• 대한조선학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.152-172
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• 1992

대파고 파랑중을 항해하는 선박은 큰 선체 운동으로 인하여 수면하 단면 형상이 시시각각 크게 변하므로 자유 표면 조건, 물체 표면 조건의 비선형성에 의한 비선형 유체력의 영향이 무시될 수 없게 된다. 경우에 따라서는 선저가 파면으로부터 충격력을 받는 슬래밍 현상과 선수가 파도를 뒤집어 쓰는 청파 현상등과 같은 충격적 유체력이 선체에 가해지는 등 복잡한 문제가 발생하게 된다. 본 연구에서는 선체를 가변 단면보의 탄성체로 이상화하여 파랑중 선체 거동을 박육 단면보 이론에 의해 정식화하고 파랑 하중으로는 수면하 단면 형상 변화에 따른 비선형 유체력과 momentum slamming이론을 이용한 유체 충격력을 고려하여 대파고 파랑 중 탄성체인 선체의 응답을 추정하는 해석 기법을 개발하여 이를 기존의 실험결과와 비교 그 타당성을 확인하고, 이의 응용으로 본 기법에 의하여 4만톤급 정유 운반선에 적용하여 정면파 및 사파중에서 파고, 파장, 선속을 파라미터로 한 수치 계산을 수행하고 여러가지 파라미터 변화에 대한 선체 구조의 동적 강도 응답 특성을 계통적으로 분석하여 보았다. 본 연구에서 개발된 동적강도 해석법은 대파고 중에서 유체력의 비선형성 및 유체 충격력까지 고려한 해석기법이므로 신구조 방식 선박에 대한 직접 설계법의 확립 뿐만 아니라 슬래밍 등에 의한 선체 절손 사고의 원인 규명에도 유용하게 적용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.67-76
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• 2024

본 논문에서는 역학적 변수들을 측정하는 방안으로 디지털 이미지 프로세싱과 강형식 기반의 MLS 차분법을 융합한 DIP-MLS 시험법을 소개하고 추적점의 위치와 이미지 해상도에 대한 영향을 분석하였다. 이 방법은 디지털 이미지 프로세싱을 통해 시료에 부착된 표적의 변위 값을 측정하고 이를 절점만 사용하는 MLS 차분법 모델의 절점 변위로 분배하여 대상 물체의 응력, 변형률과 같은 역학적 변수를 계산한다. 디지털 이미지 프로세싱을 통해서 표적의 무게중심 점의 변위를 측정하기 위한 효과적인 방안을 제시하였다. 이미지 기반의 표적 변위를 이용한 MLS 차분법의 역학적 변수의 계산은 정확한 시험체의 변위 이력을 취득하고 정형성이 부족한 추적 점들의 변위를 이용해 mesh나 grid의 제약 없이 임의의 위치에서 역학적 변수를 쉽게 계산할 수 있다. 개발된 시험법은 고무 보의 3점 휨 실험을 대상으로 센서의 계측 결과와 DIP-MLS 시험법의 결과를 비교하고, 추가적으로 MLS 차분법만으로 시뮬레이션한 수치해석 결과와도 비교하여 검증하였다. 이를 통해 개발된 기법이 대변형 이전까지의 단계에서 실제 시험을 정확히 모사하고 수치해석 결과와도 잘 일치하는 것을 확인하였다. 또한, 모서리 점을 추가한 46개의 추적점을 DIP-MLS 시험법에 적용하고 표적의 내부 점만을 이용한 경우와 비교하여 경계 점의 영향을 분석하였고 이 시험법을 위한 최적의 이미지 해상도를 제시하였다. 이를 통해 직접 실험이나 기존의 요소망 기반 시뮬레이션의 부족한 점을 효율적으로 보완하는 한편, 실험-시뮬레이션 과정의 디지털화가 상당한 수준까지 가능하다는 것을 보여주었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.71-79
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• 2011

본 연구에서는 새만금지역의 방수제 제방단면을 대상으로 강우지속시간에 따른 침투깊이와 지하수위 변화를 예측하고 이를 토대로 사면안정해석을 수행하였다. 준설토로 구성된 제방의 불포화 지반정수를 산정하기 위하여 실험으로 구한 흡입응력과 직접전단시험으로 구한 점착력 및 내부마찰각을 이용하였다. 강우에 따른 침투깊이와 지하수위 변화를 예측한 결과 강우초기와 지속시간 1시간 경과 후 제방 상부에 강우의 침투로 인하여 습윤전선이 하강하며, 이후 강우 지속시간이 길어짐에 따라 지하수위는 지속적으로 상승하였다. 강우 발생이후 에는 지하수위가 일정한 깊이로 분포되고 있으며, 시간이 경과할수록 지하수위는 점차 하강하였다. 강우에 따른 침투깊이와 지하수위 변화를 고려하여 사면안정해석을 수행한 결과 강우로 인한 침투가 발생됨에 따라 사면안전율은 급격히 감소하며, 강우지속시간이 24시간일 때 사면안전율이 가장 낮게 나타났다. 강우 발생이후에는 지반내 모관흡수력이 회복됨에 따라 사면안전율이 증가함을 알 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.151-163
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• 2008

