• 한국항공우주학회지
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• 제35권5호
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• pp.426-437
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• 2007

초음속 흡입구는 설계점에서 안정된 작동을 보이지만 탈설계점에서는 흔히 버즈라고 불리는 공력 불안정성에 직면하게 되고, 결과적으로 현저한 엔진 성능의 저하를 초래하게 된다. 버즈의 일반적인 특성을 파악하기 위해 1단 꺽임각을 갖는 외부 압축식 축대칭 흡입구를 이용하여 실험적, 수치적 연구를 수행하였다. 본 연구를 통해, 흡입구 목에서 박리에 의한 흡입구 질식이 버즈의 주요 원인임을 밝힘으로써 버즈 현상의 메커니즘을 파악하였다. 여러 면적비율에 따라 간헐적 버즈와 연속적 버즈가 관찰되었고 그 천이과정이 파악되었다. 면적비율이 감소할수록 버즈 주파수가 증가하였으나, 각 면적비율에서 흡입구 내 모든 위치의 압력 진동 주파수는 동일한 특성을 갖는다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권1호
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• pp.155-161
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• 2023

이온 농도 분극 현상은 전기투석, 전기화학 전지에서 일어나는 기초 이동 현상일 뿐만 아니라, 생체 물질 전처리용 농축 장치의 핵심 기작으로 활용된다. 외부 인가 전압에 의해 발생한 이온 농도 분극 현상은 분석 물질의 농축에 필요한 국소적으로 증폭된 전기장을 통해 물질의 농축을 가능케 한다. 그러나 기존의 농축 기작은 농축의 평형 지점이 불분명하며, 농축 플러그의 유체역학적 불안정성의 두가지 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는, 이온 농도 분극 기반의 농축 기작의 한계점을 해결하기 위해 막다른 미세유로와 양이온 교환막을 사용한 농축 방법을 연구하였다. 막다른 미세유로의 공간 제약적 구조를 통해 유체역학적 안정성을 확보할 수 있으며, 분석 물질의 농축 지점이 이온 공핍 영역의 충격 전단과 일치함을 수치적으로 확인하였다. 또한 농축 공정의 핵심 인자로써 인가 전압과 미세유로의 체적 전하 농도를 변화시켜가며, 농축 물질의 전기동역학적 거동을 연구하였다. 본 연구의 결과는 현장 진단 검사(point-of-care)와 같은 초단시간의 농축을 필요로 하는 미세유체역학 장치에 유효한 기작으로 사용될 수 있을 것이다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권5호
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• pp.82-88
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• 2011

본 논문에서는 유한요소해석을 통해 연소시험 과정 중 발생한 내열 구조품의 파단현상이 분석되었다. 구조 불안정성은 소성변형으로 인한 것으로 이는 급격한 열하중의 변화에서 비롯된 것이다. 한편 소성변형 국부화 현상을 이해하기 위해 구성방정식에 연속체 파손변수가 포함되었으며 또한 Armstrong-Frederick과 Phillips 경화식을 이용, 이중후방응력 구성방정식이 제안되었다. 따라서 본 모델은 광범위한 소성변형거동을 해석할 수 있는 토대를 마련하였다. 수치해석을 통해 소성변형 집중 현상은 지배적인 후방응력의 전개에 의존하는 것으로 나타났다. 또한 물체 내에서의 파손 현상은 소성변형 집중을 가속화하는 것으로 밝혀졌다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.272-278
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• 2011

본 논문에서는 유한요소해석을 통해 연소시험 과정 중 발생한 내열 구조품의 파단현상이 분석되었다. 구조 불안정성은 소성변형으로 인한 것으로 이는 급격한 열하중의 변화에서 비롯된 것이다. 한편 소성변형 국부화 현상을 이해하기 위해 Armstrong-Frederick과 Phillips 경화식을 이용, 이중후방응력 구성방정식이 제안되었으며, 또한 본 모델은 연속체 파손역학과 조합되었으며 광범위한 소성변형거동을 보일 수 있다. 수치해석을 통해 소성변형 집중 현상은 지배적인 후방응력의 전개에 의존하는 것으로 나타났다. 또한 물체 내에서의 파손 현상은 소성변형 집중을 가속화하는 것으로 밝혀졌다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.179-185
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• 2016

본 연구에서는 고체추진기관의 2차원 축대칭 FSI 해석에서 CSS 및 ISS 기법의 수치 안정성을 고찰하였다. 이를 위하여 CSS 및 ISS 기법을 2차원 축대칭 FSI 수치해석 알고리즘에 구현한 프로그램을 작성하고, 이를 ACM 및 BCM 고체추진기관의 복합거동 해석에 사용하였다. 해석 결과들을 비교 분석하여 ISS 기법이 고체추진기관 FSI 해석의 수치 안정성 개선에 효과적인지 검토하였다. 연구결과, ISS 기법을 적용한 FSI 해석은 시스템 시간간격이 작아질수록 수치적 수렴성을 보이며, CSS 기법과 다르게 시간이 진행되어도 수치해의 진동이 발산하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통하여 ISS 기법을 사용하면 ACM 및 BCM의 FSI 해석에 CSS 기법을 이용할 시 나타나는 수치 불안정성을 개선할 수 있음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권7호
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• pp.629-636
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• 2010

