• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.57-57
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• 2011

지진해일은 진행속도가 빠르고 파장이 길며 파형의 변화 없이 먼 거리를 진행 할 수 있어 주변지역은 물론 멀리 떨어진 지역에도 심한 범람피해를 야기시킨다. 지진해일의 일반적인 특징으로 장파와 단파가 합성되어 있고 먼 거리를 전파할 경우 분산효과의 역할이 중요하게 된다. 특히 우리나라의 동해안에 영향을 주는 지진해일은 단주기파 성분이 강하고 파장에 비해 먼 거리를 전파하기에 분산을 고려하는 선형 Boussinesq 방정식을 지배방정식으로 사용하는 것이 바람직하다. 하지만 지금까지의 지진해일 전파모의를 위한 모형은 선형 Boussinesq 방정식의 복잡한 계산과 계산시간이 길다는 단점 때문에 선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하고 분산효과는 수치분산을 이용하여 고려해왔다. 지진해일 해석 시 일반적으로 사용되어 오던 기존의 leap-frog 유한차분 모형(Imamura et al., 1988; 조용식, 1996)은 지배방정식으로 선형 천수방정식을 사용하고 파의 분산효과는 수치분산을 이용하여 고려하므로 정해진 시간 간격에 대해 수심에 따라 격자 간격을 적절히 선택해야 하는데 수심이 복잡하게 변하는 경우 격자간격 조정이 불가능하여 분산효과를 정도 높게 고려할 수 없다. 이 문제점을 해결하기 위하여 윤성범 등(2004)은 파동방정식의 인위적인 분산항을 이용하여 Boussinesq 방정식의 분산효과를 고려할 수 있는 능동적인 분산보정기법을 제안하였고 Cho et al.(2007)는 일정한 수심에서 수치적인 분산오차가 Boussinesq 방정식의 물리적인 분산항을 대체하도록 수심, 격자 간격 및 계산 시간 간격 사이의 관계식을 유도하고 Boussinesq 방정식의 분산항과 일치하는 수치분산을 이용하여 실용적인 분산보정기법을 개발하였다. 이에 Ahn(2010)은 현재 컴퓨터의 계산 능력이 향상되어 선형 Boussinesq 방정식을 직접 차분하여 계산하는데 무리가 없다고 판단하여 선형 Boussinesq 방정식을 직접 차분한 모형을 개발하였다. 본 연구에서는 기존의 원해 지진해일 전파모의에 이용되어왔던 선형 천수방정식에 수치분산을 고려한 모형 대신 선형 Boussinesq 방정식의 유한차분 모형을 제안하였으며 기존의 선형 Boussinesq 방정식 모형의 격자와 수심간의 제약을 없애기 위해 차분 기법을 달리 한 2차 정확도의 유한차분 모형을 제안하였다. 검증을 위하여 선형 Boussinesq 방정식의 해석해(Carrier, 1991)와 비교하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.2130-2134
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• 2007

선형 Boussinesq 형태의 파동방정식을 지배방정식으로 사용하는 능동적인 분산보정 지진해일 전파 유한 차분모형의 정확도를 향상시키기 위한 새로운 동시격자접속기법을 개발하였다. 이 격자접속기법은 공간에 대해 3차 보간식을 사용하므로 짧은 파에 대해서 보간에 따른 오차를 최소화할 수 있고, 시간에 대해 2차 보간식을 사용하기 때문에 기존 기법에 비해 더 정확한 값을 얻을 수 있다. 개발된 격자접속기법의 정확성을 평가하기 위해 수중 원형천퇴상을 전파하는 Gaussian 형상의 가상지진에 대해 격자접속기법을 적용하지 않고 계산한 결과와 격자접속기법을 적용하여 계산한 결과를 FUNWAVE에 포함되어 있는 선형화된 Boussinesq방정식에 의해 계산된 수치해와 비교하였다. 그 결과 개발된 동시격자접속기법의 우수함이 검증되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.52-56
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• 2010