본 논문에는 KTX (Korean eXpres Train)을 위한 3차원 관절대차의 차량-교량 동적 상호작용의 해석모델의 공식이 제안되었다. 궤도틀림의 반주기적 파형이 FRA의 레일틀림 최대허용기준을 사용하여 제안되었고, 레일 이음매와 침목의 간격 또한 포함되었다. 궤도틀림은 수준, 구배, 수평 및 궤간틀림을 포함하고 있다. 결과적으로 나타나는 차량-교량 시스템 행렬은 매우 적은 요소를 포함하기 때문에 1차원의 배열에 저장할 수 있으며, 시간절약적인 해법을 창출한다. 반복기법을 포함하는 차량-교량 작용 계산의 수치적 알고리즘 또한 공식화하였으며, 차량-교량 상호작용을 모사하고 새로운 알고리즘에 의해서 이 문제를 풀기 위한 프로그램이 'XFINAS'라고 불리는 프로그램에 모듈로서 내포되었다. 새로운 프로그램에 의해서 계산된 결과가 검증된 2차원의 차량-교량 상호작용 모델의 결과에 의해서 검증되었다. 본 연구에서 제시한 3차원 해석은 차량의 보다 상세한 응답을 제공한다. 예를 들면, 회전운동-롤링, 요잉 및 피칭- 및 수평 및 수직운동에 대한 가속도를 제공할 수 있으며, 이러한 응답은 승객의 승차감 평가에 유용한 자료로 활용될 수 있다. 차량의 안정성과 차륜의 탈선 또한 본 프로그램에서 계산되는 차륜의 상대변위를 이용하여 직접적으로 계산이 가능하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권5호
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• pp.335-345
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• 2021

하천에서의 용존물질의 혼합거동을 신속하게 예측하기 해석하기 위하여 1차원 추적모형이 개발되어 왔다. 그 중 저장대모형(Transient Storage Model, TSM)은 자연하천의 복잡하고 불규칙한 수리·지형적인 특성을 단순하게 반영할 수 있다는 장점때문에 가장 많이 사용되는 1차원 추적모형이다. 하지만 TSM의 정확도는 본류대 및 저장대의 면적, 물질교환계수 등 모형의 매개변수에 의존하며 이들은 직접적으로 측정될 수 없다는 단점이 있다. 또한 TSM은 농도곡선의 꼬리에 나타나는 저장대특성의 형태를 지수함수형태로 반영하는데 이는 실제 추적자실험을 통해 관측되는 꼬리는 형태와 다르다는 평가가 제기되고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 1차원 확률론적 저장대모형에 대한 수치모형을 개발하여 자연하천에 적용하고 그 결과를 TSM의 모의결과와 비교하였다. 상기의 모형을 검증하기 위하여 낙동강의 1차 지류 중 하나인 감천의 4.85 km의 구간에서 추적자 실험을 실시하였다. 본 추적자 실험을 통해 측정한 농도곡선과 본 연구에서 제시된 확률론적 저장대모형의 모의 곡선의 꼬리부 멱함수 기울기를 비교해본 결과, 오차율은 평균 0.24으로 나타났는데, 이는 1차원 이송-분산 모형과 TSM로부터의 오차율인 14.03과 1.87에 비해 보다 정확한 값이다. 본 연구 결과, 감천에서의 저장대 특성을 나타내는 하상의 체류시간분포는 지수함수분포보다는 멱함수 분포에 가까운 것으로 밝혀졌다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.183-195
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• 2003

본 연구에서는 판형태의 압전감지기와 압전작동기가 접착되어 있는 보형태의 스마트구조물의 자유진동제어에 대한 유한요소모형화 방법을 제안한다. 압전재료의 직접압전효과와 역압전효과에 대한 구성방정식을 고려하고 변분원리를 이용하여 스마트보유한요소의 운동방정식을 유도한다. 이러한 2절점 보 유한요소근 등매개변수요소로서 Timoshenko 보이론을 기초로 한다. 따라서, 보형태의 스마트구조물을 제안하는 스마트보 유한요소에 의하여 해석함으로써 전압이 작용되는 압전작동기에 의한 구조물의 제어와 전압을 측정하는 압전감지기에 의한 구조물의 모니터링에 대한 수치적인 시뮬레이션이 가능해진다 이러한 스마트보유한요소와 Constant-gain feed back control 기법을 이용하여 압전감지기와 압전작동기를 이용한 보구조물의 자유진동제어에 대한 유한요소 모델을 제안한다

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.79-86
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• 2004

