• 한국수산과학회지
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• 제31권2호
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• pp.202-209
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• 1998

본 연구에서는 부유식 해상관측시설의 파랑중 운동응답 및 표류력 해석을 위해 Green 적분방정식에 기초한 3차원 수치해법을 개발하였다. 본 방법에서는 소오스분포와 더브렛분포를 함께 사용하였으며, 판요소로는 3각형 요소와 4각형 요소를 병행 사용하였다. 불규칙파수 현상을 제거하기 위해 개량된 적분방정식 해법을 적용하였으며, 시간평균 표류력의 계산은 원인별 성분파악이 가능한 물체표면 직접적분법을 사용하였다. 개발된 전산 프로그램의 검증을 위해 비교자료가 있는 구형 부유체에 대한 계산이 수행되었고, 이에 대한 계산을 통해 개발된 프로그램으로부터 신뢰성있는 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다. 실제시설에 대한 적용예로서 직경 2.6m 흘수 3.77m인 원통형 해상관측용 부이에 대한 계산을 수행하여 그 운동특성 및 표류력 특성을 고찰하였다. 운동응답 해석결과는 공진주파수를 설치해역의 파랑 탁월주파수 범위밖에 놓이도록 부이의 형상과 치수를 조정하는데 활용할 수 있고, 또 이들 계산을 통해 댐퍼 등의 설치효과도 미리 예측할 수 있다. 또한, 계산된 표류력은 황천중에서 계류계에 걸리는 최대하중을 예측하는데 이용할 수 있으므로 계류계의 설계에 있어 중요한 기초자료로 활용된다. 본 수치해법은 원칙적으로 대상 부유체의 형상에 제약을 받지 않으므로 향후 다양한 형상의 부유식 해상관측 시설들의 설계 및 설치$\cdot$운용에 폭 넓게 적용할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1634-1638
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• 2008

하천의 2차원 흐름 해석, 유사이동 해석, 오염확산 해석을 위한 유체의 수치해석법에는 유한요소법, 유한차분법, 유한차분법의 변형인 유한체적법, 경계적분법 등이 있다. 유체에 대한 수치해석 기법으로 전통적으로 가장 많이 사용되고 있는 방법은 유한차분법이지만, 비구조적 요소망(unstructured mesh)을 이용하여 복잡한 형상을 표현하기가 상대적으로 용이한 유한요소법이 다양한 형태의 하천 해석에는 더욱 적합할 것이다. 본 연구에서는 비구조적 요소망을 advanced front method를 이용하여 생성해 보았다. Advanced front method는 해석하고자 하는 영역에 적절한 절점들을 생성한 후 삼각 요소망을 구성하는 grid based advanced front method와 절점들을 생성하지 않고 해석 영역에 삼각 요소를 바로 구성하는 element based advanced front method로 나눌 수 있다. Grid based advanced front method에서 해석 영역에 적절한 절점을 생성하는 방법으로는 일반적인 격자 구조의 절점 생성 방법을 적용하였으며 경계와의 거리가 가까운 절점은 생성되지 않으며, 삼각 요소를 구성할 때에는 두 개의 인접 절점을 비교하여 최적의 삼각 요소를 구성하게 된다. 단 두 개의 인접 절점만을 비교함으로서 비교적 빠른 시간 안에 최적의 삼각 요소망을 구성할 수 있다. 삼각 요소망을 생성한 후에는 Laplacian smoothing을 이용하여 삼각 요소망의 형질을 개선하였다. Element based advanced front method는 외부 경계에서부터 시작된 Front가 내부 영역으로 확대되어지며 각 Front에서 적절한 절점을 직접 생성하여 바로 삼각 요소를 구성하게 된다. Front에서 생성된 절점은 인접 절점들이 있는지 검색하여 인접 절점이 있다면 생성된 절점은 삭제되어지며 인접 절점이 삼각 요소를 위한 나머지 한 점으로 채택되어진다. Front는 외부 경계와 교차되어지지 않아야 하며 또한 연속된 Front를 효율적으로 관리하기 위해 list 자료 구조를 활용하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권9호
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• pp.1711-1721
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• 1992

