• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.9-16
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• 2017

젖은 헤어 또는 동물의 털 시뮬레이션에서 응집력과 강성(stiffness)을 처리하는 것은 어려운 문제이다. 격렬한 움직임을 갖는 헤어나 털이 물에 젖게 되면 끝이 뭉치고 빳빳해지는 현상이 나타나게 되는데, 이는 달리는 동물이나 헤드뱅잉 하는 장면 등에서 쉽게 관찰 할 수 있다. 기존의 방법들은 정해진 시뮬레이션 시나리오에서 이 문제를 해결하려고 했지만 여전히 젖은 헤어의 특징을 묘사하기 위한 일반적인 방법이 존재하지 않는다. 이 문제를 해결하기 위해 우리는 응집력과 강성에 대한 새로운 모델링 방법을 제안한다. 기존 연구들은 물이 모발에 흡수되는 현상을 모델링 하는데 초점을 맞춘 반면, 우리는 젖은 모발의 움직임을 사실적으로 표현하는데 집중한다. 젖은 헤어는 마른 헤어와는 다르게 인접한 모발들끼리 응집력이 작용하여 서로 뭉치는 형태를 띄며, 물의 포화도가 높아질수록 빳빳해지는 독특한 물리적 특성이 나타난다. 제안된 기법의 핵심은 SPH (smoothed particle hydrodynamics) 기반의 표면 장력 모델을 확장하여 응집력을 표현하고, 강성 제약을 두어 모발의 탄성력을 조절하는 것이다. 우리 기법은 젖은 모발이 격렬한 움직임에서도 응집력을 잘 유지할 수 있도록 도와주며, 물의 포화도에 따른 모발의 빳빳함을 표현하여 사실적인 젖은 헤어 시뮬레이션 결과를 보여준다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.303-311
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• 2020

미국의 탄저린 감귤귤 재배면적은 2009년 19,000ha에서 2016년 27,000ha로 급격히 증가하여 7년 동안 42% 증가했다. 최근 일본으로의 수출이 급증함에 따라 향후 약 6 ~7천 톤의 수출량이 증가할 가능성이 높다. 따라서, 본연구의 목적은 미국 탄저린 수입이 감귤산업에 미치는 경제적 파급효과를 다양한 시나리오를 통해 시뮬레이션 분석을 하는데 있다. 미국 탄저린감귤의 수입 가능성을 조사하기 위해 미국 감귤이 수입된 적인 없기 때문에 미국 탄저린 감귤의 일본 수출 단가가 사용되었다. 감귤류는 재배 방법과 품종에 따라 노지감귤, 하우스감귤, 한라봉 등 만감류(월동 온주 포함)로 분류하였다. 노지와 하우스감귤의 생산시즌을 고려해 보면, 미국 탄저리감귤의 수입량은 2021년 약 4,700 톤에서 2027년에는 10,000톤으로 증가할 것으로 예상된다. 미국 탄저린감귤의 수입은 국내산 노지와 하우스감귤의 생산량과 품질뿐만 아니라 미국산 탄저린감귤의 생산량에 따라 변동될 수 있다. 그렇지만, 미국 탄저린감귤의 관세율이 50% 이하로 떨어지는 2021년 이후에는 수입될 수 있다는 점을 명심해야 한다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권4호
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• pp.49-56
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• 2018

본 논문에서는 소형 압전유압펌프 브레이크 시스템의 성능해석 및 실험을 수행하였다. 먼저 브레이크 시스템의 구성을 위해 브레이크 부하 구성품의 3-D 모델링을 수행하였고, 상용 프로그램인 AMESim을 이용한 모델링을 진행하였다. 브레이크 시스템 모델링에는 플로팅 타입의 캘리퍼를 부하로 활용하였다. AMESim 시뮬레이션을 통해, 부하 압력과 체크밸브 변위 및 무부하 상태에서의 유량을 계산하였으며 브레이크 부하의 추가에 따른 성능해석 및 동특성 변화를 확인하였다. 브레이크 시스템의 성능 실험을 위해 부하를 고정시키는 치구를 제작하였고, 무부하 상태에서의 유량 및 부하 압력 형성 실험을 수행하고 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 실험 결과, 최대 부하압력은 130Hz에서 약 73bar, 최대 유량 발생은 145Hz에서 약 203cc/min로, 중소형 무인기 브레이크 시스템에 적용가능성을 확인하였다. 또한 시뮬레이션 결과와 실험결과의 오차는 부하 압력과 토출 유량에서 각각 6%, 5% 정도이며, 모델링이 브레이크 성능해석에 효과적으로 활용될 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.19-25
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• 2007

