차량거동 요소별 승차감 정성적 평가에 관한 연구

김종호,김장락,문형철,이재훈,손덕수 한국도로학회 2015 한국도로학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.10

고속도로는 도로이용자에게 최상의 서비스를 제공하는 도로이며 설문조사결과 고속도로를 이용함에 있 어 가장 큰 관심사는 안전을 포함한 주행쾌적성이다. 현재 고속도로를 포함한 모든 도로의 평탄성을 판단 하는 지수로서 IRI(International Roughness Index)가 활용되고 있으나, IRI는 2차원적 분석을 통한 결 과값이다. 즉, 1/4 Car(Quater Car)인 한 개의 바퀴에 대한 상하 움직임을 나타낸 것이라고 할 수 있다. 그러나 실제 차량은 노면의 프로파일 형태에 대한 4개의 바퀴에서 발생하는 움직임에 따라 차량내부의 탑 승자에게는 상, 하, 좌, 우의 거동이 발생하게 된다. 이러한 4개의 바퀴(Full-Car)를 통해 나타나는 차량 거동요소를 이용하여 도로관리 및 이용자 측면의 새로운 평탄성 관리기준을 마련하기 위해 차량거동 요소 별 거동량에 따른 정성적 평가를 수행하였다. 본 연구를 수행하기 위해 다음과 같이 세 가지 부분의 연구를 수행하였다. 첫 번째, 평탄성(승차감)에 영향을 주는 차량거동 요소를 선정하였다. 테스트 차량에 차량거동량 측정 이 가능하도록 센서를 설치하고 다양한 형태의 노면을 주행하여 나타나는 차량거동 요소를 확인하였으며 Roll, Pitch, Bounce의 거동이 주요 요소인 것을 확인하였다. 두 번째, 차량 거동요소를 구현할 수 있는 시뮬레이터를 제작하였다. 차량의 거동요소를 개별적으로 구 현하여 양호, 보통, 불량의 정성적인 평가를 수행하기 위해 시뮬레이터를 제작하였으며 Roll, Pitch, Bounce의 거동요소를 각각 조절하여 구현할 수 있었다. 세 번째, 차량 거동요소별 거동량에 따른 정성적 평가를 수행하였다. 시뮬레이터를 이용하여 Roll, Pitch, Bounce의 차량거동 요소 중 1개 요소의 거동량을 조절하여 구현하고 시뮬레이터에 1인이 탑승하 여 정성적인 평가를 수행하였다. 정성적 평가자는 성별, 직업군, 전문가여부, 운전여부 등을 고려하였다.

탑승자의 승차감에 영향을 주는 차량 거동요소의 주파수 특성 분석

손덕수,이재훈,이경배,권순민,김장락 한국도로학회 2016 한국도로학회 학술발표회 논문집 Vol.2016 No.06

노면의 요철은 차량의 동역학적 거동에 의해 시트의 진동 또는 움직임을 유발하여 탑승자의 승차감을 저해시키는 요인이 된다. 차량의 동역학적 거동을 단순화한 모델 중 IRI(International Roughness Index)를 비롯하여 널리 적용되고 있는 Quarter-car모델은 그림 1과 같이 네 바퀴 차량의 1/4 모델로서, 현가상질량(sprung mass)의 수직 변위를 계산하는 모델이다. 그러나 실제 차량의 거동은 수직 방향 거동 외에도 네 바퀴의 거동 차이에 의해 그림 2와 같이 중심축에 대한 회전 운동을 하며, 이로 인해 시트에 앉아 있는 탑승자의 회전진동을 유발한다. 탑승자의 진동방향은 3축 병진운동과 각 축의 회전운동으로 그 림 3과 같이 정의할 수 있으며, 직진 주행 중인 차량으로 가정할 경우 z축에 대한 회전운동인 yaw 거동은 발생하지 않는다. 따라서 본 연구에서는 roll, pitch 회전거동과 연직 z방향 거동에 노출된 탑승자의 승차 감을 모사, 평가하기 위해 그림 4와 같이 시뮬레이터를 개발하였다. 또한 sin파형에 반응하는 시뮬레이터 패널 평가결과를 바탕으로 인체에 민감하게 영향을 주는 차량 거동요소의 주파수 특성을 분석하였다. 시뮬레이터 분석을 통하여 roll, pitch 및 z방향 거동의 특성에 따라 시뮬레이터에 탑승한 패널의 정성 적인 승차감 평가가 달라지는 것을 그림 5와 같이 확인하였다. roll과 pitch거동의 경우 8Hz 대역에서, z방향 거동은 4~8Hz대역에서 패널의 승차감에 가장 민감한 영향을 주는 것으로 분석되었다. 또한 양호- 불량의 경계에 해당하는 거동특성을 비교한 결과, 동일한 회전변위에 대해서 전반적으로 pitch의 영향이 더 큰 것으로 나타났다. 향후 본 연구결과를 토대로 승차감을 정량적으로 표현할 수 있는 방안을 마련할 계획이며, 도로이용자에게 보다 우수한 승차감을 제공하는데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

