• Geomechanics and Engineering
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• 제29권4호
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• pp.435-449
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• 2022

In this paper, unreinforced and geogrid-reinforced soil foundations were modeled by discrete element method and this performed under surface strip footing loads. The effects of horizontal position of geogrid, vertical position, thickness, number, confining pressure have been investigated on the footing settlement and propagation of tensile force along the geogrids. Also, interaction between rectangular tunnel and strip footing with and without presence of geogrid layer has been analyzed. Experimental results of the literature were used to validation of relationships between the numerically achieved footing pressure-settlement for foundations of reinforced and unreinforced soil. Models and micro input parameters which used in the numerical modelling of reinforced and unreinforced soil tunnel were similar to parameters which were used in soil foundations. Model dimension was 1000 mm* 600 mm. Normal and shear stiffness of soils were 5*10⁵ and 2.5 *10⁵ N/m, respectively. Normal and shear stiffness of geogrid were 1*10⁹ and 1*10⁹ N/m, respectively. Loading rate was 0.001 mm/sec. Micro input parameters used in numerical simulation gain by try and error. In addition of the quantitative tensile force propagation along the geogrids, the footing settlements were visualized. Due to collaboration of three layers of geogrid reinforcements the bearing capacity of the reinforced soil tunnel was greatly improved. In such practical reinforced soil formations, the qualitative displacement propagations of soil particles in the soil tunnel and the quantitative vertical displacement propagations along the soil layers/geogrids represented the geogrid reinforcing impacts too.

• 청정기술
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• 제14권1호
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• pp.61-68
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• 2008

연료전지기술은 환경적으로 유해한 오염물질을 발생시키지 않으려, 높은 에너지 밀도를 가지는 청정에너지기술이다. 특히 고분자전해질 연료전지(Polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)는 넓은 응용분야로 인해 최근 큰 관심을 받고 있으며, 폭넓은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 단위전지 내 연료극(anode) 및 공기극(cathode) 촉매 층을 대상으로 고분자전해질연료전지의 운전시간 경과에 대한 성능변화 및 안정성을 예측하는 모델링을 수행하였다 촉매층에서 발생하는 단위전지의 주요한 성능감소 원인으로 연료극에서의 일산화탄소 피독 현상을 고려하였다. 전지의 장기간 운전모델링 결과 연료극에 공급되는 기체 내의 일산화탄소 비율이 클수록 단위전지성능의 안정성이 크게 감소되는 것으로 나타났다. 또한 장기 운전시 공기극의 느린 산소환원반응과 백금의 용해와 소결에 의해 전지의 성능이 감소되는 것으로 나타났다. 이들을 극복하는 방안으로 연료극에 공급되는 수소의 비율을 높이고 공기극의 촉매층 내에 있는 백금양을 높이는 것을 제안하고자 한다.

• 화약ㆍ발파
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• 제40권4호
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• pp.15-26
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• 2022

최근 건축물의 노령화에 따른 건물 전체 기능저하와 화재 및 지반침하와 같은 재난에 따른 건축물의 안정성 저하로 구조물 해체 수요가 급격히 증가하는 추세이다. 특히, 구조물 구성부위의 변형이나 손상의 정도가 심각한 구조물은 부재 내 집중하중이 발생하여 구조물 전체의 안정성이 저하되어 빠른 시일 내에 안전하게 구조물 해체가 가능한 시공기술에 대한 수요가 증가하고 있다. 또한, 노후 구조물에 대한 비인가 증축이나 불법 개조와 같은 구조적 변경으로 시공 당시 건물의 설계도면과 상이한 경우가 빈번하다고 보고되어오고 있다. 본 연구에서는 해체 대상 구조물의 시공 당시 도면과 현 시점 구조와의 차이점을 보완하기 위하여, 실내외 구조 표면에 대한 실측값을 활용하여 3차원 모델을 역설계하는 기법을 제안하였다. 실제 해체 시공 예정인 건축물을 대상으로 구조물 외곽에 대하여 드론 촬영을 실시하고 구조물 내부는 LiDAR 스캐닝을 수행하여 건물외곽과 실내에 대한 점군데이터를 획득한다. 각각 점군데이터는 Smartmapper를 활용하여 정밀하게 정합되며 2차원 도면제작과 3차원 구조해석용 모델 작성에 사용된다. 제안된 역설계 기법을 검증하기 위하여 드론화상자료, LiDAR 스캐너자료, 정합자료로부터 생성된 3차원 모델과 실측된 부재간의 거리를 비교하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.80-81
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• 2012

