• 한국음향학회지
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• 제20권5호
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• pp.14-20
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• 2001

힘평형 서보 가속도계의 성능특성을 결정하는 4개의 팔로 구성된 질량지지 장치를 설계·제작하였다. 팔의 두께와 인가질량의 변화에 따른 질량지지 장치의 응답특성을 유한 요소법을 이용하여 계산하고, 레이저 간섭계를 이용하여 간섭무의 수의 변화와 응답 전압값을 이용하여 가속도계의 응답특성을 측정하였다 팔의 길이와 두께가 변화함에 따라 응답특성은 크게 변화하였으며, 인가질량의 변화는 질량지지 장치의 응답특성변화에 큰 영향을 미치지 못함을 알 수 있었다. 수치해석과 레이저 간섭계로 측정한 공진주파수가 5%차이의 근사한 값을 얻을 수 있었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2002년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.583-590
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• 2002

Point collocation method based on the fast derivatives approximation of meshfree shape function is applied to solid mechanics in this study. Enhanced meshfree approximation with approximated derivative of shape function is reviewed, and formulation of linear elastic solid mechanics by point collocation method is presented. It implies that governing equation of solid mechanics with strong form is directly formulated without no numerical integration cells or grid. The regularity of weight function is not required due to a use of approximated derivative, so we propose the exponential type weight function that is discontinuous in first derivative. The convergence and stability of the proposed method is verified by passing the generalized patch test. Also, the efficiency and applicability of the proposed method in solid mechanics is verified by solving types of solid problems. Numerical results show that not only a use of proposed weight function leads lower error and higher convergence rate than that of the conventional weight functions, but also the improved collocation method with derivative approximation enables to compute the derivatives of shape function very fast and accurately enough to replace the classical direct derivative calculation.

• 한국음향학회지
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• 제41권4호
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• pp.375-388
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• 2022

본 논문은 다층 다공성 흡음재가 채워진 원통형 소음기의 음향투과손실을 구하는 과정을 다루었다. 다층다공성 흡음재 내부에서 전파되는 파동을 다루기 위해 Biot모델과 Johnson-Champoux-Allard-Lafarge(JCAL) 모델을 이용했다. 소음기 해석에 필요한 경계조건들을 얻었고 그것들을 토대로 수치적으로 모드를 구하는 과정을 설명했다. 얻은 모드들을 이용하여 2층 소음기에 대해 수치적인 실험을 진행했으며 처음 12개의 모드만으로도 음향투과손실이 수렴함을 보였다. 마지막으로 흡음재의 종류를 바꿔가면서 음향투과손실을 계산했고 이를 유한요소법을 이용한 결과와 비교함으로써 본 연구에서 제시한 모드 매칭법의 유효성을 검증했다.

• 디자인학연구
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• 제18권4호
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• pp.257-266
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• 2005

