시공간적 분석을 통한 차로간 충격량 전파모형 개발

김상구,류주현 대한교통학회 2011 대한교통학회지 Vol.29 No.3

In general, flow propagation has been explained using the shock wave theory which is expressed as a function of variations in volume and density. However, the theory has certain limitation in portraying heterogeneous flow, e.g., flow propagation between lanes. Motivated by this fact, this study seeks a new measure for analyzing the propagation characteristics of traffic flow at three sections of highway (i.e., merging area, weaving section, and basic section) from temporal and spatial perspectives, and then develops a model for estimating the measure for the flow propagation. The “shock wave speed” which is the measure widely adopted in literature, was first applied to describe the propagation characteristics, but it was hard to find distinct characteristics in the propagation. This finding inspires to develop a new measure named “Impulse Volume”. It is shown that the measure better explains the propagation characteristics at the three study sections of highway. In addition, several models are also developed by performing multi-regression analyses to explain the flow propagation between lanes. The models proposed in this paper can be distinguished in three sections and the lane placement. 지금까지 교통류의 전파현상은 밀도와 교통량의 변화에 따른 충격파 이론을 사용하여 설명되어져 왔으나 서로 다른 차로간 교통류 전파와 같은 이질적인 교통류를 해석하기위해 적용하기에는 한계가 있다. 따라서, 본 연구는 고속도로의 항공사진자료를 분석함으로써 합류부 구간과 엇갈림 구간, 기본구간의 교통류 전파특성을 시공간적으로 분석하고 차로간 교통류 전파해석을 위한 충격량 전파모형을 개발하는 것을 목적으로 한다. 본 연구에서는 기존에 사용하던 충격파 속도라는 척도를 이용하여 교통류 전파특성을 분석하고자 하였으나 전파특성에 대한 분명한 특징을 찾기가 어려웠고, 이러한 이유로 충격량이라는 새로운 척도를 개발하여 개발된 척도로 교통류 상태를 해석하고 적용하여 각 분석구간의 충격량 특성을 분석할 수 있었다. 분석된 3개 구간은 충격량의 특성이 공통적으로 발생하여 교통류 전파시 의미있는 임계치를 도출하였고, 차로간의 상호관계를 설명할 수 있는 요인을 파악하고 분석구간과 차로에 따라 다중회귀분석을 수행하여 충격량을 결정하는 차로간 충격량 전파모형을 개발하였다.

전통한지용 충격량 가변식 보급형 도침기 개발

김성하,박성한,이영석,박성영 사단법인 한국융합기술연구학회 2023 아시아태평양융합연구교류논문지 Vol.9 No.9

전통 한지는 한국 전통방식에 따라 만들어진 것으로, 이 방식은 크게 12개의 과정으로 진행된다. 이 과정들 중 도침과정은 한지표면의 평활도 및 밀도 개선에 도움을 준다. 도침과정에 사용하는 전통 도침기는 큰 크기에 수동식이며, 두 명 이상의 작업자가 필요하고 도침 충격량이 일정하지 않다는 문제가 있다. 전통 도침기의 편의성 및 작동성을 개선한 개조 도침기는 380V 모터의 사용으로 전원에 의한 설치 장소의 제약 및 제작단가 상승의 문제가 있다. 또한 도침 충격량이 고정되어 있고, 큰 크기로 인해 설치공간에 제약이 있다. 본 연구에서는 전통 도침기와 개조 도침기의 문제점들을 개선한 가변 충격량 보급형 도침기를 개발하였다. 개발된 도침기에는 220V 모터가 적용되어 설치 및 비용 문제를 해결하였으며, 조립식으로 만들어진 해머부를 통해 가변 충격량을 구현하였다. 또한 캠을 적용하여 해머의 수직운동을 제어하였으며, 풀리를 적용하여 속도 및 토크를 제어하고, 풋스위치를 적용하여 편의성을 개선하였다. 최종적으로, 제작된 가변 충격량 보급형 도침기는 최대 충격량에서 작동이 정상적으로 이루어졌다. Traditional hanji was made according to the Korean traditional method, which is largely divided into 12 processes. Among these processes, the dochim process helps improve the smoothness and density of the Hanji surface. The traditional dochim-machine used in the dochim process is large and manual, and there are problems that require two or more workers and the dochim impulse is not constant. The remodeled dochim-machine, which improves the convenience and operation of the traditional dochim-machine, has a problem of restricting the installation site by power and increasing the production cost due to the use of a 380V motor. In addition, the dochim impulse is fixed, and the installation space is limited due to its large size. In this study, we developed a variable impulse entry-level dochim-machine that improved the problems of traditional dochim-machine and remodeled dochim-machines. The developed dochim-machine was applied with 220V motor to solve the installation and cost problem, and a variable impact amount was implemented through a prefabricated hammer. In addition, Cam was applied to control the vertical movement of the hammer, Pulley was applied to control speed and torque. Foot switch was applied to improve convenience. Finally, the manufactured variable impulse entry-level dochim-machine operated normally with a maximum impulse.

