 제시하고 이것은 암세포 치료 표적으로서의 가능성을 지니고 있다.

Design and experimental investigation of Tuned Liquid Column Dampers for reducing wind response of buildings

딩원신 단국대학교 2017 국내석사

고층건물의 풍하중을 제어하기 위해 동조질량감쇠기와 동조액체감쇠기를 사용한다. 최근 들어 동조액체감쇠기의 사용이 증가하고 있다. 유체를 사용힐 경우에 제작, 설치 및 유지관리가 용이하다. 초기에는 단순하게 육면체 또는 원통형의 용기에 담긴 유체의 출렁임을 이용한 동조액체감쇠기(tuned sloshing dampers , TSDs )가 적용되었다. 이후에 중력에 의한 유체의 복원력을 이용한 동조액체기동감쇠(tuned liquid column dampers, TLCDs)가 개발되었다. TLCD 는 U 형 관에 채워진 유체를 이용하여 유동하는 유체의 비중을 높여 제어에 참여하는 질량을 높일 수 있다. 동조액체기동감쇠기(Tuned Liquid Column Damper. TLCD)에 관한 기존 연구는 하나의 고정된 풍하중 값에 의해 이루어진 것이 대부분이다. 하지만 TLCD의 감쇠는 풍하중과 오리피스의 차페율이 관련되어 있어 예측 못한 풍하중이 불어온다면 TLCD는 최적 감쇠 값에 벗어나 예상 제어효율보다 떨어지게 된다. 본 논문에서는 TLCD의 풍하중 변화에 따른 건물 제어 성능에 관하여 이론 분석 및 여러 실험과정을 통한 연구가 진행되었다. 이론적 분석은 TLCD가 설치되어 있는 단자유도 건물을 대상으로 풍하중이 파워 스펙트럼 밀도 (Power Spectral Density, PSD)와 차폐율의 관계를 이용, TLCD의 건물 제어 성능을 분석하였다. TLCD는 낮은 차폐율의 오리피스를 보유할 때 상대적으로 강한 풍하중에 대해 좋은 성능을 보여주었다. Tuned liquid dampers (TLDs) and tuned mass dampers (TMDs) are passive absorption energy devices that have been proposed to solve the vibration problems caused by wind power in high-rise buildings. Recently, TLDs have been installed in several high-rise buildings because they have many advantages over TMD, which are simple in construction and easy to maintain. Another liquid damper is tuned sloshing dampers (TSD) by the rocking motion of the liquid with a simple liquid container having a cube or a circular shape. TSD uses only a small portion of the entire liquid involved in the rocking motion to resonate with the high-rise building. In order to improve the effective mass of the participating fluids, a U-shaped tuned liquid column damper (TLCD) can be proposed. The TLCD is composed of a liquid tubular container in which the energy is dissipated through the liquid through the hole. For a given design wind load, the optimal control of the passive TLCD with the aperture can be achieved. If the wind deviates from the load, the TLCD may be invalidated by wind-induced non-optimal damping characteristics. The damping of the TLCD was provided by the blocking ratio inside the U-shaped column orifice. The detailed study on the dynamic characteristics of TLCD with different blocking ratios is studied in order to investigate the optimal control performance of TLCD under various wind loads. In the analysis phase of this study, the control performance was thoroughly investigated for the single-degree-of-freedom primary structure of TLCD equipped with different loads of wind load and blocking rate. It is confirmed that the passive TLCD with the best design of the small blocking ratio still shows good performance for strong wind excitation.

