• 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.

• 한국지리정보학회지
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• 제23권1호
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• pp.15-29
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• 2020

최근 우리나라에서 발생하는 침수피해는 중앙 정부 및 지자체의 치수대책으로 인해 발생빈도는 감소하고 있으나 생활수준의 향상으로 인해 피해규모는 증가하고 있는 추세이다. 이러한 침수피해의 원인으로는 기후변화로 인한 치수시설의 계획빈도를 상회하는 강우와 같은 자연적 원인과 지역 개발에 따른 하천 공간의 잠식, 하류지역의 홍수소통 능력을 고려하지 않은 상류 유역의 관리상 문제 등 인위적인 원인이 있다. 이에 본 연구에서는 하천수의 범람으로 인한 침수피해를 저감시키기 위해 하천-제내지 상세지형을 반영하여 침수피해가 발생한 당시의 상황을 수치모형을 통해 재현함으로써 대상지역의 제내지에 대한 여러 가지 수해방지대책 마련에 대한 효과를 사전에 정량적으로 평가할 수 있도록 하였다. 대상지역은 2016년 10월 태풍 차바로 인한 하천수의 범람으로 침수피해가 발생한 태화강 지방하천 유역으로 강우-유출해석 및 2차원 홍수범람해석을 통해 침수범위와 침수심에 대한 검증을 실시한 결과 침수면적, 홍수도달시간 및 침수심이 모의결과와 유사함을 확인하였다. 본 연구에서는 상세한 지형자료를 적용하여 2차원 홍수범람해석을 실시함으로써 하천수리해석의 적용성을 검토하였으며 수해방지대책 수립에 수치모형을 활용함으로써 홍수방재 및 침수피해 경감에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.335-335
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• 2021

하천의 홍수터는 평상시 수면위로 노출되어 국민의 여가생활을 위한 공원, 주차장 등으로 활용되다 홍수기 수위가 상승하면 침수되는 하천공간이다. 홍수범람 면적 또는 홍수위 산정을 위한 수치모의 시, 홍수의 평면적인 변화를 분석하기 위해서는 1차원 모의결과와 지형정보를 연계하여 범람면적을 산정하거나 2차원 수치모형의 격자를 대상공간에 대하여 구축한 후 모의를 수행한다. 1차원 수치모형은 계산효율이 우수하고 지류의 합류에 의한 영향을 다수 반영하거나, 긴 구간의 하천단면 구축을 통하여 경계조건이 수치해석 결과에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 장점이 있다. 그러나 지형의 영향으로 발생하는 국부적인 유속변화와 유향의 평면적인 분포에 의해 발생하는 범람면적의 변화를 반영하기 어렵다. 홍수범람을 고려하여 제작하는 홍수위험지도는 2차원 수치모형의 결과를 기반으로 한다. 2차원 수치모형은 하도의 만곡, 제방의 형상 등과 같은 지형에 의한 유속장의 변화, 흐름영역의 수축 및 확대에 의한 유속의 변화 등을 자세히 반영할 수 있는 장점이 있다. 반면에 수치격자 생성 및 계산결과 도출에 소요되는 시간이 길고 계산영역 설정의 한계로 인하여 경계조건이 흐름해석결과에 영향을 미칠 수 있는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 국내외적으로 1차원과 2차원 수치해석기법을 연계하여 하나의 모형으로 구축한 1-2차원 수치해석 모형이 개발 또는 적용되고 있다. 1-2차원 연계해석기법은 1차원 해석영역과 2차원 해석영역을 연계함에 있어서 흐름방향 연계와 횡방향 연계로 구분할 수 있다. 본 연구에서는 1차원과 2차원 수치해석을 연계하는 기법에 따라서 발생하는 수치모의결과를 비교하고 적용성을 검토하였다. 수리실험 관측결과가 있는 사례에 모형을 적용한 후, 한강지형에 수치모형을 적용하고 그 결과를 비교한다. 또한, 계산에 소요되는 시간을 비교하기 위하여 2차원 수치격자의 해상도를 다양하게 적용하여 수치실험을 수행한다. 분석결과를 기반으로 홍수위험지도 제작, 홍수위산정 및 홍수예보 등에 새로운 기술의 적용성을 검토한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.367-380
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• 2014

