혈관중재시술 시뮬레이션을 위한 스플라인을 이용한 가이드와이어 모델과 스플라인 제어점의 최적화

전석원(Seokwon Jeon),한혜현(Hyehyun Han),이두용(Doo Yong Lee) 대한기계학회 2018 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2018 No.12

This paper proposes a spline-based guidewire modeling and optimization of number of control points of spline curve in vascular intervention simulation. Guidewire which moves through a vessel with a small radius and a large curvature can be modeled with spline composed of centerlines of the 3D blood vessel model. At the section where the radius of the blood vessel is small and the curvature is large, the guidewire model deviates from the blood vessel model. A Catmull-Rom interpolation spline is constructed from centerlines of the vessel model. Optimization process iteratively bisect the centerlines to add control points to the spline curve until the spline curve returns into the boundary of the blood vessel model. The proposed method determines the minimum number and corresponding location of the nodes which construct the spline.

다양한 열-수리-역학적 조건 하에서 불연속면 전단 거동 특성에 관한 실험적 연구

김태현,전석원,Kim, Taehyun,Jeon, Seokwon 한국암반공학회 2016 터널과지하공간 Vol.26 No.2

Understanding the frictional properties of rock discontinuities is crucial to ensure the stability of underground structures. In particular, the frictional behavior at depth depends on the complex interaction among mechanical, hydraulic, thermal and chemical characteristics and their coupled effects. In this study, a series of shear tests were carried out in a triaxial compression chamber to investigate the shearing behavior of saw-cut granite surface and rough shear surface of synthetic rocks. The test results were analyzed using Coulomb's shear strength criterion. The frictional behavior of saw-cut granite surface showed little variation at different confining, water pressures and temperature conditions, however in case of synthetic rocks, the frictional behavior showed different trend depending on normal stress level. In addition, the variation of stiffness and dilation at different testing conditions were analyzed, and the stiffness and dilation showed little variation at different water pressures and temperature conditions. 암반 구조물의 안정성을 분석하기 위해서는 암반 내 존재하는 불연속면의 전단거동 특성을 파악하는 것이 필수적이다. 특히 심부 지하에서의 암석 불연속면 마찰 거동 특성은 역학적, 수리적, 열적 및 화학적 조건과 각각의 조건들의 상호작용에 의해 영향을 받게 된다. 본 연구에서는 다양한 열-수리-역학적 조건에서 불연속면의 전단 거동 특성을 파악하기 위해 매끈한 화강암 불연속면 시험편과 거칠기를 포함한 유사암석 불연속면 시험편을 대상으로 삼축압축장비를 이용한 전단실험을 수행하였다. Coulomb의 전단강도 예측식을 이용하여 실험결과를 분석한 바 화강암 시험편의 경우 실험 조건의 변화에 따라 마찰 거동에 큰 변화를 보이지 않았으나 유사암석 시험편의 경우 응력 수준에 따라 변화를 보였다. 실험 조건의 변화에 따른 강성 및 팽창각의 변화를 분석한 결과 온도 및 수압 조건의 변화에 따라서 크게 변화하지 않음을 알 수 있었다.

발파해체에 의한 구조물 붕괴거동 모사 기법 개발

전병규(Jeon, Byungkyu),전석원(Jeon, Seokwon) 한국구조물진단유지관리학회 2010 한국구조물진단학회 학술발표회논문집 Vol.2010 No.2

Blasting demolition is getting unrare for removing or renovating old buildings with advantages when applied especially to multi-story structures. But this method required skillful technology about controlling explosives and the safety of the unexpected behavior of the structures. Numerical simulation is useful to predict the collapsing behavior of a structure before demolition. In this study, a numerical simulation technique was carried out using three-dimensional FE analysis by LS-DYNA. In order to reduce the computational time, the total number of elements was minimized, and rebar arrangement in concrete were simplified. The constitutive material models and other numerical techniques were applied. The results of the simulation were compared with the real demolition practice in behavioral aspects, and major issues in the numerical model are presented.

