A heat transfer analysis for the two-dimensional (2-D) steady state using finite difference method (FDM) is performed to predict the thermal behavior of the primary first-wall (FW) system of fusion reactor under various geometric and thermo-hydraulic conditions, such as the beryllium (Be) armor thickness, pitch of cooling tube, and coolant velocity. The FW consists of authentic steel (type 316 stainless steel solution annealed) for cooling tubes, Cu for cooling tubes embedding material, and Be for a protective armor, based on the International Thermonuclear Experiment Reactor (ITER) report. The present 2-D analysis, the control volume discretized with hybrid grid (rectangular grid and polar grid) and Gauss-Seidel iteration method are adapted to solve the governing equations. In the present study, geometric and thermo-hydraulic parameters are optimized with consideration of several limitations. Consequently, it is suggested that the adequate pitch of cooling tube is 22-32mm, the beryllium armor thickness is 10-12mm, and that the coolant velocity is 4.5m/s-6m/s for $100^{\circ}C$ of inlet coolant temperature. The cooling tube should locate near beryllium armor. But, it would be better for locating the center of Cu wall, considering problems of material and manufacturing. Also, 2-D analysis neglecting the axial temperature distribution of cooling tube is appropriate, regarding the discretization error in axial direction.
During the land operations, the enemy's gunnery is the primary threat. For the military vehicle, the bulletproof effect is the one of the important issues regarding the safety of soldiers on duty. Recently, the advanced military vehicles have planned to install armor plates. However, due to the budget problem, it is difficult to equip the protection systems. Hence, the optimum approach to increase bulletproof capability is essential. In this paper, the optimum thickness and component of the armor of military vehicles were evaluated by using finite element analysis for bullet impact effects. To achieve this aim, 7.62mm NATO bullet, 1.6mm steel and Kevlar-29 composite have been modeled and the simulations were conducted with various thickness cases by using MSC Nastran sol 700. Consequently, it was revealed that Kevlar-29 45 Layer is appropriate thickness for 7.62 bulletproof. Furthermore, Kevlar-29 in front of steel was effective by comparison with the back of steel for bulletproof.
수리학적 안정성과 구조적 안정성을 동시에 만족시키면서 피복재의 중량을 산정할 수 있는 방법이 수립되었다. 수리학적 안정성은 Hudson의 경험식을 이용하여, 구조적 안정성은 충격하중 작용시 피복재 내부에 발생되는 최대인장응력을 산정, 피복재의 인장 저항력과 비교하는 개념으로 해석되었다. 이와 같이 산정된 수리학적 안정성과 구조적 안정성에 대한 적용한계를 재현기간별 설계 유의파고, 피복재의 중량, 그리고 인장 저항력의 함수로 제시하여 실무자들이 쉽게 사용할 수 있도록 하였다. 또한 결정론적 산정법의 불확실성을 고려하기 위하여 수리학적 안정성과 구조적 안정성에 대한 신뢰성 해석이 추가로 수행되었다. 두 파괴모드를 하나의 직렬계로 구성하여, 신뢰성설계법에서 이용되는 목표파괴확률을 가지고 단면파괴율의 함수로 피복재의 최적중량을 산정할 수 있었다.
용수 파력발전소의 해저케이블이 단락되는 사고가 2014년 겨울에 발생했다. 그 원인을 밝히기 위해서 재현기간 50년 이상의 고파랑 발생 가능성과 케이블 보호공의 설계중량 과소 산정 여부를 검토하였다. 기상청에서 운용하는 부이의 관측자료와 파랑추산자료를 검토하여 겨울동안 발생한 고파랑의 재현기간을 살펴보았다. 케이블 보호공의 설계중량을 검토하기 위해서 항만 및 어항 설계기준 뿐만 아니라 파의 입사각이 큰 경우의 연구결과를 참조해서 직접 안정중량을 계산하였다. 분석 결과, 2014년 겨울동안 재현빈도 50년 이상의 고파랑은 발생하지 않았으며, 경사지게 입사하는 파랑에 대한 케이블 보호공의 중량이 부족해서 보호공이 이탈한 것으로 나타났다.
