• 한국음향학회지
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• 제31권1호
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• pp.19-28
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• 2012

Kirchhoff 적분식을 이용하여 외부 음향 문제의 시간 영역 응답을 계산하는 경우, 주파수영역 해석과 마찬가지로 가상적인 내부 음향 모드에 기인한 비유일성 문제가 발생한다. 이를 해결하는 방법들 중의 하나로서 CHIEF(Combined Helmholtz Integral Equation Formulation) 방법이 쓰이는데, 이는 몇몇 내부 수음점의 응답을 0으로 추가하여 구속하는 조건을 부가하는 기법이다. 이 기법은 주파수 영역 경계요소법에서는 간편한 수식 때문에 많이 사용되고 있지만, 시간 영역에서는 사용된 예가 없다. 본 연구에서는 대상체 내부의 가상 수음점과 경계 표면의 절점들간의 최소 거리에 대한 지연시간을 고려하여, 계산하고자 하는 미지수인 현재 시간의 경계 표면 음장을 구속함으로써, 시간 영역 해석에 적합하도록 CHIEF 방법을 수식화하였다. 예제로서, 반지름 방향으로 진동하는 구의 음향 방사 문제를 다루었다. CHIEF 방법을 적용함에 따라 저차의 내부 음향 모드에 기인한 비유일성 문제를 해결할 수 있었고, 비요동 모드에 의한 수치적 불안정성을 피할 수 있었다. 그러나, 유효주파수 밖에 남은 내부 음향의 고차모드들에 의한 수치적 불안정성은 증가하였다.

• 한국광학회지
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• 제21권1호
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• pp.21-25
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• 2010

본 논문에서는 백색광 주사 간섭계의 측정시 외부 잡음이나 진동에 의한 간섭무늬 신호 왜곡으로 인하여 높이 영상에 발생하는 점 노이즈 제거를 위해, 데이터 처리 과정에서 높이 영상에 잡음 제거 필터를 적용하여 백색광 간섭계의 잡음 제거 성능을 향상시켰다. 백색광 간섭계의 높이 영상에 산포되어 있는 점 노이즈의 제거 방법으로 주로 사용되는 미디안(median) 필터는 점 노이즈 제거에 좋은 성능을 보이지만, 특정 경우 노이즈 제거 성능이 좋지 못하여 본 논문에서는 비교 평균 필터(Comparative Mean filter)를 제안하였다. 비교 평균 필터는 중심 화소 수치와 주변의 화소 수치를 비교하여 노이즈를 판별하고, 노이즈를 참조구간 화소 수치의 평균값으로 대체하는 필터이다. 비교평균 필터는 높이영상에서 노이즈 판별을 통한 보정과정으로 인하여 복원 영상의 선명도를 유지하면서 점 노이즈 제거에 좋은 성능을 보인다. 표면이 거칠고 굴곡이 심한 시료를 측정한 결과 후처리 하지 않은 경우와 비교하여 잡음성 화소를 약 1/3로 감소시키는 성능 향상이 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권3호
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• pp.210-218
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• 2018

항공기와 같은 복잡한 구조물의 유한요소해석을 위해 자동요소망을 생성하면 일반적으로 삼각형 요소가 많이 생성되게 된다. 하지만 삼각형 요소는 사각형 요소에 비해 정확도가 떨어지므로 신뢰성 있는 해를 도출하기 어렵다. 이와 같은 문제는 배경셀 적분을 이용한 무요소법(Meshfree Method)을 통해 개선할 수 있으나 이 또한 적분점의 과다사용, 적분영역의 비효율성 등의 문제가 발생하게 된다. 이를 개선하기 위해 절점 기준으로 적분영역을 설정하여 적분을 수행하는 방법이 제안되었지만 비압축성 문제의 경우 해의 진동현상이 일어나는 등 수치 정확도가 떨어지게 된다. 따라서 본 연구에서는 적분영역을 절점영역이 아닌 요소영역으로 설정하는 수정된 무요소법을 통해 요소의 형태에 따른 정확도 저하가 발생되지 않고 기존의 무요소법에서 발생되는 수치 불안정성 등을 개선하였다. 2차원 예제를 통해 수정된 무요소법의 효용성을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.465-474
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• 2008