퇴적층 암석의 픽 커터 절삭성능 평가를 위한 선형절삭시험

정호영,전석원,Jeong, Hoyoung,Jeon, Seokwon 한국터널지하공간학회 2018 한국터널지하공간학회논문집 Vol.20 No.1

본 연구에서는 퇴적층 암석에서 픽 커터의 절삭성능을 평가하기 위하여 선형절삭시험을 수행하였다. 중국에서 채취된 Linyi사암과 역암을 모사한 콘크리트를 시험체로 사용하였다. 소규모 선형절삭시험장비를 이용하여 다양한 절삭조건하에서 절삭조건에 따른 커터작용력과 비에너지의 변화양상을 평가하였다. 커터작용력은 두 가지 재료 모두에서 압입깊이와 커터간격이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었고 재료의 강도에 영향을 받는 것으로 나타났다. 반면 최대작용력과 평균작용력의 비율은 재료의 강도에 영향을 받기 보다는 재료의 구성 물질과 절삭특성에 영향을 받는 것으로 판단되었다. 절삭계수는 암석과 픽 커터의 마찰 특성에 영향을 받으나 절삭조건에는 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 따라서 절삭계수와 픽 커터 작용력의 합력방향에 따라 암석의 특성을 고려한 최적의 절삭각도를 선정해야 할 것으로 판단되었다. 한편 절삭조건에 따른 비에너지의 변화양상으로부터 최적 절삭조건을 규명하였다. 두 가지 재료에서 최적 s/p비는 2~4 범위로 도출되었고, 압입깊이가 증가함에 따라 비에너지는 감소하는 경향을 나타내었다. 본 연구의 결과는 픽 커터의 절삭메커니즘 규명을 위한 데이터베이스로 활용될 수 있으며, 픽 커터를 사용한 기계굴착장비의 설계에 활용될 수 있을 것으로 기대된다. We carried out a series of linear cutting machine tests to assess the cutting performance of a pick cutter in sedimentary rock. The specimens were Linyi sandstone from China and Concrete (rock-like material, conglomerate). Using the small scaled LCM system, we estimated the cutter force and specific energy under different cutting conditions. The cutter forces (cutting and normal) increased with penetration depth and cutter spacing in two rock types, and it was affected by the strength of specimens. On the other hand, the ratio of the peak cutter force to the mean cutter force was influenced by cutting characteristic and composition of rock rather than rock strength. The cutting coefficient was affected by the friction characteristic between rock and pick cutter rather than the cutting conditions. Therefore, the optimal cutting angle can be determined by considering of cutting coefficient and resultant force of pick cutter. The optimum cutting condition was determined from the relationship between the specific energy and cutting condition. For two specimens, the optimum s/p ratio was found to be two to four, and the specific energy decreased with the penetration depth. The result from this study can be used as background database to understand the cutting mechanism of a pick cutter, also it can be used to design for the mechanical excavator.

국내 고준위 방사성 폐기물 심부시추공 처분을 위한 개념 연구

전병규(Byungkyu Jeon),최승범(Seungbeom Choi),이수득(Sudeuk Lee),전석원(Seokwon Jeon) 한국암반공학회 2019 터널과지하공간 Vol.29 No.2

우리나라는 1978년 4월 고리1호기를 시작으로 지금까지 총 24기의 원전을 가동하고 있으며 2기의 원전이 건설 중이다. 원자력 발전이 지속됨에 따라 원자력발전소에서 발생하는 방사성 폐기물의 양도 늘어나게 되어 이를 영구처분하기 위한 다양한 방법이 제안되어 왔다. 국내에서는 심층처분(DGD)을 중심으로 연구가 진행되어 왔으나 심부 시추공을 활용하는 심부시추공 처분(DBD) 역시 대안으로 고려할 필요가 있다. 본 논문에서는 기술 선진국의 선행 연구결과를 종합하여 심부시추공 처분에 요구되는 요소기술들을 소개하고 이를 국내에 적용하기 위한 적용성 평가를 수행하였다. 시추공 설계, 처분부지 등에 대한 개념적 연구를 수행하였으며 마지막으로 실제 처분을 위하여 향후 요구되는 기술적 과제에 대하여 정리하였다. With Kori nuclear power plant unit 1 as a beginning in April 1978, 24 nuclear power plants have been operated in Korea and two more plants are under construction. As the nuclear power plants being operated, radioactive wastes from the plants have been accumulated so that various methods for disposing them have been proposed. In Korea, researches have been conducted, being focused on DGD (Deep Geological Disposal), however, DBD (Deep Borehole Disposal) method needs considering as an alternative. In this technical note, element technologies for DBD were analyzed by compiling previous researches and their applicability on domestic cases were investigated. Conceptual studies regarding relevant designs were conducted and finally, technical challenges for actual disposal were described.

