• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.215-226
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• 2018

본 논문에서는 수중폭발(UE: underwater explosion)에 의한 해중터널(SFT: submerged floating tunnel)의 동적거동을 양해법(explicit)를 이용하는 LS-DYNA에 의한 유한요소해석을 통하여 분석하였다. SFT의 유한요소모델은 원형단면의 강재 라이너에 콘크리트가 채워진 복합재 원형단면으로 고려되었다. 해중터널 시스템의 중앙부 100m 구간은 탄소성재료를 고려한 솔리드(solid)요소로 상세하게 모델링하였으며, 양측 방향으로 각각 1km 구간에 대해서는 탄성재료를 고려하여 빔(beam) 요소로 이상화하여 모델링하였다. 사선계류시스템은 케이블(cable)요소를 적용하였으며, 수중폭발에 의한 동적거동시 수리동적질량의 영향을 고려하기 위하여 원형단면에 대한 추가질량을 고려하였다. 또한 부력과 같은 상시하중을 초기조건으로 고려하기 위하여 동적완화해석(dynamic relaxation analysis)를 수행하였다. UE는 부력비(B/W)와 폭발지점으로부터 거리의 변화에 대해서 고려하였으며, 폭발의 규모는 천안함 합동조사보고서(2010)를 참조하여 TNT 360kg로 결정하였다. 수중폭발 해석결과, 폭발지점으로부터 SFT까지 거리는 관입량, 충격압력의 크기와 반비례 관계에 있고, 부력비(B/W)가 커질수록 계류장력도 커짐을 확인하였다. 그러나 사선계류라인의 계류각 변화는 SFT의 수평거동, 관입량, 계류력, 충격압력과의 연관성을 찾을 수가 없었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제46권5호
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• pp.497-510
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• 2018

본 연구에서는 과열증기를 이용하여 열처리한 낙엽송재의 야외 내후성 시험을 통해 부후균과 해충에 대한 저항성을 평가하였다. 12개월간 진행된 야외 내후성 시험 결과, 무처리재는 흰개미에 의한 피해가 두드러지게 나타났지만 방부목재와 과열증기 열처리재에서는 육안으로 관찰되는 피해는 발견되지 않았다. 무처리재와 방부목재는 약 5%의 질량 감소를 보였으며, 과열증기 열처리재는 약 1%의 질량 감소를 보였다. 야외 내후성 시험이 진행된 후 방부목재에 남아있는 방부약제의 함량이 야외 내후성 시험 전보다 감소한 것으로 보아 야외 내후성 시험이 진행되는 동안 방부약제가 일부 용출된 것으로 보이며, 이에 따라 방부목재의 질량 감소가 무처리재와 유사한 수준으로 나타난 것으로 생각되었다. 과열증기를 이용한 열처리는 방부약제 주입과 같은 화학적인 처리 없이 친환경적으로 목재의 부후균과 해충에 대한 저항성을 개선시킬 수 있는 가능성이 확인되었으며, 이를 위하여 장기적인 관찰이 추가적으로 필요할 것이라 생각된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권6A호
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• pp.535-542
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• 2010

철도교량과 같이 주기적 가진에 의해 공진발생의 가능성이 높은 구조물에 있어서, 정확한 구조물의 동적특성치 파악은 설계단계 및 공용중 안정적인 응답을 확보하기 위해 필수적이다. 이 논문에서는 실축척 구조물을 대상으로 하는 강제 진동실험에서 일반적으로 사용할 수 있는 가진방법인 가진기 및 충격해머를 사용한 가진실험의 결과를 상호 비교하여 가진방법에 따른 고유진동수 추출결과의 차이 및 차이의 발생원인을 분석하고, 보다 정확한 구조물의 고유진동수를 산출하기 위한 보정방법을 제안하였다. 또한, 철도교량의 시공단계에 따라 궤도부설 전, 후에 진동실험을 수행하였으며, 궤도부설에 의한 고유진동수 변화를 관찰하였다. 가진방법에 따른 측정 고유진동수의 차이는 가진기의 경우 부가질량의 효과, 충격해머의 경우 동적응답 레벨에 따라 변화하는 지점강성효과에 기인하는 것으로 파악되었으며, 이에 대한 보정을 통해 보다 신뢰성 높은 고유진동수로 환산하는 것이 가능하였다. 궤도부설의 효과는 일반적으로 부가질량으로만 고려하여 궤도부설 전에 비해 고유진동수가 감소하는 것으로 예상되어 왔지만, 이 연구에서 수행한 실험의 결과로 질량추가의 효과에 상당하는 강성기여 효과도 있는 것으로 나타났으며, 강성증가율은 발생변위의 수준에 비례하여 증가하는 것으로 나타났다. 따라서, 설계단계에서 완성계의 고유진동수 예측시 궤도의 발생변위수준을 고려하여 적절히 강성기여 효과를 고려하는 것이 필요할 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권10호
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• pp.1265-1271
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• 2011

