• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해안해양공학회 1992년도 정기학술강연회 발표논문 초록집
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• pp.72-76
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• 1992

평면파 수치모형 해석시 가상경계에 평행한 입사각을 갖거나, 다방향의 입사파가 가상경계로 동시에 입사되는 경우에는 무처리 시 수치 반사가 발생되므로 해에 악영향을 미친다. 따라서 이러한 경우에 대해 가상경계에서 파랑 Energy 투명하게 통과시키는 고차원 무반사 경계조건에 대해 연구하였다. 이들 조건식의 수학적 안정성을 분석하기 위해 phperbolic system에서 normal-mode 분석을 수행하였다. 1차 및 2차의 고차원 무반사 경계조건을 Galerkin 가중잔차법을 이용 유한요소 모형에 적용하였으며 이들에 대한 특성을 시험하기 위해 수치실험을 실시하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제15권3호
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• pp.121-128
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• 2012

탄성파의 수치 모델링은 유한한 경계에서 발생하는 인공적인 반사파의 제거를 위한 경계조건을 필요로 한다. 이 연구에서는 주파수영역의 탄성파 수치 모델링에 CFS-PML (Complex Frequency Shifted-Perfectly Matched Layer) 경계조건을 적용하였다. 수치모델링 검증을 위해 Lamb's Problem의 해석해와 수치모델링 결과를 비교한 결과 일치하였다. 모형 내의 운동에너지, 최대크기오차, 그리고 스펙트럼오차를 통하여 CFS-PML경계조건이 기존의 흡수경계조건들 보다 유한경계에서 발생한 인공적인 반사파를 효과적으로 제거할 수 있음을 확인하였다. CFS-PML경계조건의 변수 ${\kappa}_{max}$와 ${\alpha}_{max}$의 최적값은 운동에너지를 이용하여 산정할 수 있었다. 또한, 주파수에 따른 함수로 정의된 ${\alpha}_{max}$를 변수로 갖는 변형된 CFS-PML경계조건을 제안하여 기존 PML경계조건, CFS-PML경계조건, 그리고 변형된 CFS-PML경계조건의 성능을 운동에너지, 최대크기오차, 스펙트럼 오차로 비교하였다. 기존 PML경계조건에서 나타난 스쳐가는 입사각에 대한 반사파 문제가 CFS-PML경계조건, 그리고 변형된 CFS-PML경계조건에서는 개선되었다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제14권1호
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• pp.76-85
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• 2002

부유식 방파제는 고정식 방파제에 비하여 항 내·외 해수교환성은 우수한 반면, 항내 정은도가 다소 저하되는 특징이 있다. 따라서, 설계초기단계에서 부유식 방파제의 여러 평면배치 대안에 대하여 항내 정온도를 적절히 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 기존의 시간의존완경사 방정식을 부유식 방파제 설치안에 대해서도 적용할 수 있도록 하기 위하여 부유식 방파제의 반사와 투과를 동시에 반영할 수 있는 일종의 반사-투과 경계조건을 정식화하였다. 본 경계조건의 성능을 검토하기 위하여 이차원 및 삼차원 해석을 수행한 결과, 수치해석에 입력된 반사 및 투과율이 수치적으로 잘 구현됨을 확인하였다. 마지막으로 본 반사-투과 경계조건을 부유식 방파제가 설치되어 있는 가상적 항만에 적용하였으며, 본 수치해석이 부유식 방파제의 실해역 설치를 위한 실무에서도 충분히 효과적으로 이용될 수 있음을 예시하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제11권2호
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• pp.153-160
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• 2008

실제 매질에서 전파하는 파의 거동을 묘사하기 위하여 탄성파 모델링을 수행한다. 일반적으로 실제매질은 반무한 매질이나 컴퓨터를 이용한 수치모델링에서 반무한 매질을 표현하기는 쉽지 않다. 따라서, 유한한 크기의 모형을 가정하며, 이 경우 모형의 좌우 및 하부 경계는 가상의 경계이므로 이로부터 반사되는 인위적인 반사파들은 적절한 경계조건을 도입하여 제거되어야 한다. 최근 들어 등방성 매질 뿐 아니라 이방성 매질에 대한 연구가 증가하면서 이방성 매질에서의 경계를 적절히 표현해 줄 수 있는 방법이 필요하게 되었다. 본 연구에서는 등방성 매질의 탄성파 모델링에서 가장 많이 이용되는 스펀지 경계조건, Clayton과 Engquist가 제안한 흡수경계조건, Higdon의 흡수경계조건 세 방법을 이방성 매질에 적용할 수 있도록 변형한 후 다양한 포아송의 비를 갖는 모형에 적용함으로써 세 경계조건의 특성을 분석해 보았다. Clayton과 Engquist의 흡수경계조건은 등방성 매질에서 포아송의 비가 클 때 불안정한 모습을 보이는데, 이방성 매질에서도 역시 같은 결과를 보여주었다. 스펀지 경계조건은 등방성 매질과 이방성 매질에서 매우 좋은 결과를 보여주었지만, 컴퓨터 메모리나 계산시간을 고려하였을 때 비효율적이다. 이에 반해 Higdon이 제안한 경계조건은 필요로 하는 컴퓨터 메모리와 계산시간이 적을 뿐 아니라 큰 각도로 입사되는 파에 의해 발생하는 반사파까지 효과적으로 제거하였다. 따라서 포아송의 비가 비교적 크게 나타나는 이방성 매질에서는 계산상의 효율성 등을 고려할 때 Higdon의 흡수경계조건이 적합할 것으로 생각된다.