하폐수의 생물학적 고도처리 공정의 설계와 운전 최적화에 필요한 자료를 제공하기 위하여 ASM3를 이용하여 부상여재반응기(ABF)에 대한 해석을 수행하였다. 대상 반응기로서는 수중의 부유물질 제거와 질산화 반응을 위해 이용되는 호기적 부상여재반응기로 하였다. 본 연구에서는 하폐수 고도처리공정 중 활성슬러지의 생흡착반응을 이용한 전체 시스템 중에 흡착조를 거친 유출수를 부상여재를 이용하여 질산화시키는 공정에 대한 해석을 목적으로 하였다. 민감도 분석과 영향평가를 위해서 상용 수처리 공정해석 프로그램인 GPS-X(V 5.0)을 이용하였다. 민감도 분석을 통해 공정거동에 영향이 큰 매개변수($Y_A$, $k_{sto}$, ${\mu}_A$, $K_{A,HN}$)가 결정되었고, 70일간의 pilot plant 운전자료를 이용한 동적 시뮬레이션을 통해 최적화하였다. 최적화된 매개변수 값들은 $Y_A$가 0.14, $k_{sto}$는 3.5/d, ${\mu}_A$는 2.7/d, $K_{A,HN}$는 1.1mg/L로 결정되었다. 최적화된 매개변수 값들을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였고, 부상여재반응기의 수리학적 체류시간(HRT)을 10분에서 4시간으로 변화시키면서 TN, $NH_4{^+}-N$, $NO_3{^-}-N$의 변화를 예측하여 실측값과 비교한 결과 HRT가 10분 정도로 매우 짧은 운전조건에서도 60%에 가까운 질산화율을 보여주고 있었다. 짧은 HRT에서 우수한 질산화 능력을 보인 부상여재의 특성을 이용하여 유량변동이 매우 큰 현장에 부상여재반응기가 효과적으로 적용될 수 있다고 판단되었다.

• Wind and Structures
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• 제28권2호
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• pp.71-87
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• 2019

The yaw and interference effects of blades affect aerodynamic performance of large wind turbine system significantly, thus influencing wind-induced response and stability performance of the tower-blade system. In this study, the 5MW wind turbine which was developed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics (NUAA) was chosen as the research object. Large eddy simulation on flow field and aerodynamics of its wind turbine system with different yaw angles($0^{\circ}$, $5^{\circ}$, $10^{\circ}$, $20^{\circ}$, $30^{\circ}$ and $45^{\circ}$) under the most unfavorable blade position was carried out. Results were compared with codes and measurement results at home and abroad, which verified validity of large eddy simulation. On this basis, effects of yaw angle on average wind pressure, fluctuating wind pressure, lift coefficient, resistance coefficient,streaming and wake characteristics on different interference zone of tower of wind turbine were analyzed. Next, the blade-cabin-tower-foundation integrated coupling model of the large wind turbine was constructed based on finite element method. Dynamic characteristics, wind-induced response and stability performance of the wind turbine structural system under different yaw angle were analyzed systematically. Research results demonstrate that with the increase of yaw angle, the maximum negative pressure and extreme negative pressure of the significant interference zone of the tower present a V-shaped variation trend, whereas the layer resistance coefficient increases gradually. By contrast, the maximum negative pressure, extreme negative pressure and layer resistance coefficient of the non-interference zone remain basically same. Effects of streaming and wake weaken gradually. When the yaw angle increases to $45^{\circ}$, aerodynamic force of the tower is close with that when there's no blade yaw and interference. As the height of significant interference zone increases, layer resistance coefficient decreases firstly and then increases under different yaw angles. Maximum means and mean square error (MSE) of radial displacement under different yaw angles all occur at circumferential $0^{\circ}$ and $180^{\circ}$ of the tower. The maximum bending moment at tower bottom is at circumferential $20^{\circ}$. When the yaw angle is $0^{\circ}$, the maximum downwind displacement responses of different blades are higher than 2.7 m. With the increase of yaw angle, MSEs of radial displacement at tower top, downwind displacement of blades, internal force at blade roots all decrease gradually, while the critical wind speed decreases firstly and then increases and finally decreases. The comprehensive analysis shows that the worst aerodynamic performance and wind-induced response of the wind turbine system are achieved when the yaw angle is $0^{\circ}$, whereas the worst stability performance and ultimate bearing capacity are achieved when the yaw angle is $45^{\circ}$.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.125-132
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• 2019

