구조물의 진동 해석 및 제어는 곽문규 연구실의 핵심 연구 분야 중 하나입니다. 본 연구실은 다양한 구조물, 예를 들어 송전선, 엘리베이터 로프, 건물, 차량, 선박 등에서 발생하는 진동 현상을 정밀하게 해석하고, 이를 효과적으로 제어하기 위한 이론적 및 실험적 연구를 수행하고 있습니다. 이를 위해 유한요소법, 독립좌표연성법, 에너지 접근법 등 다양한 수치해석 기법을 활용하여 구조물의 동적 특성을 분석합니다. 진동 제어를 위해 연구실에서는 능동, 수동, 반능동 제어기술을 모두 다루고 있습니다. 능동진동제어에서는 압전소자, 액추에이터, 센서 등을 이용하여 실시간으로 진동을 감지하고 제어하는 알고리즘을 개발합니다. 또한, 튜닝된 질량 감쇠기(TMD), 입자 충돌 댐퍼(PID), 스톡브리지 댐퍼 등 다양한 감쇠장치를 구조물에 적용하여 진동 억제 효과를 실험적으로 검증합니다. 최근에는 강화학습 기반의 제어 알고리즘과 같은 인공지능 기법도 도입하여, 복잡한 시스템의 진동 제어 성능을 극대화하고 있습니다. 이러한 연구는 송전선, 철도차량, 고층건물, 산업설비 등 다양한 산업 현장에서 발생하는 진동 문제를 해결하는 데 직접적으로 기여하고 있습니다. 또한, 진동 해석 및 제어 기술은 구조물의 안정성 향상, 수명 연장, 에너지 효율 개선 등 다양한 부가가치를 창출할 수 있어, 사회적·경제적 파급 효과가 매우 큽니다.

유연 다물체 시스템과 유체-구조 연성 시스템의 동적 해석은 곽문규 연구실의 또 다른 주요 연구 분야입니다. 본 연구실은 유연한 구조물들이 서로 연결되어 있거나, 유체와 상호작용하는 복잡한 시스템의 동적 거동을 해석하는 데 중점을 두고 있습니다. 예를 들어, 건물과 엘리베이터 로프의 연성 진동, 원통형 탱크의 슬로싱 현상, 위성의 태양전지판 전개 동역학, 선박 구조물의 수리탄성 진동 등이 대표적인 연구 주제입니다. 이러한 시스템의 동적 해석을 위해 연구실에서는 고급 수치해석 기법과 실험적 방법을 병행합니다. 예를 들어, 레일리-리츠 방법, 부분구조합성법, 컴포넌트 모드 합성법 등 다양한 이론적 접근법을 활용하여 시스템의 고유진동수, 모드 형상, 응답 특성 등을 도출합니다. 또한, 유체와 구조물의 상호작용을 정밀하게 모델링하여, 실제 산업 현장에서 발생할 수 있는 다양한 문제 상황을 예측하고 해결책을 제시합니다. 이 연구는 항공우주, 조선해양, 발전설비, 철도 등 다양한 분야에서 요구되는 고난도 동적 해석 기술을 제공하며, 시스템의 안전성 및 신뢰성 확보에 크게 기여하고 있습니다. 특히, 유연 다물체 및 유체-구조 연성 시스템의 해석 및 제어 기술은 첨단 산업의 핵심 기반 기술로서, 미래 산업 발전에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.