지반과 숏크리트 사이의 인터페이스 특성은 지반하중이 숏크리트 라이닝에 전달되는 과정에서 중요한 역할을 한다. 또한 인터페이스 특성은 지반 및 숏크리트 라이닝의 거동에 상당한 영향을 미친다. 그러나 대부분의 수치 해석적 연구에서는 이러한 인터페이스 특성을 단순히 가정하여 적용해 왔으며 이를 규명하기 위한 시도도 거의 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 터널 측벽에서 회수된 숏크리트/암석 코어에 대해 직접전단시험과 인터페이스 수직압축시험을 실시하여 점착력, 인장강도, 마찰각, 전단강성 및 수직강성과 같은 인터페이스 특성을 규명하고자 하였다. 인터페이스 특성의 시간 의존적인 변화양상과 비교하기 위하여 압축강도와 탄성계수와 같은 숏크리트의 역학적 물성도 측정하였다. 실험결과로부터, 지반과 숏크리트 라이닝 사이의 인터페이스 특성은 역학적 물성과 유사하게 상당한 시간 의존적 거동을 보인다는 것을 확인하였다. 또한 인터페이스 특성의 시간의존적인 거동을 지수함수와 로그함수 형태로 잘 근사 시킬 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제32권2호
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• pp.149-154
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• 2012

용접구조물에는 외력이 부가되기 이전에 잔류응력이 걸려 있으므로 용접잔류응력 크기 및 분포 상태는 취성파괴, 피로강도, 응력부식균열, 좌굴, 시효변형과 같은 다양한 형태의 손상에 직접적으로 영향을 끼쳐 잔류응력을 정량적으로 해석하기 위한 지속적인 연구가 필요한 실정이다. 본 논문은 비파괴적인 기법 중 레이저를 이용한 전자처리스페클패턴 간섭법을 이용하여 평판 용접시험편의 외부하중에 따른 전체 거동에 잔류응력의 측정 기법을 제시하고자 한다. 용접시험편에 인장 하중을 가하였을 때, 이를 전자처리패턴스페클 기법을 이용하여 측정하였다. 측정된 결과로부터 용접시험편의 모재부와 용접부의 변형률을 측정하고, 이를 이용하여 탄성계수를 측정하였다. 본 논문은 전자처리스페클패턴 간섭법으로 용접시험편의 용접부와 모재부의 변형률의 차이를 이용하여 잔류응력 값을 산출하는 식을 제시하였고, 이를 수치적으로 계산하여 잔류응력 값을 산출하였으며 측정 결과, 모재부에 비해 용접부의 탄성계수가 약 3.7배 높은 약 8.46 MPa로 측정되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권4호
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• pp.271-279
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• 2009

본 연구는 단순한 직사각형 하도에서 발생한 댐 붕괴 및 홍수전파 등에서 만족스러운 결과를 보였던 Riemann 근사해법을 이용한 1차원 유한체적기법을 불규칙한 하도형상의 자연하도에 적용하기 위하여 새로운 기법을 개발하는 것이 목적이다. 이를 위하여 자연하천 단면을 등가의 직사각형 단면으로 변환하는 개념을 도입하였으며, 그 결과, 운동량방정식이 수정되었다. 새롭게 개발된 기법을 정확해가 존재하는 삼각형 단면하도의 댐 붕괴 흐름에 적용하고 그 결과를 비교함으로써, 기법의 정확성 및 적용성이 검증되었다. 단면의 형상 및 단면간 거리가 균일하지 않는 자연하도에 적용한 결과는 실측수위와 비교하여 홍수파의 전파 양상, 도수의 발생 위치 및 크기, 그리고 전 구간에서의 최대 수위가 잘 일치함을 나타낸다. 본 연구결과로부터 기존의 균일한 단면을 사용하여 개발된 기법들을 복잡한 수치처리과정 없이 자연하천 단면에 직접 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제21권4호
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• pp.19-27
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• 2016

The flow analyses through a porous hydraulic fractures is among the most important tasks in recently developed shale reservoirs but is rendered difficult by non-Darcy effects and geometric changes in the hydraulic fractures during production. In this study, several Computational Fluid Dynamics(CFD) models of hydraulic fractures, with a simple shape such as that of parallel plates, filled with proppants were built. Direct Numerical Simulation(DNS) analyses were then carried out to examine the flow loss characteristics of the fractures. The hydraulic diameters for the simulation models were calculated using the DNS results, and then they were compared with the results from Kozeny's definition of hydraulic diameter which is most widely used in the flow analysis field. Also, the characteristic parameters based on both hydraulic diameters were estimated for the investigation of the flow loss variation features. Consequently, it was checked in this study that the hydraulic diameter based on Kozeny's definition is not accordant to the results from the DNS analyses, and the case using the CFD results exhibits f Re robustness like general pipe flows, whereas the other case using Kozeny's definition doesn't. Ultimately, it is expected that discoveries reported in this study would help further porous flow analyses such as hydraulic fracture flows.