하중 발생과정에 따른 누적피해의 선형뿐만 아니라 비선형 거동을 해석할 수 있는 추계학적 확률모형이 수립되었다. 여러 종류의 피해강도함수를 도입하여 내용년수의 파괴확률과 비선형 누적피해의 거동이 자세히 해석되었다. 특히 본 연구에서는 저항한계를 임의의 분포함수를 갖는 확률변수로 취급하여 한계상태의 불확실성을 고려하였다. 또한 피복재에 대한 피해수준을 이용하여 처음으로 추계학적 확률모형을 경사제에 적용하였다. 실험 자료와의 비교를 통해 추정된 경사제 피복재에 대해 피해강도함수를 이용하여 내용년수에 따른 파괴확률과 비선형 누적피해의 거동을 해석하였다. 마지막으로 해석 결과를 이용하여 경사제 피복재의 보수 보강 시점과 최소한의 보수 보강규모를 정량적으로 산정할 수 있는 예방적 유지관리 방법을 제시하였다.
본 연구에서는 1996년에 Hanzawa et al.이 수평혼성방파제 피복 블록의 기대피해를 계산하기 위해 개발한 신뢰성 설계법을 방향 불규칙 파의 방향 분산, 심해 설계 주파향이 해안선에 직각 방향으로부터 기울어진 각도, 심해 주파향의 설계치에 대한 편차 등과 같은 파향의 변동성을 고려할 수 있도록 확장하였다. 심해로부터 방파제 설치 위치까지의 파랑 변형을 계산하기 위하여 Hanzawa et al.은 평행한 등심선을 갖는 직선 해안에 직각으로 입사하는 일방향 불규칙파를 가정하여 1975년에 Goda가 개발한 모형을 사용하였다 본 연구에서는 방향 불규칙파의 변형을 계산하기 위하여 1997년에 Kweon et al.이 개발한 모형을 사용하였다 계산 결과. 파향의 변동성이 피복 블록의 기대피해 계산에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 만일 본 연구에서 가정한 바와 같이, 방파제에 직각으로 입사하는 파랑에 대한 피복석의 안정공식이 비스듬히 입사하는 파랑에 대해서도 유효하다. 면 파랑의 방향성을 무시한 종래의 설계법은 수심과 바닥경사에 따라 기대피해를 두 배 정도까지도 과대산정 혹은 과소산정 할 수 있을 것이다.
1795년 윤2월 12일 서장대에서 행해진 군사훈련을 그린 <서장대야조도(西將臺夜操圖)>를 중심으로 관직자의 유형별 복식과 유형별 복식의 구성에 따른 특징을 고찰하였으며 고증 결과는 다음과 같다. 첫째, 서장대 안팎에서 왕 가까이에 위치한 관직자는 모두 34명인데 당상관 27명, 당하관 7명이었다. 34명 관직자의 복식 유형은 모두 3종으로 갑주·융복·군복으로 분류되었는데 그 중 갑주 착용자 12명은 모두 당상관이었고, 융복 착용자 5명은 당상관이었으며, 군복 착용자는 당상관 11명과 당하관 6명이었다. 둘째, 갑주의 형태 고증은 말 타기에 적합한 여반 장군의 갑옷 유물과 『무예도보통지』의 갑주 그림을 참조하고, 착용의 실용성을 고려하여 갑옷의 구성품을 정하였다. 갑주의 구성품은 투구, 갑의, 갑상, 호항, 호액, 비갑에 골미를 추가하였다. 갑주 색상은 <서장대야조도> 갑주에서 가장 표현 빈도가 높은 홍색과 녹색으로 고증하였다. 셋째, 당상 융복의 구성은 호수를 장식한 주립, 남색 철릭, 홍색 광다회, 정, 수화자로 고증하였다. 넷째, 군복 구성은 안을 올린 전립, 동다리, 전복, 요대, 전대, 수화자로 고증하였다. 군복에서 당상과 당하의 직물차이는 문양의 유무에 있었는데 당상관은 운보문 직물을, 당하관은 문양이 없는 직물을 사용하였다. 그리고 당상관은 장식품의 세부 재료에서 옥과 금, 은을 사용하였다. 그 외에 무기는 시복, 환도, 등편, 비구와 깍지 등을 갖추었다. 정조대 기록에는 다양한 색의 협수가 보이므로 당상관과 당하관의 동다리와 전복 색상은 다양한 배색으로 고증하였다. 이상의 고증 결과를 반영하여 콘텐츠 제작을 위한 복식의 시각화 자료로 제시하였다. <서장대야조도> 관직자 복식의 고증 결과를 반영한 시각화의 기본 원칙에서 3D 콘텐츠 제작이나 실물 제작이 가능한 기준을 제시하였다. 시대와 신분에 따른 형태·색상·재질의 견본, 각 복식과 지물을 패용한 앞·옆·뒤 모습을 제시하고 색상은 RGB와 CMYK로 제시하였다.