충격량 측정시스템을 이용한 농산물선별시스템의 압상의 요인에 관한 연구

이현우 ( Hyeon-woo Lee ),안치국 ( Chi-kook Ahn ),김영태 ( Young-tae Kim ),한철우 ( Cheol Woo Han ),모창연 ( Chang-yeun Mo ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

농산물의 선별 및 등급판정 과정은 농산물 품질향상과 가격을 결정하는 주요 요인이다. 농산물 선별 기술을 이용한 고품질 농산물 선별 과정은 소비자의 만족도를 높이고 농업인의 소득 증대를 끌어낼 수 있으며 상품의 부가가치를 높일 수 있다. 이와 관련하여 농산물 선별 기술과 관련한 다양한 연구를 수행하고 있으며 그 중 비파괴 선별기술은 농산물을 파괴하지 않고 품질을 평가할 수 있는 기술로 대부분의 선별시설에서 사용되고 있다. 농수산물유통공사의 산지유통 종합평가 결과에 따르면 농산물산지유통센터는 599개로 대부분 비파괴선별시설을 이용하여 선별을 시행하고 있다. 지금까지의 농산물선별기술의 연구ㆍ개발은 당도 및 중량 등 선별 정확도 향상을 위한 연구가 주를 이루고 있었으나 최근 과일의 멍, 표면결함 등 외부요인에 대한 문제점이 대두되고 있다. 특히 과일의 멍은 발생초기에는 육안으로 확인이 불가능하여 판별이 어렵고 유통과정을 거치는 동안 숙성되어 소비자가 구입할 때 발현되어 불만이 야기되고 있다. 농산물선별시스템은 디팔렛타이저 등 투입부터 세척, 선별, 배출, 포장까지 전체 자동화된 시스템이다. 과일을 덤프형태로 투입하여 세척, 선별, 배출단계에서 이송 시 과일간의 충격 및 선별 후 배출 시 낙하에 의한 손상 등 압상이 많이 발생한다. 많은 선별시설이 압상을 줄이기 위해 프리트레이 이송방식이 활용되고 있으나, 선별속도의 한계점을 가지고 있어 캐리어나 컵방식으로 변화하고 있는 추세이다. 그러나, 두 방식의 이송방식은 처리속도는 빠르나 프리트레이에 비해 압상 발생률이 높아 이를 보완하기 위한 연구개발이 필요하다. 본 연구에서는 캐리어 선별시스템의 압상이 발생되는 요소 및 요인을 파악하고 요인별 충격량을 계측하여 선별시스템 개발에 기초자료로 활용하고자 한다. 본 연구는 선별시스템에서 발생되는 압상의 요소 및 충격량 확인을 위해 시스템을 개발하고 실제 대형 농산물선별시스템에 적용되기 전 시험실 조건에서 간이 선별기를 제작하여 실험을 실시하였다. 제작한 선별기는 캐리어타입의 시험용 선별기이며, 대형 선별시스템과 같은 공정으로 구성하였다. 충격량 측정을 위한 시스템은 농산물품질관리원의 농산물 표준규격에 제시한 사과의 크기 중 가장 분포 많은 2L 크기(약400g)의 사과모형에 가속도센서와 Wireless Module로 구성하여 대형 선별기에서도 적용 가능한 무선 계측시스템을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 충격량 계측시스템을 통해 선별 시 발생하는 압상에 대한 기초 연구 자료 및 차후 농산물선별기 성능평가에 활용될 예정이다.

