• 기계저널
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• 제34권7호
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• pp.517-526
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• 1994

복합재료가 점차 최근에 항공기에서 이차적인 구조요소에서 일차적으로 힘을 받는 구조물에 사 용됨으로써 두꺼운 복합재료 구조판과 셸의 정확한 동적, 정적거동을 예측하는 것이 중요한 문 제가 되었다. 특히 전산구조역학의 한 분야로서 복합재료 적층판의 문제는 inhomogeneity와 anisotropy 문제를 가지고 있어서 복잡하며 일차구조 (primary structrue)에서는 100장-200장의 적층도 드물지 않게 볼 수 있어서 정확한 계산을 위해서는 방대한 기억용량과 빠른 계산속도를 요구한다. 그러므로 복합재료 적층판의 거동을 정확하고 값싸고 빠르게 계산할 수 있는 이론과 수치방법의 개발이 중요한 문제이다. 이 문제는 E. Reissner, R. K. Kapania & S. Raciti, A. K. Noor & W. S., Burton, L. Librescu & J. N. Reddy, J. N. Reddy 등에 의해서 review가 행하 여졌고 이 분야의 모든 paper들의 비교적 현재까지 연구동향을 잘 묘사하고 있다. 여러 review paper들이 시간흐름상으로 여러 연구들을 잘 정리하고 있으므로 이 글에서는 논문들을 다시 review하는 것이 아니라 지난 20여 년간 이 분야에서 계속되어 온 연구중 주요한 것을 고찰하고 소개하는 것을 그 목적으로 한다.

• 대한조선학회지
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• 제32권1호
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• pp.50-54
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• 1995

선박의 구조설계단계에서 최종붕괴강도를 설계기준으로 삼는 경우는 거의 없으나 최근에 각국 선급에서 최종붕괴강도를 의무적인 설계기준으로 삼기 위해 자체적인 해석법과 설계식을 제시 하고 규정화하는 작업을 진행시키고 있다. [12, 17, 31, 32]. 1994년 ISSC [1]에서도 토론된바와 같이 특히 새로운 구조방식을 가진 선박의 합리적인 구조설계를 위하여는 해상플렛폼의 구조설 계시와 마찬가지로 삼아야 할 것이다. 본고에서는 선각거더의 최종붕괴강도에 대한 해석법과 간이계산식에 관한 연구동향을 문헌조사를 통하여 분석하였다. 그 결과 순수굽힘모멘트가 작용 하는 문제의 경우 최종붕괴강도 해석법은 어느정도 확립되었다고 판단되지만 최종붕괴강도의 간이계산식은 아직도 정도 등의 면에서 개선의 여지가 남아 있다고 생각된다. 앞으로 순수 굽 힘모멘트뿐만아니라 조합하중을 받는 경우와 피로균열을 비롯한 초기구조손상을 가진 노후화된 선박에 대한 최종붕괴강도를 보다 정밀하게 해석하기 위한 해석법의 개발과 간이계산식의 도 출이 필요하다고 사료된다. 또한, 충돌, 좌초, 폭발 등에 기인된 선각거더의 붕괴강도 평가를 위한 해석법의 개발도 앞으로 남은 과제중의 하나이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.426.2-426.2
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• 2014

