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이동규 연구실
세종대학교 건축공학과
이동규 교수
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이동규 연구실

세종대학교 건축공학과 이동규 교수

이동규 연구실은 세종대학교 건축공학과를 기반으로 강구조와 건축구조 최적설계, 다중재료 위상최적화, 계산구조역학, 딥러닝 기반 구조설계 자동화, 건설 3D 프린팅 및 자가지지 구조시스템을 중점적으로 연구하며, 구조 안전성·강성·경량화·시공성을 통합적으로 고려한 차세대 디지털 건축구조 기술 개발을 수행하고 있다.

대표 연구 분야
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건설 3D 프린팅과 자가지지 구조시스템
주요 논문
5
논문 전체보기
1
article
|
hybrid
·
인용수 10
·
2025
Comprehensive thermoelastic stress-driven approach for thermo-mechanical-pressure multiphysics systems
Thanh T. Banh, Dongkyu Lee
IF 9.4
International Journal of Mechanical Sciences
In the design of multiphysics systems, particularly in aerospace, automotive, and civil engineering , optimizing stress distribution is crucial for ensuring the longevity and safety of structures. This study proposes a comprehensive methodology to address stress-related challenges in multiphysics systems, essential for maintaining structural integrity under complex thermo-mechanical-pressure loading conditions. The proposed methodology provides three principal contributions: (i) a novel solution for stress-related problems involving design-dependent pressure loads, achieved by establishing a design-dependent pressure field using Darcy’s law and a drainage term to implicitly identify pressure-bounding surfaces, providing an efficient method for evaluating load sensitivities; (ii) a comprehensive thermoelastic stress methodology for thermo-mechanical-pressure systems; and (iii) an extension to multiple material candidates to enhance robustness and design flexibility. To achieve these objectives, the well-established P -norm approach is employed to consolidate stresses into a unified global metric, while clustered regional and adaptive scaling techniques are used to manage localized stress concentrations effectively. The Moved and Regularized Heaviside function (MRHF)-based stress interpolation is integrated within the generalized Solid Isotropic Material with Penalization (SIMP) framework to handle multi-material problems efficiently. Furthermore, three adjoint vectors are introduced for thermoelastic stress sensitivity analysis using the adjoint variable technique, improving computational efficiency alongside a polygonal discretization scheme that enhances adaptability with diverse element types. The methodology’s efficiency, robustness, and practicality are demonstrated through various numerical examples, showing significant improvements in stress distribution and overall multiphysics system performance . Validation and verification processes further confirm the approach’s effectiveness, while numerical results highlight the influence of heat flux magnitude and material selection on optimized outcomes, demonstrating the methodology’s versatility for both stress minimization and stress-constrained problems. These contributions advance the field of multiphysics topology optimization by offering practical, robust, and efficient solutions to complex engineering challenges, providing a solid foundation for future developments in complex systems. • Novel stress topology optimization under design-dependent load using Darcy’s law. • New stress-related approach in triplet thermal-mechanical-pressure systems. • Extending the proposed method to multiple material evaluations.
https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2025.110133
Thermoelastic damping
Multiphysics
Materials science
Stress (linguistics)
Structural engineering
Mechanics
Mechanical engineering
Composite material
Finite element method
Engineering
2
article
|
hybrid
·
인용수 23
·
2024
Stress-driven design of incompressible multi-materials under frequency constraints
Thanh T. Banh, Qui X. Lieu, Son H. Nguyen, Dongkyu Lee
IF 9.4
International Journal of Mechanical Sciences
