• 한국가시화정보학회지
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• 제21권1호
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• pp.80-93
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• 2023

We performed numerical simulations of blood flow in an arterial cerebral artery aneurysm to investigate the hemodynamic behavior after coil embolization. A patient-specific model was created based on CTA data. We also conducted the coil embolization simulation to obtain the coil placement within the aneurysm. Blood was assumed to be an incompressible Newtonian fluid, and both the vessel and coil were considered rigid walls. The pulsatile boundary condition was applied at the inlet, and the outflow boundary conditions were used at the outlets. Our findings demonstrated that the coil embolization significantly reduces the blood volume flowrate entering the aneurysm by effectively blocking the inflow jet, leading to a decrease in both TAWSS and WSS, especially at the systolic peak in the impingement zone. While several high OSI regions disappeared over the aneurysm surface, we observed high OSI regions with a relatively small area where the coil did not completely occlude the aneurysm. Overall, these results quantitatively analyzed the effectiveness of coil embolization by focusing on hemodynamic indicators, potentially preventing aneurysm rupture. The present work could contribute to the development of patient-specific coil embolization.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.27-27
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• 2021

세굴은 유체와 유사의 상호작용으로 발생하는 중요한 자연 현상 중 하나로, 구조 및 지반 붕괴, 홍수, 생태계 파괴 등의 문제를 야기할 수 있다. 이러한 세굴 현상을 예측하기 위해 많은 수치적 연구가 진행되어왔지만, 대부분의 연구가 기존 격자기반방법인 유한체적법 (FVM)과 개별요소법 (DEM)이 연성된 모델을 이용하였고, 이는 격자 의존도로 인한 정확도와 효율성의 문제점을 보였다. 해결책으로 입자기반 유체해석 방법인 약압축성 SPH (WCSPH)와 개별요소법의 결합모델을 이용한 모의가 연구되어 왔지만, 단순 밀도차를 활용한 유체해석방법이 압력의 불안정성을 야기하여 유사의 운동에도 영향을 주는 결과를 보였다. 또한, 개별요소법의 특성상 모의 입자의 크기를 실제 실험 입자의 크기와 동일하게 설정하면서 입자수가 지나치게 증가해 계산의 효율성이 현저히 낮아지게 되었고, 이로 인해 실제 자연 지형에 적용하는데 어려움을 보여주었다. 본 연구에서는 향상된 세굴 수치모의해석을 위해 반복법을 통해 안정적인 유체 압력을 계산하는 비압축성 SPH (ISPH)와 개별요소법을 연성한 ISPH-DEM 모델을 사용하였다. 또한, 계산속도 향상을 위해 하나의 입자가 다수의 작은 입자의 움직임을 대표하는 Coarse-grained 방법을 적용하여 기존 모델을 개선하였다. 개선된 모델을 NFLOW ISPH PURPLE 소프트웨어를 이용하여 세굴 현상을 수치 모의하였고 실험 결과와 검증을 진행한 결과, 세굴의 깊이, 너비, 형상 등을 비교하였을 때 약 10% 이내의 오차를 보였고, Coarse-grained 방법을 통한 입자 수 감소로 최소 13배 증가된 해석 속도를 보였다. 이를 통해 본 연구에서 제시된 모델이 실제 자연 지형에서의 적용가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제43권1호
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• pp.112-121
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• 2024