압입시험 및 세르샤 마모시험에 의한 TBM의 설계변수 추정

정호영,이수득,전석원,Jeong, Ho-Young,Lee, Sudeuk,Jeon, Seokwon 한국터널지하공간학회 2014 한국터널지하공간학회논문집 Vol.16 No.2

TBM의 사양을 설계하고 굴진성능을 예측할 때 실대형 선형절삭시험을 통하여 설계변수를 획득하는 것이 매우 효과적인 방법인 것으로 알려져 있다. 하지만 선형절삭시험을 위해서는 대형 시편을 획득하고 큰 하중용량의 시험을 수행하는 과정에서 상당한 비용과 노력이 소모된다는 단점이 있다. 따라서 선형절삭시험을 대체하는 경험적 예측 모델, 즉 CSM모델과 NTNU모델을 사용하여 몇 가지 지수를 산정하고 이로부터 설계변수를 추정하는 경우가 많다. 본 연구에서는 압입시험 및 세르샤 마모시험을 이용하여 TBM의 사양(추력, 토크)과 굴착에 따라 소요되는 디스크 커터의 개수를 추정하는 방법에 대하여 고찰하였다. 압입시험과 세르샤 마모시험은 TBM의 설계 변수를 추정하기 위한 유용한 시험법이나 그 활용법이 연구 되고 있지 못한 실정이다. 이 연구에서는 압입시험과 세르샤 마모시험결과를 간단한 형태의 지수형태로 도출하고 이를 선형절삭시험 및 실제 굴진자료와 비교하여 상관관계를 도출하고 이로 부터 디스크 커터의 작용력 및 수명을 예측하였다. 또한 이 일련의 계산 과정을 프로그램화 하였으며, 터널의 연장 정보, TBM의 기계정보, 구간별 암석의 물성을 입력변수로 하여 구간별 굴진율과 TBM 사양 및 운영조건, 디스크 커터의 소모개수를 예측할 수 있었다. Linear cutting test is known to be very effective to determine machine parameters (i.e. thrust force and torque) and to estimate penetration rate of TBM and other operation conditions. Although the linear cutting test has significant advantages, the test is expensive and time-consuming because it requires large size specimen and high load capacity of the testing machine. Therefore, a few empirical prediction models (e.g. CSM, NTNU and QTBM) alternatively adopt laboratory index tests to estimate design parameters of TBM. This study discusses the estimation method of TBM machine parameters and disc cutter consumption using punch penetration test and Cerchar abrasion test of which the researches are rare. The cutter forces and cutter consumption can be estimated by the empirical models derived from the relationship between laboratory test result with field data and linear cutting test data. In addition, the estimation process was programmed through which the design parameters of TBM (e.g. thrust, torque, penetration rate, and cutter consumption) are automatically estimated using laboratory test results.

LIDAR를 이용한 암반 절리면의 거칠기 측정에 관한 연구

이수득(Sudeuk Lee),전석원(Seokwon Jeon) 한국암반공학회 2017 터널과지하공간 Vol.27 No.1

광학기술의 발달로 LIDAR장비들은 사양이 급속도로 발전하여 현재 암반의 정보들을 효과적으로 얻어낼 정도의 정밀성과 정확성을 확보하고 있고 현장 활용이 용이하도록 경량화 및 보급화가 이루어진 상황이다. 본 연구에서는 넓은 영역의 암반 사면을 대상으로 LIDAR를 이용하여 절리면 거칠기를 측정하는 방법의 적용성에 대하여 고찰해 보았다. 점 간격에 따른 네 가지 거칠기 변수와 JRC와의 상관관계를 회귀 분석하였으며 LIDAR를 이용하여 삼차원 삼각망을 구성하고 면 구조인 패치를 검출하여 암반 사면 절리면의 거칠기를 산정하는 연구를 수행하였다. 실내시험을 통하여 네 가지 거칠기 파라미터와 JRC의 회귀식을 제시하였으며, 네 가지 파라미터 모두 점 간격이 커질수록 거칠기 파라미터 값의 감소를 보이며, 더 큰 거칠기를 갖는 시료에서 더 큰 감소폭을 보임을 알 수 있었다. 현장에서 LIDAR 스캔을 통하여 RS 파라미터와 점 간격을 고려한 거칠기를 산정하는 알고리즘을 제시하였으며 실제 거칠기 측정 결과보다 다소 과대평가 되는 경향이 있음을 확인하였다. According to the development of optical technology, the capacity of LIDAR equipments has been greatly improved to get rock mass characteristics precisely and accurately enough and it has been lightened and popularized so that it can be easily used in the field. In this study, we examined the applicability of roughness measurement for joints in a rock slope using LIDAR technique. A triangular irregular network was constructed using LIDAR and a patch, which is a plane structure of discontinuity on rock mass measured from LIDAR scanning, was extracted to estimate the roughness of the rock slope. Four different kinds of roughness parameters were analyzed to find out their correlation with JRC for various point intervals. Among them, RS parameter was used to measure theroughness of a patch. Regression analysis between four roughness parameters and JRC with respect to point intervalwas performed. All the roughness parameters decreased with the increase of point interval. In addition, the parametervalue showed greater decrease for rougher surfaces. A method of roughness measurement using RS parameter onrock slope discontinuities was suggested which showed slight overestimation of the real roughness value.

