• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.271-271
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• 2018

그래픽 처리 장치(GPU: Graphic Processing Units)는 그래픽 처리에 특화된 수많은 산술논리연산자 (ALU: Arithmetic Logic Unit)와 이에 관련된 인스트럭션Instruction)으로 인해 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Units) 보다 훨씬 빠른 계산 처리를 수행할 수 있다. 최근에는 FORTRAN에 의해 구현된 많은 수치모형들이 현실적인 모델링 방법의 발달로 인해 더 많은 계산량과 계산시간을 필요로 한다. 이 연구에서는 GPU 상의 범용 계산GPGPU : General-Purpose computing on Graphics Processing Units) 기반 운동파 강우유출모형(Kinematic Wave Rainfall-Runoff Model)이 CUDA(Compute Unified Device Architecture) FORTRAN을 사용하여 구현되었다. CUDA FORTRAN 운동파 강우유출모형의 계산 결과는 검증된 CPU 기반 운동파 강우유출모형의 계산 결과와 비교하여 검증되었으며, 잘 일치함을 보여 주었다. CUDA FORTRAN 운동파 강우유출모형은 CPU 기반 모형에 비해 약 20 배 더 빠른 계산 시간을 보였다. 또한 계산 영역이 커짐에 따라 CPU 버전에 비해 CUDA FORTRAN 버전의 계산 효율이 향상되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.323-323
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• 2020

그래픽 처리 장치(Graphic Processing Unit: GPU)는 그래픽 처리 작업에 특화된 다수의 산술논리 장치(Arithmetic Logic Unit: ALU)로 구성되어 있어서 중앙 처리 장치(Central Processing Unit: CPU)보다 한 번에 더 많은 연산 수행이 가능하다. 본 연구는 GPU 가속 운동파모형을 실제 유역에 적용하여, GPU 가속 운동파 강우유출모형 결과에 대한 정확성과 연산 소요 시간에 대한 효율성을 확인하였다. GPU 가속 운동파모형은 분포형 강우유출모형의 수치모의 연산시간을 단축시키기 위해 CUDA 포트란을 이용하여 개발되었다. 분포형모형의 지배방정식은 운동파모형과 Green-Ampt모형으로 구성되었고, 운동파모형은 유한체적법을 이용하여 이산화 하였다. GPU 가속 운동파모형을 이용하여 금강의 미호천 유역에서 발생하는 강우유출현상을 모의 하였고, 동일한 유한체적법을 이용한 CPU(Central Processing Unit) 기반의 강우유출모형과 비교하였다. 그 결과 GPU 가속모형의 결과는 미호천 유역 하류단에서 관측한 결과와 유사한 결과를 나타냈다. 또한, 연산소요시간은 CPU 기반의 강우유출모형의 연산소요시간보다 단축되었으며, 본 연구에 사용된 장비를 기준으로 최대 100배 정도 단축되었다.

• 한국산업정보학회:학술대회논문집
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• 한국산업정보학회 2000년도 추계공동학술대회논문집
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• pp.353-356
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• 2000

두 물체의 충격운동량-충격 및 탄성파 발생의 순으로 작용하도록 하면 계 내에서 충돌 후 생기는 운동량의 관성 속도와 충돌기간동안 발생하는 탄성파의 충격에너지 전달속도가 다른 경우가 있다. 이것은 충돌기간동안 총 운동량은 보존되나 선 운동량이 비 보존되는 경우가 있어서 충돌기간동안 비 보존된 내부 운동량의 시간 적분만큼 충돌을 가한 질량중심이 이동했다는 의미이다. 충돌기간동안 충격파는 탄성파에 근사시키고 그것은 군속도에 근사시켜 이론적 근거를 만들고 실험에 의해 확인했다. 폐쇄된 계 내에서 내부에너지를 이용하여 특별한 두 물체의 충돌기간동안 비 보존되는 운동량 때문에 질량중심이 이동되는 것에 대해 해석한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.346-346
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• 2022

본 연구에서는 GPU(Graphic Processing Unit) 가속 분포형모형을 실제 유역에 적용하여 강우 유출모의 결과의 정확성과 모의시간의 효율성에 대한 분석을 수행하였다. 분포형모형의 지배방정식은 운동파모형과 Green-Ampt모형으로 구성되어 있으며, 운동파모형은 유한체적법을 이용하여 이산화 하였다. GPU 가속 모형은 CUDA(Compute Unified Device Architecture) 포트란(Fortran)을 사용하여 개발된 모형으로 수치모의시 연산시간 단축을 고려한 모형이다. 모형의 정확성과 효율성은 미호천 유역에서 발생하는 강우유출현상에 GPU 가속 운동파모형을 적용하여 분석하였다. 수치모의 결과값은 대상유역에 속한 수위관측소의 관측값과 비교하여 정확성을 검증하였고, 수치모의 소요시간은 CPU(Central Processing Unit) 기반 운동파모형의 수치모의 소요시간과 비교하여 효율성을 검증하였다. GPU 가속 운동파모형의 수치모의 결과는 관측값과 유사한 결과를 나타냈으며, 수치모의 소요시간은 본 연구에 사용된 장비를 기준으로 최대 100배 정도 단축되었다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2001년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.20-25
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• 2001