• 콘크리트학회지
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• 제11권1호
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• pp.161-171
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• 1999

본 연구는 비파괴 검사방법인 충격 공진법을 이용하여 결함을 갖는 콘크리트 시험체로부터의 반사신호를 정량적으로 해석하기 위한 연구이다. 충격 공진법은 비교적 저주파의 강한 에너지를 콘크리트내에 가하여 그 반사신호로부터 결함이나 경계층 등을 조사하기 때문에 굵은 골재 등을 포함하고 중량물인 콘크리트 구조물의 탐사에 유용하다. 그러나, 보나 기둥 등의 작은 경계를 갖는 콘크리트 시험체를 대상으로 할 경우에는 각 경계로부터 수평방향을 왕복하는 R-파의 영향이 크기 때문에 결함 또는 경계층으로부터의 반사신호인 수직방향으로부터의 P-파의 세기가 충분히 크지 못하면, 결함 등으로부터의 신호를 검출하기 어렵게 된다. 따라서, 본 연구에서는 시험체의 경계조건과 결함의 위치에 따라 발생 가능한 각 진동모드를 정량적으로 해석하는 방법을 연구하여 결함으로부터의 신호를 검출하는 방법에 대해 검토하였다. 그 결과, 각모서리의 길이가 50cm 이내의 작은 경계조건과 50cm의 깊은 두계를 갖는 콘크리트 시험체내의 결함에 대해서도 콘크리트가 부배합 조건이고 결함의 깊이가 30cm이내일 경우 정량적 탐사가 가능하며, 각 모서리의 크기가 충분히 큰 대형 시험체 조건에서는 보다 용이하고 폭넓게 다양한 조건의 결함 등에 대한 정량적 참사가 가능하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제19권5호
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• pp.429-435
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• 2007

비선형 Boussinesq 파랑전파 모델에서 방파제, 호안 등의 반사 경계면에 스펀지층을 설치하여 반사율을 모의하는 방법을 제안하였다. 스펀지층의 반사특성을 도출하기 위하여 상대 스펀지폭(스펀지층 폭/입사파장)을 변화시키는 일차원 수치실험을 수행하였다. 실험결과, 상대 스펀지폭을 조정함으로써 무반사에서 완전반사까지 반사율을 효과적으로 구현할 수 있음을 보였으며, 실험결과에 근거하여 반사율과 관련 무차원 변수들간의 다중회귀분석식을 제시하였다. 마지막으로, 본 스펀지층을 이차원 방파제에 적용하였으며, 스펀지층이 반사경계로서 평면 이차원 조건에서도 충분히 효과적으로 사용될 수 있음을 예시하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제5권1호
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• pp.39-44
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• 1993

본 논문에서는 경계 damper를 이용하여 파낭의 항내 침입으로 인한 수면교난 현상을 예측할 수 있는 유한요소 수치모형에 대해서 연구하였다. 지배방정식으로는 완경사냉정식을 사용하였으며, 고체 경계면에서의 에너지 손실 효과를 고려하기 위하여 부분반사 경계조건을 도입하였다. 방사 경계조건은 Bando 등(1984)이 개발한 2차원 경계 damper로 처리하였다. 항내 영역은 8절점 등매개변수요소를 사용하여 모형화하였으며, 경계면의 경계조건은 3절점 선요소로 처리하였다. 본 수치모형의 검증을 위하여 완전 개방된 직사각형 모형항만에 대해 수치실험을 수행하였다. 또한, 고체 경계면에서의 반사율 변화 및 경계 damper의 종류에 따른 해석도 수행하여 상호 비교하였다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2000년도 하계학술발표대회 논문집 제19권 1호
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• pp.267-270
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• 2000

