• Bulletin of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.27 no.4
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• pp.67-71
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• 1990

This study is concerned with the optimum design of stiffened cylindrical members frequently found in floating offshore platforms with constraints on reliability. Minimised is the expected total cost which is composed of the structural cost and the expected failure cost. Some design requirements drawn from variotus design codes are also considered as constraints. Reliability of critical component in a structure only is considered in this paper and the system failure is discarded since the probability of system failure is in general much smaller than the probability of component failure and it is very difficult to evaluate the cost due to system failure. Ultimate strength only is considered and not the fatigue strength. Several parametric studies are illustrated and the optimum solutions for different strength models which are now in use for the design of stiffened cylinders are derived to show the optimum designs against different strength models for the same type of structural component. The present results lead to the important conclusions relating to the posibility of more cost saving in the design of such structure through the reliability-based optimisation process.

• Journal of Energy Engineering
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• v.26 no.4
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• pp.67-73
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• 2017

For the bio-fuel conversion of algae, several processes are needed including cultivating, agglomeration, extracting and conversion to the bio-fuel. The production cost for each process makes the total production cost of algae bio-fuel conversion. The production cost of algae bio-fuel has still higher than that of the other commercial bio-fuel. The reduction of production cost for each process enables the competitive price as a bio-fuel. It is difficult to separate the algae from water because of the similar magnitude of density each other. The agglomeration and extracting of algae using ultrasonic wave is rare effect of environmental hazard and also it is appropriate technology for the next generation energy resources. The present research is investigated for the elucidation of algae behavior in the water with the ultrasonics wave. For this purpose, the unsteady computational fluid dynamic analysis has been conducted in the ultrasonic pressure field. The velocity, pressure and algae concentration changes with time have been analysed to clarify the mechanism of algae separation by ultrasonic wave.

• Journal of the Korea Institute of Building Construction
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• v.10 no.2
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• pp.97-104
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• 2010

This study evaluated the energy efficiency of a windows system using built-in blinds, with regard to their insulation performance and their blocking of solar radiation. The study took advantage of the "Physibel Voltra" program as a physical simulation of heat transfer. To simulate the "Physibel Voltra" program, I practiced a mock-up test to determine heating quality and translation condition. I analyzed the propensity to annual energy consumption, the annual quantity of heat transfer, and the annual cooling and heating cost through a computer simulation for one general household in an apartment building. In the test, it was found that compared to a general windows system, a windows system with built-in blinds reduced the annual heat transfer by 10% in cooling states and by 11% in heating states when the blind was up. When the blind was down, the windows system with built-in blinds reduced the annual heat transfer by 25% in cooling states and 30% in heating states. When a windows system with built-in blinds is compared with a general windows system, the quantity of cooling and heating loads is reduced by 283.3kw in cooling states and 76.3kw in heating states. This leads to a reduction in the required cooling and heating energy of 359.6kw per house. It is thus judged that the use of a windows system with built-in blinds is advantageous in terms of reducing greenhouse gas emissions, because the annual TOE (tons of oil equivalent) per house is reduced by 0.078TOE, while $tCO_2$ is reduced by $0.16tCO_2$. In addition, compared with a general windows system, the cost of cooling and heating loads in the system reduces the annual cooling cost by 100,000won, and the annual heating cost by 50,000won. Ultimately, this means that cooling and heating loads are cut by 150,000won per year.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.6A
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• pp.977-988
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• 2006

The goal of this study is to develop a realistic methodology for determination of the Life-Cycle Cost (LCC)-effective optimal seismic retrofit and maintenance strategy of deteriorating bridges. The proposed methodology is based on the concept of minimum LCC which is expressed as the sum of present value of seismic retrofit costs, expected maintenance costs, and expected economic losses with the constraints such as design requirements and acceptable risk of death. The proposed methodology is applied to the LCC-effective optimal seismic retrofit and maintenance strategy of a steel bridge considered as a example bridge in the accompanying study, and various conditions such as corrosion environments and Average Daily Traffic Volumes (ADTVs) are considered to investigate the effects on total expected LCC. In addition, to verify the validity of the developed methodology, the results are compared with the existing methodology. From the numerical investigation, it may be positively expected that the proposed methodology can be effectively utilized as a practical tool for the decision-making of LCC-effective optimal seismic retrofit and maintenance strategy of deteriorating bridges.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.281-281
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• 2019