실시간 하이브리드 실험법(real-time hybrid testing method)은 구조물의 수치해석부와 실험부 부분구조를 운동방정식으로 통합하여 실시 간으로 동시에 계산과 실험을 수행하는 방법이다 본 연구는 실시간 하이브리드 실험법을 사용하여 수동 및 준능동 MR감쇠기가 설치된 건축구조물의 내진성능을 정량적으로 평가한다. 건물 모델은 실물 크기 5층 건물을 강제진동실험 결과를 통해 식별한 수치모델로 사용하였고, MR감쇠기는 실험적 부분구조르 UTM에 설치되었다. 본 연구에서 수행되는 실시간 하이브리드 실험은 사인파 및 지진파 가진을 통하여 얻은 결과와 전류에 따른 MR감쇠기의 제어력을 이용하여 얻은 Bouc-Wen모델을 사용하여 얻은 해석모델과 일치함으로 그 유효성을 입증하였다. 또한 예비연구로써 구조물의 응답을 최적으로 제어하기 위한 clipped-optimal 제어알고리즘과 modulated homogeneous friction 준능동 제어알고리즘을 MR감쇠기에 적용하였다. 각 전류별 Bouc-Wen모델을 곡선맞춤하여 각각의 Bouc-Wen모델 파라미터를 식별하였으며 그 결과를 준능동 제어알고리즘 수치해석에 적용하였다. 또한 실시간 하이브리드 실험법을 이용한 준능동 제어 실험결과와 해석결과를 비교하여 준능동 제어알고리즘의 성능을 평가함에 있어 실시간 하이브리드 실험이 합리적임을 보여준다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.95-101
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• 2020

풍력터빈 블레이드는 바람의 운동에너지를 축일로 변환하는 장치로서 상대적으로 고속 회전하면서 양력과 항력의 다양한 하중 조합과 진동에 견딜 수 있도록 내구 강도가 큰 경량의 재료를 선택하여 강성을 증가시키는 구조를 갖도록 설계되어야 한다. 본 연구는 CFRP 프리프레그를 사용하여 소형 풍력 블레이드를 제작하는 경우 공정 시간을 단축하는 기술을 개발하려는 목적으로 수행되었다. QBlade 수치해석 프로그램을 사용하여 블레이드의 형상을 결정하였다. 주어진 풍속에서 바람에 의해 부가되는 양력과 항력을 계산하는 유체역학 수치해석을 수행하고, 대표적인 블레이드 구조에 대해 블레이드 외피 재료에 가해지는 폰미세스 응력을 예측하는 재료역학 수치해석을 수행하였다. 인장 강도 시험의 불확실도를 개선하기 위해 ASTM D638 규정을 수정하여 새로운 시편의 형상을 제안하였고, 기존 형상의 인장 강도와 유사한 평균값을 얻되 파단 위치의 재현성이 향상됨을 확인하였다. 일련의 실험을 통해 소형 풍력블레이드의 제작에 블래더 가압 방식을 적용하면 충분한 내구 강도를 확보하면서 공정시간을 단축할 수 있음을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.443-453
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• 2013

하이브리드 실험은 수치해석 모형과 물리적 부분구조 모형사이의 상호작용을 통하여 구조물의 거동을 예측하는 실험법이다. 본 연구에서는 지진하중 재하 시 1경간 2층 강 뼈대 구조물에 대한 다자유도 하이브리드 실험을 수행하고 유효성을 확보하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 전용 하이브리드 수치해석 프로그램인 FEAPH을 개발하였으며, 최적화된 시스템을 구축하였다. FEAPH은 고정 반복법(Fixed iteration)과 병렬화(Parallelization) 기법을 적용하여 순차적 해석에서 발생되는 비효율적 연산을 개선하였다. 또한, 종전에 데이터 통신과 부분구조물과 해석프로그램간의 인터페이스를 간략화하여 하이브리드 시스템 구성을 최적화 하였다. 그 결과, 입력 가진시간(30초) 대비 약 10%의 실험시간이 소요되었다. 시스템의 신뢰성을 검증하고 선형실험과 강 뼈대 구조물의 동적거동을 예측하기 위해 비선형 실험을 수행하였으며 수치해석과의 변위응답이력은 거의 일치 하였다. 그러나 최대변위에 대한 응답은 다소 차이를 보였으며, 이는 재료 비선형성에 대한 해석상의 오차와 영구변형에 의해 발생한 것으로 판단된다. 따라서 적절한 재료 비선형 모델과 알고리즘의 개선이 이루어지면, 실시간 하이브리드 시스템은 구조물의 동적거동을 예측하는데 유용하게 활용될 것이며, 추후 진동대 실험을 대체할 수 있는 효과적인 실험 방법이 될 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권9호
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• pp.51-62
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• 2016

