17세기에 고안된 미적분학의 방법은 그 획기적인 창의성이나 유용성에도 불구하고 논리적 엄밀성에 있어 많은 논란이 되었다. 그 근본적인 이유는 무한(infinite)과 무한소(infinitely small)의 개념과 이들을 수학적으로 어떻게 다룰 것인지에 대한 견해가 정립되어있지 알았기 때문이라고 볼 수 있다. 본 논문에서는 라이프니츠의 무한과 무한소에 대한 개념을 갈릴레오의 무한개념과 대비하여 알아보고 라이프니츠가 무한소의 개념에 기초한 불가분량의 방법으로 보인 연속인 곡선의 적분가능과, 무한 무한소에 대한 연산규칙들을 수학사적인 관점에서 고찰해 보고자 한다.
칸토르에 의해서 과학적으로 불가침의 영역이었던 무한이 실무한으로 정의되고 무한의 논리가 성립될 수 있었다. 칸토르의 무한수학과 무한신학을 통하여, 이 연구에서는 수학과 물리 세계와 관련된 실무한의 의미를 고찰하고, 모든 실무한을 넘어서는 절대무한으로서의 신의 속성이 함의하는 의미를 논의한다.
본 논문에서는 초기값을 갖는 비동질 반무한 평면문제를 비례경계유한요소법으로 해석하기 위하여 무한요소를 이 해석법에 도입하였다. 초기값을 갖는 반무한 평면의 자유면은 비례경계좌표계의 원주방향의 좌표를 이용하여 모델링하였고 무한요소는 이 자유면이 나타내는 무한한 영역을 모사하기 위해 사용되었다. 반무한 평면의 물성치(탄성계수)에 대한 초기값은 비례중심의 위치와 비례경계좌표계에서의 반지름 멱함수를 이용하여 나타내었다. 사상형 무한요소를 사용하여 일관된 정식화가 가능하였고, 제안된 해석법에 대한 적용성과 성능을 두 수치예제를 통하여 보였다.
본고는 수학적으로 취급된 Cantor의 무한을 소개하기보다는 그가 가졌던 무한에 대한 태도는 매우 종교적이었고 철학적으로는 실재론적인 입장에 있다는 것을 보이려고 한다. 이를 위해 먼저 Cantor의 초한수론과 무한의 역사를 약술하고 그의 무한관이 기독교 신앙과 중세 철학에 근거해 있음을 제시한다. 또한 Cantor의 초한수론은 당시의 세계관과 시대정신에 도전하고 있음을 밝히려 한다.
무한 및 반무한 경계조건을 가진 지하구조체에 대하여 개별요소법과 경계요소법을 조합하여 해석하는 방법을 제안하였다. 일반적으로 무한 또는 반무한 경계를 가지는 지하구조체의 문제에 있어서 응력집중부, 굴착면 혹은 불연속면이 발달되어 있는 영역을 개별요소로 모형화하고 무한 영역은 선형경계요소를 사용하여 모형화 하였다. 여기서, 선형경계요소에 의한 무한 및 반무한 영역의 고려는 Kelvin의 무한 영역, Melan의 반무한 영역에서의 해로 구성하였다. 효율적인 해석을 위하여 선형 경계요소법, 개별요소법, 개별요소와 경계요소 조합방법 등이 독립적으로 연구되었다. 연구된 각 방법에 근거하여 조합된 해석방법을 무한 및 반무한 문제에 적용하여 기존의 이론해석치와 비교하여 검증을 실시하고, 지하구조체에 적용하여 조합해석방법의 실용성을 보였다. 따라서, 지하구조체에 조합방법을 사용하면 지반의 불연속 조건과 경계조건에 따르는 구조물의 거동을 합리적으로 예측할 수 있으며, 개별요소와 경계요소의 장점을 살려 보다 합리적인 해석의 수행이 가능할 것으로 판단된다.