Recently, one of the critical issues in the etching processes of the nanoscale devices is to achieve ultra-high aspect ratio contact (UHARC) profile without anomalous behaviors such as sidewall bowing, and twisting profile. To achieve this goal, the fluorocarbon plasmas with major advantage of the sidewall passivation have been used commonly with numerous additives to obtain the ideal etch profiles. However, they still suffer from formidable challenges such as tight limits of sidewall bowing and controlling the randomly distorted features in nanoscale etching profile. Furthermore, the absence of the available plasma simulation tools has made it difficult to develop revolutionary technologies to overcome these process limitations, including novel plasma chemistries, and plasma sources. As an effort to address these issues, we performed a fluorocarbon surface kinetic modeling based on the experimental plasma diagnostic data for silicon dioxide etching process under inductively coupled C4F6/Ar/O2 plasmas. For this work, the SiO2 etch rates were investigated with bulk plasma diagnostics tools such as Langmuir probe, cutoff probe and Quadruple Mass Spectrometer (QMS). The surface chemistries of the etched samples were measured by X-ray Photoelectron Spectrometer. To measure plasma parameters, the self-cleaned RF Langmuir probe was used for polymer deposition environment on the probe tip and double-checked by the cutoff probe which was known to be a precise plasma diagnostic tool for the electron density measurement. In addition, neutral and ion fluxes from bulk plasma were monitored with appearance methods using QMS signal. Based on these experimental data, we proposed a phenomenological, and realistic two-layer surface reaction model of SiO2 etch process under the overlying polymer passivation layer, considering material balance of deposition and etching through steady-state fluorocarbon layer. The predicted surface reaction modeling results showed good agreement with the experimental data. With the above studies of plasma surface reaction, we have developed a 3D topography simulator using the multi-layer level set algorithm and new memory saving technique, which is suitable in 3D UHARC etch simulation. Ballistic transports of neutral and ion species inside feature profile was considered by deterministic and Monte Carlo methods, respectively. In case of ultra-high aspect ratio contact hole etching, it is already well-known that the huge computational burden is required for realistic consideration of these ballistic transports. To address this issue, the related computational codes were efficiently parallelized for GPU (Graphic Processing Unit) computing, so that the total computation time could be improved more than few hundred times compared to the serial version. Finally, the 3D topography simulator was integrated with ballistic transport module and etch reaction model. Realistic etch-profile simulations with consideration of the sidewall polymer passivation layer were demonstrated.

• 대한환경공학회지
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• 제36권2호
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• pp.84-95
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• 2014