Wavefront control은 렌즈, 거울 등을 포함한 많은 광학소자를 대체할 수 있는 기술이며, 이는 광 직접 소자 개발에 매우 유용하다. 기존의 Distributed bragg reflector (DBR) 구조의 경우 lattice mismatch, 낮은 효율, 작은 굴절률 차이의 물질만을 사용해야 하는 문제 등으로 광 직접 소자에의 적용에는 한계가 있다. 본 연구에서는 이러한 한계점을 극복하고, 더 나아가 광학소자 구조 내에서의 빛의 거동을 조절하기 위해서 High-index contrast grating (HCG), 즉, 큰 굴절률 차이가 나는 물질로 이루어진 격자 구조 내의 빛이 가지는 waveguide 특성에 대한 연구가 수행되었다. 굴절률 차이가 큰 물질을 sub-wavelength의 주기적인 혹은 비주기적인 격자 구조로 만듦으로써 투과된 빛의 투과도와 위상 등을 조절할 수 있고 이를 통해 빛의 초점 거리, 휘어짐을 조절 할 수 있다. HCG 구조 내의 빛의 거동을 Rigorous coupled wave analysis (RCWA) 및 Finite element method (FEM) 계산을 이용하여 시뮬레이션 하였다. RCWA 계산을 통해 주기 격자구조의 투과도 및 반사도, 빛의 위상을 계산하여 비주기를 갖는 전체적인 HCG 구조를 결정하였고, FEM 계산을 통하여 그 구조 내에서 빛의 거동을 시뮬레이션 하였다. 1,300 nm 파장의 빛이 광원으로 사용되었고 시뮬레이션을 위해 낮은 굴절률의 물질로 ITO, 높은 굴절률의 물질로는 Si이 사용되었다. $15{\mu}m$ 포커싱, $7.91^{\circ}$의 휘어짐을 시뮬레이션 하였고, 실제 소자 공정을 하여 제작한 후, 광 측정 결과 포커싱은 $15{\mu}m$, 휘어짐은 $4.5{\sim}6.5^{\circ}$를 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 HCG구조체를 통하여 빛의 엔지니어링이 가능함을 알 수 있었다. HCG구조체는 빛이 투과하는 광학 소자의 전반에 적용이 가능하며 더 나아가 인위적인 빛의 엔지니어링이 가능함을 시사한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제5권1호
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• pp.18-22
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• 2002

단일 도달주시로서 최대에너지 도달주시는 카르히호프 구조보정을 위한 가장 적합한 연산자로 알려져 있다. 단순구조모델의 경우에 초동주시나 최대에너지 도달주시는 모두 정확한 카르히호프 구조보정 연산자로 사용될 수 있다. 그러나 구조가 복잡하고 속도대비가 큰 모델에 대해서 초동주시를 이용한 구조보정은 정확한 심도단면도를 얻을 수 없다. 즉 카르히호프 구조보정에서 요구되는 주시는 최대에너지 도달주시이지만 이 주시는 초동주시에 비해 상당히 많은 계산시간을 요한다. 본 논문에서는 일방향 파동방정식을 이용하여 최대에너지 도달주시에 근사한 주시를 계산하는 방법을 제안한다. 일방향 파동 방정식을 이용해 초동주시를 계산할 때 사용되는 WAS(Wrap Around Suppression, 두루마리현상억제)계수를 수평방향의 격자간격과 깊이에 대한 함수로 정의하고 음원 파형의 지연시간을 고려하여 최대 에너지 도달 시간에 근사한 주시를 구하였다. 이 주시의 타당성을 검증하고자 계산된 주시를 단순구조 및 복잡한 구조의 구조보정에 적용하고 그 심도단면도를 초동주시를 이용해 구한 심도단면도와 비교하였다.

• 한국광물학회지
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• 제30권2호
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• pp.59-70
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• 2017