사용 후 핵연료 처분장 내 가스의 발생 기작 및 거동 특성 고찰

김단우,전소영,김선옥,왕수균,이민희 대한자원환경지질학회 2023 자원환경지질 Vol.56 No.2

사용 후 핵연료(SNF: spent nuclear fuel) 지하 처분장에서 발생된 가스는 처분장 내에서 자체로 이동성이 클 뿐 아니라, 처분장 내 방사성핵종 거동에도 영향을 줄 수 있다. 지하 처분장 방벽 내에서 가스-핵종 발생 및 거동 기작에 대한 연구와 가스 거동이 처분장의 안전성에 미치는 영향에 대한 연구가 처분장 건설 이전에 충분히 수행되어져야 함에도 불구하고, 처분장 다중 방벽 내 가스-핵종 거동에 대한 연구는 국내는 물론 국외에서 조차 매우 초보적인 단계이다. 본 연구에서는 지하 SNF 처분장 내 가스 발생과 거동 특성과 관련된 국내외 선행연구 결과들을 고찰하여, 가스 발생/거동 기작을 처분장의 수리지질학적 진화과정에 따라 분류하여 설명하였다. 처분장 내 가스 발생을 크게 SNF의 핵분열에 의한 방사성 가스 생성, SNF 저장 용기의 부식에 의한 가스 발생, 지하수의 산화-환원 반응에 의한 가스 생성, 미생물 활동과 천연 방벽 내 지화학적 반응에 의한 가스 생성 등 총 5가지 유형으로 구분하여 정리하였다. 처분장 다중 방벽 내 가스 거동과 관련된 선행연구 자료들을 정리하여, 방벽 내 가스 거동 시나리오를 다공성 매체에서 일어나는 거동 형태에 따라, 총 4가지 형태(① visco-capillary 흐름을 포함하는 공극 내 자유상 가스 이동, ② 공극 수 내 용존상 기체로서 이류 및 확산 이동, ③ 체적팽창에 의한 거동(dilatant pathway), ④ 가압파쇄에 의한 인장 절리 흐름 등)로 구분하여 제시하였다. 본 연구를 통해 고찰한 SNF 처분장의 다중 방벽 시스템 내 가스 발생 기작과 거동 특성자료들은, 향 후 지하 SNF 처분장 내 가스-핵종 거동관련 다양한 실험 및 모델링 연구를 계획하고, 국내 건설할 처분장의 안전성을 가스 거동관점에서 평가하는데 유용하게 사용될 것으로 기대한다.