본 연구는 기독교 예배공간 강단부 이미지를 대상으로 피험자를 통해 나타나는 감성반응을 연구하고, 감성 자극 요소가 감성반응에 미치는 기여도를 정량화하여 향후 예배공간 강단부 계획에 있어 감성의 공간을 구현하기 위한 기초자료를 제시하는데 그 목적이 있다. 연구 방법으로는 예배공간을 대상으로 추출한 감성 표현어휘 23개와 선정한 예배공간 강단부 이미지 32개와의 상관관계를 분석하기 위해 기독교인 143명을 대상으로 설문조사를 시행 하였다. 통합된 데이터를 수량화이론 III류 분석법을 이용해 2차원분산 분포도로 나타내었으며, 분석 결과, 이미지의 '단순복잡성'을 나타내는 가로(x)축과 이미지의 '독창성'을 나타내는 세로(y)축으로 성립됨을 밝혀내었다. 더불어 분석 결과에 따른 감성 반응치(反應値)와 감성 자극요소와의 인과관계를 수량적으로 추출하기 위해 클러스터 분석에 의한 유사도를 기준으로 가로축의 대표 감성어 소박한, 장엄한 과 세로축의 전형적인 독창적인 을 4개의 감성 어휘 그룹으로 선정하였으며, 해당하는 감성어휘 평가치의 총계를 기준변수로 하고, 예배공간 강단부의 감성 자극 요소를 독립변수로 하는 수량화 이론 I류 분석법을 이용해 분석하였다. 강단부의 감성 자극 요소의 구체적 부분은 벽의 색상, 형태, 마감과 바닥의 형태와 마감, 천장의 형태, 색채, 창의 형태, 상징적 요소의 유(有) 무(無) 9가지로 선정하였으며, 그에 따른 하부 카테고리 31개를 선정하여 감성 자극 요소가 감성반응에 미치는 기여도를 분석하였다. 그 결과 벽면의 색상과 마감이 피험자의 감성반응에 가장 많은 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 상징적 요소의 유(有) 무(無)와 천장의 색상은 크게 영향을 미치지 않은 요소임을 밝혀내었다. 본 연구는 예배공간의 종교적 숭고미와 관련되는 감성적 요구를 표현하는데 있어 디자이너의 주관적인 해석을 객관화, 정량화시켜 사용자의 감성적 만족을 높이고 공간의 유형과 목적을 만족시킬 수 있는 공간 디자인 접근에 도움이 되리라 본다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.13-20
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• 2024

본 논문에서는 유동체를 해석할 수 있는 수치해석기법 중 하나인 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)의 병렬해석 알고리즘이 소개된다. 무요소법(meshless method)의 SPH는 연속체 거동을 입자기반으로 표현하기 때문에 컴퓨팅하는데 높은 자원을 요구한다. 그래서 병렬해석 알고리즘은 SPH 시뮬레이션에서 필수적으로 고려되어야 한다. 계산영역을 일정한 간격으로 분할시켜 독립적으로 해석하는 영역분할 알고리즘은 병렬해석 알고리즘 중에 가장 대표적인 방법이다. 그리고 그 중 Cartesian 좌표계의 영역분할 방법은 입자들의 좌표를 빠르고 편리하게 검색할 수 있는 장점이 있어, DEM(Discrete Element Method)이나 MD(Molecular Dynamics)에서 대중적으로 사용되고 있다. 그러나 SPH의 경우 입자들이 smoothing 길이 이내의 주위 입자 정보가 필요하기 때문에 분할 영역 간의 입자정보 공유가 중요하다. 그리고 이에 따른 CPU의 로드밸런스가 중요하다. 본 연구에서는 직교 영역분할의 크기를 동적으로 미소화 시켜 잉여 CPU가 발생하지 않도록 하는 높은 병렬효율성의 알고리즘이 제안되었다. 그리고 수치해석 모델을 통하여 효율성을 검증하였다. 유동체 모델에 대해 총 30 CPU까지 제안된 방법의 병렬효율성을 검토하였고, 28개의 물리적 코어 수까지 90%의 병렬효율성을 얻을 수 있었다.

• Composites Research
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• 제12권4호
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• pp.42-54
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• 1999

