구조설계연구실 Structural Design Laboratory

구조설계연구실은 장대교량과 부유식 구조물과 같이 복합적인 환경 하중이 작용하는 구조 시스템을 대상으로, 실제 설계에 적용 가능한 공학적 해법을 제시합니다. 불확실한 환경 속에서의 구조 거동을 정밀하게 예측하여 설계의 신뢰도를 높이고, 나아가 이용자의 안전과 사용성까지 아우르는 통합적인 구조 설계 및 운영 솔루션을 연구하고 있습니다.
주요 연구 분야는 풍공학 기반의 교량 연구, 차세대 부유식 인프라(부유식 교량·에너지 플랫폼 등) 연구, 그리고 실험·해석·계측 데이터 기반 AI 연구로 구성되어 있습니다. 본 연구실에서는 자체 보유한 첨단 풍동실험 설비와 실시간 공탄성 하이브리드 시뮬레이션(RTAHS) 기술을 활용하여 교량의 공기역학적 안정성과 동적 거동을 설계 관점에서 검증합니다. 아울러 차량에 대해서도 풍동실험과 주행 안정성 해석 및 시뮬레이션을 병행하여 기상 조건에 따른 차량 통제 속도 및 교통 운영 기준을 제안합니다. 또한 부유식 인프라 연구에서는 풍–파랑 연계 해석과 극한 해상환경을 고려한 개념 설계 및 안전성 평가를 통해 실현 가능한 설계 프레임워크를 제시하며, 데이터 기반 AI 연구에서는 다양한 구조 응답 데이터, 기상관측데이터뿐만 아니라 위성영상 등을 활용하여 기존 해석 기반 설계를 보완하는 예측·설계 지원 기술을 개발하고 있습니다.
이를 통해 본 연구실은 실험, 해석, 데이터 기반 접근을 유기적으로 통합한 실증적이고 신뢰성 있는 구조 시스템 설계 및 구현기술을 지향합니다.

구조신뢰성연구실 Structural/System Reliability Group

복잡한 현대사회의 중추기능을 감당하고 있는 각종 건설환경 시스템과 그 외부환경에는 다양한 종류의 불확실성이 존재합니다. 이러한 불확실성을 통계적으로 모델링하고, 이를 바탕으로 건설환경 시스템의 신뢰성을 확률적으로 평가하고 예측하는 것은 사회기반 인프라의 계획, 설계, 시공, 수리, 유지보수 등에 관한 최적의 의사결정을 하는 데 있어 매우 중요합니다. 이를 위해 서울대학교 구조신뢰성 연구실에서는 (1) 복잡한 건설환경 시스템의 보다 효율적이고 정확한 신뢰성 해석을 위한 첨단 신뢰성 이론과 방법론 개발, (2) 유한요소해석 등 컴퓨터 시뮬레이션과 신뢰성해석의 결합을 바탕으로 한 구조물의 최적설계법 개발, (3) 가스, 수도 등 복잡한 사회기간망의 재해 시 성능과 신뢰성을 효과적으로 해석하는 방법론 개발과 실시간 해석에의 적용, (4) 지진하중의 불확실성을 고려한 구조물의 추계학적 진동해석(Random Vibration Analysis)과 내진설계에의 적용 등에 관한 연구를 활발히 진행하고 있습니다.

멀티스케일 구조재료 연구실 Multiscale Structural Materials Laboratory

멀티스케일 구조재료 연구실은 차세대 구조재료를 개발하고 적용하는 것을 목표로 하는 연구실입니다. 차세대 구조재료라 함은 전통적인 구조적인 역할 뿐 아니라, 친환경성 및 다양한 성능을 발휘할 수 있는 재료를 말합니다. 기본적으로 이론적인 시뮬레이션 방법들과 실험적인 방법을 모두 사용하고 있으며, 현재 개발 중인 재료로는 친환경 및 고성능 콘크리트, 해양구조물 코팅재료와 다기능성 스마트 구조재료(자기 센싱 또는 자기 치유) 등이 있습니다. 재료의 전자구조에 대한 이해로부터 시작하여, 광범위한 사회기반시설을 이루는 재료들을 멀티스케일 관점인 원론적 및 고급해석 기법을 바탕으로 개발하고 있으며. 더욱더 안전한 사회기반시설을 구축하고 스마트한 유지보수와 관리를 위한 다양한 재료들을 다루고 있습니다.

