• Tunnel and Underground Space
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• v.32 no.2
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• pp.144-159
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• 2022

The present study developed a sequential approach-based numerical simulator for modeling coupled thermal-hydrological-mechanical (THM) processes in the ground and investigated the computational performance of the coupling analysis algorithm. The present sequential approach linked the two different solvers: an open-source numerical code, OpenGeoSys for solving the thermal and hydrological processes in porous media and a commercial code, FLAC3D for solving the geomechanical response of the ground. A benchmark test of the developed simulator was carried out using a THM problem where an analytical solution is given. The benchmark problem involves the coupled behavior (variations in temperature, pore pressure, stress, and deformation with time) of a fully saturated porous medium which is subject to a point heat source. The results of the analytical solution and numerical simulation were compared and the validity of the numerical simulator was investigated.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.656-659
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• 2004

본 연구는 지표수 및 지하수 순환 구조 파악을 위한 해석 기술의 개발에 공헌하는 것을 그 목적으로 하고 있다. SWAT와 MODFLOW 순차적 연계모형의 구조변화를 통해 신뢰성 있는 장기유출모형 개발 연구를 수행하였다. 대상유역으로는 국내 IHP 대표유역의 하나인 보청천 유역을 대상으로 하였으며 모형의 적용성을 검증하기 위하여 보청천 유역의 기대교 수위 관측 지점 실측 유출량자료와 SWAT-MODFLOW 연계 프로그램의 모의 유출량 자료를 검토하였다. 그 결과 유출량의 경우 모의치가 실측치에 많이 접근하는 것을 볼 수 있었다. 모형의 적합성 판단기준의 하나로 선택된 Nash-Sutcliffe 효율지수(EI)는 0.64로써 계산된 값이 0과 1.0사이에 있으나 모형의 우수성을 판단하기엔 무리가 있다. 향후 투수계수 이외의 매개변수를 산정하여 매개변수에 대한 보정과 동시에 홍수시 유출량의 차이를 좁히는데 연구의 중점을 두면 모형의 완성도를 높일 수 있을 것이며 또한 신뢰성 있는 지하수 순환량을 추정할 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.127-130
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• 2011

본 연구에서는 나노입자와 고분자 기지 간에 공유결합을 형성시킨 나노복합재의 계면특성과 탄성계수에서 나타나는 크기효과를 고려하기 위해 분자동역학과 미시역학모델을 순차적으로 연계하는 멀티스케일 해석모델을 제안하였다. 나노입자의 체적분율이 동일한 5개의 나노복합재 셀에 대해, 입자의 표면 원자와 고분자 기지 간에 탄소로 구성된 공유결합을 생성시킨 후 분자동 역학 전산모사를 통해 탄성계수를 예측하였고, 공유결합이 존재하지 않는 나노복합재의 탄성계수와 이를 비교하여 계면의 물성증가와 탄성계수에서 나타나는 입자의 크기효과를 규명하였다. 향상된 계면의 특성을 연속체 해석 모델에서 고려하기 위해 분자동역학 해석결과와 미시역학 모델을 연계하는 순차적 브리징 기법을 적용하였고, 이로부터 계산된 계면의 물성의 타당성을 유한요소 해석을 통해 검증하였다. 그 결과 입자와 기지 간 공유결합을 통해 나노복합재가 보다 넓은 범위에 걸친 크기효과를 나타냈으며, 제안된 브리징 모델을 통해서 물리적으로 타당한 계면의 탄성계수 값을 계산할 수 있었다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.40 no.11
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• pp.957-962
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• 2012

Fluid/structure interaction (FSI) analysis is necessary to predict the response of a system in which aerodynamic pressure causes deformation of the structure, and vice versa. In dealing with a nonlinear behavior of the structure, however, a simple iterative algorithm of aerodynamic analysis with structural analysis yields no accurate results since aerodynamic pressure need to be changed in accordance with the deformation of structures. In this study, we explore an efficient and accurate method for integrating FSI analysis into structural nonlinear systems. During the course of nonlinear structural analysis, loading conditions are periodically updated by aerodynamic analysis. The accuracy and efficiency of the method is demonstrated with a high-aspect-ratio flexible wing of Global Hawk.

