• 한국가시화정보학회지
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• 제22권1호
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• pp.79-84
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• 2024

As microchips' degree of integration is getting higher, its cooling problem becomes important more than ever. One of the promising methods is using fractal microchannel heat sink by mimicking nature's Murray networks. However, most of the related works have been progressed only by numerical analysis. Perhaps such lack of direct experimental studies is due to the technical difficulty of the temperature and heat flux measurement in complex geometric channels. Here, we demonstrate the direct visualization of in situ temperature profile in a fractal microchannel heat sink. By using the temperature-sensitive fluorescent dye and a transparent Polydimethylsiloxane window, we can map temperature profiles in silicon-based fractal heat sinks with various fractal scale factors (a=1.5-3.5). Then, heat transfer rates and pressure drops under a fixed flow rate were estimated to optimize hydrodynamic and thermal characteristics. Through this experiment, we found out that the optimal factor is a=1.75, given that the differences in heat transfer among the devices are marginal when compared to the variances in pumping power. This work is expected to contribute to the development of high-performance, high-efficiency thermal management systems required in various industrial fields.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권3호
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• pp.331-347
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• 2012

남강댐 하류는 부산 경남의 수자원 장기 계획에 중요한 지역이므로 지속가능한 지표수 관리 및 오염원 제어를 위해 흐름 및 수질 해석이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 2차원 수질모형인 RAM4와 3차원 수질모형인 WASP을 각각 수리모형인 RAM2 및 EFDC모형과 연계하여 2 3차원 준연계 모형을 이용한 남강댐 하류에서의 수리 및 수질을 해석하였다. 2차원 흐름해석 모형인 RAM2 적용 결과 만곡부 5개 횡단 측선에서의 유속의 증감경향이 ADCP 실측값과 잘 일치하였으며, 3차원 모형인 EFDC와 유속 분포 및 보 월류 유속이 유사하였다. 또한 정상상태 도달 후의 RAM2-RAM4 연계모의에 의한 BOD 농도와 EFDC-WASP 연계모의에 의한 BOD 농도장이 모의영역 전반에 걸쳐 유사하게 나타났다. 남강댐 하류부의 경우 수리 및 수질이 남강댐 방류량에 크게 좌우되며 남강댐의 수량은 하류부의 수질 및 연안 어업환경에 큰 영향을 미치므로 향후 이에 대한 정량적 분석 시 계산의 효율성 및 모형의 적용성 측면에서 2차원 준연계 모형을 적용하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권11호
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• pp.1-8
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• 2011

트랜지스터의 최대 출력 성능을 제한하는 요소 중 가장 중요한 하나가 항복 전압이다. GaAs 기판 위에 점진적으로 성장된 메타몰픽(Metamorphic) InAlAs/InGaAs HEMTs(MHEMT)는 InP 기판 위에 성정한 HEMT에 비해 비용 측면에서 특히 장점을 가지고 있다. 그러나 GaAs 나 InP 기반의 HEMT 소자들은 모두 우수한 마이크로파 및 밀리미터파 주파수 특성 및 이에 따른 저잡음 특성에 비해 낮은 항복전압으로 인해 파워 소자로서는 중간출력 정도의 소자로서만 사용 가능하다. 이러한 HEMT 소자의 항복 전압을 개선하기 위하여 본 논문에서는 InAlAs/$In_xGa_{1-x}As$/GaAs MHEMT 소자들의 항복 특성을 시뮬레이션하고 분석하였다. 2차원 소자 시뮬레이터의 hydrodynamic 전송 모델을 사용하여 $In_{0.52}Al_{0.48}As/In_{0.53}Ga_{0.47}As$ 이종접합 구조를 갖는 제작된 0.1-${\mu}m$ ${\Gamma}$-gate MHEMT 소자에 대하여 파라미터 보정 작업을 수행한 후 항복 특성에 영향을 주는 요소들을 분석하였다. 깊은 준위 트랩 효과를 고려한 충돌 이온화 및 게이트 전계를 분석하였고, 인듐(In) 몰 성분 변화에 따른 $In_xGa_{1-x}As$ 채널에서의 항복 특성 예측을 위한 충돌 이온화 계수를 경험적으로 제안 적용하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제12권3호
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• pp.139-148
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• 2000

