• 한국해양공학회지
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• 제21권3호
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• pp.16-25
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• 2007

A comparative study on the turbulent flaw simulation and the potential flaw analysis has been performed. A law Mach number preconditioned Navier-Stokes solver, using the multi-block grid method and a panel method based on the velocity potential, have been developed and validated by comparison to the experimental data. The present numerical analysis methods are applied to the ground effect problem around the NACA 4412 airfoil. It has been confirmed that the potential flaw analysis on the ground effect, using the image method, is consistent, to some degree, with the viscous calculations for high Reynolds number flows.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.59-69
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• 2021

최근 친환경 에너지 개발에 대한 관심의 증가로 해상 및 연안 지역에서 대규모 해양구조물들이 건설되고 있다. 해양구조물은 항상 파랑 하중에 노출되어 있으므로 구조적인 안전성을 확보하기 위해서는 파랑에 대한 정확한 이해와 분석이 필수적이다. 실해역에서 수행되는 실험은 해양파를 이해하기 위한 가장 정확한 방법이지만, 변수의 통제가 어렵고 비용과 규모 측면에서 실험이 제한되는 경우가 많다. 본 연구에서는 수치파동수조를 이용하여 다양한 조건의 파를 생성하고 및 이론식과 비교를 통해 파랑 생성 능력을 검증하였다. 입자 기반 수치해석법인 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) 기법을 이용하여 3차원 수조 및 피스톤 조파기를 모델링하였으며, 반사파에 대한 영향을 최소화하기 위해 수로 끝단에 질량 가중 감쇠 영역을 설정하여 안정적인 파고 및 유속 계산이 수행될 수 있게 하였다. 목표 파랑 조건에서,상대 수심이 2 이하를 만족하는 경우 파형경사에 관계없이 파고와 유속을 계산한 결과가 이론값과 높은 정확도를 보였다. 그러나 상대수심과 파형경사의 목표값이 증가하고, 측정 위치가 멀어짐에 따라서 최대 10% 이상의 오차가 발생하였다. 수치해석을 이용하여 정확한 계산이 가능한 파랑 범위를 무차원 변수를 이용하여 제안하였으며, 차후 수치해석을 이용한 수치파동수조 검증기준과 유체-구조물 상호작용 해석분야 연구에 효과적으로 활용될 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권spc1호
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• pp.1037-1048
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• 2023

하천에 설치된 댐, 보 등과 같은 횡단구조물은 수생태계에 영향을 미치며 종적 연결성을 단절하기 때문에 어류의 이동을 확보하기 위하여 어도가 설치된다. 그러나 어도 내부의 흐름 특성 및 어종에 따라 어류의 통과효율의 차이가 발생한다. 본 연구에서는 3차원 RANS 모형과 자유수면 해석을 위한 VOF (volume of fluid)기법을 적용한 수치모형을 활용하여 계단식 어도에서 발생하는 난류흐름을 수치모의 하였다. 계단식 어도의 pool의 길이 변화 및 상류 수위 변동을 고려하였으며 이들의 변화에 따라 평균유속 및 난류운동에너지 분포를 분석하였다. 표면류 및 잠입류 특성을 잘 재현하였으며 pool의 길이가 증가하면서 표면류에서 잠입류로 변화하였고 상류 수위가 증가함에 따라 표면류 특성이 명확하게 나타났다. 어도 내 어류의 이동과 관련된 수리학적 인자는 유속 및 난류운동에너지 등이 있으며 이를 바탕으로 어류의 소상 가능성을 검토하였다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2015년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.59-60
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• 2015

반도체 공정에서는 소자 내부의 물리량 계산을 통해 결점를 검출하는 시뮬레이션을 수행하게 된다. 이를 위해 3차원적 형상을 표현하여 물리적 미분 방정식을 계산하는 유한 차분 시간 영역 알고리즘(Finite-Difference Time-Domain, 이하 FDTD)과 같은 수치해석 기법이 사용된다. 반도체 테스트 범위의 확장으로 인해 시뮬레이션 사이즈 또한 커지고 있는 추세이다. 이에 따라 하나의 프로세서에서 수행할 수 없는 문제가 발생하기도 한다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 openMP와 MPI를 이용한 하이브리드 컴퓨팅 기법을 바탕으로 다중 GPU 제어를 통해 시뮬레이션 환경을 구축하였으며 정상 동작함을 확인하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제3권4호
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• pp.229-236
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• 2000

In this study, the unsteady flow field induced by a high-speed train passing through a tunnel is numerically simulated by using an axi-symmetric Euler Equation. The modified patched grid scheme applied to a structured grid system was used to handle the relative motion of a train. The hybrid-dimensional approach which mixed 1D and axi-symmetric dimension was used to reduce the computation time and memory storage. By employing the hybrid-dimensional approach, a long tunnel as much as 5 km was able to be simulated efficiently. The results show that the maximum pressure rise in the tunnel by the entrance of the train is a function of both train speed and train-tunnel cross-sectional area ratio. The unsteady pressure fluctuation in the tunnel and around the train was also investigated in the real condition; Korean high-speed train on the Seoul-Pusan line.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.365-370
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• 2004