실험적 모드 해석에 기반한 석조 문화재의 이음부 강성 추정법 연구

최재성 단국대학교 일반대학원 2022 국내박사

다양한 환경적 요인들로 인해 많은 손상이 발생되고 있는 문화재들에 대한 예방적 관리체계 마련을 위해, 정기적인 점검 시에 적용 가능한 비파괴적 검사 방법에 대한 연구를 진행하였다. 구조적 역할을 하는 부재 접합부의 구조 성능을 추정하기 위한 방법에 대한 연구로서, 연구 대상은 구조적 성능 저하로 인해 해체 후 복원공사의 이력이 있는 나주 동점문 밖 석당간(羅州 東漸門外 石幢竿, 보물 제49호)이다. 문화재를 점검할 때에 실시 가능한 간단한 진동실험으로 얻을 수 있는 1차 고유진동수와 단자유도 모델을 이용하여 단순화된 식으로부터 유도된 강성 추정식의 관계성을 분석하고, 추정된 강성 값을 분석하였다. 석당간의 안정성을 평가 및 관리하기 위해서는 부재 이음부의 강성 평가가 중요하다. 따라서 단순 모델을 이용한 전역적 개념의 강성 추정법을 개선하여 이음부의 위치별 강성 추정이 가능한 다자유도 모델의 운동방정식을 라그랑지 방법으로 유도하였다. 그리고 유도된 방정식을 이용하여 이음부의 위치별 임계 강성값을 추정하였다. 이음부의 강성을 추정하는 방법은 2가지 방법을 제안하였다. 첫 번째 방법은 고유진동수와 모드 형상 정보를 이용하고 모드의 직교성 원리를 적용하여 강성을 추정하는 추정법(ES-EMA)이고, 두 번째 방법은 고유진동수 실험 정보와 FEM 해석 모델, 최적화 알고리즘을 이용하는 강성 추정법(ES-FOA)이다. 이를 위해, 나주 석당간에 대해 실험적 모드 실험 및 해석을 진행하여 강성 추정법에 필요한 5개의 고유진동수와 고유 모드 형상을 추출하고 검증하였다. 특히 ES-FOA법을 이용해서는 고유진동수 저하에 따른 강성 감소를 추정할 수 있었으며, 석당간의 해체 복원 공사 전에 측정된 고유진동수 정보와 비교하여 복원 공사 전의 이음부 강성값을 추정할 수 있었다. 또한 환경적 영향 요인들 중 하나인 지반진동에 대한 고유진동수와 강성 저하의 영향을 예측하기 위하여 지진 응답 해석을 진행하였으며, 추정된 강성값이 효과적으로 활용될 수 있음을 확인하였다. 본 연구에서 제시된 이음부 강성값 추정 방법을 이용하면, 성능이 저하된 부재와 이음부로 인해, 구조적 성능을 추정하기 어려운 문화재의 구조 안정성의 변화에 대한 정량적 추정이 가능해 진다. 즉, 진동 실험 정보가 정기 또는 부정기적으로 조사되거나, 보수, 보강 또는 복원 공사 전, 후에 진동 실험이 진행되어서 그 자료가 축적된다면, 이음부의 위치별 강성 변화 추이를 확인할 수 있다. 이는 해당 문화재의 전체적인 구조 안정성 변화를 관리하고 추정할 수 있도록 하여 문화재 예방적 관리에 도움이 될 것으로 판단된다. In cultural properties with a long history, a lot of damage is occurring due to various environmental factors. In this study, in order to prepare a preventive management system for these cultural heritages, a study was conducted on a non-destructive inspection method that can be applied during regular inspection. And, it is a study on a method for estimating the structural performance of the joint of a member serving as a structural member. The subject of the study is SukDangGan outside DongJeom Gate in Naju-Si, South Korea (Treasure No. 49). SukDangGan means a flag pole, which is a cultural heritage made of stone. It has a history of restoration work after dismantling due to deterioration in structural performance. The first natural frequency was obtained through a simple vibration experiment that can be carried out when inspecting cultural heritages. And the stiffness estimation equation was derived from the simplified equation using the 1-DOF model. The relationship between the natural frequency and the stiffness estimation equation was analyzed. Then, the estimated stiffness value was analyzed. For the evaluation and management of stability of SukDangGan, it is important to evaluate the stiffness of the joint of the member. Therefore, the stiffness estimation method of the global concept using a simple 1 DOF model was improved. The equation of motion of the multiple-DOF model, which can estimate the stiffness of each joint position, was derived by applying the Lagrangian method. And using the derived equation, the critical stiffness value for each position of the joint was estimated. Two methods were proposed for estimating the stiffness of the joint. The first method is the estimation method(ES-EMA) that estimates stiffness by using natural frequency and mode shape information and applying the orthogonality principle of mode shape. The second method is the stiffness estimation method using natural frequency, FEM analysis model, and optimization algorithm(ES-FOA). To do this, an experimental mode experiment and analysis were conducted for Naju SukDangGan. Then, five natural frequencies and mode shapes required for the stiffness estimation method were extracted and verified. In particular, by using the ES-FOA method, it was possible to estimate the decrease in stiffness due to the decrease in natural frequency. Using this method, it was possible to estimate the stiffness value of the joint before the restoration work by comparing it with the natural frequency information measured before the dismantling and restoration work of the SukDangGan. In addition, seismic response analysis was performed to predict the effect of natural frequency and stiffness degradation on ground vibration, which is one of the environmental influencing factors, and it was confirmed that the estimated stiffness value can be effectively utilized. Using the joint stiffness estimation method presented in this study, it is possible to quantitatively estimate the change in structural stability of cultural heritages, which is difficult to estimate the structural performance of due to the deteriorated member and joint. For example, if the vibration test information is regularly or irregularly investigated, or if the vibration test is conducted before and after repair, reinforcement, or restoration work and the data is accumulated, it will be possible to confirm the change in stiffness by location of the joint. It is judged that this will be helpful in the preventive management of the cultural heritage by enabling the management and estimation of changes in the overall structural stability of the cultural heritage.