충격량을 고려한 중앙분리대 설계기준에 관한 연구

박제진 대한교통학회 2008 대한교통학회지 Vol.26 No.2

Although a rate of car accident death is on the decrease, internal rate of median encroachment accident is still high. In order to reduce the median encroachment accident, government use median barriers but there are no exact criteria of them. Particularly, current impulse measurement method has adopted the uniformly operating speed and encroachment angle. At reality, however, there are various conditions depends on driver’s characters. In that reason, this study calculates reasonable impulse quantity through encroachment angle and operating speed. It will be necessary to prevent overuse treasury and car accidents. 최근의 교통사고 발생현황에 비추어 볼 때 전체 사망자는 감소하고 있는 반면, 중앙선 침범에 의한 사망자는 여전히 전체 사고의 높은 구성비를 나타내어 교통사고 피해 현황(사망, 부상)에 있어서 중앙선 침범이 안전운전 불이행에 이어 두 번째로 주요한 교통사고 원인으로 부각되고 있다. 이러한 사고를 줄이기 위한 대책의 일환으로 중앙분리대에 방호울타리를 사용하고 있으나, 해당 시설물에 대한 명확한 설계기준이 부족한 것이 현실이다. 특히, 중앙분리대 설계기준에 있어서 현행의 충격량 산정의 방법은 일률적인 속도와 침범각도를 이용하여 운전자의 주행행태를 고려하지 못한 채로 제시되고 있으며, 충격량 산정에 관한 구체적인 연구보다는 개발된 방호울타리의 성능시험 평가를 통해 현장에 적용하고 있다. 이에 본 연구에서는 운전자의 주행특성을 고려하여 주행속도를 적용하고 도로의 기하구조에 따른 침범각을 산정하여 보다 현실적이며 합리적인 충격량을 산정한다. 합리적인 충격량의 산정은 중앙분리대의 과대설계로 인한 국고의 낭비와 과소설치로 인한 안전문제를 해결하는데 일조할 것이다.

수중발파로 인한 과압 및 진동 전파에서 메쉬크기의 영향에 대한 수치해석 연구

정호영(Hoyoung Jeong),손한암(Hanam Son),김수한(Suhan Kim),김열우(Yeolwoo Kim) 한국암반공학회 2021 터널과지하공간 Vol.31 No.6

본 연구에서는 수중발파에서 발생하는 과압, 충격량, 진동의 전파 특성을 평가하기 위하여 수행되었다. 육상에서의 발파와 비교하여 수중발파에서의 소음 및 진동의 전파 특성은 주로 물을 매개체로 하여 전파되는 차이를 가지고 있으며, 경우에 따라 다양한 매질(암반, 물, 공기 등)을 통과하면서 전파양상이 변화하는 특성도 지니고 있다. 본 연구에서는 AUTODYN을 이용하여 수중에서의 발파과정을 모사하고 발파로부터 생성된 과압, 충격량, 발파진동의 전파 특성에 대하여 분석하였다. 특히 메쉬크기가 수중발파해석으로부터 획득되는 과압, 충격량, 최대입자속도에 미치는 영향을 중점적으로 평가하였다. 전체적으로 과압과 최대입자속도는 메쉬의 크기가 증가함에 따라 감소하는 경향성을 나타내었고, 충격량은 메쉬의 크기와 함께 증가하는 경향을 보였다. 또한 본 연구의 결과로부터 메쉬 크기에 대한 의존성은 장약량과 환산거리에 따라서도 다르게 나타날 수 있다는 것을 확인하였다. This study performed to investigate the propagation characteristics of overpressure, impulse, vibration in underwater blasting. The difference between air blasting and underwater blasting is that noise and vibration propagate through water as a medium. In some cases, the noise and vibration propagates through various media (rock, water, air, etc.). In this study, the underwater blasting was simulated using AUTODYN, and the propagation characteristics of overpressure, impulse and vibration induced by blasting were analyzed. We mainly focused on the effect of mesh size on the overpressure, impulse and peak particle velocity from the underwater blasting simulation. The numerical results indicated that the overpressure and peak particle velocity tended to decrease as the mesh size increased, while the impulse increased with the mesh size. The results also indicated that the mesh dependence varied depending on the explosive charge and scaled distance.