배관시스템은 유체를 장거리로 이송시키는 장비로서 많은 산업군에서 사용되고 있다. 고압의 배관에서는 빠른 유속으로 인하여 소음이 크게 발생하고 있으며, 이러한 소음을 저감 시키기 위한 많은 연구가 수행되고 있다. 이 논문에서는 고온·고압의 배관내 밸브 유동을 원인으로 발생하는 유동유발진동과 음향유발진동을 설계단계에서 예측하고 정량적으로 분석을 위한 배관 소음 해석 기법을 개발하였다. 이를 위하여 배관의 내부 유동 예측을 위한 고정밀 유동 해석기법을 개발하였으며, 파수-주파수 분석법을 이용하여 주파수 대역별 압축성/비압축성 압력의 기여도를 평가하였다. 그리고 유한요소 해석법(Finite Element Method, FEM)을 기반으로 한 저·중 주파수 대역의 진동소음 해석기법을 개발하였으며, 통계적 에너지 분석법(Statistical Energy Analysis, SEA)을 기반으로 한 중·고 주파수 대역에서의 방사소음해석 기법을 개발하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권10호
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• pp.105-116
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• 2011

지금까지 순간 변위시험 (slug test)를 이용해 연직차수벽의 현장투수계수를 평가할 수 있는 이론해는 제시된 바가 없다. 최근 부분 관입된 우물(well)형상에 적용 가능한 이론해에 관한 연구가 발표되었으나, 이는 무한 경계조건인 대수층에만 국한되고 좁은 벽체형상의 연직차수벽의 경계 조건에는 그대로 적용될 수 없다. 이러한 연직차수벽 경계조건을 고려하기 위해, 본 연구에서는 가상 우물법(method of imaginary well)을 도입하여 기존 이론해를 수정하였다. 연직차수벽의 경계조건은 기존 문헌에서 제시한 두 가지 조건을 적용하였다. 첫 번째 경계조건은 연직차수벽 경계에 일정 수두 조건을 적용하고, 두 번째는 경계면에 불투수 경계조건을 적용하였다. 본 논문에서는 연직차수벽의 현장투수계수를 평가할 수 있도록 각 경계조건에 대하여 정상 상태 조건에 대한 일반적인 형상계수를 제시하였다. 첫 번째 경계조건의 경우, 연직차수벽의 투수계수가 연직차수벽이 존재하지 않는 대수층 조건보다 크게 평가되었으며, 두 번째 방법의 경우는 더 작게 평가되었다. 본 연구에서 제시한 수정 이본해를 통해 얻어진 투수계수는 경험식을 바탕으로 무한 대수층에 적용하기 위해 제안된 Bouwer and Rice 방법을 보정하여 다양한 연직차수벽 경계조건에 대해 실제 현장투수계수가 Bouwer and Rice 방법에 의한 결과 보다 1.2~1.7배 큼을 확인하였다. 또한, 연직차수벽 뒷채움재의 압축성을 고려한 기존 해석결과와 비교로부터, 본 논문에서 제시한 이론해는 뒷채움재가 비압축성에 상응하는 값을 제시하는 것을 확인할 수 있었다.

• 청정기술
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• 제25권4호
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• pp.324-330
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• 2019

선택적 촉매환원법은 산업 설비에서 분사되는 배기가스의 탈질 과정에 유용한 방법이다. 촉매 층 입구에서의 암모니아-질소산화물의 혼합비 분포는 탈질 과정에서 중요하다. 본 연구에서는 전산해석 기법을 이용하여 탈질설비의 입구 배기가스 내 질소산화물의 유동 분포에 따른 암모니아 분사 노즐의 유량을 조절하여 NH₃/NO 몰 비의 균일도를 개선하였다. 출구 X/H = 3 지점에서의 몰 비에 의한 평균제곱근오차 값을 최적화 변수로 선정하였고 실험계획법을 기반 한 최적화 알고리즘을 도입하였다. 균일, 포물선, 상향 솔림, 임의 등 4가지 입구 유동 형태에 대해 8개의 분사 노즐의 암모니아 분사 유량을 도출하였다. 정상상태의 비압축성 점성 이차원 유동장 해석을 위해 상용 소프트웨어인 ANSYS-FLUENT에 k-𝜖 난류모델을 적용하였다. 본 해석의 결과, 입구 배기가스의 유동 형태 별로 9.58%에서 80.0% 의 몰 비 개선 효과를 나타내었다.