• Tunnel and Underground Space
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• v.34 no.2
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• pp.127-142
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• 2024

The robustness of a numerical method means that its computational performance is maintained under various modeling conditions. New numerical methods or codes need to be assessed for robustness through benchmark testing. The TOUGH-FLAC modeling approach has been applied to various fields such as subsurface carbon dioxide storage, geological disposal of spent nuclear fuel, and geothermal development both domestically and internationally, and the modeling validity has been examined by comparing the results with experimental measurements and other numerical codes. In the present study, a benchmark test of the TOUGH-FLAC approach was performed based on a coupled thermal-hydro-mechanical behavior problem with an analytical solution. The analytical solution is related to the temperature, pore water pressure, and mechanical behavior of a fully saturated porous medium that is subjected to a point heat source. The robustness of the TOUGH-FLAC approach was evaluated by comparing the analytical solution with the results of numerical simulation. Additionally, the effects of thermal-hydro-mechanical coupling terms, fluid phase change, and timestep on the computation of coupled behavior were investigated.

• Tunnel and Underground Space
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• v.29 no.6
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• pp.468-479
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• 2019

It is essential to comprehend coupled hydro-mechanical behavior to utilize subsurface for the recent demand for underground space usage. In this study, we developed a new simulator for numerical simulation as a tool for researching to consider the various domestic field and subsurface conditions. To develop the new module, we combined OpenGeoSys, one of the scientific software package that handles fluid mechanics (H), thermodynamics (T), and rock and soil mechanics (M) in the subsurface with FLAC3D, one of the commercial software for geotechnical engineering problems reinforced. In this simulator development, we design OpenGeoSys as a master and FLAC3D as a slave via a file-based sequential coupling. We have chosen Terzaghi's consolidation problem related to single-phase fluid flow at a saturated condition as a benchmark model to verify the proposed module. The comparative results between the analytical solution and numerical analysis showed a good agreement.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.249-249
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• 2011

전력용 개폐장치인 진공차단기의 차단부가 송배전 시스템에 30 [kA] 정도의 커다란 사고전류가 흐르는 것을 방지하기 위하여 동작될 때 차단부 내부 전극 사이에 25,000 [K] 이상의 아크 플라즈마가 발생하게 된다. 두 전극 사이에 발생된 아크 플라즈마는 약 10 ms~20 ms 동안 지속되다가 교류전원의 전류영점 부근에서 회복된 절연성능으로 인하여 자연스럽게 소멸되지만, 대전류 구간동안 아크 플라즈마의 집중 현상 등에 의하여 전극의 심각한 손상 등이 발생되면 절연성능이 요구된 만큼 회복되지 못하여 사고전류를 차단하지 못하며 시스템에 연결된 기기들에게 심각한 손상을 입히고 정전사고를 일으킨다. 본 연구에서는 전자계-열유동 연성해석기법을 이용한 축자계 진공차단부에서 발생하는 아크 플라즈마의 3차원 수치해석을 통하여 전극의 심각한 손상을 입히는 아크플라즈마의 집중 현상에 관한 축자계의 영향을 고찰하고자 한다. 수치해석을 위한 아크 영역은 양극과 음극의 직경과 같은 직경의 원기둥으로 가정하였고, 전자계 해석으로부터 얻어진 로렌츠 힘과 줄열을 열유동 해석을 위한 Navier-Stokes 방정식의 파라미터로 입력하여 해석을 수행함으로써 전자계와 유체역학적인 영역을 동시에 연계한 순차적 일방향 연성해석 기법을 적용하였다. 컵형 축자계 진공차단부 내 아크영역에서의 로렌츠 힘의 특성과 온도분포에 대하여 수치해석을 수행하였고, 크기가 다른 두 로렌츠 힘에 의하여 양극표면으로 집중되는 온도분포의 크기를 비교함으로써 진공아크 플라즈마의 집중현상에 영향을 미치는 주요 요소를 규명할 수 있었다.