베이루트항에서 발생한 질산암모늄 폭발에 의한 영향 평가

윤용균 ( Yong-kyun Yoon ) 대한화약발파공학회 2023 화약발파 Vol.41 No.4

2020년 8월 4일에 베이루트항 저장 창고에 저장되었던 2750 ton의 질산암모늄이 폭발하였다. 이 폭발은 지금까지의 질산암모늄 폭발 중 가장 규모가 큰 것으로 알려졌다. TNT 등가법을 적용하여 2750 ton의 질산암모늄의 폭발 에너지에 상응하는 TNT 등가량을 구한 결과 856 ton으로 나타났다. Kingery-Bulmash 폭발 특성 계산기 툴을 활용하여 폭원으로부터 3600 m 까지의 범위에서 과압과 충격량을 산정하였다. 폭원으로부터 멀어짐에 따라 과압과 충격량은 지수적으로 감소하지만 과압이 더 크게 감소하여 과압이 충격량보다 거리에 따른 영향을 더 크게 받는 것으로 나타났다. 과압과 충격량이 구조물에 미치는 영향을 평가하기 위해서 구조물의 손상 기준을 적용한 결과구조물의 부분적 붕괴, 심각한 손상, 가벼운 손상이 발생하는 임계거리는 폭원으로부터 각기 약 500, 800, 2200 m로나타났다. 구조물과 인체의 손상 확률을 평가하기 위해서 프로빗 함수를 적용하였다. 구조물의 붕괴, 구조물의 심각한 손상, 구조물의 가벼운 손상, 창유리의 파손 가능성이 50% 이상이 되는 지점은 각기 약 500, 810, 2200, 3200 m 가 되는 것으로 나타났다. 폭원으로부터 200 m 이내 지점에 있는 사람의 경우 폐 손상으로 인해 사망할 확률이 99% 이상인 것으로, 고막 파열이 발생할 확률이 50%인 지점은 약 300 m인 것으로 나타났다. 전신 이동에 따른 두개골 파열과 전신 충격에 의해 사망할 확률이 100%인 지점은 각기 300, 100 m인 것으로 평가되었다. On August 4, 2020, 2750 tons of ammonium nitrate stored in a storage warehouse at the Port of Beirut exploded. This explosion is said to be the largest ammonium nitrate explosion ever. By applying the TNT equivalency method, TNT equivalent amount corresponding to the explosion energy of 2750 tons of ammonium nitrate was calculated, and it is found to be 856 tons. Overpressure and impulse were calculated in a range up to 3600 m from the blast using the Kingery-Bulmash explosion parameter calculator tool. As the distance from the explosion center increases, the overpressure and impulse decrease exponentially, but the overpressure decreases more significantly, showing that overpressure is more affected by distance than the impact. As a result of applying the damage criteria to evaluate the effects of overpressure and impulse on the structure, the critical distances at which partial collapse, major damage, and minor damage to the structure occur are found to be approximately 500, 800, and 2200 m from the center of the explosion, respectively. The probit function was applied to evaluate the probability of damage to structures and human body. The points where the probability of collapse, major damage, minor damage, and breakage of window-panes to structures are greater than 50% are found to be approximately 500, 810, 2200, and 3200 m, respectively. For people within 200 m from the center of the explosion, the probability of death due to lung damage is more than 99%, and the 50% probability of eardrum rupture is approximately 300 m. The points with a 100% probability of death due to skull rupture and whole body impact due to whole body displacement are evaluated to be 300 and 100 m, respectively.

