• 한국항공우주학회지
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• 제40권4호
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• pp.336-345
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• 2012

균열성장 수명에는 구조 형상의 복잡함, 작용하중의 변동, 재료물성 분포 등의 영향으로 불확실성이 포함된다. 따라서 이러한 불확실 인자들에 대해 계산된 수명의 강건성을 확보하기 위해서는 신뢰성 평가가 요구된다. 하지만 형상이 복잡한 터빈 휠의 경우 균열성장 수명 계산의 주요 변수인 응력확대계수의 표현식을 알기 힘들며, 이를 유한요소해석으로 계산하므로 수명 계산 및 신뢰성 평가에 많은 시간이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 균열성장 수명의 반응표면을 사용함으로써 신뢰성 평가의 효율성을 높일 수 있음을 고찰하였다. 이를 위해 형상이 복잡한 터빈 휠을 모델로 유한요소해석으로 생성된 응력확대계수 데이터를 회귀분석하여 근사모델을 생성한 후 응력확대계수의 회귀계수, Paris 계수, 초기균열길이에 대한 균열성장 수명의 반응표면을 생성하여 신뢰성해석에 사용하였다. 신뢰성해석은 몬테카를로 시뮬레이션으로 수행하였으며, 연구결과 반응표면의 사용이 신뢰성 평가 시 필요한 균열성장 수명의 계산량을 효과적으로 줄일 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.271-281
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• 2005

외부유체를 유한요소화 할 경우 경계조건을 만족시키도록 무한반경까지를 모델링 할 수 없으므로 이를 보정하기 위하여 유한경계에서의 경계조건으로 발산경계조건을 사용하였다. 외부유체의 모델링에서 적용한 수치모델은 쉘 요소 및 유체요소를 축대칭 구조물의 특성을 이용한 링요소로 모델화하여 자오방향 모우드와 주변방향의 파형 모우드를 변수분리함으로써 지진하중 등의 해석에서도 수십 개의 링요소에 의해 정해에 근사한 값을 얻을 수 있도록 하였다. 축대칭 쉘 구조물과 유체-구조물의 상호관계는 접촉면에서 구조물의 가속도와 유체의 압력관계를 이용한 부가질량을 유체를 비점성, 비압축 및 비회전으로 가정하여 유한요소법에 의해 구하였다. 이에 따라 구조물의 변형에 따른 외부유체 효과를 고려한 부가질량매트릭스를 얻을 수 있었으며, 이에 대한 수치해석을 통하여 고유진동해석 및 지진하중을 주하중으로 한 동적해석을 실시하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.19-25
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• 2004

일반적으로 운동방정식을 풀기 위해 많이 이용되는 선형근사모델은 계산이 용이한 반면에 큰 변형상태에서는 그 오차가 커지는 단점이 있다. 따라서 엄밀한 구조물의 응답해석을 위해서는 물성과 기하에 대한 비선형성을 고려해야 한다. 또한, 강과 같이 연성이 큰 재료는 소성 변형을 일으키면서 소산되는 에너지의 대부분이 열로 변하게 되며, 이 열은 열역학 제1 법칙과 2 법칙에 따라 다른 부분으로 전달된다. 이렇게 전달된 열은 온도를 상승시켜 재료의 강도를 약화시키는 역할을 하며, 이것이 다시 구조물의 응답에 영향을 미친다. 본 논문에서는 지진 등의 큰 하중을 받거나 화재로 인한 열 하중을 받는 강구조물의 비선형 대 변형 현상을 적절히 해석할 수 있는 열-탄소성 물성모델을 제안하고 3차원 유한요소해석을 수행하려다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권3호
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• pp.223-237
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• 2010

본 연구에서는 화재에 의한 콘크리트의 단면손실과 역학적 특성을 저하하는 주요 요인 가운데 온도증가율, 즉 초기가열구배를 변화시키면서 모의화재실험을 수행하였다. 그리고 수행된 모의화재실험에서 관찰된 단면손실을 모사하기 위하여 요소제거모델을 활용한 유한요소해석법에 의해 열전달해석을 수행하였다. 이때 모의화재실험결과와 수치해석결과가 가장 일치하는 대류열전달계수를 반복적인 해석과정을 통해 도출하였다 이상의 과정으로부터 얻어진 초기가열구배에 따른 대류열전달계수의 변화를 조사한 결과, 각 초기가열구배별 대류열전달계수의 변화는 분수함수 형태로 근사시킬 수 있었다. 최종적으로 모의화재실험으로부터 도출된 초기가열구배별 대류열전달계수의 변화 결과를 내삽하여 다양한 초기가열구배에 따른 화재경과시간별 대류열전달계수의 변화를 추정할 수 있는 수식을 함께 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권8호
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• pp.761-772
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• 2008