$SiO_2$는 지각과 맨틀을 구성하는 풍부한 물질로 고압 상태의 $SiO_2$ 원자구조를 결정짓는 전자구조적 특성에 대한 상세한 이해는 지구 내부의 탄성과 열역학적 성질에 대한 통찰을 제공한다. $SiO_2$처럼 경원소(low-z)로 이루어진 지구 물질의 고압상 전자구조는 in situ 고압 XRS (x-ray Raman scattering) 실험을 통해 연구되어 왔다. 하지만 기존의 고압 실험 방법으로는 물질의 국소 원자구조와 XRS 스펙트럼 간 상관관계를 밝히는데 한계가 있다. 이를 극복하고 더 높은 압력에서 존재하는 $SiO_2$에 대한 XRS 정보를 얻기 위해 밀도 범함수 이론(density functional theory; DFT)에 기반을 둔 제1원리(ab initio) 계산법을 이용한 XRS 스펙트럼 계산 연구들이 진행되고 있다. 비탄성 X-선 산란에 의하여 원자핵 주변 1s 오비탈에 만들어지는 전자-정공(core-hole)은 경원소 물질의 국소 전자구조에 크게 영향을 미치기 때문에 O K-edge XRS 스펙트럼 형태를 계산할 때 중요하게 고려해야 한다. 본 연구에서는 온-퍼텐셜 선형보충파(full-potential linearized augmented plane wave; FP-LAPW) 방법론에 기반하는 WIEN2k 프로그램을 사용하여 ${\alpha}-quartz$, ${\alpha}-cristobalite$ 그리고 $CaCl_2$-구조를 갖는 $SiO_2$에 대한 O 원자 전자 오비탈의 부분 상태밀도(partial density of states; PDOS)와 O K-edge XRS 스펙트럼을 계산하였다. 또한, $CaCl_2$-구조를 갖는 $SiO_2$의 O 원자 PDOS의 전자-정공 효과의 적용 여부에 따른 차이를 비교하여, 원자핵 부근 전자구조 변화에 따른 PDOS의 피크 세기와 위치 변화가 크게 나타났다는 사실을 확인할 수 있었다. 또한 계산된 각 $SiO_2$ 구조의 O K-edge XRS 스펙트럼이 각 $SiO_2$ 구조에서 계산된 O 원자의 $p^*$ 오비탈의 PDOS 결과와 매우 유사한 형태를 갖고 있음을 확인하였다. 이는 O K-edge XRS 스펙트럼이 갖는 대부분의 특징적인 피크들이 O 원자의 점유 1s 오비탈에서 $2p^*$ 오비탈로의 전자전이에 기인하기 때문이다. 본 연구의 결과는 $SiO_2$에 대한 정확한 O K-edge XRS 스펙트럼을 계산하는데 있어 전자-정공 효과를 고려해야 한다는 사실을 보여준다. 또한, 실험적으로는 재현이 어려운 고압 환경에 존재하는 $CaCl_2$-구조를 갖는 $SiO_2$ (~63 GPa)에 대한 O K-edge XRS 스펙트럼 계산을 통해, 제1원리 계산이 고압상 물질의 물성 연구에 이용될 수 있다는 사실을 보여준다.

• 한국융합학회논문지
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• 제4권3호
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• pp.1-5
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• 2013

본 연구에서는 소형풍력발전용 블레이드의 축소모델을 대상으로 단순 하중 계산 및 구조 시험을 수행하였다. 먼저, 연구 대상인 블레이드의 초기 모델의 0.2 비율만큼 축소하여 설계 및 제작하였다. 그리고 소형 풍력발전 국제 규격인 IEC 61400-2에 의거한 단순 하중 계산식을 이용하여 모멘트를 획득하였다. 또한, 추를 이용한 구조시험을 수행하여 최대 모멘트를 획득하였다. 이를 통하여 계산 및 시험에 따른 최대 모멘트를 비교하였다.

• 전자공학회지
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• 제23권11호
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• pp.89-100
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• 1996

이 논문에서는 GPS의 고속 측지 알고리즘에 활용될 고속 삼각함수 계산회로를 제안하였으며, 그 시제작을 위하여 FPGA를 활용한 예를 제시하였다. 기존의 삼각함수 계산에 사용되는 CORDIC알고리즘을 파이프라인 구조로 구현하여 다량의 계산을 전체적으로 신속하게 수행할 수 있는 구조를 설계하였다. 이 파이프라인 구조는 계산결과의 정밀도의 요구에 따라 칩의 회로의 규모를 가변시킬 수 있도록 단계 슬라이스형 구조를 도입하였다. 제어회로와 연산회로를 모두 파이프라인 구조를 모두 단계 슬라이스 형으로 설계하였으며, 파이프라인 슬라이스의 개수에 따라 정밀도가 달라지게 하였다. 또한 FPGA칩을 여러개 사용하여 전체 파이프라인이 구성되는 관계로 칩간 통신에는 더미사이클을 도입하여 칩의 입출력에 필요한 시간을 확보하는 기법을 구사하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제3회(2014년)
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• pp.1-13
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• 2014