충격량-운동량 이론을 접목시킨 발포 폴리프로필렌의 구성방정식

김병길 ( Byeong Kil Kim ),조재웅 ( Jae Ung Cho ),정광영 ( Kwang Young Jeong ),김남훈 ( Nam Hoon Kim ),오범석 ( Bum S. Oh ),한영원 ( Youngwon Hahn ),전성식 ( Seong S. Cheon ) 한국복합재료학회 2016 Composites research Vol.29 No.3

본 연구에서는 EPP(Expanded polypropylene) 준정적 및 충격 하중에 대한 구성방정식을 표현하는 데 있어서, 충격량-운동량 이론을 연계하였다. 또한, 구성방정식을 이루는 물리적으로 의미있는 변수들에 대해, 상대밀도의 함수로 표현하였다. 이를 위해, 연립 비선형 뉴튼-랩손 방법을 사용하여, 준정적 시험결과에 맞는 구성방정식의 변수값을 선정하였다. 또한, 충격량-운동량 이론이 구성방정식과 연계되어, 충격시 응력-변형률 선도를 변형률 속도에 따라 구하였고, 충격시험결과와 비교하였다. 향후에는 다른 재질의 발포고분자에도 본 구성방정식이 적용될 수 있을 것으로 사료된다. In this paper, impulse-momentum theory was coupled to a constitutive equation both for implementing quasi-static and impact characteristics of EPP (Expanded polypropylene). Also, parameters which have physical meanings were expressed as functions of relative density. Simultaneous nonlinear Newton-Raphson method was applied to find the proper values for parameters in the constitutive equation along with quasi-static test data. Results from the impulse-momentum theory coupled constitutive equation showed good agreement with experimental data and the potential to be applied to different material type polymeric foam.

충격진동 예측방법에 관한 새로운 방법 제안

조규용 ( Kyu Yong Cho ),강추원 ( Choo Won Kang ),고진석 ( Jin Seok Go ) 대한화약발파공학회 2008 화약발파 Vol.26 No.1

건물해체에서 발생하는 충격진동의 예측은 구조물의 낙하높이와 중량, 즉 위치에너지가 고려되어져왔다. 본 연구에서는 충격진동의 예측방법으로써, 위치에너지 대신 낙하중량에 관한 충격량을 이용한 새로운 식을 제시하였다. 실험은 자유낙하를 통해 기존의 방법인 위치에너지와 본 연구에서 제시하는 충격량을 회귀분석결과로 비교 분석하였다. 또한 중첩원리를 이용한 방법도, 즉 거리별 감쇠율, 높이별 자유낙하시차, 붕괴패턴에 따른 지반에 충격을 가하는 시점을 산정함으로써, 기존 건물해체 진동데이터와 동일 조건에서 비교해 보았다. 결론적으로 본 연구에서는, 기존의 충격진동을 예측하는 방법으로써 충격량과 중첩의 원리를 이용한 새로운 방법이 적용되어야 함을 제안하였다. 이러한 결과는 실제 건물해체 시 발생하는 충격진동을 기존의 방법보다 정확하게 예측할 수 있을 거라고 기대할 수 있다. In case of estimating the shocking vibration during the blasting demolitions, the weight and falling height of the structure, that is a potential energy, had been considered. But, this study presented a new equation which used the impulse concerning a falling weight instead of potential energy as a method of predicting the shock vibration. In this experiment, the data of the impulse were compared with the data of the potential energy by performing the free-fall, and all data were comparatively analyzed by the regression analysis method. Also, the method of the superposition theory, which is calculated by the diminution ratio according to distance, the free-fall difference according to height, and the time giving the shock to the ground according to the breakdown pattern, was compared with the previous vibration data occurring from the blasting demolitions in the same conditions. As a result, this study suggests that the impulse and the method of superposition theory be applied as a method of predicting the shocking vibration. Therefore, these results could be expected to estimate the shocking vibration more accurately than the previous method.

