• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2000.06a
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• pp.340-345
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• 2000

진동하는 구조물의 음향 방사 예측에는 키르히호프-헬름홀쯔 적분 방정식에 근본을 둔 경계 요소 해석이 널리 사용된다. 이 경계 요소 해석은 익히 알고 있듯이 구조물의 동적 거동이 정량적으로 표현될 수 있는 경우는 매우 높은 정확도의 예측 결과를 제공한다. 그러나 실제 현상에서 접할 수 있는 복잡한 구조물의 음향 방사 예측에는 많은 변수들로 인해 예측의 정확도가 감소됨은 확실하다. 다른 방법으로는 실험을 통한 임의의 음장 예측 방법인 근음장 음향 홀로그래피(nearfield acoustical holography) 방법을 들 수 있다. 이 방법은 실제로 발생되는 음향 방사로부터 마이크로폰을 이용하여 홀로그램면의 음압 또는 속도를 측정하고 키르히호프-헬름홀쯔 적분 방정식에 적용하여 임의의 홀로그램면에 투사(mapping)시켜 음장을 예측하는 방법이다. 근음장 음향 홀로그래피는 탁월한 정확성을 갖고 있으나, 측정의 복잡성과 홀로그램면을 형성하기 위한 많은 이산점(절점)의 필요성 등의 단점을 갖고 있다. 본 논문에서는 또 다른 음장 예측 방법인 실험의 장점과 유한 요소 해석의 장정을 복합시킨 모드 확장 방법(modal expansion method)을 사용하여 단순 구조물인 평판의 진동에 의한 음장을 예측해 보았다. 모드 확장 방법은 구조물의 동적 거동은 모드의 선형 조합으로 표현될 수 있다는 것에 그 원리를 둔다. 본 논문은 단순 평판을 대상으로 유한 요소 해석으로 구한 모드 정보와 실험에 의해 얻은 입의 가진 주파수에 대한 진동 표면의 속도 분포를 조합하여 속도 경계 조건을 구성, 경계 요소 해석으로 음장 예측을 수행하였으며 모드 확장 방법을 사용함에 있어 고려해야할 몇 가지 사항에 대해 다루었다.

• Computational Structural Engineering
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• v.9 no.4
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• pp.127-134
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• 1996

This paper is about a progressive fracture analysis of concrete by boundary element method. From both displacement boundary integral equation and traction boundary integral equation of solids with cracks, a boundary integral equation for crack problem is derived. For the analysis of progressive fracture of concrete, fracture process zone is modelled based on Dugdale-Barenblatt model with linear tension-softening curve. By using the boundary element modeling, the progressive fractures of concrete beam and compact-tension specimens with various loading conditions are analyzed and compared with experiments. The analysis results show that the technique in this paper can predict the maximum strength and the nonlinear behavior of concrete including post-peak behavior.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.281-281
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• 2019

수리모형실험은 수로 내에서 장시간 파랑을 발생시킬 경우, 수로 내에 반사 파랑의 성분이 누적될 수 있어 상당한 계측 오차를 발생시킬 우려가 있어 수리모형실험 결과의 검증이 필요하다. 일반적으로 수리모형실험 결과의 검증을 위해서는 동일 실험을 무수히 반복하여 불확실성을 제거하거나 다양한 수리실험실에서 수리모형실험을 수행하고 결과를 분석하여 불확실성을 제거할 수 있다. 그러나 이는 엄청난 시간과 노력은 물론 막대한 실험비용이 소요되기 때문에 경제적으로 효용성이 매우 낮아 현실적으로 수행이 어렵다. 이에 비해 수치모형실험은 상대적으로 저렴한 비용으로 수행할 수 있으며, 다수의 실험을 수행하지 않아도 불확실성을 제거할 수 있어 수리모형실험의 검증에 효율적이다. 일반적으로 난류 거동을 동반하는 복잡한 구조물 주변의 흐름 해석에는 3차원 CFD 모형이 필요하다. 특히, 병렬연산이 가능한 CFD 모형을 활용하면 수리모형실험에서도 재현이 쉽지 않은 다양한 조건에 따른 복잡한 흐름을 해석할 수 있어 효용성이 점점 증가하고 있다. 그러나 복잡한 구조물이 존재하게 되면 구조물에 재현에 막대한 격자구조가 필요하여 현실적으로 적용이 쉽지 않다. 이에 대한 대안으로 복잡한 구조물을 비교적 큰 격자에서 재현할 수 있는 가상경계법을 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 가상경계법은 Navier-Stokes 방정식에서 유체 내에 존재하는 고체를 모멘텀 이론으로 대체하여 고려하는 기법으로 수치모델링 수행 시 매질을 유체만으로 구성할 수 있어 안정적으로 적용할 수 있는 것으로 알려져 있다. 본 과업에서는 다양한 분야에서 널리 활용되고 있는 3차원 CFD 모형인 OpenFOAM®기반으로 파랑해석에 필요한 경계조건을 계산할 수 있는 olaFlow를 활용하여 복잡한 구조물을 지나는 파랑해석을 수행하기 위해 가상경계법을 olaFlow에 도입한 수치 알고리즘을 개발하였다. 개발한 수치알고리즘을 활용하여 복잡한 구조를 수치모델에서 재현하였으며, 수치모델에 적용된 수치 알고리즘의 안정성에 대해 고찰하였다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.20 no.7
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• pp.21-30
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• 2001