본 논문에서는 유한요소 모델을 사용한 유체-구조 해석을 통하여 원자력 발전소 임시 받침대의 내진에 대한 안전성을 평가하였다. 임시받침대는 수중에 존재하기 때문에 유체-구조 연성을 통하여 유체의 영향을 고려하였다. 유체의 영향은 구조물의 단위길이당 추가질량으로 정의하여 적용하였다. 각각의 운전기준지진(OBE)과 안전정지지진(SSE)의 설계조건을 층응답스펙트럼(Floor Response Spectrum: FRS)으로 적용하여 진동해석과 내진해석을 수행하였다. 해석된 임시받침대의 최대변위는 운전기준지진에서 0.29mm 이고, 운전정지지진에서 최대변위는 0.36 mm 이다. 최대응력은 운전 기준지진에서 17.9 MPa, 안전정지지진에서 19.6 MPa 이며, 이 값은 재료의 항복강도의 23 %, 14 % 수준이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.59-68
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• 2002

원자로 내부구조물의 상부안내구조물집합체는 노심지지배럴과 내부배럴집합체와 함께 원통형의 실린더 구조이며, 유체의 난류하중과 펌프의 맥동하중으로 인한 유체유발하중을 수평방향으로 받는다. 본 논문에서는 이 유체유발하중에 대한 랜덤진동해석과 조화응답해석을 수행한 내용을 기술하였다. 이 해석을 위해 집중질량 보 요소 모델을 사용하였고, 랜덤하중과 펌프맥동하중으로 발생되는 동적응답특성을 평가하였다. 특히 원통형태의 상부안내구조물, 노심지지배럴, 내부배럴집합체 사이에서 형성되는 환형공간의 동수력 연성 효과를 고려하여 모델링 하였고, 상부안내구조물 안쪽에 설치되는 내부배럴집합체의 추가 영향을 검토하였다. 내부배럴집합체의 추가로 인한 하중조건별 최대동적응답은 구조물의 고유진동수에 영향을 받으며, 따라서 구조물의 최대동적응답은 여러 하중 조건별 동적해석 평가를 통해 보수적으로 구하여져야 한다.

• 센서학회지
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• 제29권1호
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• pp.33-39
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• 2020

Typically, photoacoustic images are obtained in water or gelatin because the impedance of these mediums is similar to that of the human body. However, these acoustic mediums can have an additional mass effect that changes the resonance frequency of the transducer. The acoustic radiation impedance in air is negligible because it is very small compared to that of the transducer. However, the high acoustic impedance of mediums such as the human body and water is quite large compared to that of air, making it difficult to ignore. Specifically, in a case where the equivalent mass is very small, such as with a micro-machined ultrasound transducer, the additional mass effects of the acoustic medium should be considered for an accurate resonance frequency design. In this study, a piezoelectric micro-machined ultrasonic transducer (pMUT) was designed to have a resonance frequency of 10 MHz in the acoustic medium of water, which has similar impedance as the human body. At that time, the resonance frequency of the pMUT in air was calculated at 15.2 MHz. When measuring the center displacement of the manufactured pMUT using a laser vibrometer, the resonance frequencies were measured as 14.3-15.1 MHz, which is consistent with the finite element method (FEM) simulation results. Finally, photoacoustic images of human hair samples were successfully obtained using the fabricated pMUT.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권6호
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• pp.599-607
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• 2011