이 연구의 목적은 인식론 분석을 통해 수학사의 세 가지 역할을 분류하는 것이다. 무한과 극한에 대한 수학사를 바탕으로 네 가지의 다른 인식론들을 통해 "잠재적 무한"과 "실제적 무한" 담화를 묘사한다. 무한과 극한 개념의 상호 의존성을 또한 제시한다. 이러한 분석들을 이용하여 무한과 극한에 대한 수학사의 세가지 다른 사용을 보이고자 한다 : 과거, 현재, 그리고 미래사용.
본 논문에서는 무한영역에서 발생하는 임의의 1$1/r^n$변위감쇠특성을 해석할 수 있는 p-버전 정적 무한요소를 연구하였다. 무한요소를 개발하기 위하여 이론해를 근사화한 형상함수를 사용하였다. 균질한 무한 탄성체내의 공동변형문제와 반무한탄성체위에 놓인 강성기초의 거동해석을 통하여, 본 연구에서 개발된 무한요소가 무한영역을 효율적으로 묘사할 수 있음을 검토하였다.
본 연구에서는 무한창조공간의 도입을 위한 개념 정립, 도입의 당위성, 기존공간의 역할 등에 대해 재정의하고 공공도서관의 무한창조공간에서 운영하기에 적절한 프로그램의 사례를 발굴하고자 하였다. 문헌조사방법 및 사례조사방법을 사용해서 무한창조공간의 개념, 무한창조공간의 발전과정, 국내외 사료로부터 도출된 시사점, 무한창조공간 활용방향 등을 도출하였다. 그리고 도서관의 무한창조공간 운영프로그램 유형으로 스토리창작프로그램, 도서관의 특성을 반영한 주제별 무한창조프로그램, 전문가멘토링 프로그램, 전문가컨설팅 프로그램, 각종교육 프로그램, 특허출원 및 창원지원 프로그램 등을 제안하였다.
실제 지반은 경계가 없는 무한상태로 존재하기 때문에 지반구조물의 동적거동을 유한요소법을 이용하여 해석할 시 모델의 영역을 성립하는 것은 특별한 고려가 필요하다. 유한요소법에서의 동적해석은 파동의 전달을 포함하기 때문에 모델의 경계에서 인공적인 경계조건이 필요하다. 인공적인 경계 조건은 유한요소내의 지반상태를 무한상태로 변형시킬 수 있어야 하며, 경계에 도달하는 응력 파동을 모델내로 반사시키지 않고 흡수 할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 간단한 점 탄성 반무한 불연속 요소를 이용하여 지반구조물의 동적해석을 수행하는 방법을 보여준다. 반무한 요소의 실행은 OpenSees라는 유한요소 해석프로그램을 이용하여 수행되었으며, 예를 통하여 불연속 요소가 경계에 도달하는 응력 파동을 충분히 흡수하여 유한요소 모델을 반무한 상태로 전환 시킬 수 있다는 것을 보여준다.
공학문제에 있어서, 해석적으로 접근할 수 없었던 많은 경우의 문제들이 유한요소법(Finite Element Methods)의 정형화된 모형화 및 해석과정을 통하여 쉽게 접근되어질 수 있었다. 최근 보다 효율적인 요소개발과 컴퓨터 기술의 발달로 유한요소법은 더욱 효과적인 해석 수단이 되어가고 있다. 그러나 지반공학 문제와 같은 무한영역 문제를 유한요소법으로 해석할 경우, 매우 큰 영역을 모형화하기 위하여 많은 수의 요소가 요구되며 이에 따른 자유도(Degree of Freedom) 수의 증가로 많은 계산시간을 요구하게 된다. 본 고는 무한영역 문제를 효과적으로 모형화하기 위하여 연구, 개발되어진 무한요소(Infinite Element)에 대하여 소개하려 한다. 무한요소의 기본개념과 강성행렬의 형성방법을 보인 후, 기초공학 문제를 예로 하여 이의 적용방법을 간략하게 설명하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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