매개변수 해석을 이용한 구조물 건전도 저감 영향인자 상관성 연구

나유성,박민수,고성일,김창용,La, You-Sung,Park, Min-Soo,Koh, Sungyil,Kim, Chang-Yong 한국터널지하공간학회 2021 한국터널지하공간학회논문집 Vol.23 No.6

터널 굴착으로 인해 필연적으로 발생되는 지반침하 및 상부 구조물 영향 평가를 수행하기 위해 지표침하와 구조물 건전도 저감의 총 7개의 주요 영향 인자들을 설정하고 수치해석을 이용한 Parameter Study를 수행하였다. 그 결과를 통해 Boscardin and Cording 구조물 손상도표를 이용한 안정성 분석, 최대침하량과 각변위를 이용한 안정성 분석을 수행하고 각각의 주요 영향 인자들에 대한 상관성 분석을 실시하였다. 또한, 매개변수 해석을 통한 지반 및 구조물 상호거동 양상을 이용하여 경기도 화성시에 위치한 𐩒𐩒𐩒터널 현장에 적용하고 현장 적용성을 분석하였다. 그 결과 오차가 약 1.0%로 나타나 설계단계에서의 터널 굴착에 따른 구조물 안정성 평가 시 다양한 조건에서 적합한 노선 결정을 위한 기초 자료로 활용될 수 있도록 하였다. In order to evaluate the impact of ground subsidence and superstructures that are inevitably caused by tunnel excavation, a total of seven major influencing factors of surface subsidence and structural soundness reduction were set, and a Parameter Study using numerical analysis was conducted. Stability analysis was performed using scheme of Boscardin and Cording method and the maximum subsidence amount and the angular displacement, and correlation analysis was performed for each major influencing factor. In addition, it was applied that used the mutual behavior of the ground and the structure by parameter analysis in the site of the 𐩒𐩒𐩒 tunnel located in Hwaseong-si, Gyeonggi-do, and the applicability of the site was analyzed. As a result, the error was found to be 1.0%, and it could be used as a basic material for determining the appropriate tunnel route under various conditions when evaluating the stability of the structure according to tunnel excavating at the design stage.

건설공사 사후평가제도 운영실태와 활용도 향상을 위한 과제

나유성 국토연구원 2016 국토 : planning and policy Vol.413 No.-

고효율 고전력 Inverse Class-F GaN HEMT 동기 정류기 설계

나유성,응웬당안,서철헌 한국전자파학회 2024 한국전자파학회논문지 Vol.35 No.3

본 논문에서는 트랜지스터를 기반으로 한 고효율 고전력 동기 정류기를 설계하였다. 다이오드를 기반으로 한 정류기는 비교적 간단한 구조로 많이 사용되어왔지만, UAV, 전기차 충전 등과 같은 고전력을 요하는 어플리케이션에는 적합하지 않다. 트랜지스터를 기반으로 한 정류기는 30 dBm 이상의 높은 전력에서도 고효율로 정류가 가능한 장점이 있다. 트랜지스터 기반의 정류기는 시간 역전 이중성 이론을 바탕으로 스위치 모드 전력증폭기의 전력 흐름을 부하에서 DC 공급 전원으로 역전시킴으로써 정류기로써 동작한다. 동기 정류기와 자가 동기 정류기가 있으며, 본 논문에서는 동기정류기를 설계하였다. Inverse Class-F 모드로 동작하도록 고조파를 제어하여 높은 정류 효율을 갖도록 설계하였으며, 제안된 정류기의 성능으로는 측정 결과 37 dBm의 입력 전력에서 73.2%의 정류 효율을 달성하였다. In this study, a high-efficiency, high-power synchronous rectifier based on transistors was designed. The widely used diode-based rectifiers have a relatively simple structure but are unsuitable for high-power applications, such as unmanned aerial vehicle and electric vehicle charging. In contrast, transistor-based rectifiers operate by reversing the power flow of a switch-mode power amplifier from the load to the DC supply based on time-reversal duality and can rectify efficiently, even at a high power of 30 dBm or more. The proposed transistor-based synchronous rectifier was designed to have a high rectification efficiency by controlling the harmonics to operate in the inverse Class-F mode and achieved a peak efficiency of 73.2% at an input power of 37 dBm.