폭발에 따른 최대과압 및 충격량 평가

윤용균 ( Yong-kyun Yoon ) 대한화약발파공학회 2016 화약발파 Vol.34 No.4

화약류, 인화성 액체와 가스 또는 먼지 등의 폭발에 의해 유발된 폭발효과를 평가하는데 경험적모델, 현상학적모델 및 전산유체역학모델이 사용된다. 경험적모델의 한 종류인 TNT등가법은 사용이 매우 단순하기 때문에 현재까지도 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 TNT 폭발 실험으로부터 얻어진 최대과압-환산거리 곡선과 환산충격량-환산거리 곡선을 피팅하여 새로운 회귀식을 유도하였다. 폭발성 물질의 TNT 등가질량만 알면 본 연구에서 유도한 회귀식을 이용하여 거리에 따른 최대과압과 충격량을 평가하는 것이 가능하다. TNT등가법의 한 성분인 수율계수의 크기를 달리하여 최대과압을 구한 결과 압력의 증가가 급격히 나타나는 폭원으로부터 근접한 거리에서는 수율계수에 따라 최대과압의 차가 크게 발생하는 반면에 거리가 증가함에 따라 그 차이는 감소하는 것으로 나타났다. Empirical model, phenomenological model, and CFD model have been used to evaluate the blast effects produced by explosion of explosives, flammable gas and liquid or dust. TNT equivalence method which is one of empirical models has been widely used as it is simple. In this study, new peak overpressure-scaled distance and scaled impulse-scaled distance equations are induced through fitting data from the curves given by TNT equivalence method. If the TNT equivalent mass is calculated, it is possible to estimate the peak overpressure and impulse using the regression equations. Differences of peak overpressure with yield factor which is a component of TNT equivalence method are found to be great in near-by distances from explosion source where the increase in overpressure is very steep, but the differences are getting smaller as the distances increase.

사업용 버스 차량 충돌사고 해석

한인환 대한교통학회 2014 대한교통학회지 Vol.32 No.1

In this paper, characteristics and types of vehicle accidents involving buses that differ from common passenger cars are analyzed. When heavy vehicles are involved in collision accidents, the external impulse conveyed through bus tire from road surface cannot be ignored, so the conventional rigid-body impact model cannot be applied. As a solution, an analysis model which directly considers the tire impulse or considers the bus as moving barrier has been proposed. Also, as there are many instances in which the location of contact point or coefficients related to rotational motion cannot be estimated, utilization of point-mass collision model has been sought. By applying the proposed analysis model to an actual accident case and comparing with the result of the conventional analysis which does not consider the tire impulse, it is shown that the velocity of bus and other values close to the actual amount can be obtained. 본 논문에서는 승용차와는 다른 버스 차량의 사고 관련 특징 및 버스가 개입된 교통사고의 특성과 유형들을 조사분석하였다. 그런데, 충돌사고에 버스와 같은 대형 차량이 포함되어 있을 때에는 노면으로부터 버스 타이어를 통해 전달되는 외부 충격량을 무시할 수 없으므로 기존의 강체 충돌 모델을 그대로 적용할 수가 없게 된다. 따라서, 이에 대한 해결 방안으로서 타이어 충격량을 직접 고려하거나 혹은 버스 차량을 마치 이동 장벽처럼 고려하는 해석 모델을 작성하였다. 또한, 실제 사고에서 차량의 충돌 접촉점의 위치나 회전 운동과 관련한 계수들을 추정할 수 없는 경우가 많으므로 질점 충돌모델의 활용방안도 함께 모색하였다. 본 논문에서 제시하는 해석 모델을 실제 사고사례에 적용하여 기존의 타이어의 충격량을 고려하지 않는 해석 결과와 비교하여 버스 차량의 속도 등을 실제와 유사하게 구할 수 있음을 보여주었다.