본 연구에서는 ADCP를 이용하여 수집된 3차원적 하천 유속 자료를 기기 특성상 오류, 운용상 오류 등을 고려하여 검토하였으며, 원시 자료의 편차를 보정하는 공간평균기법을 적용하여 필터링함으로써 유속 자료를 추출하였다 공간평균기법으로 추출된 자료는 원시 자료에 비해 유속 편차가 감소되어 매끄러운 유속 분포를 보여주었을 뿐만 아니라 원시 자료에 의한 유량 계산 결과와 거의 일치하여 유속 분포를 적절하게 필터링하는 것으로 파악되었다. 또한 공간평균된 유속 자료를 이용하여 하천의 흐름장을 일목요언하게 제시할 수 있는 평면적 유속 벡터와 단면상 유속 벡터를 제시하였다. 차후 다른 유속계를 이용한 결과와 적절히 비교된다면 공간평균된 자료는 원시 자료에 비해 보다 유용할 것으로 예상되며 하천 흐름 해석 및 수치 모의에 기초 자료로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국습지학회지
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• 제16권3호
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• pp.327-336
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• 2014

물에 잠긴 얇은 벽은 잠제 사각형 블록의 극단적인 경우라고 할 수 있으며, 하천이나 해안지역에서 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 잠제구조물의 얇은 벽 주위 흐름과 압력을 계산하기 위하여 동수압이 포함된 ${\sigma}$-격자체계의 3차원 수치모델을 수행하였고, 그 주변의 유속 흐름을 파악하였다. ${\sigma}$-격자체계는 완경사 하상에 유동 시뮬레이션을 적용할 수 있는 강력한 장점을 가지고 있다. 반면에 ${\sigma}$-격자체계는 하상에 날카로운 구조물등에 대한 해석에는 한계를 갖고 있다. 동압력 계산은 직교격자 시스템에서만 유효하다. CST3D시스템 내에 SOLA 기법을 ${\sigma}$-격자체계에 맞게 수정하여 채택하였다. 모델은 2차원 수조에서의 1차원 전자자기식유속계를 통한 관측자료를 통하여 검증하였고, 정수압 가정의 ${\sigma}$-격자체계 수치모형과의 비교를 통하여 정량적인 비교 검토를 수행하였다. 전체적으로 계산된 수평유속과 측정된 수평유속이 유사한 것으로 나타났다. 수리모형실험을 통한 관측자료의 결과를 수치모형이 10% 이내로 정확하게 모의하였고, 관측자료와 대조하였을시 와도의 분포를 유사하게 재현하였다. 수정 SOLA 방식을 채택하여 동수압이 고려되었고, ${\sigma}$-격자체계에 적용한 본 연구는 실제 관측자료를 잘 재현하였으며, 하구, 하천등의 구조물 주변에서의 유속분포를 검증할 시 매우 유용한 것으로 판단된다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제6권2호
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• pp.174-185
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• 1994

본 논문에서는 수평유속의 연직방향 변화 결정에 유한요소기법(FEM)을 이용하고 수평방향으로는 유한차분기법을 사용하는 복합형 Galerkin 연직함수 전개모델에 새로이 유사변환기법을 추가한 3차원 해수유동모델의 개발에 대하여 기술하였다. 기본방정식의 연직방향으로 선형보간함수를 기저함수로 사용하여 Galerkin 기법을 적용하여 구성되는 행열 방정식에 유사변환기법을 적용, 각 절점의 유속값을 해석적으로 구하였다. 유사변환기법을 적용하여 최종 얻어지는 모우드 shape 방정식은 비연계된 방정식으로 구성되므로 역행렬 계산이 필요없어 계산시간이 절약된다. 또한 수립된 모델은 고유벡터행렬로 구성되는 모우드 shape가 도입됨으로써 모우드 shape 몇개만 사용하여도 거의 수렴된 값을 얻을 수 있어 계산시간을 절약할 수 있다. 등수심하 유한영역과 무한영역에서의 수치실험을 통하여 개발된 모델의 적용 가능성을 검증하였다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제13권3호
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• pp.237-245
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• 2008

우리는 해저 연약지반 주행차량과 주행차량의 상부에 결합되어 있는 유연관의 연성거동 동력학 해석 기법을 개발하였다. 연약지반 주행차량은 1개의 강체로 모델링되었으며, 질량집중매개변수 기법을 이용한 이산화기법을 적용하여 유연관을 모델링하였다. 강체 무한궤도 주행차량의 운동방정식과 유연관의 3차원 비선형 지배방정식을 결합시켰으며, 4개의 오일러 매개변수를 이용하여 주행차량과 유연관의 자세를 표현하였다. 주행차량과 유연관의 비선형 연성거동 동력학 방정식의 해를 구하기 위해, 증분-반복법을 이용하였다. 시간영역 수치적분을 위해 $Newmark-\beta$기법을 이용하였다. 증분-반복법을 적용하여 연성 운동방정식에 대한 자코비안 행렬을 유도하였다. 동적거동 동력학 해석 기법을 통해 유연관의 동적거동과 연약지반 위를 주행하는 무한궤도 차량의 동적거동 사이의 상호작용을 시간영역에서의 관찰하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제20권2호
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• pp.63-75
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• 2017

해양환경에서 파랑-구조물 상호작용의 정확한 예측은 극한 환경조건에 노출 된 고정식 및 부유식 해양구조물의 안전성과 설계비용 효율성에 있어서 중요하다. 본 연구에서는 규칙파 와 원형 기둥의 파랑-구조물 상호작용을 해석하였다. 3차원 이상유동(two-phase flow)을 해석하기 위해 오픈소스 전산유체역학 라이브러리인 OpenFOAM을 사용하였다. 수치파랑수조에서 파를 생성 및 흡수하기 위해 소스항을 이용한 relaxation method를 적용하였다. 수치기법을 검증하기 위해 심해조건에서 생성된 2차 stokes 파형은 이론적인 해와 비교하였다. 검증과정을 통해 파장과 진폭에 대한 길이 및 높이 방향의 격자크기를 정하였다. 원형 기둥에 작용하는 파랑 하중과 wave run-up을 계산하고 기존의 실험 데이터와 비교하였다.