복층터널 분기구 확폭구간 굴착에 따른 안정성 영향

나유성,김윤희,이강일,김용성,김범주 사단법인 한국터널지하공간학회 2020 한국터널지하공간학회논문집 Vol.22 No.4

The divergence section of a double-deck tunnel can be divided into a ‘wideningpre-divergence section’, a large cross-section with a cap shape and a ‘post-divergencesection’ where the separation between the main and the branch tunnel is made. Sincethe cross-section of the widening pre-divergence section is considerably larger thanthat of the post-divergence section, the influence of excavation due to the differentsizes and shapes in the cross-section should be considered in the examination of thetunnel stability. In this study, the effect of the preceding excavation, that is theexcavation of the widening pre-divergence section, on excavation stability of thepost-divergence section was examined by varying the excavation methods and benchlengths through 3D finite element analysis. The results showed that although theeffects of the excavation methods and the bench lengths are not significant on thevariation of principal stresses, the preceding excavation causes a relatively largevariation on the stresses which may have an impact on the stability of thepost-divergence section from the comparison of Stress-Strength Ratio (SSR) betweenthe cases with and without the consideration of the preceding excavation effect by 2Dfinite element analysis. 복층터널의 분기구간은 터널 형상이 모자 모양의 대단면 구간인 ‘분기 전 확폭구간’과 본선과 분기터널 간 이격이 생기는 ‘분기 후 구간’으로 나눌 수 있으며, 분기 전 확폭구간의 터널 단면이 분기 후 구간의 단면에 비해 매우 크기 때문에 이러한 차이에 따른 굴착 영향이 분기구의 전체적인 굴착 안정성 검토 시 고려되어야 한다. 본 연구에서는 암반에서 시공되는 NATM 방식의 2차로 대심도(40 m) 본선 복층터널에서 1차로 단층터널로 분기가 되는 조건을 대상으로 3차원 유한요소해석을 통해 분기 전 확폭구간 굴착(선행굴착) 시 굴착공법과 벤치길이 변화에 따라 선행굴착이 분기 후 구간의 굴착 안정성에 미치는 영향을 검토하였다. 그 결과, 굴착공법과 벤치길이 변화에 따른 차이는 상대적으로 작은 편이었으나,2차원 수치해석에 의한 선행굴착을 고려하지 않은 경우와 강도응력비 비교를 통해 선행굴착이 분기 후 구간의 굴착 안정성에 영향을 미칠 정도로 큰 응력의 변화를 유발함을 확인하였다.