강제가진을 받는 진동장은 직접장과 반사장으로 이루어진다. 직접장은 무한구조요소가 점입력을 받을 때의 해와 같으며, 반사장은 직접장에 의해 발생되는 1차 반사파 및 추가로 발생하는 무수한 반사파들의 합으로 나타낼 수 있다. 본 논문에서는 점가진을 받는 유한한 평판의 단일 주파수 해석을 수행하기 위한 레이추적기법을 연구하였다. 이를 위해, 직접장은 고주파수 가정을 이용하여 원형전달파로 근사화하고. 이 원헝전달파를 다수의 파동관 (wave tube)으로 이산화하였다. 균일한 경계조건과 무시할 만큼의 미약한 굴절효과를 가정하고 경계에서의 정반사 (specular reflection)만을 고려하여, 경계에서의 입사파동관. 전달 및 반사파동관의 기하학적 관계를 제안하였다. 이들 파동관이 평판 내부를 진행하면서 관측점에 미치는 영향들을 합성하여 비교적 정확한 강제진동응답을 얻을 수 있음을 단일 평판의 예제를 통하여 확인할 수 있었다 그러나, 연성된 평판의 경우에는 다소 부정확한 결과를 얻었다.

• 한국음향학회지
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• 제25권5호
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• pp.229-238
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• 2006

본 논문에서는 수치 영역의 포물선 지배 방정식의 근사 차수와 수치 영역 경계의 비국소적 경계 조건의 근사 차수가 서로 다를 때 음파 해에 미치는 영향을 해석적으로 보였다. 우선 평면파 분석법을 이용해 비국소적 경계 조건을 반 무한 매질 영역으로 변환했다. 그리고 실제 수치 영역과 반 무한 매질 영역의 경계에서 해석적 반사 오차를 유도했다. 지배 방정식과 비국소적 경계 조건의 해석적 오차가 간단한 대수 식으로 표현 가능한 경우에 대해서는 대수적인 오차식을 유도하고 그 경향을 고찰했다. 지배 방정식이 일반적인 고차 포물선 방정식일 때는 대수적인 오차 식은 보다 복잡하게 표현되며 수치적 방법을 이용해 그 특성을 고찰했다. 최종적으로 지배 방정식의 차수에 따른 비국소적 경계 조건의 정밀도를 유도하고 해석적 반사 오차의 전반적인 특성에 대해 논의했다. 본 연구의 핵심 공헌은 포물선 방정식과 비국소적 경계 조건의 근사 차수가 다를 때 해석적 오차 추정 방법과 사용한계를 제시했다는데 있다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2018년도 춘계학술대회
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• pp.65-66
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• 2018

국내 항만의 건설 및 확장 보수를 위한 설계 단계에서의 평면배치 검토시 항내측으로 내습하는 파랑변형특성에 대한 정밀한 평가는 필수적이다. 이에 따라 많은 수학적 모델들이 연안역과 항만에서의 파랑전파와 변형에 대해 개발되어 왔다. 특히 항내정온도의 해석은 항만 사용성 측면에서 매우 중요하며 실제 해상의 파랑상태와 유사한 불규칙파로의 해석이 요구되어 지고 있다. 항내정온도 해석에 있어서 항내파랑장 형성에 크게 영향을 미치는 구조물의 반사율을 효과적으로 적용하는 것은 매우 중요하다. 하지만, 구조물의 반사율은 이론계산이 어렵고, 일반적으로는 모형실험 혹은 현지관측에 의해 추정된다. 따라서, 일반적인 경우 비용 및 시간상의 제약으로 인해 평면 파랑모형으로 정온도 해석시 반사율의 적용은 구조형식별로 연구자들에 의해 개략 제시된 반사율을 적용하고 있다. 특히, 다방향 불규칙파의 적용시에 경계조건으로는 다방향 불규칙파를 효과적으로 제어할 수 있는 부분반사 경계면과 계산영역 밖으로 나가는 파랑에 대해서 인공적인 흡수층 또는 감쇠층(artificial damping layer)을 설정하여 반사를 제어하는 기법을 많이 적용하고 있다. 이때 항만구조물의 부분반사는 파랑제원에 따른 damping layer의 parameter의 조정에 의해 구조물의 구조형식별 반사율을 적절히 재현할 필요성이 있다. 본 연구에서는 불규칙파를 대상으로 damping layer의 parameter(무차원 감쇠계수, 감쇠층의 두께)등의 변화에 따른 반사율의 변화특성을 고찰하고, 향후 부분반사 경계면으로 damping layer가 적용되는 평면 파랑모형의 정온도 해석시 부분반사의 적용에 대한 기초자료를 제공하고자 한다.