본 연구의 목적은 수공학 분야에서 수치해석이 난해한 문제를 해결하기 위한 모형을 개발하고, 해석해가 존재하는 다양한 수치실험, 즉 하상과 하폭이 함께 변하는 점변부정류 조건에서의 검증, 하상경사가 변화하는 세가지 정상상태 조건의 문제, 그리고 해석해가 있는 마찰하상에 적용함으로써 개발된 모형의 적용성을 검증하기 위한 것이다. 모형의 지배방정식은 보존 법칙을 만족하는 Saint-Venant 적분형 방정식이며, Riemann 해법에 의한 유한체적법이 사용되었다. 질량 및 운동량의 흐름율 계산에 HLL Riemann 근사해법이 사용되었고, 시간-공간에서 2차정확도를 위하여 MUSCL-Hancock 기법이 사용되었다. 본 연구에서는 비선형의 흐름율과 생성항과의 균형을 위하여, 중력과 흐름방향 하폭의 변화로 인한 정수압력에 의한 생성항을 차분하는 새롭고 간편한 기법을 소개하였다. 수치실험 모의결과는 개발된 모형이 생성항을 포함한 다양한 흐름조건에서 정확하고, 견고하며, 매우 안정적임을 보여주고, 또한 수공학 분야에서 일차원 적용에 적합한 모형임을 보여준다.

• 한국항행학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.377-385
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• 2017

태양광 발전에 있어서 태양전지는 일사량, 온도와 부하에 의해 크게 변동하기 때문에 태양전지에 대한 특성 해석이 필요하다. 또한 태양광 발전에 있어서 가능한 많은 에너지를 얻기 위해서는 환경변화에 따른 태양의 위치추적이 필요하며 태양전지의 출력을 항상 최대로 제어할 필요가 있다. 본 논문에서는 태양광 발전의 효율을 높이기 위하여 센서와 마이크로프로세서를 이용한 태양광 위치추적 장치를 설계하여 고정방식의 태양광 발전과 위치 추적 방식의 태양광 발전에 대하여 비교해 보았으며, 태양전지에 대한 특성 해석과 수학적 모델링을 통한 시뮬레이션을 행하여 태양전지 특성 사양과 비교해 보았다. 또한 전력변환 시스템을 Boost 컨버터와 전압형 인버터로 구성하여 각각에 대하여 실험하였으며, Boost 컨버터 제어에서 최대 전력점 추적을 위해 일정전압 제어법을 사용하였으며 인버터의 제어에서는 SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation) 제어법을 사용하여 실험해 보았다. 그 결과 태양전지 수학적 모델링 한 것의 시뮬레이션 결과와 태양전지 특성 사양과 비교하였을 때 5%이하의 오차를 보였으며. Boost 컨버터의 승압율은 167%로 시뮬레이션 한 것과 근사적으로 나타났고, 인버터는 시뮬레이션 한 것과 근사적 파형을 얻었으나 손실이 큰 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.851-858
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• 2004

본 연구는 디스크로 콘크리트의 파괴인성을 구하는 경우에, 적절한 디스크의 크기(직경, 두께) 및 노치 길이 비를 제안하기 위해서 다양한 크기의 디스크와 RILEM 3점 휨 보의 파괴인성을 비교하였다. 또한 이렇게 정해진 디스크에 대하여 디스크의 노치 경사를 변화시키는 방법으로 혼합모드 응력확대계수를 조사하였다. 실험에 사용된 콘크리트의 압축강도는 44.9MPa이었으며 모드 I 시험에 사용된 디스크의 직경은 200, 300, 400mm 두께는 75, 100, 125mm, 노치 길이 비 a/R은 0.3, 0.4, 0.5, 0.6이고 혼합모드 시험에 사용된 치수는 직경이 300mm, 두께는100mm 노치 길이 비 a/R은 0.3, 0.4, 0.5, 0.6이었다. 디스크의 응력확대계수는 유한요소해석(FEA), 5개항 근사법, 소균열 근사법, Fowell & Xu의 방법으로 구하고 각각의 결과를 서로 비교하여 해석방법의 타당성을 조사하였다. 모드 I 실험 결과 디스크의 직경 D가 300mm이고 두께 t가 100mm일 때의 파괴인성 $K_{IC}$ 값이 RILEM 3점 휨 시험의 결과에 가장 근접하여 디스크 시험으로 파괴인성치를 쉽게 구할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 디스크 시편은 혼합모드 파괴의 연구 및 시험에 유용함을 알 수 있었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.427-435
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• 2008