최근 미국과 일본을 중심으로 높은 공극과 압축성이라는 장점을 지닌 압축성 섬유여재 여과에 대한 다양한 기술이 개발되면서 이를 이용한 집약적 하 폐수 처리에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 다양한 유입수질의 하수에 대하여 압축성 섬유여재 여과의 적용성을 검토하고자 하며, 해당 유입수에 대한 최적의 운전조건을 도출하고자 한다. 이를 위하여 예비 실험으로서 추적자 시험을 진행하였으며, 이를 통하여 다양한 압축률 및 여과율에서의 여과 양상을 검토하였다. 그 결과 높은 압축률에서 높이에 따라 다른 공극률이 적용되어 이론적인 결과값과의 뚜렷한 차이를 관찰할 수 있었다. 하수처리장의 침사지 유출수를 대상으로 다양한 압축률 조건에서 압축성 섬유여재 여과의 TSS 제거 및 제거 입자크기분포를 살펴본 결과, 압축률 30%가 최적의 운전조건으로서 제거효율 70% 이상을 나타냈으며, 작은 크기의 입자 제거율 증대를 위해 최소 15% 이상의 압축률이 요구되었다. 또한 여과 유출수 농도의 주요 영향인자인 $10{\mu}m$ 이하 입자의 제거 효율을 증대시키기 위해서는 응집과 같은 추가 공정이 필요하다고 판단되었다. 모델링 결과를 통하여 압축률이 증가할수록 여과 초기에 입자 크기에 따른 TSS 제거효율이 두드러지게 나타남을 관찰하였고, 유입수의 입자크기분포에서 가장 큰 비율을 차지하는 $10{\mu}m$ 크기 입자를 대상으로 높이에 따른 모델링 결과 높이 150-300 mm 여재층이 해당 입자 크기에 대하여 가장 활발한 여과 작용을 나타내었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권12호
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• pp.33-40
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• 2021

도심지에서 빈번하게 발생하는 지반함몰 사고는 지하시설물의 노후화, 지하개발 활동에 따른 지반의 교란과 지하수 변화 등 다양한 원인에 의해 발생하고 있다. 지반함몰 위험을 사전 예측하기 위해서는 지반함몰 사고에 영향을 미치는 인자들에 대한 지반 공학적 및 수리학적 검토가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 현재 운영되고 있는 지반조사 데이터 및 지하수위 변동 정보를 이용하여 지반함몰이 발생한 연구대상 지역의 3차원 지반모델링 및 월별 지하수위에 대한 자료 분석을 수행하였으며, 이를 활용해 실제 지반함몰 발생 이력과 지반조건 및 지하수위 변화와의 관계성을 확인하였다. 또한, 기존 시추정보에서 통일 분류 체계(USCS)에 따라 제시된 흙의 공학적 특성을 지반함몰과 연관된 공학적 지표인 흙의 내부 침식 민감도로 재구성하여 지반함몰 위험도를 가시화하는데 활용하는 방법론을 제시하였다. 연구결과, 지반함몰 발생 지역의 지반은 내부 침식이 취약한 모래(SM, SC, SP, SW)가 40% 이상 구성되어 있음을 확인했으며, 지하수위 변화에 따른 지반함몰 발생빈도와의 관계성도 확인할 수 있었다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.315-315
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• 2017

In Japan, more than 80 % of soybean growing area is converted fields and excess water is one of the major problems in soybean production. For example, recent study (Yoshifuji et al., 2016) suggested that in the fields of shallow groundwater level (GWL) (< 1m depth), rising GWL even in a short period (e.g. 1 day) causes inhibition of soybean growth. Thus it becomes more and more important to predict GWL and soil moisture in detail. In addition to conventional surface drainage and underdrain, FOEAS (Farm Oriented Enhancing Aquatic System), which is expected to control GWL in fields adequately, has been developed recently. In this study we attempted to predict GWL and soil moisture condition at the converted field with FOEAS in Biwa lake reclamation area, Shiga prefecture, near the center of the main island of Japan. Two dimensional HYDRUS model (Simuinek et al., 1999) based on common Richards' equation, was used for the calculation of soil water movement. The calculation domain was considered to be 10 and 5 meter in horizontal and vertical direction, respectively, with two layers, i.e. 20cm-thick of plowed layer and underlying subsoil layer. The center of main underdrain (10 cm in diameter) was assumed to be 5 meter from the both ends of the domain and 10-60cm depth from the surface in accordance with the field experiment. The hydraulic parameters of the soil was estimated with the digital soil map in "Soil information web viewer" and Agricultural soil-profile physical properties database, Japan (SolphyJ) (Kato and Nishimura, 2016). Hourly rainfall depth and daily potential evapo-transpiration rate data were given as the upper boundary condition (B.C.). For the bottom B.C., constant upward flux, which meant the inflow flux to the field from outside, was given. Seepage face condition was employed for the surrounding of the underdrain. Initial condition was employed as GWL=60cm. Then we compared the simulated and observed results of volumetric water content at depth of 15cm and GWL. While the model described the variation of GWL well, it tended to overestimate the soil moisture through the growing period. Judging from the field condition, and observed data of soil moisture and GWL, consideration of soil structure (e.g. cracks and clods) in determination of soil hydraulic parameters at the plowed layer may improve the simulation results of soil moisture.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권2호
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• pp.67-74
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• 2002

