• 한국지반공학회논문집
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• 제39권5호
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• pp.27-40
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• 2023

말뚝은 상부 구조물의 하중을 지지층으로 전달하는 구조체로 국내외 건설 현장에서 널리 사용되고 있다. 말뚝을 시공하는 방법은 지반조건, 시공위치, 주변현황, 환경적 요소, 공사비 등을 종합적으로 고려하여 결정하며 크게 직항타에 의한 타입방식과 선굴착 후 경타 또는 항타하는 방식으로 나눌 수 있다. 이 중 직항타는 말뚝 두부를 해머로 항타하여 원지반 내 소정의 심도까지 근입시키므로 항타 시 가해지는 에너지가 크고 이에 따른 항타진동 및 소음도 증가한다. 말뚝의 항타진동은 주변 시설물 및 지반에 영향을 미치므로 그 영향을 정량적으로 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 말뚝의 항타진동을 시간영역에서 산정하고, 직항타 시 말뚝과 인접하여 위치한 굴착면 및 가시설에 대하여 항타진동에 의한 영향을 유한차분해석법에 의한 2차원 동적수치해석을 통하여 분석하였다. 그 결과 파의 반사 및 재료감쇠가 적은 지표면에서 표면파에 의하여 지중보다 변위가 현저히 크게 발생하는 경향을 나타내었고 전체 변위 크기는 이격거리 증가에 따라 감소하나 수평방향 변위는 진동원과 먼 사면 상단부에서 연직방향 대비 더 큰 값을 보이며 법면부에 변위가 집중적으로 발생하는 특징을 확인하였다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제15권9호
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• pp.21-28
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• 2015

반도체 공정에서는 소자 내부의 물리량 계산을 통해 불순물의 움직임을 해석하여 결점을 검출하는 시뮬레이션을 수행하게 된다. 이를 위해 유한 차분 시간 영역 알고리즘(Finite-Difference Time-Domain, 이하 FDTD)과 같은 수치해석 기법이 사용된다. 반도체 칩의 집적도 향상으로 인하여 소자의 크기는 나노스케일 시대로 접어들었으며, 시뮬레이션 사이즈 또한 커지고 있는 추세이다. 이에 따라 CPU와 GPU 같은 하나의 연산 장치에서 수행할 수 없는 문제와 다중의 연산 장치로 구성된 한 대의 컴퓨터에서 수행할 수 없는 문제가 발생하기도 한다. 이러한 문제로 인해 분산 병렬처리를 통한 FDTD 알고리즘 연구가 진행되고 있다. 하지만 기존의 연구들은 단일 연산장치만을 이용하기 때문에 GPU를 사용하는 경우 연산 속도는 빠르나 메모리의 제한이 있으며 CPU의 경우 GPU에 비해 연산 속도가 느린 단점이 존재한다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 CPU, GPU의 이기종 연산 장치를 포함하는 컴퓨터로 구축된 클러스터 상에서 작업 사이즈에 제한되지 않고 시뮬레이션 수행이 가능한 컴퓨팅 모델을 구현하였다. 점대점 통신 기반의 MPI 라이브러리를 이용하여 연산 장치 간 통신을 통한 시뮬레이션을 테스트 하였고 사용하는 연산 장치의 종류와 수에 상관없이 시뮬레이션이 정상 동작함을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제30권5호
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• pp.473-483
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• 2020

본 연구에서는 3차원 유한차분법(FDM) 프로그램인 FLAC3D를 이용하여 주방식 채광장을 모사하고 채굴적 형성에 의한 현지응력 교란으로 광주에 집중되는 수직응력의 변화를 분석하였다. 오차율과 해석시간을 고려하여 적절한 조합의 요소망 크기를 선정하고 지류론 암반을 모사하여 요소망 조합과 개발 심도에 따른 해석 성능을 검증하였다. 본 해석에서는 개발 영역 내에 1개(1×1)~ 121개(11×11)의 패널 광주가 생성되도록 채굴적을 형성하여 가장 높은 수준의 응력집중이 발생하는 중앙부 광주의 상부 수평단면에 작용하는 수직응력을 측정하였다. 40 m~320 m까지 40 m 단위로 굴착심도를 변경하여 동일한 과정을 반복 수행하였다. 해석 결과, 개발 규모(N_P)가 클수록, 개발심도(H_OB)가 작을수록 중앙부 광주의 수직응력 값이 지류론 추정값에 가까워지는 것을 확인하였다. 또한, 개발 규모가 작고 대심도인 경우에는 지류론에 의한 추정 시 수직응력이 과대평가될 수 있으며, 동일한 개발규모인 경우 심도가 증가할수록 수직응력계수(VSF)가 일정한 값으로 수렴하는 경향이 있음을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제20권4호
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• pp.211-216
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• 2009