본 연구에서는 유체가 채워진 착저식 유연막 구조물과 파와의 상호작용 문제를 유탄성 이론을 사용하여 살펴보았다. 먼저 동역학적 문제를 풀기에 앞서 유체로 채워진 유연막 내부에 일정한 압력이 작용하였을 때, 유연막의 형상과 막에 작용하는 초기장력을 정역학문제를 풀어 구한다. 동역학적 문제를 풀기 위하여 유체영역을 내부영역과 외부영역으로 나누어, 내부영역을 유연막을 경계로 영역 1과 영역 2로 다시 나눈다. 내부영역에서는 경계요소법을 사용하여 파동장을 풀고, 외부영역에서는 고유함수전개법을 사용하여 해를 구한다. 두 영역이 만나는 정합면에서 이미 구한 해를 정합시켜 완전한 해를 구한다. 유연막의 거동은 원주 좌표계를 사용하여 유도된 선형화된 막방정식을 사용하여 이때 외력은 영역 1과 영역 2의 압력차로 주어지므로 영역 1과 영역 2의 해는 막방정식을 통하여 연성된다. 유체가 채워진 착저식 유연막 방파제의 성능에 미치는 중요한 변수로는 유연막의 형상(폭, 높이)과 유연막 내부압력, 유체의 밀도이다. 설계변수들을 바꿔가면서 유연막에 의한 파랑제어 효과를 투과율을 통하여 살펴보았다. 또한 파의 입사각도에 따른 파랑제어 효과를 함께 고찰하였다. 수치계산결과는 Ohyama의 실험결과와 비교하였고 두 결과는 정량적인 값 차이가 나지만 정성적으로 일치하고 있음을 확인하였다. 적절히 설계된 유연막은 소형어항 보호용이나 레저용 방파제로 활용할 수 있는 가능성을 발견하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제31권4호
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• pp.340-349
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• 1995

본 연구는 현재 국내에서 일부 사용되는 쌍끌이 중층망어구어법에서 문제점으로 지적되고 있는 망고를 보다 크게 하는 것, 망목에 뜸이 걸리는 것, 네트드럼에 감기는 어구 부피를 줄이는 것 등의 해결방법으로 카이트(kite)의 적용을 검토한 것이다. 중층망의 모형에 카이트를 부착하여 회류수조에서 모형실험을 통하여 유속에 따른 어구의 저항 및 전개성능을 비교 조사하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 유체저항은 지수함수곡선의 모양을 보여 유속이 낮을 때는 저항의 증가폭이 작지만 유속이 클 때는 저항의 증가폭이 커지며, 카이트망의 저항이 중층망의 0.68~0.72배로 작다. 2. 망고는 지수함수곡선의 모양으로 감소하는 양상을 보이며, 유속 1.3m/sec 이하에서는 카이트망의 망고가 중층망보다 작지만 1.5m/sec 이상에서는 크며, 유속이 커질수록 그 차이도 커진다. 망폭은 유속 2.0m/sec 이하에서는 유속이 커짐에 따라서 다소 커지나 그 이상에서는 거의 같으며, 카이트망과 중층망은 거의 같다. 3. 망구모양은 모두 유속이 커짐에 따라서 납작해지는 타원형모양을 이루며, 망구면적은 유속이 커짐에 따라서 지수함수곡선의 형태로 작아진다. 여과량은 로그함수의 곡선 형태를 보이고 있는데, 유속 1.3m/sec 이하에서는 카이트망의 여과량이 중층망보다 적지만, 1.5m/sec에서는 카이트망의 여과량이 중층망보다 약 3%, 2.0m/sec에서는 약 11%, 2.5m/sec에서는 약 16% 더 많다

• 대한조선학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.127-138
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• 1996

고속선의 내항성능 해석 방법으로 스트립 방법, 통합이론(Unified theory), 3차원 판넬 방법등이 널리 사용되고 있다. 스트립 이론은 2차원적 해석 방법으로 전진속도가 빠른 경우나 추파중 저주파수 영역에서 유체력 계수와 운동응답이 정확하지 않으며, 통합이론은 내부영역에서는 2차원적 해석을 사용하고 외부영역은 세장체 이론을 사용하여 해석하는 방법으로 수학적으로 복잡한 단점이 있다. 3차원 판넬 방법을 이용한 해석은 계산 시간이 오래 걸리지만 고속인 경우에 모든 주파수 영역에서 정확한 해를 주는 것으로 알려져 있고, 전산기의 급속한 발달과 더불어 가장 권장되는 방법이다. 본 논문에서는 고속선의 해석에 전통적으로 사용되고 있는 스트립 법에 의한 해석과 3차원 판넬 방법을 이용한 해석법을 비교한다. 3차원 판넬 방법에 의한 해석은 쏘오스 분포법과 전진하면서 동요하는 그린 함수를 사용하고, 그린 함수의 수치, 계산은 Hoff의 방법을 이용하였고, 그린 함수는 종축에 대한 대칭 관계를 이용하여 계산 시간을 줄였다. 계산에 사용된 선종은 카타마란(Catamaran) 형태의 고속선이며 상기 두 방법에 의해 구해진 유체력 계수, 파강제력과 주파수 응답함수 등을 비교하였고, 또한 불규칙파중 운동응답의 계산 결과를 비교 검토해 보았다.