토끼모델에서 몬테락(montelukast)을 경구 투여시 유방 보형물 피막구축 예방 효과에 관한 실험적 연구

김진우 서울대학교 2016 국내박사

서론: 피막 구축은 가슴성형술에서 보형물을 삽입 후 생기는 가장 흔한 합병증이다. 비후성 반흔 형성에 근섬유아세포 가 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀진 이후 Zafirlukast와 같은 약물이 이러한 기전의 억제 기능을 통해 피막 구축을 감소시킬 수 있다는 보고가 있다. 이에 저자는 항류코트리엔제 인 몬테락(Montelukast) 이 피막 구축에 어떠한 영향을 보여주는지 알아보고자 하였다. 방법: 몸무게 3kg의 암컷 흰색 뉴질랜드 토끼를 20마리 사용하였다. 양쪽 둥배근 위에 절개를 통해 subpanniculus carnosus plane에 보형물을 삽입하였다. 보형물을 삽입한 후 실험군 10마리는 매일 몬테락 2mg씩 식용수에 섞어 마시게 했다. 8주 후 42.7g 원형 유리를 이용한 tonometry 방법으로 피막 내 압력을 측정하였고 조직을 채취한 후 Masson's trichrome 염색 및 vimentin 항체와 smooth muscle actin-alpha (SMA-α) 항체를 이용한 면역염색을 시행하고 광학현미경으로 보형물 위쪽과 가장자리에서 피막 두께, 근섬유세포가 차지하는 비율, 섬유세포와 근섬유세포 개수를 비교하였다. 결과: 피막내 압력은 대조군은 평군 4.23 ± 0.97mmHg, 실험군은 평군 3.31 ± 0.96mmHg로 측정되어 대조군에서 피막 내 압력이 통계적으로 유의하게 높았다(p=0.007). 보형물의 위쪽에서 대조군의 피막 두께는 313.43 ± 155.83㎛, 실험군의 피막 두께는 240.83 ± 70.61㎛로 측정되었다. 보형물의 위쪽에서 실험군의 피막 두께가 대조군에 비하여 통계적으로 유의하지 않았다(p=0.203). 보형물의 가장자리에서 대조군의 피막 두께는 3147.91 ± 101.24㎛, 실험군의 피막 두께는 257.90 ± 90.08㎛로 측정되었다. 보형물의 가장자리에서 실험군의 피막 두께가 대조군에 비하여 통계적으로 유의하게 얇았다 (p=0.023). 보형물의 위쪽에서 근섬유세포층이 차지하는 비율이 대조군이 87 ± 8%, 실험군은 66 ± 17%으로 확인되었다. 실험군의 근섬유세포층이 차지하는 비율이 대조군에 비하여 통계적으로 유의하게 낮았다(p=0.0001). 보형물의 가장자리에서 근섬유세포층이 차지하는 비율이 대조군이 82 ± 18%, 실험군은 67 ± 18%으로 확인되었다. 보형물 가장자리에서 실험군의 근섬유세포층이 차지하는 비율이 대조군에 비하여 통계적으로 유의하게 낮았다(p=0.032). 보형물 위쪽에서 근섬유세포 개수는 대조군이 28.4±8.4, 살홈균 21.2±5.0 이다. 보형물 위쪽에서 실험군의 근섬유세포 개수는 대조군에 비하여 통계적으로 유의하게 적었다(p=0.005). 보형물 가장자리에서 근섬유세포 개수는 대조군이 33.8±10.5, 실험군 19.1±6.8 이다. 보형물 가장자리에서 실험군의 근섬유세포 개수는 대조군에 비하여 통계적으로 유의하게 적었다(p=0.0001). 보형물 위쪽에서 전체 섬유세포 개수는 대조군이 42.2±12.7, 실험군이 30.5±5.1이다. 보형물 위쪽에서 실험군의 전체 섬유세포 개수는 대조군에 비하여 통계적으로 유의하게 적었다(p=0.005). 보형물 가장자리에서 관찰된 전체 섬유세포 개수는 대조군이 44.1±16.5, 실험군이 31.2±7.8이다. 보형물 가장자리에서 실험군의 전체 섬유세포 개수는 대조군에 비하여 통계적으로 유의하게 적었다(p=0.014). 결론: 토끼 모델에서 Subpanniculus carnosus plane에 보형물을 삽입시 몬테락 을 경구 투여하여 피막 형성이 감소한 조직학적 소견을 얻을 수 있었으며, 피막 두께뿐만 아니라 콜라겐 밀도, 근섬유세포 비율, 전체 섬유세포와 근섬유세포 개수가 실험군에서 감소한 것을 또한 확인할 수 있었다. 피막의 두께와 피막구축이 직접적으로 연관된 것은 아니나, 적어도 피막 형성의 감소로 구축이 감소할 수 있다는 가능성을 확인할 수 있었다.