초소형 광집적 회로를 실현하기 위해 실리콘 기반의 2차원 광자 결정에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그 중에서 대표적 구조인 공기 클래딩을 갖는 2차원 실리콘 광자 결정은 우수한 광학적 특성을 가지나, 다양한 소자를 집적화하기에는 기계적 강도가 약하다. 본 연구에서는 기계적 강도를 향상시킨 대칭적인 저굴절률 실리카 클래딩을 갖는 2차원 실리콘 광자 결정을 제안하며, 공기 및 실리카 클래딩을 갖는 광자 결정 슬랩 구조의 광학적 특성을 이론적으로 비교하였다. 3차원 유한 차분 시간 영역법을 이용하여 공기 클래딩을 갖는 2차원 실리콘 광자 결정 슬랩 구조를 분석한 결과, 광통신 대역에서 약 330 nm의 광자 밴드갭과 약 100 nm의 무손실 도파 대역을 가짐을 보였다. 이러한 결과를 바탕으로 실리카 클래딩을 갖는 2차원 광자 결정 슬랩 구조를 계산한 결과, 클래딩의 굴절률이 공기보다 높음에도 불구하고 공기 클래딩 구조의 광학적 특성에 버금가는 약 230 nm의 광자 밴드갭과 약 90 nm의 무손실 도파 대역을 갖는 구조를 설계하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제23권11호
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• pp.1307-1314
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• 2012

지하 탐사 레이더(GPR: Ground-Penetrating Radar) 영상에서 지하의 비균일성에 의한 클러터(clutter)의 영향을 저감할 수 있는 고유 영상(eigenimage) 기반의 신호처리 기법을 제시하였다. GPR 탐사의 B-scan 영상에 기존의 고유 영상 필터링 기법을 적용하면 안테나 링잉, 송수신 안테나 간의 직접 결합(direct coupling)과 지표면 반사와 같이 비교적 균일한 클러터는 충분히 제거할 수 있다. 그러나, 지하의 비균일성(inhomogenity)에 의한 불규칙적인 클러터는 제거되지 못한 채 여전히 남아 있어서, 표적 신호(target signal)는 클러터에 의해 왜곡되거나 가려진다. 고유 영상 필터링한 영상들의 동일 픽셀(pixel) 간의 관계를 비교해 보면, 지하의 클러터와 표적에 해당하는 픽셀은 서로 다른 상관성이 존재하였다. 상관성이 높은 픽셀은 강화하면서 상관성이 낮은 픽셀은 저감할 수 있도록 고유 영상 필터링한 영상들에서 동일 픽셀간 기하 평균 신호처리 방법을 제안하였다. 불규칙 매질 분포(random media distribution)를 갖는 비균일 지하 속의 표적에 대한 GPR 탐사를 불규칙 매질 생성 기법(randommedia generation technique)과 시간 영역 유한 차분(FDTD: Finite-Difference Time-Domain)법으로 모의계산하고, 제안한 신호처리 방법을 GPR 탐사의 B-scan 자료에 적용하였다. 제안한 방법은 기존의 고유 영상 필터링에 비해서 지하의 비균일 클러터를 현저히 저감하고, 표적신호는 충분히 강화할 수 있음을 보였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제8권2호
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• pp.123-136
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• 1996

본 연구에서는 시 공간적으로 변화하는 밀도구조를 고려한 3차원 연직함수 전개모형을 제안한다. 정수압을 가정하며 열보존식과 상태방정식의 도입으로 밀도변화가 고려된다 수평방향으로의 변화는 유한 차분 격자상에서 계산되며 유속 및 수온의 연직구조는 선형보간함수를 사용하여 계산된다. 구성된 행렬방정식은 유사변환 개념을 도입하여 시간적분된다. 개발된 모델의 테스트를 위해 간단한 이상해역과 황해역에서 대기와 해양간의 열교환에 따른 수온구조 변동을 실험하였다. 이류효과는 열수송방정식에서만 고려하였으며 연직 와동점성계수와 와동확산계수는 시 공간적으로 일정한 값을 사용하였다. 이상해역에서의 수치실험결과 모델영역의 수심의 차이에 따른 열저장의 차이로 인해 수온의 수평적 구배가 발생하였다. 결과적으로 전향력을 고려하지 않을 경우에는 상층에서는 수심이 증가하는 방향으로 흐름이 발생하고 하층에는 반대방향의 흐름이 유도된 반면 전향력을 고려할 경우에는 수온차에 의한 압력구배력과 전향력이 균형을 이루면서 지형류가 뚜렷하게 나타났다. 황해역에서는 복잡한 흐름이 나타났지만 전체적으로는 지형류의 특성이 우세하게 나타났다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제1권2호
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• pp.127-135
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• 1998