본 연구에서는 Nayfeh등과 이원경과 소강영은 조화가진하의 핀과 꺽쇠로 고정 된 보(hinged-clamped beam)의 강제 진동 해석을 통하여 점근적으로 안정한 정상상태 응답이 둘 이상 존재할 수 있음을 알게 되었다. 본 연구에서는 이 경우에 접근적으 로 안정한두 정상상태 응답을 구하고 이들 안정한 해로 각각 흡인되는 초기조건들의 집합인 흡인영역을 보간사상법(interpolated mapping method)과 직접 수치적분에 의해 구한 후 서로 비교하였다.

• 대한조선학회지
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• 제27권1호
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• pp.63-72
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• 1990

2차원 부유체가 자유 표면상의 평균 위치로 부터 작은 진폭의 비정상 운동을 할 때, 물체에 작용하는 선형 동유체력을 과도 Green 함수를 사용한 적분 방정식법에 의하여 시간 영역에서 수치해석 하였다. 특히 시간 영역에 따라 과도 Green 함수를 급수전개 또는 접근전개시킨 후 사용함으로써, 시간 영역에서 직접해석시에 단점으로 지적되고 있는 수치 계산 소요시간을 단축시켰다. 계산 예로는 원형 단면 주상체의 강제 상하동요 및 수평 동요시의 동유체력을 수치 해석 하였으며, Fourier 변환 후 진동수 영역에서의 해당 값과 비교 도시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.789-799
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• 2007

본 논문에서는 구조의 재료물성치와 기하학적 인수의 공간적 불확실성에 의한 구조 응답변화도 산정을 위한 정식화를 제안하였다. 정식화는 추계론적 유한요소해석의 해석법 중의 하나인 가중적분법을 기본으로 하였다. 해석 대상 구조는 전단변형을 포함하는 평판구조로서, 평판구조에 나타날 수 있는 불확실 인수로는 재료적 측면에서는 재료탄성계수와 포아송비가 있으며, 기하학적 인수로는 평판의 두께를 들 수 있다. 선형탄성 영역에서 선형성을 나타내는 재료탄성계수와는 달리 평판의 두께는 3차함수로 강성에 기여하고, 포아송비의 경우 분수의 형태로 강성에 기여하므로 직접적으로는 이를 추계론적 해석에 고려할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 적합행렬내의 포아송비를 Taylor전개하여 사용하였다. 제안된 정식화에 의한 결과는 기존 연구결과는 물론 몬테카를로 해석에 의한 결과와도 비교하여 제안한 정식화를 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권6호통권67호
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• pp.693-700
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• 2003

CFD를 이용하여 풍하중을 받는 구조부재의 Indicial 함수를 구하고 이로부터 플러터 계수를 얻는 방법을 제안한다. 이를 위해 유한요소법을 이용한 CFD 프로그램을 개발하고 이것을 사용하여 순간적 영각 변화에 따른 공기력계수의 시간적 변화, 즉 Indicial 함수를 구한다. 이 함수를 Fourier적분하여 플러터 계수를 구한다. 이 방법에서는 유체 속에서 진동하는 물체를 직접 시뮬레이션 하는 대신에 일정한 영각을 갖는 고정된 구조물의 수직력 및 회전력의 시간적 변화만을 구하면 된다. 이 방법의 타당성을 검증하기 위해 단면비가 다른 2개의 직사각 단면에 대해 본 연구에서 개발한 프로그램을 사용하여 플러터 계수를 구하고, 또 풍동실험을 실시하여 같은 단면에 대한 플러터 계수를 구하여 서로 비교하였다. 본 연구결과는 교량의 예비설계 단계에서 효과적으로 사용할 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.19-27
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• 2019