현장 초기응력 측정과 시추공 이미지 스캐닝 자료의 통합 분석을 통한 포항분지 제 3기 지층 내 수평응력 분포 특성

배성호(SeongHo Bae),전석원(Seokwon Jeon),김장순(Jangsoon Kim),박권규(Kwongyu Park) 한국암반공학회 2016 터널과지하공간 Vol.26 No.4

본 연구에서는 포항 도움산 지역 내 시험공 3개소의 심도 75 m∼716 m 구간에서 획득된 원위치 암반초기응력 측정 자료를 바탕으로 포항분지 제3기 지층 내에 형성되어 있는 수평응력 분포 특성을 분석하였다. 수압파쇄법에 의한 대심도 초기응력 측정 결과, 조사 지역의 수평응력 성분 크기는 국내 여러 지역 자료에 대한 선형 회귀분석으로부터 계산된 평균값에 비해 매우 낮은 범위의 값을 나타내었다. 그러나 시추공 스캐닝 조사에서 분포 암종의 낮은 강도 특성에 의해 유발된 다양한 규모의 시추공 파괴 현상들이 다수 확인되었다. 최대 수평응력의 방향성에 대한 보다 정확하고 폭넓은 정보를 도출하기 위해 수압파쇄시험과 시추공 스캐닝 자료에 대한 통합 분석을 추가적으로 수행하였다. 분석 결과, 상부 퇴적암층과 하부 화산암층에서 최대 수평응력 작용방향은 각각 진북 기준 80°∼100° (N80E∼N80W)와 120°∼140° (N60W∼N40W) 방위각에서 우세한 방향성을 나타내었다. 이러한 연구 결과로부터 심도 증가로 지층이 변화함에 따라 최대 수평응력 방향이 시계 방향으로 회전하는 경향성을 확인할 수 있었다. In this study, the current horizontal stress characteristics of the Tertiary rock formations in the Pohang Basin are investigated on the basis of the in-situ rock stress measurements at depths from 75 m to 716 m of the 3 test boreholes in the Doumsan area, Pohang. The deep hydraulic fracturing stress measurement results indicated that the horizontal stress components in the test site appear far lower than the average ones by the linear fit for the data set measured from the other domestic sites. But, borehole scanning revealed clearly that lots of small and large scale borehole failures occurred due to the low strength characteristics of the existing rocks. To obtain more accurate and overall information on the horizontal stress direction, the integrated analysis combining the hydraulic fracturing stress measurement and borehole scanning data set were additionally carried out. The analysis results showed that in the upper sedimentary and the lower volcanic rock formation, the dominant orientations of the current maximum horizontal stress components were appeared in the range of 80°∼100° (N80E∼N80W) and 120°∼140° (N60W∼N40W), respectively. From this study result it was found that the maximum horizontal stress directions have a tendency to rotate in a clockwise direction as the rock formation changes with depth in the test site.

단축압축하중 하에서 암석 모사시료의 균열전파 및 결합

박남수(Park Namsu),전석원(Jeon Seokwon) 대한토목학회 2001 대한토목학회논문집 C Vol.21 No.4

단축압축 하에서 대리석의 균열전파 및 결합

박남수(Namsu Park),전석원(Seokwon Jeon) 한국암반공학회 2001 터널과지하공간 Vol.11 No.3