본 논문에서는 18절점 가정 변형률 솔리드 요소를 이용하여, 기계적 물리량과 전기적 물리량이 완전히 연성된 정적 문제를 해석할 수 있는 유한요소 정식화 과정을 유도하였다. 요소 결점의 축방향 변위 자유도 외에 전기 자유도를 추가하여 주어진 변위와 하중에 의해 발생하는 유도전압을 계산할 수 있다. 또한 가정 변형률 요소를 사용함으로써 박판형 구조물을 모델할 때 발생할 수 있는 잠김현상을 해소하였다. 유도된 유한요소 정식을 바탕으로 프로그램을 작성하였으며, 몇가지 수치예제에 적용하여 작성된 코드를 검증하였다. 본 요소를 이용하여, 여러 가지 변수가 THUNDER의 작동변위에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 통하여, 특정한 재료와 곡률을 갖출 경우 THUNDER의 작동성능이 향상됨을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제26권5호
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• pp.409-417
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• 2016

본 전통석유자원을 대체할 수 있는 석유자원으로 부상하고 있는 셰일가스가 부존된 셰일층은 낮은 투과성을 가지고 있어 생산성을 향상시키기 위해 수압파쇄법이 적용된다. 본 연구는 일반 시추공과 나선형 홈을 가지는 시추공을 모사한 축소 모형 시험체에 대해 실내수압파쇄 시험을 실행하고 초기파쇄압과 유체접촉상태를 비교 분석하여 공벽형상에 따른 수압파쇄결과를 알아보았다. 또 그 결과를 3차원 개별요소 프로그램인 3DEC을 이용한 수치해석 모델링 값과 비교하였으며, 선행연구 자료와 비교하여 신뢰성 있는 결과를 도출하고자 하였다. 실험결과 고압수의 접촉면적보다는 유도홈의 형태에 의한 응력집중의 효과가 수압파쇄에 더욱 효율적이였다. 따라서 고압수의 응력집중을 높일 수 있는 인공적인 유도홈을 만들 시 적은 수압으로 큰 파쇄효과를 나타낼 수 있을것으로 생각된다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제7권4호
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• pp.401-407
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• 2005

Simulations are currently an essential tool to develop and test wireless sensor networks (WSNs) protocols and to analyze future WSNs applications performance. Researchers often simulate their proposals rather than deploying high-cost test-beds or develop complex mathematical analysis. However, simulation results rely on physical layer assumptions, which are not usually accurate enough to capture the real behavior of a WSN. Such an issue can lead to mistaken or questionable results. Besides, most of the envisioned applications for WSNs consider the nodes to be at the ground level. However, there is a lack of radio propagation characterization and validation by measurements with nodes at ground level for actual sensor hardware. In this paper, we propose to use a low-computational cost, two slope, log-normal path­loss near ground outdoor channel model at 868 MHz in WSN simulations. The model is validated by extensive real hardware measurements obtained in different scenarios. In addition, accurate model parameters are provided. This model is compared with the well-known one slope path-loss model. We demonstrate that the two slope log-normal model provides more accurate WSN simulations at almost the same computational cost as the single slope one. It is also shown that the radio propagation characterization heavily depends on the adjusted model parameters for a target deployment scenario: The model parameters have a considerable impact on the average number of neighbors and on the network connectivity.