지진해일파(tsunami)에 의한 피해로 소중한 인명손실뿐만 아니라 침수 범람에 의한 가옥과 같은 건물의 유실 및 방파제, 교량 및 항만과 같은 사회간접자본의 심각한 파괴 등을 들 수 있다. 본 연구의 대상인 연안구조물에서 피해원인으로 먼저 큰 지진해일파력을 고려할 수 있지만, 더불어 기초지반에서 세굴과 액상화와 같은 지반파괴를 고려할 수 있다. 진동성분과 잔류성분으로 구성되는 과잉간극수압의 증가에 따른 유효응력의 감소로 해저지반내에 액상화의 가능성이 나타나고, 액상화가 발생되면 그의 진행에 따라 구조물의 침하 혹은 전도에 의해 종국적으로 구조물이 파괴될 가능성이 높아지게 된다. 본 연구에서는 2D-NIT(Two-Dimensional Numerical Irregular wave Tank)모델로 부터 고립파를 조파시켜 직립호안 및 해저지반상에서 시간변동의 동파압을 산정하고, 그 결과를 지반의 동적응답과 구조물의 동적거동을 정밀하게 재현할 수 있는 유한요소법에 기초한 탄 소성해저지반응답의 수치해석프로그램인 FLIP(Finite element analysis LIquefaction Program)모델에 입력치로 적용하여 해저지반 및 직립호안의 주변에서 과잉간극수압 및 유효응력의 시 공간변화, 지반변형, 구조물의 변위 및 지반액상화 등을 정량적으로 평가하여 직립호안의 안정성을 평가한다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.91-99
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• 2014

The common-rail injectors are the most critical component of the CRDI diesel engines that dominantly affect engine performances through high pressure injection with exact control. Thus, from now on the advanced combustion technologies for common-rail diesel injection engine require high performance fuel injectors. Accordingly, the previous studies on the numerical and experimental analysis of the diesel injector have focused on a optimum geometry to induce proper injection rate. In this study, computational predictions of performance of the diesel injector have been performed to evaluate internal flow characteristics for various needle lift and the spray pattern at the nozzle exit. To our knowledge, three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) model of the internal flow passage of an entire injector duct including injection and return routes has never been studied. In this study, major design parameters concerning internal routes in the injector are optimized by using a CFD analysis and Response Surface Method (RSM). The computational prediction of the internal flow characteristics of the common-rail diesel injector was carried out by using STAR-CCM+7.06 code. In this work, computations were carried out under the assumption that the internal flow passage is a steady-state condition at the maximum needle lift. The design parameters are optimized by using the L16 orthogonal array and polynomial regression, local-approximation characteristics of RSM. Meanwhile, the optimum values are confirmed to be valid in 95% confidence and 5% significance level through analysis of variance (ANOVA). In addition, optimal design and prototype design were confirmed by calculating the injection quantities, resulting in the improvement of the injection performance by more than 54%.

• 해양환경안전학회지
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• 제21권5호
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• pp.552-557
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• 2015

본 연구에서는 선미형상을 고려한 조종성능을 심수역 뿐만 아니라 천수역에 대해서 수치 시뮬레이션을 통해 검토하였다. 선미형상을 나타내는 파라메터 중 $C_{wa}$를 미소(${\pm}2%$)하게 변화시킴으로써 각 수역에서의 침로안정성, 선회 및 지그재그 성능이 어떤 변화를 보이고 그 경향이 어떻게 변화하는 지를 검토하였다. 선박의 조종성능 관점에서 흘수 대 수심의 비(=d/H)가 0.5 부근에서의 조종성에 큰 변화를 가져오는 중요 지점임을 알 수 있었고, 비대선(VLCC, 탱커 등)과 세장선(컨테이너)의 경우 선미형상의 변화에 따라 조종성능의 변화 정도가 많은 차이를 가질 수 있음을 알 수 있었다. 또한, $C_{wa}$를 감소(U형에 근접)시키면 선회운동에 있어서 advance 및 tactical diameter가 증가하고, 지그재그 운동에서는 track reach는 증가하지만 각 overshoot angle들은 감소한다. 이와 반대로, $C_{wa}$를 증가(V형에 근접)시키면 선회운동에 있어서 advance 및 tactical diameter는 감소, 지그재그 운동에서는 track reach는 감소, 각 overshoot angle 들은 증가함을 알 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제11권2호
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• pp.85-92
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• 2008

자기지전류(MT)법은 지열조사에 효과적인 기술로 널리 적용되고 있다. 지열 지역의 복잡한 구조를 효율적으로 밝히기 위해서 보통 2차원 해석이 사용된다. 2차원 유한요소법(FEM)은 MT 해석을 위해 자주 사용되지만 소위 보조장의 계산 정밀도에는 주위를 기울어야 한다. Rodi (1976)는 보조장의 계산 정밀도를 향상시키는 방법을 제안하고 MOM 법이라 명명하였다. 그러나 이 방법은 유한요소 전체방정식의 대각 요소에 0을 추가하기 때문에 이를 풀 때 pivoting이 필요해 계산 효율이 떨어진다. 원래 MOM 법은 주로 역산 해석을 위해 고안된 것으로서 전기장과 자기장의 편미분을 동시에 구할 때 유용하다. 만일 모델링만이 필요하면 MOM 법을 경유하여 계수행렬을 수정하지 않아도 보조장을 FEM 해에서부터 직접 유도할 수 있다. 또한 MOM 법의 계산효율도 전체방정식 계수행렬의 행을 적절히 교환하면 크게 향상될 수 있다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제18권1호
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• pp.43-52
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• 2006