Potential Energy Surface(PES)를 양자 계산을 통해 알아내는 것은 화학 반응을 이해하는 데에 큰 도움이 된다. 이를테면 Transition State(TS)의 configuration을 알 수 있고, 따라서 reaction path와 활성화 에너지 값을 예측하여, 진행시키고자 하는 화학반응의 이해를 도울 수 있다. 하지만 PES를 그리기 위해서는 해당 분자의 다양한 configuration에 대한 singlet point energy 계산이 필요하기 때문에, 계산적인 측면에서 많은 비용을 요구한다. 따라서 product와 reactant의 구조와 같은 critical point의 정보를 이용하여 최소한의 configuration을 sampling하여 전체 PES를 재구성하는 기계학습 알고리즘을 개발하여 다차원 PES 상에서의 화학반응의 예측을 가능하게 하고자 한다. 본 연구에서는 Barbaralane의 두 안정화 된 구조의 critical point로 하여 이 주변을 random normal distribution하여, B3LYP/6-31G(d) level의 DFT 계산을 통해 relaxed scanning하여 구조와 에너지를 구하였으며, 이 정보를 Support Vector Regression(SVR) 알고리즘을 적용하여 PES를 재구현하였으며, 반응경로와 TS의 구조 그리고 활성화 에너지를 구하였다. 또한 본 기계학습 알고리즘을 바닥상태에서 일어나는 반응이 아닌, 들뜬 상태와 전자 구조가 변하는 화학반응, avoid crossing, conical intersection과 같은 Non-adiabatic frame에서 일어나는 현상에 적용 가능성을 논하고자 한다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.131-134
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• 2009

Krylov 부공간 모델차수축소법은 초기 유한요소모델과 축소모델의 전달함수의 계수인 모멘트를 일치시키는 방법을 이용하는 축소기법으로 이미 대형 유한요소모델의 주파수응답 해석의 효율적인 계산에 많이 사용되고 있는 방법 중의 하나이다. 본 논문에서는 Krylov 부공간 축소기법을 이용한 관심 주파수영역에 대한 주파수응답 해석 및 이를 통하여 계산된 주파수응답의 여러 가지 설계변수에 대한 설계민감도 해석방법을 제안하였다. 일반적으로 구조물의 주파수응답을 고려한 최적설계를 위해서는 설계변수에 대한 관심 주파수영역에서의 주파수응답 및 그의 민감도 정보가 요구되므로, 고려하는 유한요소모델이 대형일 경우에 관심 주파수영역에서의 반복적인 해석으로 인한 계산비용의 문제가 대두된다. 본 논문에서는 축소모델을 이용하여 주파수응답과 주파수응답의 설계민감도 해석을 수행하여 계산의 효율성을 극대화하였다. 민감도 계산에는 시간측면과 구현의 용이성 측면에서 장점이 있는 준해석적 방법을 이용하였다. 수치 예제를 통하여 축소기법을 이용한 주파수응답의 설계민감도 해석 결과를 유한차분법에 근거한 민감도 결과와 비교하였다. 본 논문에서 제안된 방법을 이용하는 경우, 주파수응답을 고려한 최적설계를 계산비용 측면에서 매우 효율적으로 수행할 수 있을 것이다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제3회(2014년)
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• pp.399-408
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• 2014

신약을 개발하거나 단백질 구조를 예측하는데 Molecular Mechanics (MM)의 방법을 사용한다. 하지만, MM 만으로는 자연현상에서 일어나는 결과를 정확하게 기술하기 어렵다. 본 연구는 기존의 MM 방법으로는 정확히 예측이 불가능한 비 공유결합 중 하나인 ${\pi}-{\pi}$ interaction을 양자역학 계산을 통해 정확한 예측이 가능한지 알아보았다. ${\pi}-{\pi}$ interaction이란 생채 내, 의약 화합물에서 발견되는 결합이기 때문에, 단백질과 결합하는 구조의 예측에 중요하다고 할 수 있다. 본 실험은 ${\pi}-{\pi}$ interaction을 갖는 Sandwich, T shape, 그리고 Parallel displaced 세 가지 모형과 각각의 모형 아래에 분자를 하나 더 쌓은 모형을 추가하여 양자역학 재산을 수행하였다. 양자역학 계산은 DFT의 세가지 함수 M06_2X, M05_2X, B3LYP를 이용하였다. 실험결과에서 세 가지 함수가 각기 다른 결과를 보였는데, 상대적으로 B3LYP의 경우에는 세가지 모델에서 모두 제대로 된 에너지 변화를 계산하지 못하였으며, M06_2X와 M05_2X의 결과에서는 거리에 따른 ${\pi}-{\pi}$ interaction 에너지의 변화를 정확하게 계산하였다. 이러한 결과를 바탕으로, 양자역학의 방법을 통해 MM에서는 예측이 불가능한 ${\pi}-{\pi}$ interaction을 계산 할 수 있고 이 부분을 고려하여 화합물 간의 결합구조를 예측을 향상시킬 수 있다.