The analysis system implementing a serial process from structural vibration to sound radiation has been developed using both the power flow finite element method (PFFEM) known as a new vibrational analysis technique in medium to high frequency ranges and the acoustic boundary element method (BEM) which is effective in analyzing the sound radiation problems. The vibration analysis for arbitrary shape structures composed of plates is performed, and using the vibration energy density obtained from this analysis as the velocity boundary conditions for an acoustic analysis, vibro-acoustic analysis has been processed. To verify the developed system, we select a simple structure model and compare the results of developed system with those of SYSNOISE, and also the developed system is applied for the vibro-acoustic analysis of various structures in shapes.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.22 no.2
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• pp.76-82
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• 2018

In this present study, in order to update the finite element model considering the boundary conditions, a method has been proposed. The conventional finite element model updating method, updates the finite element model by using the dynamic characteristics (natural frequency, mode shape) which can be estimated from the ambient vibration test. Therefore, prediction of the static response of an actual structure is difficult. Furthermore, accurate estimation of the physical properties is relatively hard. A novel method has been proposed to overcome the limitations of conventional method. Initially, the proposed method estimates the rotational spring constant of a finite element model using the deflection of structure and the rotational displacement of support measurements. The final updated finite element model is constructed by estimating the material properties of the structure using the finite element model with updated rotational spring constant and the dynamic characteristics of the structure. The proposed finite element model updating method is validated through numerical simulation and compared with the conventional finite element model updating method.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.3 no.1
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• pp.25-34
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• 2000

A panoramic-PIV technique is employed to characterize the travelling tip vortices and the profile of oil-water Interface in the tandem fence arrangement. Instantaneous as well as time-averaged velocity profiles of the water layer close to the interface were obtained to evaluate the possibility of measuring the shear stress distribution on oil-water interface. It was proven that the present technique could provide some qualify data precise enough to resolve detailed flow structures inside a shear layer formed on oil-water interface provided it is nearly stationary.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.1 no.1
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• pp.63-70
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• 1989

A numerical analysis of the wave characteristics of wave diffraction and the interference effects for a single cylinder and for two cylinders were carried out by the Boundary Element Method using constant elements. The Present investigation was limited to the diffraction of 2-dimensional linear waves by vertical impervious cylinders. Numerical model has been written to calculate the wave diffraction coefficient both on the boundary of the cylinders and at points away from it. The accuracy of the computational scheme was investigated by comparing the analytical results of the other reseraches. Good agreement was observed.

• Computational Structural Engineering
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• v.8 no.2
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• pp.147-151
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• 1995

The time-domain boundary element analysis has been attempted for investigating the displacement and stress in an elastic-viscoelastic compound structure. The subdomain technique has been employed and the whole domain has been divided into two subdomains, which are respectively a homogeneous elastic zone and a homogeneous viscoelastic zone. The boundary element equation has been formulated using the equilibrium and continuity conditions at the common interface. The numerical results of example problem has been presented.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.18 no.6
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• pp.1474-1482
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• 1994

In order to study the influence of a circular inclusion on a stress field neat a crack tip, mutual interference of a crack and the circular inclusion is analyzed by using the two dimensional boundary element method program made for the analysis of a bimaterial inclusion. The stress intensity factor of an inclusion which has small stiffness is a little greater than that of large stiffness in the near-by crack tip, and similar values tends to appear for distant crack tips. A line crack shows the repetition phenomena which caused by stress mutual interference depending on the radius and stiffness of an inclusion, and the repetition phenomena becoms weak in the inclusion which has large stiffness. Stress mutual interference shows repetition phenomena after extension of a line crack by the length of the radius of the inclusion which has small stiffness.