• Tunnel and Underground Space
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• v.26 no.2
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• pp.59-67
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• 2016

In this paper, we perform a numerical analysis to evaluate the potential of fault reactivation during gas production from hydrate bearing sediments and the moment magnitude of induced seismicity. For the numerical analysis, sequential coupling of TOUGH+Hydrate and FLAC3D was used and the change in effective stress and consequent geomechanical deformation including fault reactivation was simulated by assuming that Mohr-Coulomb shear resistance criterion is valid. From the test production simulation of 30 days, we showed that pore pressure reduction as well as effective stress change hardly induces the fault reactivation in the vicinity of a production well. We also investigated the influence of stress state conditions to a fault reactivation, and showed that normal fault stress regime, where vertical stress is relatively greater than horizontal, may have the largest potential for the reactivation. We tested one simulation that earthquake can be induced during gas production and calculated the moment magnitude of the seismicity. Our calculation presented that all the magnitudes from the calculation were negative values, which indicates that induced earthquakes can be grouped into micro-seismic and as small as hardly perceived by human beings. However, it should be noted that the current simulation was carried out using the highly simplified geometric model and assumptions such that the further simulations for a scheduled test production and commercial scale production considering complex geometric conditions may produce different results.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2012.05a
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• pp.63-64
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• 2012

A pyrotechnic actuated device (PAD) is a component that delivers high power in remote environments by combustion of a self-contained energy source. Historically, the design of these devices has been largely empirical and considered to be an art. In this study, an overview for developing an analytical model is introduced that efficiently evaluates performance of PAD. The model is integrated by three parts of different disciplines that are coupled in sequence with each other. First is the solid explosive burning to form product gas within an actuator and transport to an expansion chamber. Second is the insertion of initially tapered piston into a small hole by gas pressure in the chamber. Third is the shear cutting of the diaphragm from the piston to enable gas flow into the conduit. Some results of preliminary study for each of three parts are introduced in the presentation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.7-7
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• 2018

1차원 하수관로 해석 모형과 2차원 지표면 유출 해석 모형을 연계한 1D-2D 결합 도시침수 모델은 도시지역의 유출 현상과 침수 모의에 널리 이용되고 있다. 그러나 도시 지역의 복잡한 지형이 지표면 유출 흐름에 미치는 영향을 보다 자세히 파악하기 위해서는 보다 높은 해상도의 지형자료를 활용한 모의가 필요하다. 본 연구에서는 도시침수 해석을 위한 1D-2D 결합 하이브리드(Hybrid) 병렬화 코드(H12)를 개발하여 넓은 도시 유역에 대해서 고해상도 지형자료를 활용한 모의가 유역단위로 가능하도록 하였다. H12는 Open Multi-Processing(OpenMP)와 Message Passing Interface(MPI) 병렬 계산을 동시에 수행하여 매우 넓은 지역에 대해서도 도로의 형태를 확인 할 수 있는 수준의 고해상도 침수 해석 모의가 가능하다. 또한 도시지역의 복잡한 지형을 자세히 재현하고 계산의 효율을 높이기 위하여 격자세분화 기법이 적용되었다. H12의 적용성을 평가하기 위하여 미국 텍사스 알링턴 지역의 Johnson Creek 유역(${\sim}40km^2$)유역에 대한 시범 모의를 수행하였으며 도시유역의 지형을 표현하기 위하여 1m 해상도의 LiDAR자료를 사용하여 침수발생시 보다 자세한 유출수의 흐름을 해석할 수 있도록 하였다. 모의 결과 하이브리드 병렬 계산은 순차적 계산에 비하여 최고 79배 이상 빠른 계산속도 효율 향상을 보여주었으며, OpenMP나 MPI를 단독으로 사용하는 것에 비하여 더욱 효율적인 계산속도 효율 향상을 보여주었다.