섬유-금속 적층 복합재료(FMLC)는 섬유와 금속 박판으로 구성된 새로운 형태의 구조재로 가볍고 우수한 피로 특성을 가지며 금속과 같이 가소성과 충격저항성이 우수하고, 가공성이 뛰어나다. 본 연구에서는 여러 하중 조건하에 있는 섬유-금속 적층 복합재료를 유전자 알고리듬을 이용하여 최적 설계하였다. 전단변형이론에 근거한 유한요소법을 사용하여 적층판을 해석하였으며, 설계변수로 금속판의 강도와 섬유 층의 수에 따른 적층각도를 두었다. 섬유층과 금속판의 적합도 함수로는 각각 Tasi-Hill failure criterion과 Miser yield criterion을 사용하였다. 유전자 알고리듬의 연산자로는 토너먼트 선택과 균일 교배를 사용하였다. 효율적인 진화를 위해 엘리티스트 모델을 사용하며, 높은 정확도를 가진 해를 얻기 위해 크리프 무작위 탐색(creeping random search) 방법을 통해 더 우수한 자손을 얻었다. 여러 가지 하중 조건에 대하여 최적설계 결과를 나타내었으며, 파괴 지수 측면에서 탄소섬유강화복합재료(CFRP)와 비교하였다. 해석 결과 섬유-금속 적층 복합재료는 탄소섬유강화복합재료에 비하여 집중하중이나 분포하중 형태에 대하여 우수한 특성을 보였으며, 파괴 지수의 편차가 적어 예기치 않은 하중에 잘 견딜 것으로 사료된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제21권3호
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• pp.150-161
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• 2018

최근의 정보통신기술 발전에 기반한 무인 항공 전자탐사는 효율적인 광역 탐사가 가능하다는 장점으로 인해 다양한 활용이 시도되고 있다. 이 연구에서는 무인 항공 전자탐사의 실제 적용을 위한 이론 연구의 일환으로 한국지질자원연구원에서 개발된 무인 비행선 전자탐사 시스템에 대한 고찰을 수행하였다. 이 시스템은 기존의 항공 전자탐사 시스템들과는 다른 송수신루프의 배치로 인해 측정되는 자기장을 해석하기 위한 새로운 기술이 필요하다. 따라서, 임의의 모양을 갖는 송신원에 의한 전자기장 반응을 계산할 수 있는 방법을 제안하였으며 원형루프에 의한 이론해와의 비교 검증을 통해 그 타당성을 확인하였다. 또한, 3차원적으로 분포한 지하의 전도성 이상체에 의한 자기장 반응을 모사하기 위하여 변유한요소법 기반의 3차원 주파수영역 전자탐사 모델링 알고리듬과 결합하였다. 개발된 알고리듬을 바탕으로 지하 이상체에 의한 자기장 반응분석을 수행한 결과, 기존 항공 전자탐사 시스템들과 마찬가지로 탐사고도가 높아지거나 이상체의 심도가 깊어짐에 따라 이상체에 의한 반응이 줄어듦을 알 수 있었고 이상체의 전기비저항이 증가함에 따라서도 반응이 작아지는 것을 확인하였다. 그러나, 이상체의 심도 및 전기전도도와 사용 주파수에 따라 이상성분의 반응양상이 비선형적인 경향을 나타내는 구간이 존재하여, 자료해석 시 반응의 크기를 통한 단순 해석이 어려워지며 겉보기 비저항 계산 시에도 해의 비유일성을 야기시킬 수 있다는 것을 확인하였다. 따라서 실제로 시스템을 활용하여 탐사를 수행할 시, 탐사목적 및 현장 조건을 고려한 사전 모델링을 통해 적합한 주파수 대역 및 탐사고도를 설정하여 탐사를 수행하는 것이 선행되어야 한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.67-76
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• 2024