혼성제 사석 기초 마운드 상에 거치되는 피복재의 소요중량을 산정하기 위한 결정론적 해석과 더불어 신뢰성 해석을 수행하였다. 사석 기초 마운드 경사, 피해율 그리고 입사파수를 고려할 수 있도록 안정수 산정을 위한 기존의 경험식을 수정하였다. 수정된 산정식은 기존 경험식을 개발하는 과정에 사용했던 것과 동일 조건에서 수학적으로 일치한다. 먼저 결정론적 설계법으로 임의의 대표단면에 대하여 여러 가지 조건을 변화시키면서 사석 기초 마운드 보호에 필요한 피복재의 소요중량을 산정하였다. 사석 기초 마운드 경사가 급할수록, 입사파수가 증가할수록 기존의 경험식으로 부터 산정된 피복재의 소요 중량보다 더 큰 피복재의 소요중량이 필요함을 확인하였다. 그러나 허용 피해율을 크게 부여하면 반대 경향이 나타난다. 한편, 본 연구에서 처음으로 사석 기초 마운드 피복재에 대한 신뢰성 해석이 수행되었는데, 이는 결정론적 설계법으로 산정된 피복재가 얼마나 안정한지를 정량적으로 확인하고, 파괴에 미치는 각 확률변수들의 불확실성에 따른 영향의 정도를 살펴보기 위함이다. 신뢰성 해석 결과에 의하면 기존 경험식이 만족하는 조건에서 산정된 피복재의 소요중량은 재현기간 50년 설계파 조건에서 단위 년에 1%의 피해가 발생할 확률 1.2%를 갖는다. 또한 영향계수 산정 결과에 의하면 입사각에 따라 약간 다르지만 전반적으로 안정계수, 파고 그리고 사석 기초 마운드상의 수심 순으로 파괴에 미치는 영향이 큼을 확인할 수 있었다. 마지막으로 안정수 산정식에 음함수적으로 포함되어 그 영향이 쉽게 확인되지 않는 확률변수의 변화에 따른 민감도 분석이 수행되었다. 해석 결과에 의하면 사석 기초 마운드의 수심이 깊어 질수록 파괴확률이 급격하게 감소하였다. 그러나 반대로 사석 기초 마운드의 폭이 커질수록, 입사 파랑의 주기가 짧을수록 파괴확률은 커지는 것으로 확인되었다.
본 연구에서는 사석, cube및 tetrapod를 대상으로 불규칙파를 적용하여 경사식방파제의 피복재 안정성에 대한 2차원 실험을 수행하였다. 파복재 중량산정식으로는 Hudson식과 van der Meer식을 대상으로 하였으며, Hudson식은 규칙파, van der Meer식은 불규칙파를 적용한 실험으로부터 얻어진 식이다. 본 연구의 목적은 실험결과를 이용하여 Hudson식과 van der Meer식을 비교 검토하는 것이다
A Probabilistic neural network (PNN) technique for predicting the stability number for the armor blocks of breakwaters is presented. A PNN is prepared using the experimental data of van der Meer and is then compared with the empirical formula and previous artificial neural network (ANN) model. This comparison shows that a PNN can effectively predict the stability numbers in spite of data complexity, incompleteness, and incoherence, and can be an effective tool for the designers of rubble mound breakwaters to support their decision process and to improve design efficiency.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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