Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea ISSN:1229-3059(Print) 2287-2302(Online) 한국전산구조공학회 논문집

포트홀은 도로 안전과 밀접한 관련이 있으며 차량 손상 및 사고를 유발할 수 있어 신속한 발견과 보수가 필요하다. 그러나 기존의 포트홀 유지보수 방법은 인력 부족으로 인해 효율적이지 못하다. 관리를 간소화하기 위해 인공지능을 활용한 포트홀 객체 인식이 시도되었지만, 데이터 수집의 어려움과 부족한 일반화 성능으로 이러한 접근법에도 한계가 있다. 이를 해결하기 위해, 본 연구에서는 객체 검출 모델 YOLOv8, 객체 분할 모델 SAM2, 그리고 대형 언어 모델 LLM을 결합한 PotholeSAM 프레임워크를 제안한다. 이 프레임워크는 세 단계로 구성된다; 첫째, YOLOv8을 사용하여 이미지 내 포트홀의 위치를 검출한다; 둘째, SAM2를 활용하여 검출된 포트홀 영역을 정밀하게 분할한다; 셋째, LLM이 분할된 영역의 밝기 정보를 분석하여 포트홀의 깊이를 추정한다. 제안된 방법은 포트홀의 위치, 면적, 깊이에 대한 정보를 자동으로 분석하여 도로 관리에 필요한 데이터를 효율적으로 획득할 수 있다. 이를 통해 지방 정부의 인력 부족을 완화하고 운전자에게 위험한 포트홀을 조기에 발견하여 선제적으로 대응할 수 있다.

본 논문에서는 OpenSees 프로그램을 사용하여 축력과 폭발하중을 받는 철근콘크리트 기둥의 SDOF 해석 절차를 제시하였다. 해석의 정확도를 검증하기 위해 저항함수 검증과 축력 및 폭발하중을 받는 철근콘크리트 기둥의 동적 거동을 비교하였다. 192개 단면에 대해 재료 강도, 철근비, 단면비, 축하중비를 주요 매개변수로 사용하여 매개변수 해석을 수행하였다. 축력을 고려하지 않을 경우 최대 변위에 있어서 최대 50%의 오차가 발생하였다. 연성비 3을 기준으로 축하중비 30% 미만에서는 연성 거동을, 30% 이상에서는 취성 거동을 보였다. 본 연구는 축력과 폭발하중을 받는 철근콘크리트 부재의 SDOF 해석 절차를 개발하고, 축하중비에 따른 내폭 설계 기준을 제시함으로써 내폭 설계에 널리 활용될 수 있다.

환경 문제가 대두되면서 전기자동차에 대한 수요가 증가하게 되고, 이에 따라 폐배터리 처리 기술이 각광받고 있다. 폐배터리를 재활용하는 대신 재사용하기 위해서는 배터리 성능 검증 기술의 중요성도 커지고 있다. 배터리 성능 검증 기술은 시간을 단축하는 동시에 정확도를 높이는 데 집중해야 한다. 본 논문에서는 배터리 전기화학 분광법을 활용해 배터리 방전 전압 그래프를 얻고 배터리 성능을 예측하는 다중물리 분석을 활용하고자 한다. 본 논문에서는 임피던스 매칭 기법을 활용해 배터리 방전 특성을 제어하고 이를 통해 방전 그래프를 얻는 기법을 제안한다. 제안하는 기법에서는 배터리를 실제로 완전 충전 및 방전하지 않고 단시간 동안 임피던스만 측정해 전압 곡선 데이터를 추출한다. 이를 검증하기 위해 실제 데이터와 분석 데이터의 매칭을 수행했다. 이러한 접근 방식은 배터리 성능을 예측하고 최적화하는 데 적용될 수 있으며, 향후 에너지 저장 시스템의 설계 및 운영 최적화에 기여할 것으로 기대된다.

펄스형 지진이 비펄스형 지진보다 구조물에 보다 큰 손상을 유발하는 것으로 알려져 있다. 펄스형 지진으로부터 속도펄스를 추출하면 펄스주기를 평가할 수 있는데, 55개의 펄스형 지진기록을 선정하여 펄스 주기를 평가하고 펄스 주기에 따라서 세 그룹으로 구분하였다. 펄스 주기를 달리하는 따른 세 개의 지진그룹에 대하여 가속도, 속도, 변위에 대한 평균 응답스펙트럼을 비교한 결과, 펄스 주기와 펄스주기에 대응하는 주기영역에서의 응답스펙트럼은 밀접한 연관성이 있음을 알 수 있었다. 펄스형 지진의 펄스주기가 교량의 지진취약도에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 세 가지 지진그룹의 펄스주기와 유사한 고유주기를 가지는 세 가지 교량모델을 작성하여 지진취약도 해석을 수행하였다. 교량의 고유 주기와 펄스형 지진의 펄스 주기가 서로 유사할수록, 교량의지진취약도가 증가함을 알 수 있다. 즉, 두 주기 간의 유사성이 증가할수록, 교량의 비탄성 응답이 증가하며 이에 따른 구조적 손상이 크게 증가한다고 할 수 있다.