이 논문에서는 지진 하중을 받는 꼬인 삼각대 지지구조를 갖는 해상풍력발전기의 지진 신뢰성 해석 방법을 제시한다. 수평하중에 대해서 면외 변위가 발생하는 꼬인 삼각대지지 구조의 기하학적 특성과 지반의 비선형성을 포함한 지반-말뚝 상호작용을 고려하기 위한 구조물의 3차원 동적 유한요소 모델을 제시하였다. 지진신뢰성 평가를 위해 재현주기별 인공지진파를 사용한 시간이력 해석을 통해 말뚝 두부의 수평변위로 정의된 한계 상태식에 대하여 파괴확률을 산정하였다. 비선형 시간이력해석에 의한 한계상태식 평가를 고려하여 효율적으로 신뢰성 해석을 하기 위해 Markov Chain Monte Carlo 샘플링 방법을 적용한 부분집합 시뮬레이션 방법의 적용을 제시하였다. 제시한 방법은 2차원 모델 및 정적해석만으로는 정확한 결과를 도출할 수 없는 꼬인 삼각대 지지구조를 갖는 해상풍력발전기의 신뢰성 평가 및 설계기준 개발에 활용될 수 있음을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권12호
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• pp.8187-8194
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• 2015

고 중량의 궤도열차를 1G 포스이상 가속하기 위해서는 많은 추진력이 필요하다. 선형동기전동기(LSM)는 이러한 고 추력이 필요한 시스템에 적합하다. LSM의 추진 효율을 높이기 위해서 추진제어시스템은 정밀한 위상제어를 위한 실시간의 정확한 차량위치정보가 필요하다. 그러나 추진제어시스템은 전자석 길이구간마다 트랙에 설치되어져 있는 홀센서로부터 상대적으로 긴 시간간격을 갖는 불연속 위치정보를 수신하게 된다. 본 논문에서는 기존 d-q 방정식을 이용한 기본 전동기 모델을 구성하였다. LSM에 의해 추진되는 궤도열차의 모터모델은 코깅력과 마찰손실을 반영한 동적모델이다. 그리고 궤도열차용 LSM제어를 위해 차량위치 추정기를 기반으로 하는 추진제어 시스템을 제안하였다. 해당 궤도열차의 모터모델을 기반으로 위치관측기를 포함한 토크제어시스템의 특성을 확인하기 위해서 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과는 본 제어시스템이 선형화된 시뮬레이션 모델 분석으로부터 제어기의 대역폭과 위상여유가 충분하다는 것을 보여주고 있으며, 제시한 위치 추정기 기반의 추력제어 알고리즘이 궤도열차의 추력을 제어하는데 효과적임을 확인시켜주었다. 따라서 위치 관측기의 가용성도 확인 할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.373-381
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• 2017

최근 경기도의 혼잡한 시간에 교통 문제를 해결하기 위해 2층 버스 서비스가 검토되고 있다. 2층 버스의 경우 높이와 폭의 비율이 일반 고속버스 보다 1.16배 이상 크며, 2층 버스의 C.G 점이 일반 버스보다 높다. 2층 버스가 고속 주행 시 강한 측면 바람 상태에서 차선 이탈과 같은 주행 안정성 문제가 특히 심각할 수 있다. 본 수치 해석 연구에서는 고속 주행 중 측면 바람 조건 및 편경사 조건에서 2층 버스의 주행 특성을 검토 하였다. 주어진 주행 조건에서 버스의 동적 안정성을 평가하기 위하여, CFD 수치 시뮬레이션을 이용하여 모델 버스의 롤링, 피칭 및 요잉모멘트를 계산하고, 도로 위 주어진 주행 조건하에서 모델 버스의 복구 각 모멘트 결과와 비교 하였다. 이 연구에서 모델 버스는 직선 도로를 따라 이동할 때 어떤 측면 바람 상태에서도 안정된 상태에 있다는 것을 알게 되었다. 그러나 버스가 측면 바람 상태에서 곡선 도로를 따라 이동 중에 측면 바람 (15m/s)에서 선회 반경이 100m 미만인 곡선 도로를 통과할 때 버스는 불안정한 조건에 동적으로 도달 할 수 있고 버스가 뒤집힐 가능성이 있다. 그러나 어떤 주행 조건에서도 모델 버스가 차선 이탈 가능성은 낮았다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.1-13
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• 2019