교량 이상거동 감지를 위한 변위궤적 스마트 모니터링에 관한 연구

김은진 ( Kim Eun Jin ),문영철 ( Moon Young Chul ),박윤용 ( Park Yoon Yong ),조성일 ( Jo Sung Il ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.2

PSC교량을 포함한 교량 시설물은 공용 중 이상기온(폭염, 혹한)이나 지진 등과 같은 교량 안전에 불리한 외적요인에 노출될 우려가 높아지고 있으며, 이러한 교량의 유지관리 환경변화 요인은 교량에 예기치 못한 이상거동 발생을 유발하여 종종 교량의 안전에 막대한 영향을 끼치는 사례가 증가하고 있다. 그러나 기존 교량거동 유지관리를 위해 인력에 의한 간헐적 점검을 시행하고 있으나 협소한 공간 및 측정값의 오류 등의 인력점검 한계로 실제적으로 유지관리 되어야 할 교량의 거동이력과 거동한계의 초과여부 등을 지속적으로 관리하기 어려운 실정이다. 본 연구는 기존 교량거동 유지관리의 문제점과 한계 개선을 위해 정량적 거동궤적 데이터를 기반으로 예방적 유지관리 체계를 구축을 위한 연구로서, 교량 거동궤적을 효율적으로 측정할 수 있는 아날로그와 디지털 타입의 계측기를 개발하고 현장 설치 및 모니터링 하는 시스템(B.T.S)을 구축하였다. 향후 현장에서 측정되는 실제적인 거동데이터를 기반으로 개발된 장치의 최적화와 관리기준 설정을 통한 이상거동 감시시스템을 구축하고, 교량 유지관리의 새로운 패러다임을 재시 할 예정이다.

고준위방사성폐기물 심층처분장 모델링을 위한 불연속체 기반 수리-역학 복합거동 해석기법 현황 분석

권새하(Saeha Kwon),김광일(Kwang-Il Kim),이창수(Changsoo Lee),김진섭(Jin-Seop Kim),민기복(Ki-Bok Min) 한국암반공학회 2021 터널과지하공간 Vol.31 No.5

고준위방사성폐기물 심층처분장 내 천연방벽은 방사성핵종의 누출을 방지 및 지연할 수 있는 수리학적 특성을 갖춰야 한다. 결정질 암반의 경우 불연속면에 의해 수리학적 성능이 결정되기 때문에, 불연속면의 수리-역학적 복합거동에 대한 자세한 모사가 필요하다. 불연속체 기반 해석기법은 불연속면의 생성, 전파, 변형, 미끄러짐과 같은 복잡한 거동을 구현할 수 있어 결정질 암반 모사에 적합하다. 본 연구에서는 불연속면에서의 수리-역학 복합거동에 초점을 맞추어, UDEC, 3DEC, PFC, DDA, FRACOD, TOUGH-UDEC과 같은 상용화된 불연속체 기반 수리-역학 복합거동 해석기법을 조사하였다. 블록 기반 불연속체 해석기법의 경우 주로 불연속면 상에서 진행되는 유체 유동을 바탕으로 수리-역학 복합거동을 해석하였고, 그중 일부는 다른 수리학적 해석기법과의 결합을 통하여 모델 전체에 대한 수리-역학적 복 합거동을 제공하였다. 입자 기반 불연속체 해석기법의 경우에는 입자 사이로 흐르는 유체를 반영하여 불 연속체 모델 전체에 해당하는 수리-역학적 복합거동 모사가 가능하다. 현재까지 상용화된 불연속체 기 반 복합거동 해석기법은 2차원 해석만 제공하거나, 수리학적 해석 성능이 떨어지고, 불연속면에서의 유 체 유동만 고려되거나, 자세한 수리학적 해석을 지원하지 않는 등의 한계점이 있어 고준위방사성폐기물 심층처분시스템의 정확한 수리-역학 모델링에는 적합하지 않을 수 있다. 본 기술보고에서 검토한 다양 한 해석기법들의 장단점을 참고하여 향후 처분시스템을 정확하고 자세하게 모사할 수 있는 불연속체 기 반 수리-역학 복합거동 해석기법의 개발이 필요하다. Natural barrier systems surrounding the geological repository for the high-level radioactive waste should guarantee the hydraulic performance for preventing or delaying the leakage of radionuclide. In the case of the behavior of a crystalline rock, the hydraulic performance tends to be decided by the existence of discontinuities, so the coupled hydro-mechanical(HM) processes on the discontinuities should be characterized. The discontinuum modelling can describe the complicated behavior of discontinuities including creation, propagation, deformation and slip, so it is appropriate to model the behavior of a crystalline rock. This paper investigated the coupled HM processes in discontinuum modelling such as UDEC, 3DEC, PFC, DDA, FRACOD and TOUGH-UDEC. Block-based discontinuum methods tend to describe the HM processes based on the fluid flow through the discontinuities, and some methods are combined with another numerical tool specialized in hydraulic analysis. Particle- based discontinuum modelling describes the overall HM processes based on the fluid flow among the particles. The discontinuum methods that are currently available have limitations: exclusive simulations for two-dimension, low hydraulic simulation efficiency, fracture-dominated fluid flow and simplified hydraulic analysis, so it could be improper to the modelling the geological repository. Based on the concepts of various discontinuum modelling compiled in this paper, the advanced numerical tools for describing the accurate coupled HM processes of the deep geological repository should be developed.

