• 제목/요약/키워드: 비선형 현상

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고출력 광섬유 레이저 기술의 현황 및 전망 (Current Status and Prospects of High-Power Fiber Laser Technology (Invited Paper))

  • 권영철;박경윤;이동열;장한별;이승종;루이스 알론소 바즈게즈 주니가;이용수;김동환;김현태;정윤찬
    • 한국광학회지
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    • 제27권1호
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    • pp.1-17
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    • 2016
  • 최근 20 여년간의 괄목할만한 발전을 통해 단일 광섬유 레이저의 출력은 이미 kW 수준을 상회하고 있으며, 기존의 벌크 방식 레이저의 대체 기술로서 여전히 학계 및 산업계의 뜨거운 관심을 받고 있다. 본 논문은 이와 같은 광섬유 레이저의 괄목할만한 성장을 가능하게 한, 이터븀(Ytterbium) 혼입 이득 광섬유 사용 방식, 레이저 다이오드 펌프와 이중 클래딩 광섬유 구조를 통한 광학적 펌프 방식, 더 나아가서 양자결함을 최소화 하는 종렬 펌핑 방식 등 그 주요 요소 기술들을 개괄하고, 그 극한적 고출력화에 따른 발진 효율 및 특성 저하, 시스템 열화 및 불안정성 증대 등과 같은 고출력 광섬유 레이저 기술 자체가 직면하고 있는 다양한 기술적 문제점 및 그 완화 방안을 논의한다. 여기에서는 광섬유 레이저의 고출력화와 더불어 야기되는 다양한 형태의 광섬유내 비선형 현상, 광섬유 손상 및 모드 불안정 현상에 대한 논의를 포함한다. 이와 더불어, 전술한 다양한 출력 제한 현상을 극복함과 동시에 광섬유 레이저의 출력을 현격한 수준으로 더욱 증가시키기 위한 대체 방안으로 최근 주목을 많이 받고 있는 다중 빔 결합 기술에 대해 개괄적으로 논의한다. 특히, 분광형 다중 빔 결합 기술의 개념적 시스템 구성 요소 및 각 부문별 요구 기술에 대해 보다 심화된 논점을 둔다. 최종적으로 현 수준을 뛰어 넘는 광섬유 레이저의 출력 증대와 본 기술의 지속적 발전을 위한 앞으로의 발전 방향을 논의한다.

평면응력 문제의 상태 기반 페리다이나믹 동적파괴 해석 모델링 (State-based Peridynamic Modeling for Dynamic Fracture of Plane Stress)

  • 하윤도
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제28권3호
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    • pp.301-307
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    • 2015
  • 결합 기반 페리다이나믹 모델을 통해 다양한 동적취성파괴 현상을 해석할 수 있었지만, 결합 기반 모델은 다양한 재료 구성 모델을 표현하는데 여러 한계를 보여왔다. 특히 결합 기반 모델은 각 결합들이 서로 독립적으로 작용하도록 가정하였기 때문에 3차원 모델에서 포아송비가 1/4로 고정되며 전단 변형이 표현되지 못하고 체적 변형만이 모사되는 문제점이 있다. 본 연구에서는 상태 기반 페리다이나믹 모델을 통한 동적취성파괴 해석을 제시한다. 상태 기반 모델은 일종의 일반화된 페리다이나믹 모델로서 일반적인 재료 구성모델로부터 직접 페리다이나믹 재료 모델을 구성한다. 또한 연결된 모든 결합의 변형을 통해 각 절점의 재료 응답이 결정되기 때문에 체적 및 전단 변형이 모두 표현된다. 본 논문에서는 선형 탄성체에 대해서 상태 기반 평면 응력 페리다이나믹 모델을 소개하고 상태 기반 모델에 적합한 손상 모델에 대해 논의한다. 페리다이나믹 비국부 영역을 축소시키는 $\delta$-수렴성 연구를 통해 동적파괴 모델을 검증하고 상태 기반 모델이 동적 균열 전파를 모델링하는데 적합함을 확인하였다.

