지진하중하에서 구조물의 거동특성, 새로운 내진설계법의 효율성, 기존구조물의 내진보강 방법의 효용성을 파악하기 위한 가장 효과적인 방법은 모사된 지진하중하에서 구조물을 실험하는 것이다. 매 단계별로 하이브리드 모델을 수치적 또는 물리적으로 실험하는 하이브리드 시뮬레이션은 이러한 실험방법 중 널리 알려진 방법이다.

지진공학 연구분야에서 이러한 하이브리드 시뮬레이션의 장점을 극대화하기 위해서는, 표준화된 방법에 대한 활발한 연구가 필요하다. 이러한 표준화된 방법은 진보된 수치해석 방법, 경계조건을 실시간으로 부여하는 것, 바랑, 폭파, 충격, 파, 화재, 교통, 특히 지진하중과 같은 동적하중을 고려하는 것이 필요하다. 따라서, 본 연구의 목적은 세계 각지에 설치되어 있는 실험설비에 적용하기 위해 진보된 하이브리드 시뮬레이션 기술을 연구, 개발, 검증하는 것이다. 이러한 연구는 관련연구자들에게 복잡한 문제에 집중하여 연구할 수 있는 기회를 제공하게 된다.

하이브리드 시뮬레이션중에 수행되는 정밀한 해석시스템을 병합하기 위해 기존의 개체지향형 실험프레임웍(OpenFresco)을 평가하였으며, 발전된 하이브리드 시뮬레이션에 적용하기 위해 연구개발을 진행하였다. OpenFresco 미들웨어는 환경의 독립성, 강인성, 유연성, 확장의 용이성, 그리고 다양한 형태의 해석방법, 실험방법, 시험체, 실험환경, 제어 및 데이터 취득, 통신을 지원하는 소프트웨어이다. 이 보고서에서 가장 중요한 연구내용은 기존의 OpenFresco의 핵심 구성요소를 다양한 유한요소해석 소프트웨어 및 다양한 실험장비에 사용할 수 있도록 다층으로 구성된 클라이언트/서버 구조를 적용하는 것이다.

하이브리드 시뮬레이션 동안 해석드라이버로 사용되는 시간적분법과 유한요소해석을 적용하기 위한 소프트웨어를 심도 있게 검토하였다. 기존의 직접적분법과 Runge-Kutta 적분방법을 하이브리드 시뮬레이션에 적용하기 위해 그 효용성을 검토하였다. 본 연구에 따르면 적용하기 쉽고, 직접적인 방법과 유사하게 효과적인 무조건 안정한 OS 방법과 Rosenbrock 방법이 하이브리드 시뮬레이션에 가장 효과적이다.

다음 단계의 연구는 하이브리드 시뮬레이션 측면에서 실시간 제어 및 데이터 취득을 위해 필요한 적분 및 전달함수의 연동을 제공하는 예측-수정 알고리즘에 초점을 맞추었다. 향상된 정확성, 연속 하이브리드 시뮬레이션을 위한 향상된 새로운 알고리즘이 제안되었으며, 이 알고리즘은 과도한 시간지연에 매우 효과적이다. 예측-수정 알고리즘을 적용한 이벤트 결정 전략을 조사하였으며, 시간간격, 가력기 속도, 성능기준 등과 같은 이벤트 결정제어 변수를 자동적으로 조정하는 적응제어개념에 기초한 다양한 새로운 알고리즘을 제안하였다.

OpenFresco 소푸트웨어의 강인성, 유연성, 활용성 확인, 적분방법 및 이벤트 결정 동기화 전략을 검증하기 위해 2개의 하이브리드 시뮬레이션 예제를 수행하였다. 첫번째 예제는 지역적으로 분산되어 있는 실험장비를 활용해 연속적인 유사 실시간 하이브리드 시뮬레이션을 최초로 시도하였으며, 두번째 예제는 구조물 붕괴의 안전 및 경제성을 검토하기 위한 하이브리드 시뮬레이션의 적용방법을 설명하였다.

▣ 원문의 주요목차 **********************************************************************

1. 서론

2. 하이브리드 시뮬레이션 기본

3. 개체지향형 하이브리드 시뮬레이션 프레임웍

4. 하이브리드 시뮬레이션을 위한 적분방법

5. 하이브리드 시뮬레이션에서 이벤트 결정 전략

6. 하이브리드 시뮬레이션 예제 분석

7. 결론 및 추후연구