본 논문에서는 3차원 임의 형태 도체 구조의 과도 산란 해석을 위한 결합 적분방정식(CFIE)의 안정된 MOT(Marching-On in Time) 방법을 제안한다. 결합 적분방정 식은 전장 및 자장 적분방정식의 선형적인 결합으로 구성된다. 공식의 전개 과정에서 전방 및 후방, 그리고 중앙 유한 차분을 포함시켜 일반화된 식을 구성하며, 파라미터에 의하여 유한 차분의 종류를 선택할 수 있다. 적분방정식에서 시간에 대한 미분 항을 중앙 유한 차분법으로 근사시키고, 그 외의 시간 의존 항을 평균치로 표현하였을 때, 도체로부터의 과도 산란해는 가장 안정되고 정확하였다. 중앙 유한 차분법을 적용한 MOT 기법에 의한 해를 기존의 방법과 주파수 영역 결합 적분방정식(FD-CFIE)으로부터 얻은 결과의 역 푸리에 변환과 비교한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.157-165
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• 1992

데오돌라이트를 이용한 정밀측량시스템인 IMS가 개발되어 기계구조물의 정밀측량에 사용되고 있다. CMM(Coordinate Measuring Machine)과 같은 종래의 기계적 정밀측정장비에 비하여 측량대상물의 크기와 모양에 거의 제한이 없으며, 대상물이 설치되어 있는 현장에서 측량을 실시할 수 있다는 장점이 있으며, 또한 자료의 실시간 표현이 가능하여 대상물에 대한 관측과 위치수정을 동시에 수행할 수 있다는 장점도 가지고 있다. 본 논문에서는 IMS의 구성과 기능에 관한 고찰과 더불어, 새로이 개발된 소프트웨어의 수학적 모델이 제시되었는데, 그 모델은 해석사진측량에서의 광속조정법을 IMS의 특수성에 맞게 변형한 형태이다. 관측에서의 단계별 진행방법이 설명되었고, 그 배경 및 해석사진측량 기법과의 차이에 대하여 논의되었다. 데오돌라이트 외부표정요소와 대상물 공간좌표의 초기치를 더욱 근사(近似)하게 계산할 수 있는 새로운 IMS Calibration의 방법도 제시되었다. 대상물 관측전에 광속조정접을 적용하여 데오돌라이트 외부표정요소와 대상물 공간좌표의 초기치를 산출하도록 하였으며, 측량작업이 완료된 후 광속조정법을 이용하여 결과치를 재보정할 수 있게 하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.29-41
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• 1999

본 논문에서는 연약한 점토층과 모래지반으로 이루어진 2층지반의 지지력을 구하기 위하여 비교적 간단한 강도정수평균법을 적용하였다. 강도정수평균법의 오차를 줄이기 위해, 강도정수평균을 취할 한계깊이를 정의하는 식을 유도하고, 수치해석(FLAC)을 이용하여 보정하였다. 그리고 그 결과를 무차원차트로 나타내었다. 본 논문에서 제안된 무차원차트를 이용하여 구한 2층지반의 지지력과 Satyanarayana ＆ Grag, Sreenivasulu, Meyerhof & Hnna 등이 제안한 기존의 연구결과와 비교 및 검토를 수행하였다, 강도정수평균법은 하부지반을 대표할 수 있는 물성을 구하고, 기초하부를 단층지반으로 가정한 후 기존의 지지력계수를 사용하게 된다. 본 논문에서 기존의 제안된 지지력계수 중에서 Vesic이 제안한 지지력계수를 사용하는 것이 수치해석에 근접하였고, 강도정수평균을 취할 한계깊이를 기초폭의 약 2배로 가정한 Satyanarayana & Grag의 방법과 기초 파괴시 형성되는 강체쐐기의 크기$[0.5B\; tan(45+\phi_1/2)]$로 가정한 Sreenivasulu방법은 과다한 지지력이 산정되는 결과를 보였다. 그리고 기초연단에서 수직면을 따라 수동파괴 상태가 형성되는 것으로 가정한 Heyerhof & Hanna의 결과와 본 연구에서 제안한 방법은 비교적 잘 일치하였다. 따라서, 제안된 무차원차트를 이용하여 연약한 점토층 위에 놓인 모래지반의 지지력을 근사적으로 예측할 수 있다는 결론을 얻었다.