This paper presents an efficient and comprehensive numerical approach to address topology optimization challenges within the multi-material framework. The focus encompasses several key aspects: solving various stress-related problems from compressible to incompressible materials , broadening the scope to encompass multi-material systems, adopting a flexible methodology suitable for various elements (triangular, quadrilateral, and polygonal), and expanding to incorporate frequency constraints within the stress-driven system. The core idea to accommodate a broad range of materials, from compressible to nearly incompressible, is to implement a specialized polytopal composite finite element (PCE) technique to mitigate volumetric locking issues often prevalent in nearly incompressible materials. Then, to effectively solve the stress-related multi-material system, a well-known P -norm function integrated with the Moved and Regularized Heaviside function (MRHF) is employed, capitalizing on the correlation between topological phases and material allocation to handle multi-material problems effectively. Additionally, to deal with frequency-related multi-material problems, an extended technique addressing localized mode issues based on the relationship between representative solid and void is also employed. Several numerical examples are tested to validate the method’s efficiency and reliability within a multi-material framework, considering a diverse range of materials from compressible to nearly incompressible. • Solving various stress-related problems, from compressibility to incompressibility. • Expanding the scope to include polygonal meshes and multi-material problems. • Broadening to include frequency constraints within the scope of ongoing research.
https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2024.109416
Compressibility
Stress (linguistics)
Structural engineering
Materials science
Mechanics
Engineering
Physics
3
article
|
인용수 11
·
2021
Experimental study of axial compression behavior of circular concrete-filled steel tubes after being loaded at an early age
Ji Zhang, Lu Ma, Changlin Zhou, Dongkyu Lee, Filip C. Filippou
IF 8
Construction and Building Materials
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.124020
Materials science
Compression (physics)
Composite material
Structural engineering
Engineering
정부 과제
9
과제 전체보기
1
주관|
2023년 4월-2024년 4월
|150,000,000
골조 경량화 및 구조강성 위상최적화 기반 웨브홀과 신장된 웨브를 갖는 비대칭 H형강 기술 개발
본 과제는 건설원자재 가격 폭등 시기에도 골조물량은 줄이고 구조강성은 키우는 재료 위상최적화 기술을 바탕으로, 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 경량 비대칭 H형강을 개발하는 연구임. 연구 목표는 골조물량 경제성, 구조 안전성, 시공·제작 효율성을 동시에 만족하는 최적화된 건설 신구조부재 확보임. 이를 위해 비정형 웨브홀의 위상최적화 설계와 상하부 비대칭 플랜지 춤 일체화 기술을 개발하고, ABAQUS FEM(휨·전단·반복가력) 해석, 실험체 제작, UTM/Actuator 기반 구조성능평가, 현장 Mock-up 검증을 수행함. 기대 효과는 강재 사용량 절감과 골조부재 가격경쟁력 강화, 공기단축 및 공사비 절감, 해외 지식재산권 확보와 탄소중립 친환경 적용 기대임.
비대칭H형강
웨브홀
위상최적화
골조경량화
구조
2
주관|
2022년 12월-2023년 12월
|19,953,000
건설용 다중노즐 대형출사 3D프린팅 장비를 활용한 FGC 재료 위상최적화 자가지지 구조체 개발
① 건설용 다중노즐 대형출사 3D프린팅용 자가지지 구조 및 시제품 - 자가지지 구조체는 (1) 내부공간의 재료배치 최적화, (2) 외부표면의 형태형성 최적화의 합목적적 고려를 반영함. 구조 안전성, 사용 기능성, 비용 경제성, 내구 안정성에 대해 엔지니어 설계철학으로 지지, 하중, 재료, 선형 또는 비선형, 정적 또는 동적조건 등 제약조건을 결정하는 4개의 설계정보로서 실현됨 - 자가지지 구조체는 “일체화 시공가능 수평 각도 한계장”을 조절하고 FGC 결합신소재 및 구조의 위상최적화 플랫폼에 적용하여 중력장의 물리적 한계점을 극복함으로써, “현장 일체화 3D프린팅 건축”에서 이른바 “수평형상 부재 일체화 제작”의 요원한 문제점을 해결하는 핵심기술이며 건설용 구조부재 시제품을 통해 증명하고자 함 ② Functionally Graded Concrete 및 위상최적화 설계 적용 3D프린팅 설계자동화 플랫폼 - 자가지지 구조체의 각 케이스(매달린 구조체, 자가지지 구조체, 전개구조체 등 최소 3가지 예상) 별, 초경량 고성능 결합신소재인 Functionally Graded Concrete (FGC) 7종 재료 조합 별 설계자동화 다이어그램을 제작하고 설계정보를 표준화함 - 자가지지 구조는 지주 유무와 상관없이 수직부재는 물론 수평부재 현장 일체화 제작이 가능하여 공학적 난제로 취급되는 건설용 대형 3D프린팅건축 현장일체화 문제를 해결하는 새로운 개념의 재료-최적화-구조-장비의 CAD 설계자동화 플랫폼을 제공할 것임
대형출사 3D 프린팅
위상최적화
자가지지 구조
기능적인 등급 콘크리트
3
2022년 2월-2027년 2월
|95,543,000
딥러닝 기반 위상최적설계 InnovilTop 앱을 적용한 자가지지 수평지향 건축구조 프레임워크 개발
자가지지 수평지향 구조이론과 딥러닝 위상최적화 InnovilTop App을 건축구조 분야에 도입, 중력장을 극복하고 ON-SITE 건축물을 제작할 수 있는 혁신적 원천기술개발● 본 연구는 다음의 설계, 재료, 구조 통합 원천기술을 개발하는 것을 목표로 함 ? 설계 : 딥러닝 기반 위상최적설계 형상탐색 App에 특화된 건축설계 기술? 재료 : 자가지지 수평지...
자가지지 수평지향 구조이론
위상최적화
딥러닝 기반 InnovilTop 앱
중력제어 수평각도 한계장
설계-재료-구조 연계기술
최신 특허
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상태출원연도과제명출원번호상세정보
등록2023산불확산 차단장치1020230020780
등록2022더블 패널 연결 장치1020220083530
등록2021파이프 연결 장치1020210163299
전체 특허

산불확산 차단장치

상태
등록
출원연도
2023
출원번호
1020230020780

더블 패널 연결 장치

상태
등록
출원연도
2022
출원번호
1020220083530

파이프 연결 장치

상태
등록
출원연도
2021
출원번호
1020210163299