수리모형실험은 수로 내에서 장시간 파랑을 발생시킬 경우, 수로 내에 반사 파랑의 성분이 누적될 수 있어 상당한 계측 오차를 발생시킬 우려가 있어 수리모형실험 결과의 검증이 필요하다. 일반적으로 수리모형실험 결과의 검증을 위해서는 동일 실험을 무수히 반복하여 불확실성을 제거하거나 다양한 수리실험실에서 수리모형실험을 수행하고 결과를 분석하여 불확실성을 제거할 수 있다. 그러나 이는 엄청난 시간과 노력은 물론 막대한 실험비용이 소요되기 때문에 경제적으로 효용성이 매우 낮아 현실적으로 수행이 어렵다. 이에 비해 수치모형실험은 상대적으로 저렴한 비용으로 수행할 수 있으며, 다수의 실험을 수행하지 않아도 불확실성을 제거할 수 있어 수리모형실험의 검증에 효율적이다. 일반적으로 난류 거동을 동반하는 복잡한 구조물 주변의 흐름 해석에는 3차원 CFD 모형이 필요하다. 특히, 병렬연산이 가능한 CFD 모형을 활용하면 수리모형실험에서도 재현이 쉽지 않은 다양한 조건에 따른 복잡한 흐름을 해석할 수 있어 효용성이 점점 증가하고 있다. 그러나 복잡한 구조물이 존재하게 되면 구조물에 재현에 막대한 격자구조가 필요하여 현실적으로 적용이 쉽지 않다. 이에 대한 대안으로 복잡한 구조물을 비교적 큰 격자에서 재현할 수 있는 가상경계법을 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 가상경계법은 Navier-Stokes 방정식에서 유체 내에 존재하는 고체를 모멘텀 이론으로 대체하여 고려하는 기법으로 수치모델링 수행 시 매질을 유체만으로 구성할 수 있어 안정적으로 적용할 수 있는 것으로 알려져 있다. 본 과업에서는 다양한 분야에서 널리 활용되고 있는 3차원 CFD 모형인 OpenFOAM®기반으로 파랑해석에 필요한 경계조건을 계산할 수 있는 olaFlow를 활용하여 복잡한 구조물을 지나는 파랑해석을 수행하기 위해 가상경계법을 olaFlow에 도입한 수치 알고리즘을 개발하였다. 개발한 수치알고리즘을 활용하여 복잡한 구조를 수치모델에서 재현하였으며, 수치모델에 적용된 수치 알고리즘의 안정성에 대해 고찰하였다.

• Proceedings of the Korean Reliability Society Conference
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• 2002.06a
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• pp.111-111
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• 2002

당사 제품인 건설 중장비용 대형 용접 구조물에 대하여, 설계단계부터 구조해석 및 초도품에 대한 Rig Test, 실차 시험 등 여러 단계를 거쳐 내구성을 평가하고 있다. 그러나 용접품 특성상 수명 평가 및 예측이 용이하지 않아 특히 내구성 개선 또는 효율 증대를 위한 경량화 등의 필요에 따른 설계 변경시 시행착오를 거치는 경우가 많다. 이에 개발 일정의 지연, 시험 비용의 증대 등이 불가피하고, 보증 수명의 증대를 통한시장 확대 등에 있어서도 애로가 있다. 또한 기존 Rig Test의 경우도 실제 사용환경과의 차이 등으로 인해 필드에서의 사용 수명을 예측하는데 한계가 있다. 이에 당 센터에서는 통계적 분석을 통한 사용 조건의 DB 구축과 제품 품질 DB의 구축 및 통합을 통하여 제관품의 특성을 반영한 용접 구조물의 가속 수명 평가법의 신뢰도 향상과 시장 목표에 부합하는 최적 설계 달성을 위한 독자적 Tool을 개발하고 있으며, 이에 대한 첫 번째 과제로 기확보 데이터에 대한 상관관계를 분석하였다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2007.11a
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• pp.152-154
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• 2007