본 논문에서는 별도의 외부 격리 구조물이나 추가 모터가 필요 없는 XY 선형 모션 스테이지를 위한 반발력 보상 시스템을 개발하였다. 개발된 시스템은 이동 가능한 마그넷 트랙, 스프링, 추가 질량을 포함한 자체 반발력 보상 구조를 가지고 있으며 이송용 모터 코일과 마그넷 트랙의 상대 위치를 검출할 수 있는 전용 센서를 개발하여 고정밀 추력 및 위치를 제어에 적용하였다. 먼저 반발력 보상 시스템을 모델링하고 모의 시험을 통해 이동 거리, 가속도, 하중, 허용 가능한 장비 크기와 같은 설계 요소를 최적화 하였다. 반발력 보상 시스템이 구비된 XY 모션 스테이지를 제작하였으며, 해당 시스템의 성능을 실험적으로 검증하였다. 실험결과 10m/$s^2$ 가감속 시에 85%의 반발력이 반발력 보상 시스템에 의해 흡수되었다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제13권3호
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• pp.222-228
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• 2008

본 논문은 해저 연약지반 위를 주행하는 시험집광기의 동적거동 해석을 다루고 있다. 시험집광기는 단괴채집장치, 무한궤도, 단괴파쇄기, 샤시프레임, 전기 전자 시스템으로 구성되어 있다. 시험집광기의 공기 중 무게는 8,600 kg이며, 수중에서의 시험집광기의 평균접지압은 6.0 kPa이다. 상용해석 프로그램인 RecurDyn-LM과 Visual Fortran 90을 이용하여 시험집광기의 동적거동 해석 모델 및 유체저항력 모델을 구축하였다. 상용해석 프로그램(RecurDyn-LM)에서 제공되는 사용자 정의 서브루틴을 이용하여 연약지반역학 모델 및 유체저항력 모델을 구축하였으며, 이를 통하여 해저 시험집광기의 동적거동 해석을 수행하였다. 궤도속도, 지반조건, 항력계수 및 추가질량 계수의 변화에 따른 시험집광기의 동적응답을 분석하였다.

• 한국음향학회지
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• 제23권1호
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• pp.1-7
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• 2004

본 연구에서는 항원-항체 결합반응을 통해 액상의 단백질 분자를 감지할 수 있는 SH형 SAW센서를 개발하였다. 측정하고자 하는 항원으로는 anti-Human-immune-globulin (anti-HigG) 단백질을, 이에 대응하는 항체로는 HigG를 채택하였다. 압전 단결정 LiTaO₃를 사용하여 100 MHz로 발진되는 센서를 제작하고, 센서의 지연선 위에 Ti/Au층을 증착하였다. 증착된 Au층 위에 SAM (self assembled monolayer)을 형성시켜서 추가되는 항원의 농도에 의한 센서의 주파수 변화를 측정하였다. 개발된 센서의 최소검출단위는 노이즈 레벨 400 Hz 이하 값에 10.8 ng/ml/Hz의 민감도를 가지며, anti-HigG 항원의 질량하중 효과에 대해 안정적인 반응을 보였다.

• 에너지공학
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• 제8권2호
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• pp.333-340
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• 1999

과냉수에서의 난류 증기응축 제트에 대한 수치해석 연구가 수행되었다. 증기와 과냉수 사이에 국부 균질유동을 가정하고 난류 특성은 난류 확산화염에서 사용되는 $textsc{k}$-$\varepsilon$-g 모델을 사용하여 증기응축 유동 현상에 대한 물리적 모델을 제안하였다. 즉, 난류는 난류 운동 에너지와 운동 에너지 소멸률로 모사되고 증기와 과냉수의 혼합률비에 대한 평균값과 변동량에 대한 미분 방정식을 추가하여 직접 풀고 혼합률비에 확률분포 함수를 적용하여 열역학 변수의 평균값을 구한다. 증기 질량 유속, 과냉수 온도와 노즐 직경을 변화시키며 증기응축제트의 특성을 해석하였다. 본 해석에 사용된 모델을 평가하기 위해 기존의 실험 데이터를 사용해서 수치해석 결과와 실험치를 비교하여 만족할 만한 결과를 얻었다.