최근 4차 산업 혁명의 도래와 함께 기술의 발전에 따라 자율운항 선박에 대한 관심이 높아지고 있다. 미래의 선박은 고기량 선원들의 육상 근무 선호도 증가와 승선 인원 제한으로 인해 점차적으로 낮은 기량의 선원들이 승선하며 선원 수가 감소될 전망이다. 따라서 선박의 안전 운항을 위한 운동 및 조종의 제어뿐만 아니라 자율운항 선박의 원활한 유지보수를 위해 증강현실 기반의 원격 유지보수 시스템이 필요하며 현재 개발이 활발히 진행 중이다. 증강현실 기반 원격 유지보수 시스템에서는 3D모델만 가시화하는 것은 활용성이 떨어진다. 또한, 애니메이션을 개발하는 것은 개발 플랫폼에 대한 의존도가 높기 때문에 호환성 및 활용성이 떨어진다. 이러한 문제를 해결하기 위해 손쉽게 정비 애니메이션을 만들 수 있는 저작도구가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 Json 파일 형식으로 정비 애니메이션 중립 포맷을 만들어 경량화 및 호환성 높은 정비 애니메이션을 위한 저작도구를 개발하였다. 또한, 프로토타입을 개발하여 활용성을 검증하였고, 다른 플랫폼과의 호환성 검증을 진행하였다. 마지막으로, 애니메이션을 제작할 수 있는 소프트웨어와의 비교를 통해 제안한 저작도구의 유효성을 입증하였다.

일체식 교대 교량 공법은 1930년대부터 미국과 캐나다에서 적용되었으나, 국내에서는 공용 기간이 짧아 설계, 시공 및 유지관리 경험이 부족하다. 또한, 장기 거동에 대한 추적 데이터가 부족해 설계 시 예측한 구조 거동의 안정성 검증이 필요하다. 본 연구는 국내 공용 중인 일체식 교대 교량을 대상으로 장기 계측을 수행하고, 선행 연구에서 제안된 수치 해석 모델을 적용해 구조 안정성과 모델의 적용성을 검증하였다. 계절적 온도 변화에 따른 변위 값의 크기와 변화 형상을 정성적으로 평가하고, 실측과 수치 해석 변위 값을 t 검정으로 비교해 정량적 검증을 수행하였다. 분석 결과, 대상 교량들은 예측 값과 실측 값이 큰 오차 없이 안정적인 구조 거동을 보였다. 일부 교량에서는 교대 밀림으로 인한 신축 이음 축소와 교대 벽체 및 거더부 협착이 관찰되었다. 모델링 정확도를 높이기 위해 지반-교대 스프링 강성과 교좌 전단 강성을 설계 값보다 높게 반영하는 것이 필요하다.

길이가 긴 터널 내부에서 TNT와 같은 화약의 폭발을 해석할 때, 재연소 현상을 고려하는 것이 매우 중요하다. 재연소 현상을 해석에 반영하기 위해서는 재연소 에너지와 지속 시간을 적절히 적용해야 한다. 본 연구에서는 터널과 유사한 구조인 충격파관 실험을 통해 해석 조건을 검증한 뒤, 이를 바탕으로 터널 입구로부터 내부 폭발 위치 변화에 따른 재연소 지속 시간의 경향을 분석하였다. 또한, 이 결과를 폭발 해석에 적용하여 터널 내부 폭압과 충격량의 변화를 분석하였다. 해석은 입구 면적이 0.785m²인 정사각형 단면의 터널을 모델링하여 수행되었다. 분석 결과, 터널 내부 폭발 위치가 입구에서 깊어질수록 재연소 지속 시간은 일정하게 증가하며 특정 지점에서 수렴하는 경향을 보였다. 또한, 재연소 지속 시간 증가를 반영한 폭발 해석 결과, 터널 내부 최대 폭압은 폭발 위치가 내부로 이동함에 따라 증가하다가 특정 폭발 위치 이후로는 더 이상 증가하지 않았다.

본 연구에서는 피난안전구역이 한 개 층 설치된 준초고층 골조-전단벽 건물의 풍하중에 대한 거동을 파악하기 위하여 KDS2022의 스펙트럼을 이용하여 풍방향 및 풍직각방향 풍하중을 생성하고, 생성한 풍하중을 적용하여 임의의 층에 벨트 트러스가 설치된 골조-전단벽 건물의 동적 해석을 실시하여 풍하중에 대한 동적 거동을 분석한다. 코어의 위치에 따른 편심과 벨트 트러스가 동적 응답에 미치는 영향을 평가하고자 한다.