최근 기후변화로 인해 강우강도 및 빈도의 증가에 따른 국지성 집중호우의 피해가 증가함에 따라 초기 우수에 대응할 수 있는 시설물 설치가 필요한 실정이다. 이를 위해, 빗물을 직접 유출하지 않고 저류 시키는 저영향 개발(Low Impact Development)기법을 적용한 시설물 설계 및 수치모형을 이용한 유출저감효과 검토에 관한 연구가 많이 진행되어 왔다. 그러나 대부분의 연구는 유출저감효과에 대한 검토만 수행된 반면, 시설물에 유입되는 유량에 의한 흐름특성 변화 검토 및 안정성 검토에 관한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 LID 기법이 많이 적용되고 있는 회전교차로를 대상으로 하여, 회전교차로 내의 우수저류조의 관망시스템의 안정성 검토를 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 사용하여 검토하였다. 또한 우수저류조의 최적의 설계방안 도출을 위하여 우수저류조의 수를 증가하여 용량증가에 따른 유속과 동압의 변화를 검토하고 설계기준과 비교하였다. 우수저류조의 제원 및 유입유량은 선행연구에서 제시된 값을 적용하여 수치모의를 수행한 결과, 유속은 저류조 설치개소 수가 증가할수록 빨라지는 것을 확인하였고, 대부분 설계기준 범위 안에 유속이 형성되는 것을 확인하였다. 다만 추가 저류조가 3개 이상일 경우는 추가저류조관에서 유속이 3.44 m/s가 발생하여 설계유속의 허용범위를 초과하였고, 유속의 증가율도 일정해지는 것으로 나타났다. 난류강도 및 바닥전단력 비교의 경우, 저류조 설치 개소수가 증가함에 따라 바닥전단력이 한계소류력보다 크게 나타나 유입토사의 침전은 발생하지 않을 것으로 예상되나 난류강도의 크기가 작아져 플록(Floc)형성으로 인한 토사 침전이 발생할 수 있음을 고려해야한다. 최종적으로 유속을 이용한 동압 산정 결과를 우수관 설계에 일반적으로 사용되는 압력관의 허용내압과 비교하였을 경우, 동압이 허용내압보다 작게 나타났다. 이를 통하여 본 연구에서 제안한 우수저류조 제원으로 설계할 경우 추가 저류조를 2개까지 설치하는 것이 가장 적합한 것으로 나타났다. 이는 저류조를 계속하여 설치하게 되면 배수가 원활해져 관내 유속이 빨라지고, 유속증가로 인하여 관의 마모손상 등의 문제가 일어날 수 있기 때문이다. 그러나 본 연구는 저류조의 제원 및 우수의 유입량을 가정하였고, 단순히 저류조를 추가하여 저류조 설계방안을 도출한 한계점이 있어 향후에는 다양한 저류조 형태 및 우수유입 시나리오를 적용하여 검토한다면 보다 효율적인 설계방안 도출이 가능할 것으로 기대된다.

• 상하수도학회지
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• 제23권6호
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• pp.743-752
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• 2009

One of the major problems associated with operation of domestic sewer lines involves hydraulic problems such as insufficient conveyance capacity, exceeding maximum velocity, and deficiency of minimum velocity. It has also been pointed out that influent concentration lower than design concentration of pollutants, which is mainly caused by unidentified inflow and infiltration, degrades the operational efficiency of many sewage treatment plants (STPs). A computer-added analysis method supporting a coupled simulation of sewage quality and quantity is essentially required to evaluate the status of existing STPs and to improve their efficiency by a proper sewer rehabilitation work. In this study, dynamic water quality simulations were conducted using MOUSE TRAP to investigate the principal parameters that governs the changes of BOD, ${NH_4}^+$, and ${PO_4}^{3-}$3- concentrations within the sewer networks based on data acquired through on-site and laboratory measurements. The BOD, ${NH_4}^+$ and ${PO_4}^{3-}$3- concentrations estimated by MOUSE TRAP was lower than theoretical pollution loads because of sedimentation and decomposition in the sewer. The results revealed that sedimentation is a most important factor than other biological reactions in decreasing pollutant load in the sewers of C-city. The sensitivity analysis of parameters pertaining to water quality changes indicated that the effect of the BOD decay rate, the initial DO concentration, the half-saturation coefficient of dissolved BOD, and the initial sediment depth is marginal. However, the influence of settling rate and temperature is relatively high because sedimentation and precipitation, rather than biological degradation, are dominant processes that affect water quality in the study sewer systems.