해수소통을 전제한 경우 새만금호 내측의 염분변화가 만경강의 평수량 및 홍수량 유입에 따라 혼합 확산되는 것을 평가하고, 내부 개발이후 배수수문을 통한 새만금호소수 방류시 관리수위별로 저염수가 외해에 미치는 영향범위를 평가하기 위한 수치모형실험이 실시되었다. 해석에는 2차원 ADCIRC 및 3차원 TIDE3D모형과 3개 연직층을 고려한 3차원 CE-QUAL-ICM모델이 이용되었다. 내부의 확산 모의결과는 시간이 지남에 따라 외해에서 유입되는 염수가 점차 혼합확산되며, 최소 1개월 이상 경과되어야 만경호측에 외해수가 혼합되고, 5개월 지속되어야만 동진호측까지 혼합된다. 호내측의 수위를 관리하기 위해 신시 또는 가력수문을 개방하면 유속이 지수적으로 감소되나 갑문으로부터 전면 10km 이상까지 0.5m/s의 유동장이 형성된다. 이러한 결과는 저염수 방류로 인한 영향이 주기적으로 낙조시에 발생되어 새만금 방조제 전면의 해수순환과 유동 및 생태환경에 적지 않은 영향을 미칠 개연성을 제시하는 것으로 해석된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.51-59
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• 2002

이 논문에서는 터널막장 주변지반의 3차원적 지반거동을 고려한 인접건물의 손상위험도 평가시스템 개발에 관한 내용을 다루었다 이 시스템은 크게 건물 및 지반정보 모듈, 계측데이터 모듈, 침하평가모듈 및 건물 손상평가모듈로 구성되어 있다. 지반 침하평가 및 건물 손상평가 모듈은 이 시스템의 핵심 모듈로서 Attewell 등(1982)이 제안한 침하평가 모형을 토대로 터널시공으로 인한 침하량 및 범위를 정량적으로 평가한 후, 터널노선에 인접한 건물의 손상위험도를 Mair 등(1996)이 제시한 건물손상 평가방법을 근거로 평가한다. 터널굴착으로 인한 지반거동 평가에서 가장 큰 영향인자인 지반손실률($V_{s}$)또는 최대침하량($w_{max}$)및 변곡점(i)의 위치는 계측자료, 수치 해석 결과 그리고 각종 경험식을 사용하여 자동적으로 계산되도록 구축하였다. 한편, 건물 손상평가는 터널막장의 위치를 변화시키며 임의 구간의 인접건물에 대한 손상위험도 평가가 수행될 수 있는 기능을 부여하였다. 개발된 시스템 검증은 Boscardin과 Cording(1989)이 워싱턴 DC의 매트로 터널에 인접한 2층 조적식 건물의 계측사례를 적용하여 수행하였다.

• 터널과지하공간
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• 제17권5호
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• pp.411-427
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• 2007

타당성 있는 터널의 설계 및 경제적 시공을 위해서는 터널해석의 신뢰성이 확보되어야 한다. 이를 위해서는 암반과 지보재의 상호 작용을 포함하여 시공 전반에 걸친 깊은 이해가 필요하다. 본 논문에서는 파괴 이후에도 지보력을 상실하지 않는 강섬유보강 숏크리트의 거동을 적절히 모델링하는 기법을 소개하였다. 강지보재의 지보 효과를 알아보기 위해 3차원 해석을 수행하였으며, 이를 통하여 새로운 하중분담율이 산정되었다. 소성모멘트한계만을 사용한 경우(PML 모델) 숏크리트에 비정상적으로 발생하던 높은 인장응력을 없앨 수 있었고, 파괴 후의 연성 거동을 모사할 수 있었으나 축력의 영향이 고려되지 못하여 실제 거동과의 괴리를 메우기에는 다소 미흡하였다. 따라서 축력과 모멘트 한계를 동시에 고려할 수 있는 방법이 필요하였는데, FLAC의 내장 모델인 liner 모델을 통하여 이러한 거동이 모사될 수 있었다. Liner 모델에서는 강섬유 보강 숏크리트의 일축압축 강도와 더불어 최대 및 잔류 인장강도도 지정이 가능하다. 이 두 가지 모델을 이용하여 4등급 및 5등급 암반에 굴착되는 2차로 터널에 대하여 해석을 수행하였다. 또한 종래에 사용되던 탄성 beam 모델을 이용한 해석도 병행하여 그 결과를 비교하였다. 탄성 beam 모델을 제외한 두 가지 모델은 탄성 beam 모델에서는 반영될 수 없었던 휨인성을 고려할 수 있었다.