본 논문에서는 역학적 변수들을 측정하는 방안으로 디지털 이미지 프로세싱과 강형식 기반의 MLS 차분법을 융합한 DIP-MLS 시험법을 소개하고 추적점의 위치와 이미지 해상도에 대한 영향을 분석하였다. 이 방법은 디지털 이미지 프로세싱을 통해 시료에 부착된 표적의 변위 값을 측정하고 이를 절점만 사용하는 MLS 차분법 모델의 절점 변위로 분배하여 대상 물체의 응력, 변형률과 같은 역학적 변수를 계산한다. 디지털 이미지 프로세싱을 통해서 표적의 무게중심 점의 변위를 측정하기 위한 효과적인 방안을 제시하였다. 이미지 기반의 표적 변위를 이용한 MLS 차분법의 역학적 변수의 계산은 정확한 시험체의 변위 이력을 취득하고 정형성이 부족한 추적 점들의 변위를 이용해 mesh나 grid의 제약 없이 임의의 위치에서 역학적 변수를 쉽게 계산할 수 있다. 개발된 시험법은 고무 보의 3점 휨 실험을 대상으로 센서의 계측 결과와 DIP-MLS 시험법의 결과를 비교하고, 추가적으로 MLS 차분법만으로 시뮬레이션한 수치해석 결과와도 비교하여 검증하였다. 이를 통해 개발된 기법이 대변형 이전까지의 단계에서 실제 시험을 정확히 모사하고 수치해석 결과와도 잘 일치하는 것을 확인하였다. 또한, 모서리 점을 추가한 46개의 추적점을 DIP-MLS 시험법에 적용하고 표적의 내부 점만을 이용한 경우와 비교하여 경계 점의 영향을 분석하였고 이 시험법을 위한 최적의 이미지 해상도를 제시하였다. 이를 통해 직접 실험이나 기존의 요소망 기반 시뮬레이션의 부족한 점을 효율적으로 보완하는 한편, 실험-시뮬레이션 과정의 디지털화가 상당한 수준까지 가능하다는 것을 보여주었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권3A호
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• pp.217-225
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• 2009

교량설계문제란 주어진 조건을 만족하는 해를 찾아가는 과정이며, 설계결과의 질적 수준은 개념적 설계단계에서 문제의 제약적 조건을 어떻게 합리적 설계대안으로 연계시키는지에 따라서 현저히 달라진다. 이 논문에서는 아름다운 교량형태를 위해서 창의적 사고력을 이용하여 정성적 교량설계 대안을 생성하는 개념적 설계를 위한 교량형태 생성방법에 주안점을 둔다. 이 연구에서 창의력은 무에서 유를 창조하는 것이 아니라 기존 개념들의 재구성을 의미한다. 이러한 창의력은 역학적 힘과 형태와의 관계를 토대로 이루어지는 구조시스템의 생성질서를 확장시키는 것뿐만 아니라, 건축양식과 같은 예술적 요소를 교량설계와 접목하는 것을 포함한다. 또한, 개념적 설계단계에서 교량형태 생성과정에 시각적 구조해석 결과를 보여주는 정력학적 도해법이 매우 효율적임을 살펴본다. 이 연구에서 제시하는 교량형태 생성방법은 실무자들에게뿐만 아니라 미학적 교량설계 교육에 대한 새로운 교육모델로도 사용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.215-222
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• 2019

복합재료의 열전달 문제는 일반적으로 만족시켜야 하는 보존방정식과 경계조건 외에 추가적으로 만족시켜야 하는 계면경계조건의 존재로 인해 새로운 수치기법의 개발에 어려움이 있다. 계면경계조건이 미분방정식의 해에 불연속성을 유발시키기 때문에 이것을 적절하게 처리할 수 있는 특수한 함수의 도입이 필요하며, 이산화를 통한 계 방정식의 구성도 쉽지 않다. 본 논문에서는 계면경계의 불연속성을 모사하는 특수함수를 포함하면서 계면경계조건을 항상 만족시킬 수 있도록 계면경계식 자체를 매입한 미분근사식을 제안하고, 불연속 재료상수를 갖는 열전달 문제를 무요소 강형식으로 이산화한 이동최소제곱 차분법을 제시한다. 개발된 수치기법은 기존의 수치기법들과 달리 수치적분과 계면경계조건을 만족시키기 위한 별도의 구속 방정식이 필요없으며, 빠르고 정확하게 이종재료 열전달 문제의 수치해를 구해준다. 개발된 수치기법으로 다양한 복합재료 열전달 문제를 해석하고 오차의 수렴률을 조사한 결과, 높은 정확성과 계산 효율성을 갖는다는 것을 확인할 수 있었으며, 특히, 계면경계가 기하학적 특이성을 나타내는 문제에서도 우수한 성능을 발휘하는 것을 보였다.