콘크리트구조연구실 Concrete Structures Laboratory

콘크리트는 교량, 터널, 댐, 지하구조, 발전소 등 사회기반 인프라 구축을 위해 가장 널리 사용되는 필수적인 구조재료입니다. 따라서 콘크리트 구조물의 계획 및 설계, 시공의 등 구축과 유지ž보수는 언제나 중요한 사회적 이슈입니다. 또한 콘크리트 구조물에 대한 관심은 고층 빌딩과 초장대 교량 등의 대형 사회기반시설과 테러사건·사고, 선박 충돌 등의 극한상황 하 구조물의 거동 등 폭넓은 영역으로 발전하고 있습니다. 이를 위해 세계 최고수준의 실험장비 및 시설을 통해 다양한 환경에 노출되어 있는 콘크리트 구조물의 거동을 예측하고 분석할 수 있는 실험 및 해석 연구가 필수적이며 콘크리트구조연구실에서는 콘크리트구조설계기준과 관련된 다음과 같은 주제를 중심으로 다양한 연구를 수행하고 있습니다.

1. (1) 고강도 철근 및 고성능 콘크리트를 적용한 콘크리트 부재의 성능평가 및 설계기준 개발
2. (2) 실 노후 교량 안전진단 및 유지관리 기법 개발
3. (3) 도로교설계기준 한계상태설계법 관련 검증 해석 및 실험
4. (4) 충격하중 재하 시 콘크리트 재료/부재 거동 관측 평가 실험 및 해석 연구
5. (5) 극한지 구조물 설계 및 시공법 개발
6. (6) 극한성능 표준실험절차 개발

응용구조동역학연구실 Applied Structural Dynamics Laboratory

응용구조동역학 연구실에서는 지진, 바람과 같은 동적 하중으로부터 교량, 플랜트, 건물 등 사회 인프라 구조물이 어떻게 거동을 하는지에 대해 진보된 해석 및 동적 실험을 수행해 분석을 합니다. 본 연구실의 주요 연구 주제로는 구조물 진동제어(structural vibration control), 내진성능평가(seismic performance evaluation), 비선형 동적 해석(nonlinear dynamic analysis), 실시간 하이브리드 실험(real-time hybrid simulation, RTHS) 등이 있습니다. 특히 실시간 하이브리드 실험은 대형 구조물의 지진시 거동을 매우 효율적으로 분석할 수 있게 하는 차세대 실험 기법으로 3차원 동적 지진하중을 구조물에 실시간으로 재하할 수 있게 합니다. 비선형성이 심하거나 거동분석이 어려운 부분을 실험하고, 나머지 부분은 해석적으로 모델링하여 실험하기 때문에 대형 구조물의 내진성능평가를 경제적이고도 신뢰성 높게 수행할 수 있습니다. 이는 비단 지진하중뿐만 아니라, 풍하중, 파랑하중 등에 대해서도 적용할 수 있어 교량 공탄성 거동 및 해상 구조물의 바람-유체-구조물 상호작용 거동 분석에도 적용할 수 있습니다. 더 나아가 본 연구실이 보유하고 있는 실시간 변위/하중 제어 알고리즘을 휴머노이드 로봇의 고속 모션제어에 적용해 재난현장 및 고위험 건설현장등에 투입할 수 있는 로봇 개발에도 적극 참여할 예정입니다.

구조해석 연구실 Structural Analysis Group

구조해석 연구실은 사회의 다양한 문제에 대한 공학적 해법을 제시하는 동시에, 공학, 역학, 수학, 컴퓨팅 분야의 발전을 추구합니다. 탄성파, 음파, 또는 전자기파와 같은 파동은 매질을 통해 에너지를 전달하는 물리적 현상입니다. 파동 현상의 정해석은 자연적 또는 공학적 시스템이 파동에 어떻게 반응하는지를 예측할 수 있도록 합니다. 반면, 파동 기반의 역해석 문제는 데이터에서 정보를 추출하여 다양한 공학적 문제를 해결하는 강력한 도구로 활용됩니다. 본 연구실은 해석적 및 수치적 방법을 통해 파동 물리를 연구하며, 이를 바탕으로 구조물이나 시스템을 식별하고, 공학적 장치를 설계하여 파동 전파를 제어하고 활용하고자 합니다. 이러한 방법론을 기반으로 구조해석 연구실은 파동 산란, 지반 탐사 및 에너지 전달, 지진파 제어, 비파괴 검사, 아날로그 컴퓨팅, 영상 처리 등 다양한 분야를 다루고 있습니다.