• 한국음향학회지
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• 제39권6호
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• pp.524-532
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• 2020

본 논문에서는 무선진공청소기용 팬 모터 단품으로부터 방사되는 공력소음을 저감하기 위하여 팬 모터 단품 내부의 기존 임펠라에 스플리터 날개를 설계하였다. 우선, 팬 모터 단품, 특히 임펠라의 유동장을 분석하기 위하여 전산유체역학 기법을 사용하여 비정상, 비압축성 Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS) 방정식을 수치적으로 해석하였다. 예측한 유동장 결과를 입력값으로 Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H) 적분 방정식을 풀어 임펠라로부터 방사되는 소음을 수치적으로 예측하였다. 예측한 음압스펙트럼과 측정값의 비교를 통하여 수치해석방법의 유효성을 검증하였다. 예측한 유동장 결과에 대한 추가 분석을 통하여 임펠라 날개 사이에서 강한 와류가 형성되는 것을 확인하였다. 와류는 유동에는 손실로 소음에는 소음원으로 작용하기 때문에 기존 임펠라에 스플리터 형상을 추가 설계하여 와류를 억제하고자 하였다. 스플리터의 길이와 위치를 설계 인자로 선정하였으며, 다구찌 기법을 사용하여 각각의 설계 인자가 공력소음에 미치는 영향도를 살펴보았다. 이 결과로부터 최소소음을 나타내는 스플리터의 최적 위치와 길이를 결정하였다. 최종 선정된 설계안에 대한 추가 해석을 통하여 소음성능이 개선됨을 확인 하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.661-669
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• 2007

바람에 저항하는 초고층 건물, 비행기나 자동차, 물에 저항하는 선박 등은 동일한 거동을 보여준다. 즉, 유속이 빨라 질경우, 건물 혹은 비행기, 자동차, 선박 뒤편에는 마이너스 압력과 와류가 발생하게 되는데 이로 인해 건물에서는 변위가 크게 발생하게 되고, 비행기나 자동차, 선박 등에서는 속력이 저하된다. 본 연구에서는 흡입과 방출이라는 기법을 이용하여 유체의 흐름을 우리가 원하는대로 적극적으로 제어하고자 한다. 그렇게 할 수만 있다면 초고층 건물에서의 변위를 대폭 줄일 수 있을 것이고, 자동차나 비행기 선박 등은 더 빠른 속도로 달릴 수 있을 것이다. 그렇다면 문제는 유체를 제어하기 위한 최적의 흡입 혹은 방출량을 구하는 것이고, 이 최적의 양들을 어떤 방법으로 구하는 것이냐 하는 것이다. 본 연구는 최적화 기법을 사용하여 Navier-Stokes 유체를 받는 물체의 표면에서 최적의 흡입, 그리고 방출량을 결정하려는 시도에서 출발하였다. 그러나 이 문제는 큰 Reynols Number 상태에서는 높은 비선형성으로 인하여 직접 한번에 Navier-Stokes 유체의 해석조차 불가능하였고, 더군다나 너무나 많은 변수로 인하여 기존의 방법으로는 최적화는 도저히 불가능 하였다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위한 최적화 알고리즘을 제안하고, 또한 수렴속도도 대폭 증가시키기 위한 매우 효율적인 몇 가지 방법들을 제안하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권11호
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• pp.897-903
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• 2015

본 연구에서는 냉온 자극요법의 열전달 특성을 정량적으로 파악하고자 한다. 축대칭 비압축성 Navier-Stokes 방정식 및 에너지 방정식의 해법을 위해 SIMPLE 알고리즘에 기반을 둔 유한체적법을 사용하였다. 혈액의 관류를 고려하기 위해 Pennes bio-heat 방정식을 추가로 적용하였다. 다양한 온도조건에 따른 피부 아래 각 지점에서의 열 침투양상을 분석하였다. 수치해석을 통하여 다양한 입력온도들에 대하여 역치 온도에 도달하는 영역들을 발견하였다. 또한, 페니스 효과로 인하여 피부 심부로 갈수록 외부 자극에 대한 온도변화가 완만함을 확인하였으며, 진피부분의 온도가 역치에 도달하기 위해서는 온 자극 및 냉 자극은 47도 및 7도 내외로 주어져야 함을 발견하였다. 본 논문의 수치해석을 통해 구축된 데이터베이스는 경혈 냉온 자극 치료기의 최적설계 시에 활용된다.