환율데이타의 장기기억성과 정답율 (Long-Term Memory and Correct Answer Rate of Foreign Exchange Data)

  • 원석준
    • 한국정보처리학회논문지
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    • 제7권12호
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    • pp.3866-3873
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    • 2000
  • 본 논문에서는 경제시계열 데이타중에 하나인 환율데이타(Yen/Dollar)의 장기기억성과 정답율을 조사했다. 통상 단기 기억성을 가진 대표적 모델 AR 모델로 부터 생성되는 시계열에는 두종류의 프랙탈차원이 존재하는 경우가 많다. 두차원으로 분리되는 샘플 간격을 $k^{crossover}$라고 한다면, 통계모델에서K < $k^{crossover}$일때의 프랙탈차원을 $D_1$, K > $k^{crossover}$일때의 프랙차원을 $D_2$라고 한다면 $ D_1이면서 $D_2\cong2$ 인 관계를 가진다. 그러나 일본경제평균등 실제의 시계열에서는 이것에 반대되는 결과가 나타났다. 그 한 예로써 환율데이타에서는 $D_1>D_2$라는 관계를 가진다는 것을 알았다. 이것은 데이타 사이의 시간 간격이 멀어지는데 오히려 상관은 강해지는 현상을 나타내는 것이다. 환율 시계열을 뉴럴네트워크를 이용해서 예측한 결과, 예측오차로부터 얻어진 지수(指數) $\beta$와 D가 프랙탈성질을 가진 비선형 모델로 부터 구한 관계식 $\beta$=2-2D을 정확히 만족 시키는 것을 확인했다. 그리고 프랙탈차원의 차이가 정답율에서도 나타남을 확인했다.

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임하호 유입지천의 수온과 탁도 변화 (The Variation of Water Temperature and Turbidity of Stream Flows entering Imha Reservoir)

  • 김우구;정관수;이용곤
    • 생태와환경
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    • 제39권1호통권115호
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    • pp.13-20
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    • 2006
  • 낙동강 수계에 위치한 임하호 유입지천의 수온 및 탁도변화특성을 2005년 6월에서 9월까지 실측된 자료를 이용하여 분석하였다. 비강우시 임하호 유입지천 수온은 $5^{\circ}C$정도의 일교차를 보이며 비교적 규칙적으로 변화하는 것으로 보였다. 강우시 유입지천 수온은 급감하며 유량이 많은 경우에는 기온과 이슬점보다 낮고,유량이 작은 경우에는 기온보다 높은 경향이 있으므로 유입지천의 수온은 유량의 영향을 받는 것으로 보였다. 임하호 유입지천 탁도는 토양 및 지질특성 차이로 인하여 커다란 차이를 보였고, 유량이 증가함에 따라 증가하지만 최대탁도는 최대강우강도의 영향을 많이 받는 것으로 판단된다. 임하호 유입하천수의 수온과 탁도변화에 따른 저수지 탁도변화를 분석하였다. 임하호 유역의 강우유출로 인하여 유입지천의 유량이 증가하게 됨에 따라 탁도는 증가하고 수온은 급감하여 임하호 표층의 수온보다는 낮고 심층의 수온보다는 높기 때문에 중층으로 유입되어 중층의 탁도를 증가시키는 것을 알 수 있었다. 그 이후 임하호 유입지천의 유량이 감소함에 따라 탁포는 감소하고 수온은 저수지 표면의 수온과 비슷하거나 높아져 표층으로 유입되어 표층의 탁도를 낮추는 것으로 나타났다. 실측값이 없는 과거의 탁수발생현상을 수치모의하기위해서 필수적인 유입지천의 수온 및 최대탁도추정을 시도하였다. 수온을 추정하기 위해서 2005년 6원부터 9원까지 실측한 자료와 기온과 이슬점을 독립변수로 채택하였으며 유량이 20 $m^3\;s^{-1}$ 이상과 이하의 구간에 대하여 각각 다중회귀분석을 수행하였으며 절대평균오차 (AME)는 약 $1.5^{\circ}C$였으며 최대차이는 약 $6^{\circ}C$였다. 수온추정의 정확도를 높이기 위하여 수온변화양상에 대한 친찰이 필요하고 이를 근거로 하여 새로운 독립변수를 추가한 필요가 있을 것으로 판단된다. 최대탁도를 추정하기 위하여 2005년 6월부터 9월까지의 수문정보를 근거로 최대강우강도를 독립변수로 채택하여 비선형회귀분석을 수행하였다. 최대탁도 추정회귀식에 의하여 계산된 값과 실측값과는 커다란 차이를 나타내는 경우가 나타났다. 최대닥도추정의 정착도를 증가시키기 위하여 탁수밭생에 대한 고찰이 필요하며 지점별유역특성 인자들을 고려하여야 할 것으로 판단된다.