동적거동에 기초한 약진지역 철골뼈대구조물의 내진설계

국승규 한국지진공학회 2001 한국지진공학회논문집 Vol.5 No.2

구조물 내진설계의 개념은 기존요구조건이라는 조항으로 시방서에 규정되어 있으며 구조물이 지진발생시에 안전성과 경제성을 최대한 확보할 수 있으며 비선형시간 이력해석을 수행하여 자진시의 동적거동을 기술함으로써 확인할 수 있다. 내진설계에 보편적으로 적용하는 응답스펙트럼해석법은 선형해석법으로 구조물의 비선형동적거동의 영향을 거동계수로 반영하므로 파괴메카니즘 및 기본 요구조건의 만족여부를 거동계수를 구하는 과정으로 결정할 수 있다. 이 연구에서는 내진설계방식에 의해 설계된 약진지역에 의한 화학공장건물의 모델인 3차원 철골뼈대구조물을 선정하고 거동계수를 결정하는 과정을 수행하여 지진시의 동적거동을 확인하였다. 이 연구의 결과, 현 시방서의 응답스펙트럼해석법에 적용되는 거동계수는 강진지역의 구조물의 경우 기능성 및 안정성 한계를 제시하지만 약진지역 구조물의 경우는 실제 동적거동과 무관하다는것과 약진 지역에 위치한 구조물의 내진설계에는 시방서가 제시한 내진설계방식을 적용하는 것이 주요한 사항임을 확인하였다.

시뮬레이션으로 구현된 자율주행차량 거동 적정성 평가 방법론 개발 연구

조영,정아람,오철,박재홍,윤덕근 한국ITS학회 2022 한국ITS학회논문지 Vol.21 No.2

자율주행 기술을 활용하여 사고 예방과 정체 감소를 위한 교통운영관리 전략을 개발하는 다양한 연구가 시뮬레이션 기반으로 수행되고 있다. 이를 위해서는 시뮬레이션에서 구현되는 자율차의 거동이 실제상황을 충분히 반영하여야 하며 일반차량의 거동과 차별화되어야 한다. 그러나 실제 자율차의 주행자료와 일반차량과의 상호작용 자료 취득의 어려움으로 인해 시뮬 레이션 상의 자율차 거동에 대한 검증이 미흡한 상황이다. 본 연구의 목적은 주행 및 교통 시 뮬레이션 실험을 통해 자율차 거동의 적정성을 평가하는 방법론을 개발하는 것이다. 본 연구 에서는 개별 자율차 주행 시 요구조건과 교통류 내에서 다른 차량과의 상호작용 결과물인 퍼 포먼스에 대한 요구조건을 정립하였다. 두 가지 관점의 요구조건에 대한 만족 여부를 주행 시 뮬레이션과 교통 시뮬레이션을 이용하여 평가하는 프레임워크를 제시하였다. 본 연구의 결과 는 보다 신뢰성 있는 자율주행 시뮬레이션 분석을 위한 유용한 기초자료로 활용될 것으로 기 대된다. A variety of simulation approaches based on automated driving technologies have been proposed to develop traffic operations strategies to prevent traffic crashes and alleviate congestion. The maneuver of simulated autonomous vehicles (AVs) needs to be realistic and be effectively differentiated from the behavior of manually driven vehicles (MVs). However, the verification of simulated AV maneuvers is limited due to the difficulty in collecting actual AVs trajectory and interaction data with MVs. The purpose of this study is to develop a methodology to evaluate the suitability of AV maneuvers based on both driving and traffic simulation experiments. The proposed evaluation framework includes the requirements for the behavior of individual AVs and the traffic stream performance resulting from the interactions with surrounding vehicles. A driving simulation approach is adopted to evaluate the feasibility of maneuvering of individual AVs. Meanwhile, traffic simulations are used to evaluate whether the impact of AVs on the performance of traffic stream is reasonable. The outcome of this study is expected to be used as a fundamental for the design and evaluation of transportation systems using automated driving technologies.