• 한국지구과학회:학술대회논문집
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• 2010.04a
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• pp.48-50
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• 2010

Stommel(1948)은 서안경계류의 원인이 베타효과($\beta$-effect)라 일컫는 코리올리 파라미터(f)의 위도 변화 때문인 것을 밝혔다. 서안경계류는 고등학교나 대학 교양에서 중요하게 다뤄지고 있다. 학생들은 보통 이론 수업만으로 서안경계류의 발생 과정, 이에 관련된 코리올리 힘, 베타효과 등을 이해해야 한다. 때문에 서안경계류와 관련된 실험이 있다면 이를 이해하는 데 큰 도움이 될 것이다. 또한 연구에서 검토한 6종의 고등학교 지구과학 2 교과서는 서안경계류를 본문과 더불어 삽화로 설명하고 있다. 그러나 이 중 3종의 교과서 삽화에서는 서안경계류의 발생 원인을 코리올리 힘만으로 지적하고 있다. 따라서 일부 학생은 서안경계류의 원인을 코리올리 힘으로 오해 할 수 있다. 위와 같은 이유로 우리는 서안경계류가 코리올리 힘의 작용과 베타효과에 의해 나타나는 것을 쉽게 확인 할 수 있는 실험 장치와 다양한 실험 방법을 개발하였다. 개발한 실험 장치는 직육면체의 수조와 회전 속도를 조절할 수 있는 테이블로 구성된다. (Fig. 1) 이와 같은 회전수조는 대기와 해양의 움직임을 실험실에서 모사하기 위해 자주 사용되었다(Beardsely 1969, 소선섭 등 1995; 1997). 우리의 수조는 경사진 바닥과 평평한 바닥으로 두종류를 제작하였다. 바닥이 경사진 수조는 베타효과를 구현하기 위한 것이다. 반시계 방향으로 회전하는 테이블은 중위도 어떤 위도에 접하는 가상의 평면이 지구 자전에 의해 회전하는 것을 나타낸다. 그리고 수조 상부에는 회전원판을 물에 접하여 시계방향으로 회전시킨다. 회전원판은 북반구 중위도 해양에 작용하는 바람 응력을 나타낸다. 우리는 테이블의 회전유무와 바닥의 경사유무에 따라 4개 실험을 수행하였다(Table. 1). 각 실험에서 물을 채운 수조를 원판에 올려놓고, 회전원판을 작동시킨 후 20분 동안 그대로 두어 수조안의 미세규모의 운동을 최소화 시킨 후 잉크를 떨어뜨리고 관찰하였다. 그 결과 실험 SB_f1은 베타효과와 코리올리 힘이 존재하여 서쪽 경계에서 좁고 빠른 흐름을 만들고 수조의 중간 부근에서 경계를 벗어나 동쪽으로 향하고 있다. 이 모습은 실제 해양의 서안경계류의 분리 현상과 비슷하다. FB_f1은 코리올리 힘만 존재하여 서쪽 경계에서 좁고 빠른 순환과 경계를 벗어나 동쪽으로 분리되는 흐름이 나타나지 않으며 전반적으로 크게 회전하는 모습을 보인다. SB_f0은 바람의 응력만 존재하는 경우로 잉크가 확산하는 모습을 보이며 나선팔의 모양으로 회전하면서 넓게 퍼져나간다. FB_f0의 모양도 이와 비슷하게 나타난다. 실험 SB_f1과 FB_f1을 비교하여 서안경계류는 코리올리 힘의 위도변화 효과인 베타효과가 있을 때 발생한다는 것을 알 수 있다(Fig. 2). 이 결과는 "단순히 코리올리 효과에 의해 서안경계류가 발생한다"는 생각을 바꾸게 할 것이다. 덧붙여 서안경계류 분리와 수조 바닥의 경사의 관계를 살펴보기 위한 실험을 실시하였다. 경사가 더 급하면 ($\alpha=20^{\circ}$) 서쪽 경계를 벗어나는 지점이 좀 더 북쪽에 나타났다. 현재 서안경계류는 개발한 실험 장치와 방법을 학교 현장에 적용하여 그 교육적 활용 가치를 평가하는 연구를 진행하고 있다.