• 한국게임학회 논문지
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• 제7권2호
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• pp.11-20
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• 2007

본 논문에서는 큰 변형이 일어나는 얇은 쉘을 실시간에 시뮬레이션하는 기법을 제안한다. 쉘이란 나뭇잎이나 종이와 같이 이차원 구조라 할 수 있는 얇은 물체이다. 얇은 쉘의 시각적으로 사실적인 애니메이션을 실시간에 생성하는 것은 컴퓨터 그래픽스 분야에서 오랫동안 주요한 도전 과제였다. 본 논문에서는 연속체 역학에 있어서 가장 복잡한 쉘 이론에 의존하는 대신 Grinspun 등이 제안한 이산 쉘 에너지 함수를 채용하고, 지배방정식의 실시간 적분을 위해서는 쉘 구조를 위한 모달 와핑 기법을 개발한다. 이와 같은 새로운 시뮬레이션 기법은 삼차원 솔리드를 위해 개발된 종전의 모달 와핑 기법을 확장한 것이다. 본 논문에서 제안한 방법은 매우 많은 정점으로 이루어진 메쉬 구조의 큰 휨과 큰 꼬임 변형도 실시간에 사실적으로 생성할 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권12호
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• pp.1035-1042
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• 2014

엔진 마찰 저감은 엔진 개발의 중요한 항목이 되어왔다. 엔진의 기계적 마찰 손실 중 피스톤계의 마찰이 40~55%에 해당하고, 피스톤 부분의 마찰을 제거할 수 있다면 투입되는 전체 에너지의 5% 정도 향상시킬 수 있다. 엔진의 마찰 손실을 감소시키기 위해서 각 요소에서의 마찰 수준, 이에 영향을 미치는 인자에 대한 분석 및 다른 엔진들과의 비교분석이 필요하다. 하지만 기존 연구에서 마찰이 발생하는 윤활막의 연구들이 유체역학 바탕의 모델링에서 수행해 왔으나, 피스톤계의 윤활막이 크게는 마이크로에서 작게는 나노단위의 영역에 해당하므로 분자들간의 상호관계를 고려할 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 엔진 실린더 라이너를 따라 형성하는 유막의 운동을 미시적으로 접근하여 분자들간의 상호작용에 따른 마찰변화를 제시하고자 한다.

• Smart Structures and Systems
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• 제19권1호
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• pp.105-113
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• 2017

A microstructure-dependent dynamic model for silicon nanobeams with axial motion is developed by considering the effects of nonlocal elasticity and surface energy. The nanobeam is considered to subject to both transverse and longitudinal loads arising from nanostructural surface effect and all positive directions of physical quantities are defined clearly prior to modeling so as to clarify the confusions of sign in governing equations of previous work. The nonlocal and surface effects are taken into consideration in the dynamic behaviors of silicon nanobeams with axial motion including circular natural frequency, vibration mode, transverse displacement and critical speed. Various supporting conditions are presented to investigate the circular frequencies by a numerical method and the effects of many variables such as nonlocal nanoscale, axial velocity and external loads on non-dimensional circular frequencies are addressed. It is found that both nonlocal and surface effects play remarkable roles on the dynamics of nanobeams with axial motion and cause the frequencies and critical speed to decrease compared with the classical continuum results. The comparisons of the non-dimensional calculation values by present and previous studies validate the correctness of the present work. Additionally, numerical examples for silicon nanobeams with axial motion are addressed to show the nonlocal and surface effects on circular frequencies intuitively. Results obtained in this paper are helpful for the design and optimization of nanobeam-like microstructures based sensors and oscillators at nanoscale with desired dynamic mechanical properties.

• Geomechanics and Engineering
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• 제34권4호
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• pp.409-424
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• 2023