계층 분석적 의사결정과 암반 공학 시스템에 의한 저심도 암반터널에서의 암반거동 유형 정량화 방법론

유영일(Yoo Young-Il),김만광(Kim Man-Kwang),송재준(Song Jae-Joon) 한국암반공학회 2008 터널과지하공간 Vol.18 No.6

저심도 터널 굴착시 예상되는 암반 거동을 정량적으로 파악하기 위해 계층 분석적 의사결정 방법과 암반 공학 시스템 방법을 적용하여 암반 거동 지수를 산정하였다. 복잡하고 조직화되지 않은 암반 거동을 효과적으로 결정하기 위해 쌍대 비교 매트릭스를 이용하는 계층 분석적 의사결정 방법과 상호 영향 매트릭스를 이용하는 암반 공학 시스템 방법을 적용하였고, 전문가 의견의 불확실성을 극복하고자 퍼지 델파이 방법을 적용하였다. 저심도 암반 터널 굴착 시 예상되는 암반 거동 유형으로 소성 변형, 낙반과 낙석을 제시하였다. 각각의 암반거동 유형을 결정하기 위해 일축압축강도, 암질 지수와 절리 조건을 포함하는 암반 내생적 매개변수, 응력, 지하수와 지진 조건을 포함하는 암반 외생적 매개변수와 굴착 매개변수를 고려하였다. 이를 서울 지하철 ○호선 ○공구 설계에 적용하여 예상되는 암반 거동 유형을 정량적인 암반 거동 지수로 제시하였다. For the quantitative identification of rock behavior in shallow tunnels, we recommend using the rock behavior index (RBI) by the analytic hierarchy process (AHP) and the Rock Engineering Systems (RES). AHP and RES can aid engineers in effectively determining complex and un-structured rock behavior utilizing a structured pair-wise comparison matrix and an interaction matrix, respectively. Rock behavior types are categorized as rock fall, cave-in, and plastic deformation. Seven parameters influencing rock behavior for shallow depth rock tunnel are determined: uniaxial compressive strength, rock quality designation (RQD), joint surface condition, stress, ground water, earthquake, and tunnel span. They are classified into rock mass intrinsic, rock mass extrinsic, and design parameters. An advantage of this procedure is its ability to obtain each parameter’s weight. We applied the proposed method to the basic design of Seoul Metro Line ○ and quantified the rock behavior into RBI on rock fall, cave-in, and plastic deformation. The study results demonstrate that AHP and RES can give engineers quantitative information on rock behavior.