본 논문에서는 기존의 해석적인 수법에서 여러 신뢰도 지표가 주로 수용가의 수와 지형적인 영향만을 고려한 단점을 보완하기 위하여, 어느 특정지역의 수용가가 실제로 정전되는 경우를 상정하여 수용가의 정전비용을 계산하여, 이에 의한 영향을 신뢰도 지표 속에 나타내도록 하였다. 즉, 정전비용에 따른 수용가의 중요도를 고려하기 위하여, 수용가의 정전비용 특성을 이용한 새로운 신뢰도 평가지수를 정의하여, 양적인 면에서 뿐만 아니라 질적인 면에서도 가장 경제적으로 신뢰도를 향상시킬 수 있는 특정 계통이나 지역, 설비 등을 선택할 수 있는 새로운 신뢰도 평가수법을 제안하였다. 또한, 배전계통에 신재생에너지전원(이하 분산형전원)이 도입된 경우를 상정하여 상기의 신뢰도지수를 산정하는 수법을 제안하였으며, 사고구간을 줄이는 리클로우져와 섹셔널라이저의 동작을 포함한 배전계통의 보호협조 시스템도 고려한 신뢰도지수 산정법도 제안하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.88.1-88.1
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• 2011

본 연구에서는 SOFC 시스템 설계기술 개발을 위한 기초 연구로서 전산해석을 이용한 SOFC 성능예측 기법을 개발하였다. 기본설계 단계에서 SOFC의 성능을 개략적으로 예측할 수 있는 1차원 예측 모델을 정립하였으며, 온도, 조성, 전해질, 전극 두께 등을 비롯한 다양한 조건 변화에 따른 성능예측을 수행하여 실험값과 비교한 결과 최대전력밀도 조건에서 23%의 오차를 갖는 것으로 나타났다. 또한 Stack 제작단계에서 다양한 운전조건과 형상변화에 따른 SOFC 성능 변화를 예측할 수 있는 3차원 해석기법을 정립하였으며, 최대전력밀도에서 5.1%의 오차를 보였다. 포괄적인 열 및 물질 전달 현상과 전기화학반응을 3차원적으로 해석함으로써 보다 정확한 예측이 가능하였다. 또한 수소와 적당량의 수분을 함께 공급할 경우 SOFC 성능이 향상되는 것으로 나타났다. 본 연구에서 개발된 기술을 활용할 경우 시제품 제작 전에 전지시스템의 성능을 미리 예측할 수 있으므로, 향후 제품 개발시 제작비용 절감과 설계기간 단축에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.345-348
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• 2011

구조요소의 설계에서 유한요소해석은 매우 효과적인 방법이다. 이 방법은 시험 수행에 드는 시간과 비용을 줄여준다. 그러나 공정 과정과 환경에 의하여 생기는 입력 물성치들의 변화 때문에 우리는 유한요소해석의 결과를 전적으로 믿어서는 안 된다. 따라서 유한요소해석의 신뢰성을 증명하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 현장에 축적된 피로 수명 시험 데이터를 바탕으로 유한요소해석을 이용하여 피로수명 파라미터를 역 추정 하는 연구를 수행하였다. 베이지안 접근법을 이용하여 불확실성 피로 수명 파라미터의 사후분포를 구하였고, 마코프체인몬테카를로(Markov Chain Monte Carlo) 기법을 이용하여 역 추정된 파라미터의 샘플 데이터를 생성하였다. 얻어진 샘플 데이터를 기반으로 새로운 형상의 스프링에 대한 피로 수명을 예측한다. 신뢰성 기반 형상 최적화(RBDO)는 서스펜션 코일 스프링의 요구수명을 만족시키기 위하여 수행된다. 또한 크리깅 근사 모델은 유한요소해석의 연산 량 감소를 위해 이용한다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.27 no.3
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• pp.137-145
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• 2014

We present a design sensitivity analysis(DSA) method for multiscale problems based on bridging scale decomposition. In this paper, we utilize a bridging scale method for the coupled system analysis. Since the analysis of full MD systems requires huge amount of computational costs, a coupled system of MD-level and continuum-level simulation is usually preferred. The information exchange between the MD and continuum levels is taken place at the MD-continuum boundary. In the bridging scale method, a generalized Langevin equation(GLE) is introduced for the reduced MD system and the GLE force using a time history kernel is applied at the boundary atoms in the MD system. Therefore, we can separately analyze the MD and continuum level simulations, which can accelerate the computing process. Once the simulation of coupled problems is successful, the need for the DSA is naturally arising for the optimization of macro-scale design, where the macro scale performance of the system is maximized considering the micro scale effects. The finite difference sensitivity is impractical for the gradient based optimization of large scale problems due to the restriction of computing costs but the analytical sensitivity for the coupled system is always accurate. In this study, we derive the analytical design sensitivity to verify the accuracy and applicability to the design optimization of the coupled system.