본 연구에서는 지진해일의 전파 과정을 모의함에 있어 선형 천수방정식의 수치분산을 이용하는 기법이 아닌 선형 Boussinesq 방정식을 직접 차분하는 유한차분기법을 제안하였다. 지배방적식과 차분식의 일치성을 해석하기 위해 이산화 오차를 확인하고, 수치해의 안정적 수렴여부를 판단하기 위해 Von neumann 안정성 해석을 수행하였다. 또한 기법의 정확성을 검증하기 위하여 Gauss 분포의 초기 자유수면변위를 갖는 문제에 적용하여 선형 Boussinesq 방정식의 해석해와 비교하였다. 그 결과 기존의 선형 천수방정식을 차분화한 수치모형에 비하여 정확한 결과를 제공하였고 분산보정기법을 이용한 수치모형과 동일한 정확도를 보였으나 본 수치모형을 이용했을 때 비교적 넓은 범위의 조건에서 정확도 높은 결과를 제공하였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.17 no.1
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• pp.75-82
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• 2004

With an aim at eliminating the numerical dispersion error arising from the numerical simulation of stress wave propagation, numerical dispersion characteristics of the wave equation based one-dimensional finite element model are analyzed and some dispersion control scheme are proposed in this paper The dispersion analyses are carried out for two types of mass matrix, namely the consistent and the lumped mass matrices. Based on the finding of the analyses, dispersion correction techniques are developed for both the implicit and explicit schemes. For the implicit scheme, either the weighting factor for the spatial derivatives of each time level or the lumping coefficient for mass matrix is adjusted to minimize the numerical dispersion. In the case of the explicit scheme an artificial dispersion term is introduced in the governing equation. The validity of the dispersion correction techniques proposed in this study is demonstrated by comparing the numerical solutions obtained using the Present techniques with the analytical ones.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.169-173
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• 2011

본 연구에서는 RANS를 지배방정식으로 하는 3차원 수치모의를 통해 댐 붕괴로 인한 3차원적인 흐름 특징이 지배하는 댐 직하류에서 고립된 장애물로 인한 댐 붕괴파의 전파현상과 이동상 수로에서의 붕괴파의 전파현상, 특히 붕괴파의 비정상성과 불연속성, 붕괴파와 반사파의 영향, 상류 및 사류의 흐름의 혼재와 같은 복잡한 현상을 포함하는 붕괴파의 전파를 해석하였다. 장애물로 인한 댐 붕괴파의 전파 해석 결과, 댐의 순간적인 붕괴로 인해 붕괴파가 형성되고 붕괴파가 장애물에 부딪치면 반사파가 발생하며 이는 다시 수로에 부딪치며 반사되는 과정에서 사류와 상류 및 도수현상이 발생하는 복잡한 흐름 양상을 보인다. 이동상 수로에서의 댐붕괴파 해석 결과 붕괴파 전파는 고정상 수로에서의 붕괴파 전파에 비해 그 전파속도가 느리게 형성되었다. 기존 수리실험 결과와 비교 하였을 때 본 모의결과는 국부적인 수면진동의 모의에서 다소 오차가 발생하고 있으나 대체로 그 경향성은 잘 추적하고 있다.

• Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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• 1998.06c
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• pp.313-317
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• 1998

경계요소법에 기초한 음향 홀로그래피의 재구성 정확도 향상을 위해서는 근접 음장에서의 음압 측정을 수반한다. 이에 따라 비전파음 성분이 측정에 포함되어 전달행렬의 특이성에 의한 오차를 줄일 수 있다. 그러나, 전달행렬 구성을 위해서 사용되는 일반적인 경계요소법은 Kirchhoff-Helmholtz 방정식의 기본해가 갖는 특이성 때문에 근접음장에서 큰 수치 오차를 유발하는 문제가 있다. 특이성이 제거된 경계 적분방정식을 도입하여 음향 홀로그래피를 수행함으로써 근접 음장에서의 수치오차 문제를 극복하고 정확한 음장 예측 및 전달 행렬을 구성할 수 있다. 본 연구에서는 단순한 수치 해석 모델을 이용하여 음향 홀로그래피 계산을 수행하였고, 일반 경계요소법을 사용한 경우와 비교하여 향상된 결과를 얻을 수 있음을 밝혔다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.26 no.8
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• pp.415-425
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• 2007

This paper proposes a method of underwater source localization using the wideband interference patterns matching. By matching two interference patterns in the spectrogram, it is estimated a ratio of the range from source to sensor5, and then this ratio is applied to the Apollonius circle. The Apollonius circle is defined as the locus of all points whose distances from two fixed points are in a constant value so that it is possible to represent the locus of potential source location. The Apollonius circle alone, however still keeps the ambiguity against the correct source location. Therefore another equation is necessary to estimate the unique locus of the source location. By estimating time differences of signal arrivals between source and sensors, the hyperbola equation is used to get the cross point of the two equations, where the point being assumed to be the source position. Simulations are performed to get performances of the proposed algorithm. Also, comparisons with real sea experiment data are made to prove applicability of the algorithm in real environment. The results show that the proposed algorithm successfully estimates the source position within an error bound of 10%.

• Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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• 2000.11a
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• pp.463-466
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• 2000

SAR imaging 시스템 전파환경에서 목표물의 정보를 성공적으로 추출해 내기 위해서는 반사된 신호를 수신할 때 Coherent detection이 필수적이다. 수신시 Incoherent detection은 복소 위상오차 형태로 나타나서 실제 목표물의 영상에 심각한 Degradation을 야기시켜 치명적인 결과를 초래하게된다. 본 논문에서는 하나의 목표물에서 수신되는 신호를 파동방정식으로부터 모델링하고 모델링된 신호의 각 주파수대의 조합에 의해 전체 수신신호로부터 위상오차의 기울기를 유도한다. 더욱더 정확한 위상오차를 추정하기 위해 추정된 위상오차로부터 수신신호에 포함된 오차를 제거하고, 오차가 제거된 신호의 대역폭을 추정한다. 추정된 대역폭에 맞도록 알고리즘에 재 적용시켜 교정되지 못한 오차를 추정해 나간다. 이때 반복적인 위상오차 제거기법을 적용하고 Iteration의 종료를 자동으로 결정하기 위해 지능형 대역폭 추정 기법을 제시한다. 컴퓨터의 모의 실험에서, 위상오차를 포함한 수신 신호로부터 알고리즘을 적용하여 오차를 제거하고,, Wavefront Reconstruction 기법에 적용시켜 알고리즘의 성능을 영상으로 확인한다.

• Proceedings of the Korean Society of Coastal and Ocean Engineers Conference
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• 1998.09a
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• pp.31-35
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• 1998

지진해일 수치해석시 일반적으로 사용되어오던 Shuto의 유한차분모형(Goto ＆ Shuto, 1983)은, 천수방정식을 사용하고 파의 분산효과는 수치오차를 이용하여 고려하므로, 정해진 계산시간간격($\Delta$t)에 대해 수심에 따라 격자간격을 적절히 선택하여야 한다. 또한 Shuto 모형은 leap-frag 기법을 사용하므로, 격자 및 계산시간간격이 심해에서 수치분산을 위한 조건을 만족시켰다 할지라도, 천수화에 의해 파장이 점점 작아져 파수(k)가 $\pi$/$\Delta$x가 되는 수심(2$\Delta$x wave)에 이르면 파가 더 이상 진행하지 못하고 반사하게 되므로 실제 현상과는 다른 결과를 보이게 된다. (중략)

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.37 no.5
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• pp.263-270
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• 2018

In most industry fields concerning external flow noise problems, the hybrid computational aeroacoustic techniques based on the FW-H (Ffowcs Williams and Hawkings) equation are widely used for its numerical efficiency. However, when the surface integral form of FW-H equation is used without volume quadrupole sources, it is known to generate significant non-physical noise in a certain case. Especially, in the case of a flow in which the tip vortex cavitation is formed in the distant downstream direction such as flow driven by an underwater propeller, the accuracy in noise prediction becomes poor unless it is not properly modelled. Therefore, in this study, the nonphysical acoustic waves caused by the surface integral form of FW-H equation is reduced by adding the quadrupole correction term. First, to verify the accuracy of the in-house code of FW-H equation, the noise by an axial fan used in the outdoor unit of air conditioner was calculated and compared with the results of ANSYS Fluent. In order to verify the effects of the quadrupole correction term, the noise prediction for isentropic vortex convection is performed and it is confirmed that the error is reduced by the quadrupole correction term. Finally, the noise prediction is performed for the flow field generated by the Clark-Y hydrofoil in underwater. It is confirmed that the error caused by the cavitation passing through the integral surface can be reduced by the quadrupole correction term.