본 논문에서는 테이퍼 말뚝의 좌굴 거동을 평가할 수 있는 해석모델을 제안하였다. 말뚝의 변단면과 주면마찰, 지반의 비균질성을 고려하는 지반-말뚝 시스템의 좌굴을 지배하는 미분방정식을 유도하였다. 이 지배방정식을 Runge-Kutta 법을 이용하여 직접 수치 적분하였고, 미분방정식의 고유치인 좌굴하중은 Regula-Falsi 법을 이용하여 산정하였다. 원통형 말뚝에 대한 문헌값과 이 연구의 좌굴하중을 비교하여 연구의 타당성을 검증하였고, 지반-말뚝에 관련된 무차원변수가 좌굴하중, 좌굴모드, 좌굴응력에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.69-77
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• 2019

본 논문에서는 테이퍼 마찰말뚝의 자유진동을 평가할 수 있는 해석모델을 제안하였다. 불균질 지반에 설치된 정적 수직하중을 받는 테이퍼 마찰말뚝의 자유진동을 지배하는 미분방정식을 유도하였다. 이 지배방정식을 Runge-Kutta 법을 이용하여 직접 수치적분하였고, 미분방정식의 고유치인 고유진동수는 Regula-Falsi 법을 이용하여 산정하였다. 원통형 말뚝의 고유진동수 계산값은 기존 문헌값과 잘 일치하였다. 수치예를 통해 말뚝의 변단면, 주면마찰력, 단부조건, 수직압축하중 및 지반의 불균질성이 고유진동수와 모드형상에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.311-320
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• 2005

본 논문에서는 평판구조물의 정적 및 동적해석에 사용할 목적으로 성능이 향상된 평판유한요소를 제시하였다. 이 요소는 비적합변위형과 선택적 감차적분방법 그리고 대체전단변형률장을 복합적으로 적용하여 각각의 장점들을 포함하는 향상된 거동을 보여주고 있다. 또한 비적합변위형의 적용으로 발생되는 조각시험의 실패 문제점을 해결하기 위하여 직접수정법을 평판유한요소의 개선에 사용하였다. 대표적인 검증문제에 대한 수치해석작업을 통하여 본 연구에서 개발한 요소는 가상적인 제로에너지모드 및 전단잠김현상의 발생과 같은 문제를 나타내지 않음을 알 수 있었다. 특히 찌그러진 형상으로 모형화 한 경우에 있어서도 전단잠김현상이 발생하지 않았다. 본 연구에서 수행한 동적반응해석 시험에 있어서도 이론해와 잘 일치하는 결과를 보여주었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.525-533
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• 2010

Newmark방법과 같은 직접시간적분법은 시간증분 구간 사이에서 하중이 변하더라도 하중값을 그 시간 구간에서 일정한 하중으로 사용하기 때문에 일정진폭하중과 같은 연속적인 하중함수를 불연속적인 하중함수로 가정하고 수치계산을 수행한다. 따라서 이러한 하중함수의 근사에 따른 오차로 인하여 정확한 수치결과를 계산할 수 없다. 이에 반해, Gurtin의 변분식 에 기초한 유한요소방정식은 하중함수를 시간이력에 대하여 합성적분하여 계산한다. 따라서 시간증분 구간에서 하중이 변하더라도 연속적인 하중함수의 곡선을 따라 가면서 계산하기 때문에 신뢰할 수 있는 수치결과를 구할 수 있다. 본 논문에서는 1차원 막대의 자유단에서 일정진폭하중을 받는 문제를 수치해석하여 Gurtin방법이 Newmark방법 보다 일정진폭하중을 받는 문제에 더 적합한 방법임을 보인다. 또한, Gurtin방법이 일정한 하중을 받는 문제보다 일정진폭하중을 받는 문제에 더 효과적인 방법임을 보인다. Gurtin방법을 FORTRAN으로 프로그래밍하여 해석한 수치결과와 해석용 소프트웨어인 ADINA의 Newmark방법에 의한 수치결과를 비교하여 제시된 수치해의 정확성과 타당성을 검증한다.