SVM 기법을 이용한 쉴드 TBM 디스크 커터 교환 주기 예측

나유성,김명인,김범주 사단법인 한국터널지하공간학회 2019 한국터널지하공간학회논문집 Vol.21 No.5

본 연구에서는 쉴드 TBM (Tunnel Boring Machine) 터널 디스크 커터의 적절한 교체시기를 예측하기 위한 방법으로 머신러닝 기법을 사용한 방법을 제안하였으며, 이를 위해 국내 기 시공된 쉴드 TBM 현장의 데이터를 이용하여 다양한 머신러닝 알고리즘 중SVM (Support Vector Machine)을 이용하여 예측 모델을 구축하고 그 성능을 평가하였다. 지반 조건별 디스크 커터의 마모와 높은 상관성을 갖는 TBM 기계 데이터와 디스크 커터 교체 이력을 분류하고, 이들을 SVM의 변수로 사용하여 3종류의 분류 함수를 적용하여 각각 학습을 한 후 예측을수행한 결과, 각 지반 조건에 대해서 3종류의 SVM 분류 함수 중 전체적으로 RBF (Radial Basis Function) SVM의 예측성능이 가장 우수하며(평균적으로 80%의 정확도, 10% 오분류율), 지반 조건별로 구분 시 디스크 커터 교체 데이터의 수가 많을수록 예측 결과가 좋은 것으로 나타났다. 향후 많은 데이터를 축적하고 이를 모두 활용하여 학습모델을 지속적으로 발전시켜 나간다면 이와 같은 디스크 커터 교환주기를 예측하기 위한 머신러닝 기법의 실무 적용성이 매우 클 것으로기대한다. In this study, a machine learning method was proposed to use in predicting optimal replacement period of shield TBM (Tunnel Boring Machine) disc cutter. To do this, a large dataset of ground condition, disc cutter replacement records and TBM excavation-related data, collected from a shield TBM tunnel site in Korea, was built and they were used to construct a disc cutter replacement period prediction model using a machine learning algorithm, SVM (Support Vector Machine) and to assess the performance of the model. The results showed that the performance of RBF (Radial Basis Function) SVM is the best among a total of three SVM classification functions (80% accuracy and 10% error rate on average). When compared between ground types, the more disc cutter replacement data existed, the better prediction results were obtained. From this results, it is expected that machine learning methods become very popularly used in practice in near future as more data is accumulated and the machine learning models continue to be fine-tuned.

쉴드 TBM 현장 굴진데이터를 이용한 굴착속도 예측모델 개발

나유성,김명인,김범주 사단법인 한국터널지하공간학회 2019 한국터널지하공간학회논문집 Vol.21 No.4

최근 국내 터널공사에서 낙반사고의 위험성이 낮고 진동과 소음이 적은 쉴드 TBM을이용한 기계화 터널공법이 많이 적용되는 추세이며, 이러한 쉴드 TBM으로 터널 굴착시 적절한 굴착속도를 설계하는 것이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 ○○~○○ 고속철도 쉴드 TBM 공사구간에 대하여 지반조사 결과와 TBM 굴진데이터를 분석하고 이를 기존 연구자들에 의해 제안된경험적 굴착속도 예측방법에 적용하였다. 또한, 현장 굴진데이터 중 커터 당 추력과 지반 일축압축강도와의 상관관계를분석하고 이를 통해 TBM 터널 설계 시 커터 당 추력과 일축압축강도를 변수로 굴착속도를 예측할 수 있는 간편 모델을도출하였다. 기존 해외의 여러 굴착속도 예측 모델들을 해당 TBM 현장에 적용한 결과 예측치와 측정된 굴착속도는 약50~500%의 비교적 큰 오차를 보인 반면, 본 연구에서 도출된 굴착속도 예측모델은 평균 약 15%의 오차율을 나타내어추후 유사한 지반조건을 가진 쉴드 TBM 현장에 대해서 적용성이 높을 수 있을 것으로 기대한다. Mechanized tunneling methods, including shield TBM, have been increasingly used for tunnel construction because of their relatively low vibration and noise levels as well as low risk of rock-falling accidents. In the excavation using the shield TBM, it is important to design penetration rate appropriately. In present study, both subsurface investigation data and shield TBM excavation data, produced for and during ○○~○○ high-speed railway construction, were analyzed and used to compare with shield TBM penetration rates calculated using existing penetrating rate prediction models proposed by several foreign researchers. The correlation between thrust force per disk cutter and uniaxial compressive strength was also examined and, based on the correlation analysis, a simple prediction model for penetration rate was derived. The prediction results using the existing prediction models showed approximately error rates of 50~500%, whereas the results from the simple model proposed from this study showed an error rate of 15% in average. It may be said, therefore, that the proposed model has higher applicability for shield TBM construction in similar ground conditions.