Leading Depression N (LDN) Wave 조파기법에 기초한 Hybrid Breaker의 지진해일 처오름 저감효과 수치해석 (Numerical Analysis of the Depression Effect of Hybrid Breaker on the Run Up Height due to Tsunami based on the Modified Leading Depression N (LDN) Wave Generation Technique)

  • 조용준;나동규
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제27권1호
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    • pp.38-49
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    • 2015
  • 지진해일에 대한 기존의 연구는 이차원 Boussinesq 모형과 Solitary wave에 기초한 수치해석이 그 주류를 이룬다. 최근 Solitary wave에 의한 처오름 높이가 관측치를 하회한다는 인식에 기초하여 지진해일 내습전 해안선이 전진하는 현상의 모의가 가능한 Leading Depression N (LDN) Wave가 제시되었으며 이에 기초하는 경우 보다 정확한 모의가 가능한 것으로 보고된 바 있다. 이러한 성과에도 불구하고 수리모형 실험의 경우 안정적인 Leading Depression N (LDN) Wave의 구현에 상당한 어려움을 겪어왔다. 이러한 이차원 Boussinesq 모형과 삼차원 수리모형 실험에서의 상충된 결과는 이차원 Boussinesq 계열 파랑 모형 유도과정에서 수행되는 파랑의 비선형성과 분산성이 균형을 이룬다는 가정과 이로 인해 다소 과소하게 평가된 분산성에 기인하는 것으로 판단된다. 이러한 인식에 기초하여 본고에서는 삼차원 수치수조에서 비교적 안정적인 LDN 파형의 조파가 가능한 수정 조파기법과 Navier Stoke 파랑모형에 기초하여 Hybrid Breaker의 지진해일에 의한 처오름 저감효과를 수치 해석하였다. 파랑모형의 검증은 불규칙 파랑을 대상으로 기 수행된 수리모형 실험결과를 토대로 진행되었으며, 그 결과 비교적 근접한 처오름 높이를 얻을 수 있었다. 세 개의 유수실과 전면 경사면으로 구성된 Hybrid Breaker의 경우 일반 경사제에 비해 H = 5m의 경우 약 13%, H = 6 m의 경우 10%정도의 처오름 저감 효과를 지니는 것으로 모의되었다.

국내 자본시장의 코스닥 상장기업들의 연구개발비 비중에 대한 분위회귀모형을 활용한 재무적 분석 (Financial Analysis by Conditional Quantile Regression on Corporate Research & Development Intensity for KOSDAQ-listed Firms in the Korean Capital Market)

  • 김한준
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제21권5호
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    • pp.179-190
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    • 2020
  • 본 연구의 주제는 국내 자본시장에서 기업의 연구개발비 비중에 영향을 줄 수 있는 재무적 결정요인들을 심층적으로 분석하고자 하는 것이다. 최근까지 다른 국가들에서 정기적으로 수입하여 왔던 국내 기업들의 핵심 소재와 부품들에 대한 부족 현상이 지속되고 있는 상황 속에서, 해당 핵심소재들의 자급을 위한 국내 연구개발비 투자와 관련된 추가 연구에 더 많은 관심을 기울이는 것은 이론적 그리고 실무적 측면에서 더욱 중요하다고 판단된다. 연구개발비 투자 확대를 위한 정부와 기업들의 정책을 기준으로, 국제금융위기 이후 코스닥 상장기업들의 연구개발비 비중의 결정요인들 분석하기 위하여, 3가지의 가설들이 본 논문에서는 검정되었다. 분위회기모형을 응용한 첫번째 가설 검정 결과, 총 설명변수들 중, 전년도의 연구개발 비중(Lag_RD), 비선형성을 검정을 위한 Lag_RD의 제곱 항, 그리고 하이텍 기술군과 Lag_Rd 간의 교호작용 등이 연구개발비 비중에 유의한 영향을 보였다. 두번째 가설에서 총 설명 변수들 중 과반수 이상의 재무변수들이 연구재발비 비중이 높은 기업군과 낮은 기업군을 통계적으로 구분하는 요인들로 판명되었으다. 본 연구의 결과들은 향후 기업의 연구개발비의 적정 수준을 측정하기 위한 재무적 결정요인으로서 활용되어, 주주의 측면에서 기업가치의 극대화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