부유식 파랑에너지 변환시스템(Oscillating Water Column)에서 에너지 변환은 입력파와 챔버, 챔버내 공기의 상호작용으로 이루어진다. 이 논문은 파랑에너지를 기계적 운동으로 변환하는 기계적 특성을 해석한다. 단일 진동수 규칙파가 입력되었을 때에 파에 의하여 챔버의 상하운동이 선형적으로 발생하며, 이 상하운동은 챔버내의 압력 변화에 영향을 받는다. 상하운동과 챔버내로 투과한 파, 그리고 챔버내 압력에 의해 발생되는 파에 의해 챔버내의 상대운동을 정하고, 그 상대운동에 의한 공기의 압축 팽창과 온도상승을 근사적 열역학적 방정식으로 해석하여 오리피스를 통한 유량과 압력을 기준으로 에너지 변환요율을 결정하였다. 얻어진 식은 간단하면서도 관련요소의 영향을 전반적으로 표현한다. 개구율 변화에 따른 운동응답을 비교하였다.

• 대한조선학회지
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• 제11권2호
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• pp.23-40
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• 1974

Semisubmersible 해양석유시추선의 기본설계에 필요한 파랑중(波浪中)에서 운동(運動)을 계산(計算)하는 이론적방법(理論的方法)을 제시하고 "MOHOLE"과 "SEDCO 1350-F" 석유시추선들의 운동(運動)을 해석하였다. 이 규칙파에서 운동계산을 불규칙해양파(波)에 적용하는 응용해석을 보여주었다. 현재 이론적 방법으로는 6자유도(自由度)의 운동을 해양파의 어떤 방향에 대해서도 정확히 계산할 수 있으며 계산의 정확성은 수조(水槽)에서의 모형선의 운동측정치와 실선(實船)의 운동측정치와 비교하여 증명되었다. 또 현재의 방법은 종전에 개발된 방법보다 더 일반적(一般的)인 경우를 다룰 수 있으며 결과치도 더 정확하다. 극소운동특성을 갖는 해양석유시추선과 부체(浮體)해양구조물의 설계는 경비가 비싸고 시간이 많이 드는 모형실험보다는 유체역학적(流體力學的) Parameters를 신속 정확히 자주 변경 검토해야 하는 기본설계단계에서는 정확한 이론적인 전자계산기에 의한 계산방법이 절실히 필요하다. 예상(豫想)과 같은 부가질량(附加質量)과 감쇠력(減衰力)은 Resonance 운동주기에서만 운동에 영향을 준다. 해양구조물에 작용하는 파력(波力)은 Froude-Krilov force, 부가질량(附加質量) 및 감쇠력(減衰力)과 Restoring force로 구성했으며 규칙파(規則波)에서의 6자유도(自由度) 운동방정식은 본 논문에 제시된 실험측정치(値)와 실험으로 정확도가 증명된 이론치(値)의 부가질량과 감쇠력 계수(係數)를 써서 풀었다. 규칙파(規則波)에서의 계산된 운동을 Pierson Moskowitz 해양파(海洋波) 스펙트럼과 linear superposition principle에 의해 불규칙해양파(不規則海洋波)에서의 운동을 계산하는데 사용했다. 불규칙파(不規則波)에서의 운동은 운동스펙트럼과 통계적 운동치로 나타냈다. 현재의 계산방법은 실제 기본설게에 사용되어 왔으며, 다른 응용분야는 파랑중(波浪中)에서의 파면(波面)과 Deck간(間)의 Clearance, 계류선(係留線)의 동장력(動張力)계산의 기본 Data 및 기본설계의 Draft 등 Parameters를 통(通)한 Optimum Design 등(等)이다. 파(波)의 한 방향(方向)에 대(對)한 전자계산기(電子計算機)(IBM 370 또는 CDC 6400)에 의한 운동계산은 10초(秒)미만밖에 안걸린다. 또 현재의 계산방법은 해양석유시추선뿐 아니라 이와 비슷한 부체(浮體)해양구조물과 Pipe-laying선(船) 또 Supply Boat설계(設計)에도 쓰여지고 있다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2010년도 추계학술대회
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• pp.44-45
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• 2010