(A)New Type Liquid Damper for Reducing Bi-directional Wind Responses of Tall Buildings

정희산 단국대학교 2009 국내석사

The current trend toward structures of ever increasing eights and the use of lightweights, high strength materials and advanced construction techniques have led to increasingly flexible and lightly damped structures. Understandably, these structures are very sensitive to environmental excitations such as wind and earthquakes. This causes unwanted vibrations inducing possible structural failure, occupant discomfort and malfunction of equipment. Hence, it has become important to search for practical and effective devices to suppress these vibration. The liquid column vibration absorbers (LCVAs) with four different ratios of the cross-sectional area of the vertical liquid column to that of the horizontal liquid column are produced. The effects of the variation of the cross-sectional area ratio, and the influence of the vertical liquid column height by elevating liquid level are investigated for each LCVA. The key parameters of LCVA such as natural frequency, damping ratio, head loss coefficient and mass parameter are identified quantitatively based on the shaking table tests under sine wave excitation. Assuming the global behavior of the LCVA as a linear system, various design parameters are identified and compared with those calculated using the dimensions of the LCVA. System identification process is performed for experimentally obtained transfer functions using the ratio of input and output to find the dynamic characteristics of the LCVA. It is confirmed from system identification results that the performance of LCVA is superior to that of TLCD in terms of damping ratio and mass parameter associated with the participation of control forces. A tuned liquid column and sloshing damper (TLCSD) using a tuned liquid column damper (TLCD) and a tuned sloshing damper (TSD) is introduced in this study. Two dampers are usually needed to reduce wind-induced response of tall buildings since they are along and across wind responses. A proposed new type bi-directional damper has the advantage of controlling both responses with one damper. One of objectives of this study is to derive analytical dynamics to investigate coupled effects due to TLCD and TSD. Another objective is to investigate the effect of coupled control force due to TLCD and TSD on the dynamic characteristic of the bi-directional damper based on analytical dynamics. Shaking table tests were undertaken to experimentally grasp dynamic characteristics of the bi-directional damper under white noise excitation. Its dynamic characteristic is expressed by the transfer function from the shaking table acceleration to the control force generated from the bi-directional damper. Finally, its design parameters are identified based on the coupled dynamics, which include the mass ratio of horizontal liquid column to total liquid for a TLCD, and the participation factor of the fundamental liquid sloshing for a TSD and damping ratio for both cases.