• 한국도로학회논문집
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• 제4권2호
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• pp.33-42
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• 2002

포장은 건조수축이나 온도변화 또는 차량의 반복하중 등으로 인하여 균열이 발생하게 된다. 발생된 균열 부위로 우수의 침입 및 비압축성 물질이 침투하여 하부층의 지지력 저하, 과다한 스폴링, 2차 균열 등의 파손이 발생하게 된다. 이런 문제점을 해소하기 위해서는 균열폭을 제한하여 관리해야하며 이것은 정확한 균열폭 감지를 필요로 한다. 현재의 측정방법은 공간적 시간적으로 많은 제약을 받는 현미경을 이용한 육안조사가 전부인 실정이다. 본 연구의 목적은 망원렌즈를 장착한 자동포장상태 조사장비를 사용하여 도로에서 주위차량과 비슷한 속도로 주행하면서 가장 정확한 균열폭을 감지할수 있는 조건을 찾는 것이다. 본 연구는 모의조사를 통하여 균열폭 크기에 따른 카메라 초점거리를 결정하고 망원렌즈를 부착한 카메라로 노면을 확대 촬영한 자료를 이미지프로세싱 프로그램인 STADI-2에서 여러 가지 factor를 사용하여 산출된 균열폭과 현장조사를 통하여 현미경으로 실측한 균열폭을 비교 분석한 결과, 이미지프로세싱을 이용한 최적균열폭 감지조건을 제시하였다. 연구결과 CRCP(연속철근콘크리트포장)에서는 카메라 초점거리 75mm를 사용하여 균열폭 0.5mm$\sim$1.2mm일때 정확도 80%이상으로 측정 가능했으며 아스팔트포장에서는 카메라 초점거리 12.5mm를 사용하여 균열폭 1.8mm$\sim$3.3mm에서 90%의 정확도로 균열폭을 감지할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.235-242
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• 2017

능동 파괴 방호 구동제어기는 기계, 항공 및 군사 분야 등에서 사용될 수 있는 제어기로서, 상대의 비행물체를 능동제어를 통해 추적 타격하는데 사용된다. 구동제어기를 이용하여 목표지점까지의 정밀도를 갖고 동작이 유지되어야 하기 때문에, 이에 대한 신뢰성 확보가 대단히 중요하다. 이러한 구동제어기가 사용되는 주위 환경의 온도는 약 $-32^{\circ}C{\sim}50^{\circ}C$($241^{\circ}K{\sim}358^{\circ}K$)이다. 신뢰성을 갖기 위해 구동제어기에서 중요시 간주되는 문제 중의 하나는 구동제어기 내의 열 발생이 어느 한계수준($85^{\circ}C$($358^{\circ}K$))이하로 유지되어야 정밀도와 신뢰성을 확보할 수 있다는 점이다. 따라서 구동제어기 내의 열 유동특성에 대한 연구와 분석이 필요하게 된다. 본 논문의 수치시뮬레이션을 위해 저 레이놀드 수 $k-{\epsilon}$ 난류모델과 비압축성 점성 유동을 가정하였고, 상용 소프트웨어인 Solid-Works Flow Simulation을 사용하였다. 본 논문의 목적은 각종 칩이나 보드 등을 갖는 구동제어기 내부의 열 유동 특성을 해석하여 구동제어기의 안전한 설계를 하는데 있다. 해석으로부터, 보드들과 칩들의 온도분포가 어떤 한계 수준 이내에 있음을 보여준다.