다양한 현장 조건에서 일어날 수 있는 건조토 지반-말뚝-구조물 시스템의 동적거동을 평가하고 고찰하기 위해 3차원 수치 모델을 이용한 매개변수 연구가 수행되었다. 강진 시 지반의 비선형 거동을 적절하게 모사하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 통해 시간 영역에서 이루어졌다. 지반 구성 모델은 Mohr-Coulomb 탄소성 모델을 적용하였으며 지반 전단 탄성 계수의 비선형적인 감소를 모사할 수 있는 이력 감쇠 모델을 적용하였다. 진동 시 지반-말뚝 간의 완전 접촉, 미끄러짐, 분리 현상을 모두 모사하는 경계요소 모델을 적용하였으며 경계 조건의 경우, 지반-말뚝 상호작용의 영향을 받는 근역 지반만 메쉬를 생성하고 근역 지반의 경계부에 원역 지반의 가속도-시간 이력을 입력하는 방식인 단순화 연속체 모델링 기법을 적용함으로써 해석 효율을 증가시키고자 하였다. 또한, 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 지반의 비선형 거동을 더욱 정확히 모사하고자 하였다. 개발된 수치 모델을 이용하여 상부질량의 크기, 말뚝의 길이, 두부 경계조건, 지반의 상대밀도에 대한 매개변수 연구를 수행함으로써 다양한 현장 조건에 대한 지반-말뚝-구조물 시스템의 동적 거동을 평가하였다. 매개변수 연구 결과, 건조토 지반 조건에서는 상부질량에 의한 관성력이 시스템의 동적 거동에 지배적인 영향을 미침을 확인하였으며 지반에 의한 운동력의 영향은 상대적으로 적다고 평가되었다. 또한 짧은 말뚝과 긴 말뚝의 동적 거동 차이 및 말뚝두부 고정단과 자유단의 거동 차이를 해석적으로 검증하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2006년도 춘계학술대회 및 창립 30주년 심포지엄(논문집)
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• pp.199-206
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• 2006

오늘날에 항만부진동의 문제는 대형선박이 입출항하는 항만의 설계에서 가장 현저한 인자로 작용한다. 연안항만에서 탄성체의 삭으로 계류하고 있는 대형선박은 장주기파랑과 계류시스템간의 공진으로 인해 종종 이탈되기도 한다. 특히, 장주기 파랑의 증폭비가 현저해지면 화물의 하역에 장애를 가져오며 계류삭이 절단되는 경우도 발생한다. 이중 국내에서 부진동의 문제가 가장 현저하게 나타난 항만은 포항신항이다. 여러 가지 경우의 문제가 도선사 협회나 지역해양수산청으로부터 보고되고 있다. 그러나 이 항만에서 부진동을 야기하는 장주기 파랑의 내습을 막는 것은 어렵다. 더구나 정부는 이미 포항신항에서 발생하고 있는 이러한 문제점을 해결하지 않고 영일만의 입구에서 신항만 건설을 이미 착수해놓고 있다. 본 연구는 영일만 입구의 4.1km에 달하는 방파제 건설과 신항만 계획을 반영하여 이들이 항만부진동에 어떠한 변화를 가져오는 것인가에 대해 다룬다. 사용한 수치기법은 확장완경사방정식을 사용한 표준형식을 갖춘 것으로 수치실험결과를 이전 연구를 통해 이루어진 관측치와 비교하였으며, 이것이 어느 수준까지의 토론으로 이끌어 낼 것이며 장래 항만개발에 변화를 가져올 것으로 본다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.347-352
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• 2018

본 논문에서는 이중질량을 갖는 랙시스템의 마찰거동을 고려한 지진응답해석 기법에 관하여 연구하였다. 마찰 거동을 모사할 수 있는 비선형 동적 시간이력해석 알고리즘을 개발하였다. 이중질량체 간의 미끄러짐과 일체화거동은 비선형 마찰모델로서 고려하였으며, 이를 적절히 모사하기 위한 수치해석기법을 개발하였다. 개발된 알고리즘을 이용하여 랙시스템의 지진 응답에 대한 매개변수연구를 수행하였다. 랙시스템의 피해에 큰 영향을 미칠 것으로 예상되는 주요 인자로 랙구조체 질량에 대한 적재질량체의 질량비와 두 질량체 사이의 마찰 계수를 선정하고, 질량비와 마찰계수를 변화시켜 가면서 최대 변위응답의 경향성을 분석하였다. 수치 모사 결과로 부터, 이중질량으로 모델링된 랙시스템의 변위응답은 구조물의 고유진동수가 커질수록 감소하는 경향을 확인할 수 있었다. 이 연구를 통하여 제시하는 방법은 랙시스템의 마찰거동을 미끄러지는 거동을 적절히 모사할 수 있으며, 이로부터 내진 성능평가를 위한 효율적 수치해석 기법으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권5호통권48호
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• pp.605-615
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• 2000

CMAC을 이용하여 구조물의 지진응답을 예측하였다. CMAC은 매우 빠른 학습성능을 가지고 있는 것이 장점이며 구조물의 동적응답을 학습함에 있어서도 수 초 이내에 만족할 만한 정도로 학습을 끝낸다. 따라서 실시간 학습을 필요로 하는 분야에 매우 효과적으로 사용될 수 있다. 실시간 응답학습은 장기거동 등으로 역학적 특성이 변하거나 손상을 입은 구조물의 적응제어 등이 있다. 수치해석에서는 3층 전단건물의 지진응답을 CMAC을 통하여 학습하였으며 학습은 매우 빠르게 완수 되었다. 결론적으로 CMAC은 구조물의 진동제어 분야에서 매우 효과적으로 사용될 수 있는 인공지능의 하나이다.