전자탐사에서 Born 근사는 이상체내에서의 전기장을 이상체가 없는 균질 매질에서의 일차장으로 대치하는 방법으로 복잡한 전자기 산란(EM scattering)문제를 근사하는데 널리 사용되고 있는 방법이다. 그러나 Born 근사는 이상체의 전도도가 주변 매질에 비하여 너무 크거나, 이상체의 크기가 클 때는 상당히 부정확한 결과를 나타낸다. 확장된 Born근사법은 이러한 Born근사의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 방법으로 이상체내의 전기장을 탈분극 텐서와 일차 전기장의 곱으로 근사하는 방법이다. 한편 전자탐사에 3차원 송신원을 사용하는 2차원 모델링은 주로 유한차분법과 유한요소법이 이용되었다. 일반적으로 이들 미분 방정식을 이용하는 2차원 전자탐사 모델링에서 3차원 송신원 문제의 해결을 위하여 Fourier변환을 통해 파수영역(wavenumber domain)으로 이동하는 방법이 사용되어 왔다. 또한 파수영 역에서 계산된 결과는 Fourier 역변환을 통하여 다시 공간영역(space domain)으로 이동해야 하는 번거로움이 있다. 따라서 이들 방법은 계산시간이 많이 걸리고 이상체가 없는 지역도 미소체로 분할해야 하므로 수치계산시 대량의 기억용량이 필요하다. 본 연구에서는 Born근사의 문제점 및 전자탐사 2차원 모델링시 3차원 송신원 문제를 해결할 수 있는 확장된 Born 근사법에 근거한 전자탐사 2.5차원 모델링 프로그램을 개발하였다. 이 모델링 프로그램을 이용하여 수직 자기 쌍극자를 송신원으로 하는 시추공간 전자탐사법에 대한 2차 자기 장을 계산하고 적분 방정식에 의한 3차원 모델링 결과와 비교, 분석하였다. 모든 주파수 대역에서 확장된 Born근사에 의한 2.5차원 모델링 결과가 3차원 모델링 결과와 잘 일치하고 있다. 그러나 이상체의 전도도와 모암의 전도도 차이가 10배 이상의 경우일 때는 두 반응은 상당한 차이를 보인다. 따라서 본 연구에서 개발된 확장된 Born 근사에 의한 2.5차원 모델링은 이상체와 모암의 전도도 차이가 너무 크지 않을 경우 이상체의 위치 및 형상을 파악하는데 효과적일 것으로 기대된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제41권1호
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• pp.31-39
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• 2016

연구배경: 우리나라를 포함한 중국, 대만, 북한, 일본 등에서 원전, 재처리시설과 같은 원자력시설의 증가에 따라 주변국 핵활동 분석의 종합적 대책이 필요하다. 우리나라와 포괄적핵실험금지조약기구(Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization, CTBTO)는 동북아시아 지역에서 핵종 탐지소를 운영 중으로, 핵종탐지 장비에서 특이 값 측정시 모니터링 자료의 분석과 더불어 배출원 탐색모델을 이용하여 핵종의 기원이 어디인지 추정하고 평가하는 것은 주변국 핵활동에 대한 감시 및 안전성 확보 측면에서 중요하다. 재료 및 방법: 주변국의 은밀한 핵활동 시 방사성핵종의 기원을 추정하기 위하여 3차원 전진/후진형 궤적모델을 개발하였다. 개발된 궤적모델은 궤적 미분방정식을 유한차분법을 이용한 방법으로 주어진 바람자료를 이용하여 방사성핵종의 방출지점으로부터 입자의 궤적을 순차적으로 찾아가는 전진형 모델과 시간 역산으로 방출기원을 추정하는 후진형 모델로 구성되었다. 결과 및 논의: 개발된 궤적모델의 검증을 위하여 체르노빌 사고 당시 측정된 농도자료를 이용하였다. 검증결과 관측지점의 농도가 높게 측정된 지점과 방출기원에서 가까운 지역으로부터 시간 역산의 방출지점을 추정한 결과의 정확도가 높았다. 3차원 궤적모델은 방출시간, 방출높이, 방출간격 등의 변수에 의해 계산결과가 달라지는 불확도를 내포하고 있는데, 이러한 궤적모델의 불확도를 최소화하기 위해 한국원자력연구원에서 개발한 대기확산모델(long-range accident dose assessment system, LADAS)를 이용하여 fields of regards (FOR) 기법에 의해 오염물 방출영역을 추정한바 신뢰성 있는 결과를 얻었다. 결론: 본 연구를 통하여 개발된 배출원 탐색모델은 주변국의 은밀한 핵활동 시 핵종 탐지장비와 연계하여 방사성핵종의 방출지역과 기원을 파악하여 우리나라의 핵종탐지 능력을 향상하고 핵활동 및 방사선 안전 분야에서 주도적 역할을 할 수 있을 것으로 생각된다.