횡보강근이 있는 40, 60 MPa 콘크리트에서 철근 압축이음의 거동과 강도 (Behavior and Capacity of Compression Lap Splice in Confined Concrete with Compressive Strength of 40 and 60 MPa)

  • 천성철;이성호;오보환
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제21권4호
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    • pp.389-400
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    • 2009
  • 현행 기준식에 따르면 초고강도 콘크리트에서는 철근 인장이음길이보다 압축이음길이가 더 길어지는 현상 이 발생된다. 횡보강근의 영향을 반영하면 이러한 경향은 더욱 심화된다. 실제 구조물에서 반드시 존재하는 횡보강근과 철근 지름의 영향을 40, 60 MPa 콘크리트에 대한 압축이음 실험을 통해 강도와 거동 특성을 분석하였다. 지름 22, 29 mm 에 대한 실험 결과 철근 지름의 영향은 없는 것으로 나타났다. 가는 지름의 철근에서는 이음강도의 증진이 기대될 수 있으나, 압축철근에는 주로 큰 지름의 철근이 사용되므로 압축이음에서는 철근 지름의 효과를 고려할 필요가 없을 것 으로 판단된다. 횡보강근이 있는 압축이음강도는 현행 설계기준과 비교할 때 100% 이상 크므로 횡보강근을 고려한 새 로운 설계기준식의 정립이 필요하다. 지압은 이음 단부에 배근된 횡보강근에 의해서만 강도가 향상되며, 이음구간에 배 근된 횡보강근에는 무관하다. 횡보강근량이 많을수록 부착에 의해 발현되는 강도는 거의 선형적으로 증가하며, 이음단 부에만 횡보강근을 배근해도 부착강도가 6% 향상되었다. 횡보강근이 배근된 경우 부착에 의해 발현되는 강도는 인장이 음에 비해 동등하거나 더 낮아지므로, 인장이음에 비해 압축이음의 강도 증진은 단부 지압 효과로만 설명될 수 있다.

평면 형상 변형의 시각적 품질 향상을 위한 개선된 형상 변형 에너지 (Improved deformation energy for enhancing the visual quality of planar shape deformation)

  • 유광석;최정주
    • 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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    • 제18권4호
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    • pp.1-8
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    • 2012
  • 본 논문에서는 평면 형상에 대해 국소적 형태를 보존하는 형상 변형 기법의 시각적 품질을 향상시키기 위한 개선된 형상 변형 에너지를 제안한다. 형상 변형 에너지는 대개 형상의 윤곽선 변형 품질을 유지하기 위해 라플라시안 좌표, 형상 내부의 변형 품질을 유지하기 위한 평균값 좌표와 간선 길이 제한조건, 사용자 지정 정점의 위치 제한조건 등으로 구성된다. 형상 변형 기법은 사용자 지정 정점의 위치가 변화할 때, 정의된 형상 변형 에너지의 변화를 최소화하는 비선형 최소자승 최적화 기법을 사용하여 다른 모든 정점의 위치를 계산할 수 있다. 그러나, 사용자 지정 정점의 위치가 빠르게 변화하면, 형상의 라플라시안 벡터의 크기와 간선의 방향에 큰 변화가 발생하여 변형 결과의 시각적 품질이 급격히 감소하는 현상이 발생한다. 본 논문에서는 라플라시안 벡터의 크기와 간선의 방향 변화를 제한할 수 있는 새로운 제한 조건을 사용한 개선된 형상 변형 에너지를 제시한다. 개선된 변형 에너지는 최적화 수행 시간이 근소하게 증가하지만, 형상의 윤곽과 내부에서 변형 오차를 크게 줄일 수 있어 시각적으로 우수한 변형 결과를 얻을 수 있다.