광물찌꺼기 내 황철석 피복처리에 의한 산성배수 발생저감 연구

劉煥勤 강원대학교 일반대학원 2015 국내석사

본 연구에서는 광물찌꺼기에 포함되어 있는 황철석의 표면에 피막(피복)형성을 통한 산성배수 발생 저감 처리의 현장 적용 가능성을 고찰하였다. 실험에 사용한 시료는 송천광산의 광물찌꺼기로서 XRF(X-ray Flourescence) 분석결과 Fe2O3T이 27.80%, SiO2 24.70%, SO3 15.70%로 SO3와 Fe2O3T이 매우 높은 조성을 나타냈으며, XRD(X-ray diffraction) 분석에 의하면 석영, 황철석, 스코로다이트가 광물찌꺼기의 주요 구성광물이다. 산-염기 평가법(Acid Base Accounting, ABA)과 순 산발생량 시험(Net Acid Generation, NAG)으로부터 송천광물찌꺼기의 산발생가능성을 확인하였다. 광물찌꺼기 내 황철석의 피막형성가능성을 확인하기 위하여 규산칼슘(CaSiO3) 및 인산칼륨(KH2PO4)의 농도를 변화시키며, 광물찌꺼기와 피막형성제의 고액중량비 1:100으로 교반 반응시켜 피막 처리하였다. 피막 처리 후 과산화수소 수용액으로 강제 산화시켜 산화억제효율을 평가하였다. 산화억제효율 실험 결과, 피막형성제의 농도가 높아질수록 광물찌꺼기 내 황철석의 표면에 많은 피막을 형성함으로써 광물찌거기 내 황철석으로부터 총 철이온(Total Fe; Fe2+와 Fe3+)의 발생량이 감소하였다. 인산칼륨으로 피막 처리한 광물찌꺼기와 피막 처리하지 않은 광물찌꺼기는 강제 산화시킨 수용액의 pH가 산성이였으나, 규산칼슘의 경우 pH가 5이상을 유지하여 산성배수발생과 중금속 용출을 억제하였다. 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)과 EDS(Energy Dispersive X-ray Spectrometer)성분분석을 통해 피막형성여부를 확인하였다. 광물찌꺼기 내 석영 및 규산광물의 존재로 철규산염 피막의 유무는 확인이 불가능하였으나, 인산칼륨으로 피막 처리한 경우 피막 처리하지 않은 광물찌꺼기에서 검출되지 않았던 인(phosphorus)성분이 추가로 측정되어 철인산염 피막의 형성을 확인하였다. 현장적용가능성을 고찰하기 위해 광물찌꺼기와 피막형성제의 고액중량비별 피막형성을 실시하였다. 고액중량비별 피막처리 후 산화억제효율 실험결과, 피막형성제의 양이 적어질수록 광물찌거기 내 황철석이 피막을 형성하지 못하고 산화되어 Total Fe의 발생량이 증가하였다. 이에 피막형성제의 양을 최소화하고 피막형성제의 농도를 증가시켜 피막처리를 실시한 후, 산화억제효율을 실험한 결과 피막형성제의 양이 적어도 피막형성제의 농도가 높으면 피막이 형성되어 황철석의 산화가 억제되는 것을 보였다. 적치장에 적치된 다양한 크기의 광물찌꺼기를 고려하여 입도 크기에 따른 피막형성을 실시한 결과 광물찌꺼기의 입자크기가 커질수록 피막형성제의 농도를 낮추어도 피막형성이 가능함을 나타내였다. 이는 입자크기가 커질수록 표면에 노출된 황철석의 양이 적어졌기 때문인 것으로 판단되며, 따라서 피막형성의 현장적용 시 적치장에 적치되어있는 광물찌꺼기의 입자크기와 피막형성제의 농도 및 양을 고려해야 할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 적치장에 방치된 광물찌꺼기를 처리하여 피막형성 가능성과 산화억제를 확인하였으며, 산화에 따른 산성배수의 발생 및 중금속 용출을 억제시켜 산성배수에 의한 피해를 감소시킬 수 있음을 실험적으로 확인하였다. The present paper deals with field applicability of pyrite coating technology to mine tailings for the reduction of acid drainage occurrence. The experimental coating procedures were applied to mine tailing samples from the Songcheon mine whose main constituent minerals are quartz, scordite, and pyrite and contents of Fe2O3T, SiO2, and SO3 are 27.8%, 24.7%, and 15.7%, respectively. Also the Songcheon mine tailings was conformed to be acid-forming potential samples from the Acid Base Assessment(ABA test)and the Net Acid Generation test(NAG test). To examine the applicability of pyrite coating technology to mine tailings, tailings of 10 grams were treated with 0.01M peroxide(H2O2) solutions of calcium silicate(CaSiO3) and potassium phosphate(KH2PO4) in various concentrations, and then the treated tailings were oxidized in 0.01M peroxide water and monitored for pH and leached heavy metal concentrations. Especially the pH of the 0.01 peroxide water reacted with calcium silicate coated tailings increased and maintained up to 5, which suggested that calcium silicate can lower the acidity of solution. Experimental results showed that the pyrite coating technology can be utilized for the treatment of mine tailings and a higher concentrated coating solution resulted in the higher coating efficiency. For field utilization of tailing coating technology, coating treatment of 1:1 tailing-solution ratio were evaluated to show that high-concentrated coating solution can be effectively adopted to lessen the occurrence of acid drainage from the piled mine tailings. Even low-concentrated coating solutions are supposed to be effectively applied to oxidation inhibition of coarser tailings. Conclusively the pyrite coating technology can be potentially applied to inhibit the occurrence of acid drainage from the piled mine tailings in field.