광 케이블 풀림 거동의 실험적 검증 및 고속 풀림 거동 예측

김건우(Kun Woo Kim),이재욱(Jae Wook Lee),김형렬(Hyung Ryul Kim),유완석(Wan Suk Yoo) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集A Vol.38 No.3

유도체의 발사로 인해 스풀로부터 풀리는 광 케이블은 모함과의 통신을 통해 작전 수행 능력을 향상 시키는 역할을 한다. 일반적으로 광 케이블의 풀림은 거동의 안정성 확보 및 풀림 불량 방지를 위하여 수중에서 진행된다. 따라서 본 연구에서는 실험을 통해 스풀로부터 풀리는 광 케이블의 거동특성을 확보하고 이를 풀림 거동 해석 결과와 비교함으로써 해석의 신뢰성을 검증한다. 실험 장치의 구성은 수조와 감김 장치로 구성되며, 고속카메라를 통해 케이블의 풀림 거동을 촬영하였다. 해석 결과를 제시하기 위한 과도 상태 운동 방정식은 직교 좌표계를 사용하여 정의한 뒤, 실험 결과와의 비교를 통해 해석 결과의 타당성을 검증하였으며, 풀림 속도의 증가에 따른 풀림 거동을 예측하였다. Fiber-optic cables towed by underwater vehicles have an important role in enhancing the mission capability of a mother ship. In general, fiber optic cables are unwound in water for securing unwinding stability and preventing unwinding-related problems. Therefore, in this study, the numerically simulated result is verified against the experimental result in water, and the cable-unwinding motion is predicted based on the increase in unwinding velocity. The experimental apparatus is composed of a water tank and a winder, and a high-speed camera is used for photographing the cable-unwinding motion. The numerical result defined in the Cartesian coordinate system is solved using a transient-state unwinding equation of motion. The numerical result agrees well with the experimental result, and it can predict cable-unwinding behaviors in according to an increase in the unwinding velocity.

롤러전압 콘크리트 기층 복합포장의 겨울철 현장 균열 거동 특성연구

박준영,정혜민 한국도로학회 2017 한국도로학회 학술대회 발표논문 초록집 Vol.2017 No.10

콘크리트 기층에 아스팔트 표층의 복합포장 구조에서 온도변화에 따른 반사균열의 거동은 반사균열 억제 및 제어에 중요한 정보로 작용한다. 반사균열의 주요 발생원인 중 포장의 온・습도 변화에 따른 하부 콘크리트의 수평 거동 및 컬링에 의한 줄눈/균열부 수직 거동은 포장의 특성(콘크리트 열팽창계수, 하부마찰계수, 포장두께 등)과 지역환경(대기의 온도, 상대습도, 태양 복사량 등)에 따라 다른 특성을 보인다. 본 연구에서는 롤러전압 콘크리트 기층에 배수성 아스팔트 표층의 복합포장 구조에서 현장의 온도변화에 따른 반사균열의 거동 특성을 분석하였다. 늦가을(11월 초)에 5cm 두께 배수성 아스팔트 덧씌우기 포장을 롤러전압 콘크리트 기층 상부에 시공하였다. 온도 조사는 표층 아스팔트 상/하부와 기층 콘크리트 상/하부, 대기온도를 계측하였다. 롤러전압 콘크리트 기층의 균열은 1년의 공용기간 동안 약 30m의 일정 간격으로 발생하였으며, 계측한 연속된 3개 균열의 움직임은 안정화되어 온도에 따라 유사한 거동을 보였다. 계측결과, 겨울철 온도에 따른 줄눈거동은 그림 1과 같다. 영하권의 겨울철 포장의 온도는 태양의 복사열과 기층하부의 지열로 인하여 대기온도보다 높았다. 표층 시공 후 큰 폭의 온도 저감이 발생한 이후 반사균열이 발생하였고 그림 2는 반사균열 발생 전・후의 1일 온도차에 따른 1일 균열 폭 변화량을 보인다. 추세곡선의 기울기는 온도변화에 따른 균열 거동에 저항하는 크기를 나타낸다. 두 곡선의 기울기 차인 0.008은 5cm 두께의 배수성 표층의 반사균열에 대한 저항 특성치임을 알 수 있다. 아스팔트 표층 반사균열 발생 전・후의 추세 곡선간 y축 절편의 차는 반사균열 발생에 따른 동일 온도변화에서 균열 거동량의 증가분을 나타낸다. 향후 배수성 표층 복합포장의 계절별 거동특성을 분석하여 복합포장 설계검토에 활용할 계획이다.