구조시스템에 따른 Tensegrity형 케이블 돔의 정적 불안정 거동특성 (The Static Unstable Characteristics of Tensegrity-Type Cable Dome according to the Structural System)

  • 조인기;김형석;김승덕;강문명
    • 한국공간구조학회논문집
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    • 제4권3호
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    • pp.65-75
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    • 2004
  • 대공간 구조는 3차원적인 힘의 흐름과 면내력에 의해 외부하중에 대한 저항능력을 확보하는 형태저항형 구조로서 기본적인 구조저항 메커니즘은 구조물 자체의 곡률을 이용하여 면외방향으로 작용하는 외력을 주로 면내력으로 저항할 수 있게 한 구조시스템이다. 따라서 최소의 재료로, 가볍고 얇게 대공간을 만들 수 있는 장점이 있다. 대공간 구조시스템 중 연성 구조물의 일종인 막 구조, 케이블 구조 또는 복합 구조체로서의 막-케이블 구조물의 비약적인 발전이 최근 주목을 끌고 있다. 즉, 기존의 일반 구조재보다 가볍고 축 강성은 강하나 휨 강성은 매우 작은 막 및 케이블을 사용하여 대공간 구조물을 보다 효과적으로 구축할 수 있는 구조시스템을 말한다. 그러나, 이러한 구조물은 하중 레벨이 어느 임계값에 도달하면 구조물의 형상에 따라 뜀좌굴(snap-through) 또는 분기좌굴(bifurcation)에 의한 불안정 현상이 일어나며, 이로 인한 파괴 메커니즘의 파악은 구조설계에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 텐세그리티형 케이블 돔 구조물의 구조시스템에 따른 정적 불안정 거동 특성을 파악하기 위해 먼저, 형상해석을 통해 복합 케이블 돔 구조물인 Geiger형, Zetlin형 및 Flower형 케이블 돔 구조물의 초기응력에 의한 형상을 결정하고, 형상해석 결과를 기준으로 하여 정적 외력에 의한 불안정 문제를 파악하고자 한다.

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압축과 비틂을 동시에 받는 복합스터드의 구조적 성능에 관한 연구 (A Study on the Structural Performance of Hybrid Studs Subjected to Compression and Torsion)

  • 정윤진;권영봉;곽명근;배규웅
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제18권5호
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    • pp.543-551
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    • 2006
  • 최근까지 벽식 스틸하우스에 구조재로 주로 적용되어오고 있는 박판냉간성형형강 스터드의 경우 열교현상에 의한 단열상의 문제를가지고 있기 때문에 추가적인 단열재를 사용하여야 한다. 이러한 문제를 해결하기 위한 새로운 개념의 아연도금강판(t =1.0mm-1.2mm)과 난연 강화플라스틱(GFRP) 패널 (t=4.0mm-6.0mm)로 구성된 복합스터드가 개발되었다. 복합스터드 패널을 주택 에 적용하기 위하여, 복합스터드의 구조적인 거동 및 내하력 평가를 수행하였다. 본 논문에서는 ATTM(Axial/Torsional Test machine)을 이용하여 수행된 압축력과 비틂을 동시에 받는 복합스터드의 실험적인 연구결과를 기술하였다. 압축-비틂 실험의 주요 변수는 복합스터드의 길이, 초기 압축력, 가력방법 등이며, 초기 압축력을 일정하게 유지한 상태에서 스터드 시험체가 종국적인 파괴에 이르도록 비틂 하중을 점차 증가시키는 방법으로 실험을 수행하였다. 또한 고강도 아연도금강판과 GFRP의 기계적인 특성을 고려한 비선형 유한요소해석을 수행하여 실험결과와 비교, 검증하였다.