• 대한조선학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1-14
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• 1996

IMO 조종성잠정기준 4가지 항목중, 특히 비대선형의 경우 침로안정성이 문제시될 수 있다. 본 연구의 목적은 타의 스팬길이에 따른 면적 변화가 침로안정성에 미치는 영향을 조사함으로써, 타면적 증감에 의한 침로안정성 개선 방법을 모색하고자 한다. 본 연구에서는 타직압력과 관련된 실험 정수들과 조종유체력미계수와의 관계를 정식화하였고, 타직압력과 관련된 각종 구속모형시험을 실시하여 타면적 변화에 따른 조정유체력미계수의 변화를 구하고, 이로부터 침로안정성을 비교, 분석하였다. 또한 조종성 시뮬레이션 기법을 이용하여 타면적 증감에 따른 조종성능 개선 효과를 검토하였다. 연구 결과, 타면적 증가는 침로안정성을 저해할 가능성이 있으며, 그 원인은 스팬길이 증가로 인한 타 상부와 선미 오버행 하부의 공간이 작아지기 때문이다. 이 공간은 조종운동시정류계수에 큰 영향을 미치며, 이것이 침로안정성과 관련된다는 것을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권11호
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• pp.1051-1060
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• 2014

본 연구에서는 분산 메모리환경 병렬프로그래밍 모델의 표준인 MPI (Message Passing Interface) 기법과 침수해석 모형인 DHM(Diffusion Hydrodynamic Model) 모형을 연계하여 침수모형을 병렬화하고 기존의 기법으로 복잡하고 장시간의 계산시간을 요구하였던 계산에 대해 향상된 계산 성능을 구현하고자 하였다. 개발된 모형을 다양한 침수 시나리오를 바탕으로 가상유역과 실제유역에 대하여 코어 개수별로 모의함으로써 제내지 침수에 따른 침수범위 및 침수위의 추정, 및 계산시간 단축 효과를 입증 하고 병렬기법에 대한 홍수해석 분야의 적용성을 입증하고자 하였다. 본 연구에서 개발된 모형의 검증을 위하여 2차원 가상 제내지 및 실제 침수 사례에 대하여 적용하였고, 적용결과 동일한 정확도를 기준으로 계산시간 면에서 단일 코어와 비교하여 멀티코어를 사용한 경우 약 41~48%의 개선효과가 나타나는 것을 확인하였다. 본 연구에서 개발된 병렬해석 기법을 이용한 침수해석 모형은 멀티코어를 적용하여 짧은 계산시간으로 침수심, 침수구역, 홍수파 전달속도 등이 계산 가능하여, 실제 홍수 발생 시 침수지역에서의 신속한 예측 및 대처, 홍수위험지도 구축 등에 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권5호
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• pp.505-511
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• 2023

본 논문에서는 소형어선의 운동 응답을 예측하기 위해 딥러닝 모델을 구축하였다. 크기가 다른 두 소형어선을 대상으로 유체동역학 성능을 평가하여 데이터세트를 확보하였다. 딥러닝 모델은 순환 신경망 기법의 하나인 장단기 메모리 기법(LSTM, Long Short-Term Memory)을 사용하였다. 딥러닝 모델의 입력 데이터는 6 자유도 운동 및 파고의 시계열 데이터를 사용하였으며, 출력 라벨로는 6 자유도 운동의 시계열 데이터로 선정하였다. 최적 LSTM 모델 구축을 위해 hyperparameter 및 입력창 길이의 영향을 평가하였다. 구축된 LSTM 모델을 통해 입사파 방향에 따른 시계열 운동 응답을 예측하였다. 예측된 시계열 운동 응답은 해석 결과와 전반적으로 잘 일치함을 확인할 수 있었다. 시계열의 길이가 길어짐에 따라서 예측값과 해석 결과의 차이가 발생하는데, 이는 장기 데이터에 따른 훈련 영향도가 감소 됨에 따라 나타난 것으로 확인할 수 있다. 전체 예측 데이터의 오차는 약 85% 이상의 데이터가 10% 이내의 오차를 보였으며, 소형어선의 시계열 운동 응답을 잘 예측함을 확인하였다. 구축된 LSTM 모델은 소형어선의 모니터링 및 경보 시스템에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국항해항만학회지
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• 제38권4호
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• pp.335-341
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• 2014

최근 고유가와 환율변동 등 어려운 시장상황 속에서 해운선사는 선박의 대형화와 고속화를 요구하고 있다. 선사들은 선박의 운용유지비 절감을 우선적으로 요구하고 있으며, 이에 조선소에서는 기술경쟁력 유지를 위한 방안으로 속도성능 향상에 중점을 두고 지속적으로 노력 하고 있다. 본 논문에서는 에너지 절약형 선형개발에 중점을 두고 유동제어 띠를 사용한 선박의 저항성능 향상에 관하여 소개한다. 본 연구는 혹등고래(Humpback Whale)의 배 주위에 있는 기다란 줄 무늬 형상을 응용하여 선체표면에 "오목하고 길게 팬 줄 형상 또는 볼록하고 기다란 줄 형상"(이하, 유동제어 띠라고 함)을 단일로 적용하였다. 현재, 제안된 형상은 특허출원이 되어 있다. 이 형상은 선체표면의 압력분포 변화와 압력강하 현상 등을 효과적으로 제어하는 역할을 한다. 실선 적용 시 장점은 블록조립이 완성된 후에 선체표면에 부가물을 부착하는 종래기술과 비교하여 볼 때 블록제작 단계에서 단면형상을 반영할 수 있다는 점에서 비용을 절약할 수 있다고 판단된다.