파랑 중에서 선체의 운동은 선체의 형상과 선속변화에 따라 다양하게 나타나며, 관련연구는 실험적 방법과 수치 해석을 함께 병행하여 지속적으로 진행되고 있다. 파랑조건에 적합한 최적 선형 확보는 선체의 운동응답 결과로 고찰할 수 있다. 파랑 중 선체의 운동응답을 알아보기 위해 초기 선형인 Wigley 선형에 적용하였으며, 수치해의 정도를 선행연구결과와 비교분석하였다. 그리고 서로 다른 모델에 대하여 나타나는 운동응답을 상호 비교하였다. 형상에 따른 Wigley 선형의 선체 운동응답에 대하여 일반화된 선형형상에서 나타날 수 있는 파랑 중 운동응답을 얻을 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.185-195
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• 1999

운동파 이론의 수치해석에는 유한차분법과 특성곡선법이 주로 사용된다. 유한차분법의 경우 지배방정식의 차분과정에서 발생하는 절단오차에 의하여 첨두유량의 감쇠가 발생한다. 특성곡선법의 경우 첨두유량은 양호하게 보존되지만, 수치해석 과정에서 발생하는 충격파를 적절하게 고려하지 못한다. 본 연구에서는 운동파 이론에 근거한 각각의 수차해석 기법의 특성을 살펴보았으며, 특성곡선법으로 수치해석할 때 발생하는 충격파의 수치처리기법인 Propagating Shock Fitting 기법과 Approximate Shock Fitting 기법에 대하여 적용성을 파악하였다. Propagation Shock Fitting 기법은 충격파를 양호하게 처리하였으나 유로연장이 긴 하천에서 유량이 급변하는 경우 적절하게 충격파를 처리하지 못하였다. Propagation Shock Fitting 기법을 반복하여 계산하는 Approximate Shock Fitting 기법은 이러한 경우에 발생하는 충격파를 적절히 처리하는 것을 확인할 수 있었다. 충격파 처리기법에 의한 운동파 이론의 계산결과와 완전동력학파 이론에 의한 결과도 비교하고 토의하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제13권4호통권35호
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• pp.159-168
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• 1999

부유식 파랑에너지 변환시스템(Oscillating Water Column)에 대한 해석은 입력파와 챔버, 챔버내 공기의 상호작용으로 인하여 어려움이 많다. 이 논문은 이와 같은 요소를 고려하면서도 쉽고 간편한 해석법을 제시한다. 파랑에너지에 의한 자가발전은 파랑에너지를 기계적 운동으로 변환하고 이를 전기에너지로 변환함으로써 가능하다. 본 논문은 파랑에너지에서 기계적 에너지로 변환하는 과정에 집중하여 그 부분의 성능을 해석한다. 단일 진동수 규칙파가 입력되었을 때에 파에 의하여 챔버의 상하운동이 선형적으로 발생하는 것으로 보며, 이 상하운동에 챔버내의 압력 영향을 고려하였다. 상하운동과 챔버내로 투과한 파, 그리고 챔버내 압력에 의해 발생되는 파에 의해 챔버내의 상대운동을 정하고, 그 상대 운동에 의한 공기의 압축 팽창과 온도상승을 근사적 열역학적 방정식으로 해석하였고 오리피스를 통한 유량을 결정하였다. 얻어진 식은 간단하면서도 관련요소의 영향을 전반적으로 표현한다. 결과에 따르면 고정식의 에너지 변환식은 부유식의 특별한 경우로서 파악되었다. 또한 고정식의 시스템을 그대로 부유식으로 바꿨을 때 그 변환효율은 적어지는 것으로 나타났다. 본 해석법은 계산이 간편하므로 설계단계에서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2005년도 춘계학술대회논문집
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• pp.430-435
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• 2005

조화가진력이 작용하는 고정경계를 가진 완전원판의 비선형 진동에 대한 응답특성을 연구하였다. 원판의 비대칭모드의 고유진동수 근처에 가진주파수가 작용하는 주공진에서의 응답은 정상파(standing wave)뿐만 아니라 진행파(traveling wave)가 존재한다고 알려져 있다. 주공진 근처의 정상상태 응답곡선에서 최대한 5개의 안정한 응답이 존재하는 것으로 밝혀졌으며, 이들은 1개의 정상파와 4개의 진행파로 나타난다. 이 진행파중 2개는 Hope분기에 의해 안정성을 잃은 후 주기배가운동을 거쳐 혼돈운동에 이르게 된다. Lyaponov 지수를 사용하여 혼돈운동을 정량적으로 평가하였으며, 주평면의 개념을 이용하여 이 혼돈운동의 흡인영역이 Fractal임을 확인하였다.