본 논문에서는 시간전진 자유후류 모델이 고려된 비정상 패널 코드를 이용하여 비정상 로터-동체 상호작용에 대한 수치적 해석기법에 대한 연구를 수행하였다. 이전 개발된 시간전진 자유후류 모델이 고려된 비정상 패널 코드는 후류와 깃(Blade)이 아주 근접한 경우에 불안정성이 발생하였다. 이를 제거하기 위해 장속도 기법을 적용하여 코드를 개선하였다. 개선된 코드를 이용하여 NASA에서 실험된 ROBIN(ROtor Body Interaction) 형상에 대한 해석을 수행하였다. 로터가 있을 때와 없을 때의 동체 표면 압력과 유도 유입류의 비를 실험결과 및 기존 수치해석 결과들과 비교하였다. 개발된 코드는 로터-동체 상호 작용으로 인해 발생하는 유동 특성과 생성되는 복잡한 후류의 형상을 잘 예측하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권7호
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• pp.574-579
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• 2016

기존의 연구에서 저항 성능을 정도 높게 추정하던 격자 시스템은 모형선의 길이 6-8m, 동적 트림 ${\pm}1^{\circ}$ 이하인 일반 대형 상선에 최적화되어 있다. 이러한 격자 시스템을 소형 어선과 같이 프루드 수 0.3~0.8, 동적 트림이 ${\pm}3^{\circ}$ 이상인 대상선에 적용할 경우 수치적 불안정성을 야기한다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 부심으로부터 입구 경계 조건의 길이를 줄이고, 자유수면의 각도에 따라 밀집된 격자 형태를 갖는 격자 시스템을 구성하였다. 상기 격자 시스템을 이용하여 설계 흘수와 밸러스트 흘수에서 다양한 선속에 대해 어선에 작용하는 저항을 수치 해석으로 계산하였으며, ITTC-1978 2차원 해석법을 이용하여 소형 어선의 유효마력을 추정하였다. 준추진효율 계수는 기존의 모형시험 자료를 활용하였으며, 설계 흘수에서 제동마력 추정을 통해 속도 성능을 평가하였다.

• 한국안전학회지
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• 제21권2호
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• pp.143-149
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• 2006

본 논문은 2차원 동적 진동문제를 공간-시간 유한요소법으로 해석하고 있다. 공간-시간 유한요소법은 공간만 분할하는 재래식 유한요소해석에 비해 보다 해를 빠르고 쉽게 얻을 수 있다. 상대적으로 큰 시간간격에 대해서 공간과 시간을 동시에 분할하는 공간-시간 유한요소 근사법을 제시한다. 가중잔차법으로 공간-시간 영역에 대해 유한요소법을 정식화하였으며 선형 사변형 공간-시간 유한요소를 선택하여 해의 안정성에 관하여 언급하였다. 일반적 동적문제에서는 상대적인 큰 시간간격으로 인하여 해의 불안정을 야기 시키고 있으나 본 연구에서는 수치의 안정성을 보여주고 있다. 비구조 공간-시간 유한요소법은 재래식 수치해석에서 흔히 발생하는 해의 불안정성에 대한 결점을 보완함은 물론 효과적인 계산방법을 지니고 있다. 이 방법의 효율성을 위해 수치예제들을 제시하였다.

• 에너지공학
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• 제7권2호
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• pp.209-215
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• 1998

본 연구에서는 수평 가공층의 하부에서 가열하고 상부에서 냉각하는 자연대류현상을 Brinkman-Darcy 방정식을 이용하고 하부 경계면에서 상부 경계면으로 균일한 관통류가 있을 경우를 고려하여 수직 관통류가 자연대류에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 관통류가 없을 경우의 임계 Rayleigh수와 있을 경우의 임계 Rayleigh수를 비교하였다. 또, 일정한 Rayleigh수에서의 관통류의 세기에 따른 Nusselt수, 등온선의 형태, 유동현상의 변화를 고찰하였다. 이와 같은 연구를 하기 위해 수치 해석적 연구로는 2차원 비정상 유동으로 가정하고 유한차분법(FDM)을 이용하였으며, 실험적 연구에서는 수치해석상의 결과를 검증하기 위해 액정(Liquid Crystal)을 시험체적 앞면에 부착하여 관통류의 세기에 따른 온도장의 재 분포를 가시화 하였다. 결론적으로 관통류는 순수 자연대류상에서의 온도장의 형태를 크게 변화시키고, 관통류의 세기가 강해짐으로써 대류 열전달의 불안정성이 감소함을 알 수 있었다. 또, Nusselt수를 구함으로써 대류열전달의 강도를 추정할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제17권2호
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• pp.90-101
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• 2007

최근 지하공간개발의 증가와 한께 상부저수지에 저장된 물을 하부저수지고 낙하시켜 발전하는 지하양수 발전소의 건설도 지속적으로 이루어지고 있다. 이거한 지하양수발전소를 건설할 때, 구조물의 효율적이고 안전한 설계 시공 및 유지를 위해서 설계단계에서 암석과 암반의 공학적 특성 및 대상지역의 지압상태 등을 명확히 파악하는 것은 매우 중요하다. 본 논문에서 소개하는 양수발전소는 심포 $320{\sim}375m$에서 건설되고 있으며, 구조물의 안정성 검토를 위하여 굴착예정지 암반에 대해 오버코어링법을 이용한 초기응력측정, 공내재하시험 및 암석의 물성시험을 실시하여 설계에 필요한 기초자료를 획득하였다. 이를 바탕으로 수치해석을 실시하여 기존 지보재 설계의 적정성을 판단하였고, 불안정성으로 판정된 부분에 대해서는 추가로 보강설계를 하였다. 추가 보강설계 결과, 공동 전체에서 안정성을 확보하였고 현재 순조롭게 굴착이 이루어지고 있는 상태이다.