CS-H 벽체 말뚝의 겹침길이에 따른 휨 강성 비교

나유성(LA, You-Sung),최원혁(Choi, Won-Hyuk),김범주(Kim, Bumjoo) 한국지반신소재학회 2017 한국지반신소재학회 학술발표회 Vol.2017 No.10

Development of Optical System for ARGO-M

나자경,장정균,장비호,한인우,한정열,박귀종,임형철,유성열,박은서,서윤경,문일권,최병규,나은주,남욱원 한국우주과학회 2013 Journal of Astronomy and Space Sciences Vol.30 No.1

ARGO-M is a satellite laser ranging (SLR) system developed by the Korea Astronomy and Space Science Institute with the consideration of mobility and daytime and nighttime satellite observation. The ARGO-M optical system consists of 40 cm receiving telescope, 10 cm transmitting telescope, and detecting optics. For the development of ARGO-M optical system, the structural analysis was performed with regard to the optics and optomechanics design and the optical components. To ensure the optical performance, the quality was tested at the level of parts using the laser interferometer and ultra-high-precision measuring instruments. The assembly and alignment of ARGO-M optical system were conducted at an auto-collimation facility. As the transmission and reception are separated in the ARGO-M optical system, the pointing alignment between the transmitting telescope and receiving telescope is critical for precise target pointing. Thus, the alignment using the ground target and the radiant point observation of transmitting laser beam was carried out, and the lines of sight for the two telescopes were aligned within the required pointing precision. This paper describes the design, structural analysis, manufacture and assembly of parts, and entire process related with the alignment for the ARGO-M optical system.

복층터널 분기구에서의 터널 이격에 따른 안정성 영향

나유성(You-Sung La),김범주(Bum-Joo Kim) 한국지반신소재학회 2016 한국지반신소재학회 논문집 Vol.15 No.2

본 연구에서는 증가하는 도심지 정체와 신설터널 건설에 따른 여러 제약의 문제를 해소하는 방안으로 향후 국내에서 수요가 증가할 것으로 전망되는 대심도 지하도로를 복층터널로 건설시 본선 복층터널에서 단층터널로 분기가 되는 구간의 터널 거동과 본선과 분기터널간의 필라 안정성을 수치해석을 통하여 검토하였다. 이를 위해 본선터널과 분기터널의 이격거리를 본선터널의 직경(D)을 기준으로 0.1D부터 2.0D까지 변화하는 조건과 지반조건을 암반등급에 따라 1∼5등급으로 변화하는 조건들에 대하여 유한요소해석을 수행하였으며, 터널의 전체적인 거동과 함께 그 결과를 기반으로 기존의 경험식 등을 이용한 안전율, 강도-응력비, 그리고 간섭체적비를 산정하여 굴착에 따른 안정성 영향을 검토하였다. 검토 결과 수치해석결과를 이용해 산정된 강도-응력비와 간섭체적비는 경험식을 이용한 방법에 비해 암반강도보다는 이격거리가 안정성에 더욱 크게 영향을 미침을 나타내었고, 그에 따라 본선과 분기터널의 이격거리가 0.7D 이하인 경우는 본선과 분기터널을 모자 형태의 하나의 대단면으로 시공하는 것이 안정성 측면에서 유리한 것으로 판단되었다. Double deck tunnels are considered to have a large demand in a near future for solving traffic congestion problems and overcoming the limitations in constructing new tunnels. This study presents a numerical investigation using finite element (FE) analysis on the behaviors of the tunnels and the stability of pillars in a divergence section where single tunnel is diverged from a main line double deck tunnel. The effects of the separation distance between the diverged and the main tunnels and the ground condition were examined through the FE analysis by varying the separation distance from 0.1D to 2.0D (D: diameter of main tunnel) and the rock class from class I to V, respectively, and the analysis results were compared with those using empirical methods, strength-stress ratio, and the volume of interference. The FE analysis results indicated that the separation distance has a larger effect on tunnel behaviors, compared with the rock strength, and a single tunnel with a large cross section is more favorable than two separated tunnels for tunnel stability when the separation distance is below 0.7D.

CS 하이브리드 벽체의 전단 거동

나유성(La, You-Sung),최원혁(Choi, Won-Hyuk),김명인(Kim, Myung-In),김범주(Kim, Bumjoo) 한국지반신소재학회 2019 한국지반신소재학회 학술발표회 Vol.2019 No.3