영화의 은유적 기능을 통한 치유 효과 연구

채희주 순천향대학교 대학원 2018 국내석사

인공지능기반 신호 및 영상 처리를 통한 건축 구조 및 시공 모니터링 시스템 개발

신윤수 단국대학교 대학원 2021 국내박사

최근 인공지능 기술의 발전은 기존의 사전 프로그래밍에 의해 수행되던 알고리즘으로는 해결할 수 없었던 문제를 해결하고 부분적으로 인간의 능력을 능가하며 자동화기술의 혁신적인 진보를 가능하게 하고 있다. 본 연구에서는 건축 모니터링 분야에서 연구중인 구조물 건전도 모니터링 (SHM), 작업자 건강 및 안전 모니터링 (OHSM), 단계별 시공 모니터링 (CPM)에 인공지능 알고리즘을 융합하여, 인공지능기반의 신호 및 영상 처리를 통한 ICT 건축 구조 및 시공 모니터링 시스템의 개발과 실험에 기반한 유효성 검증을 통해 인공지능 기술과 건축융합기술을 개발하였다. SHM에 관한 연구로, 기존의 정밀한 구조 성능을 도출하고자 하는 고성능 SHM의 목표 수준을 낮추는 반면, 노후화된 건물 중 인력에 의한 안전점검이 요구되는 시점에 알람을 줄 수 있는 보급형 구조물 건전도 모니터링 시스템의 개발하였다. MEMS센서와 라즈베리파이, LoRa통신으로 구성된 센서 시스템에 머신러닝을 위한 분산처리 수집 알고리즘을 탑재하여 보급형 SHM 시스템을 구성하였다. 성능검증을 위해 실험실 규모의 모형 테스트를 진행하였으며 검증이 완료된 후 실제 건물 5개소에 개발된 시스템을 설치하여 데이터를 수집하였다. 육안에 의한 공사현장 작업자 관리의 한계를 해결하기 위해 웨어러블 센서로 제작된 센서 시스템이 개발되고 있으나 고가의 웨어러블 센서는 다수의 작업자에게 보급되지 않고 있다. 이에 OHSM에 관한 연구로, 공사현장의 단일 CCTV로부터 다수의 작업자를 관리할 수 있는 실시간 공사현장 안전 모니터링 시스템의 개발하였다. CCTV 영상 내에서 작업자와 위험물의 위치를 추출하기 위해 CNN 기반의 실시간 객체 탐지 알고리즘인 YOLO를 적용하였으며, 위험물로부터 작업자의 거리를 정밀하게 추출하기 위해 위험물의 부피와 방향성을 고려할 수 있는 객체방향 추정기법을 제안하여 적용하였다. 개발된 알고리즘을 검증하기 위해 실제 공사현장 CCTV에서 취득된 영상에서 실시간으로 트럭과 작업자를 추적함과 동시에 객체 사이의 거리를 추출하였다. 단계별 시공 모니터링 즉, CPM을 위해 설계도면과 시공된 부재의 형태 검토가 필요하다. 이에 시공 형상을 관리하기 위해 이미지에서 구조물의 형상을 추출하고 도면과 비교할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 이미지에서 객체의 위치와 정확한 형상을 추출할 수 있는 Mask R-CNN을 적용하기 위해 데이터를 수집하고 훈련을 통해 딥러닝 모델을 생성하였다. 생성된 모델을 통해 이미지 내에서 건물의 개구부를 구분하여 마스크로 변환된 데이터로 취득하였으며, 사선방향에서 취득된 이미지를 정면방향으로 정렬시키기 위해 호모그래피 행렬을 적용하였다. 시스템의 검증을 위해 개발된 알고리즘으로부터 도출된 마스크 데이터를 도면과 비교함으로써 높은 정밀도를 확인하였다.