Response of the pipeline crossing fault is considered as the large strain problem. Proper estimation of the pipeline response plays important role in mitigation studies. In this study, an advanced continuum modeling including material non-linearity in large strain deformations, hardening/softening soil behavior and soil-pipeline interaction is applied. Through the application of a fully nonlinear analysis based on an explicit finite difference method, the mechanics of the pipeline behavior and its interaction with soil under large strains is presented in more detail. To make the results useful in oil and gas engineering works, a continuous pipeline of two steel grades buried in two clayey soil types with four different crossing angles of 30°, 45°, 70° and 90° with respect to the pipeline axis have been considered. The results are presented as the fault movement corresponding to different damage limit states. It was seen that the maximum affected pipeline length is about 20 meters for the studied conditions. Also, the affected length around the fault cutting plane is asymmetric with about 35% and 65% at the fault moving and stationary block, respectively. Local buckling is the dominant damage state for greater crossing angle of 90° with the fault displacement varying from 0.4 m to 0.55 m. While the tensile strain limit is the main damage state at the crossing angles of 70° and 45°, the cross-sectional flattening limit becomes the main damage state at the smaller 30° crossing angles. Compared to the stiff clayey soil, the fault movement resulting 3% tensile strain limit reach up to 40% in soft clayey soil. Also, it was seen that the effect of the pipeline internal pressure reaches up to about 40% compared to non-pressurized condition for some cases.

• Advances in nano research
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• 제16권3호
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• pp.231-249
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• 2024

When the amplitude of the vibrations is equivalent to that clearance, the vibrations for small amplitudes will really be significantly nonlinear. Nonlinearities will not be significant for amplitudes that are rather modest. Finally, nonlinearities will become crucial once again for big amplitudes. Therefore, the concrete panel system may experience a big amplitude in this work as a result of the high temperature. Based on the 3D modeling of the shell theory, the current work shows the influences of the von Kármán strain-displacement kinematic nonlinearity on the constitutive laws of the structure. The system's governing Equations in the nonlinear form are solved using Kronecker and Hadamard products, the discretization of Equations on the space domain, and Duffing-type Equations. Thermo-elasticity Equations. are used to represent the system's temperature. The harmonic solution technique for the displacement domain and the multiple-scale approach for the time domain are both covered in the section on solution procedures for solving nonlinear Equations. An effective data-driven solution is often utilized to predict how different systems would behave. The number of hidden layers and the learning rate are two hyperparameters for the network that are often chosen manually when required. Additionally, the data-driven method is offered for addressing the nonlinear vibration issue in order to reduce the computing cost of the current study. The conclusions of the present study may be validated by contrasting them with those of data-driven solutions and other published articles. The findings show that certain physical and geometrical characteristics have a significant effect on the existing concrete panel structure's susceptibility to temperature change and GPL weight fraction. For building construction industries, several useful recommendations for improving the thermo-mechanics' behavior of structural concrete panels are presented.

• 지질공학
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• 제12권1호
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• pp.35-51
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• 2002

본 논문은 화산암지역에 건설되는 비축기지를 대상으로 지표지질조사, 지표단열조사, 시추조사, 수리시험 결과 등을 토대로 지하수유동 수치모델 해석을 통하여 저유공동의 기밀성 요건을 만족시킬 수 있는 수벽시스템을 설정하고, 이러한 시스템 하에서의 공동유입량과 인접시설과의 수리간섭 영향을 평가하였다. 수리지질 안정성 해석을 위한 접근방법 3차원 연속체 수치모델링과 더불어 이의결과를 비교 또는 보완하기 위한 단열망 모델링 해석방법을 병행하였다. 저유공동의 심도를 결정하고 투수성단열의 확률적인 상호연결성 정도를 계산한 결과와 연직 수리경사, 수벽공 효율성, 저유공동과 수벽시스템간 이격거리 등의 제반 요건을 만족시키는 수벽시스템을 계산하였다. 연속체 모델에 의한 저유공동으로의 누수량은 건설기간 중에는 130 ~ 140m$^3$/day, 운영 중에는 약 120m$^3$/day일 것으로 예측되었고, 단열망 모델에서는 80~175m$^3$/day의 범위인 것으로 계산되었다. 신규 시설의 건설로 인하여 기존 시설지구의 함양유역 감소가 불가피하고, 이로 인하여 지하수위 강하 및 유동량의 감소가 발생될 것으로 예상되므로, 보수적인 관점에서 기준 지하수위를 유지하기 위하여 인공적인 수압을 가해줄 수 있는 별도의 지상 혹은 지하의 수직 수벽시스템이 요구된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.287-303
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• 2018

최근 한국에서는 지반함몰(ground subsidence) 현상이 자주 발생하고 있다. 이에 정부에서는 지하안전관리에 관한 특별법을 제정하였고, 2018년 1월 1일부터 법이 시행될 예정이다. 이 법에 의하면, 지하 굴착 시 지하안전영향 평가를 수행해야 하며, 이후에도 주기적으로 지구물리탐사 기법을 통해서 지하공동의 발생 유무를 조사하여야 한다. 지하공동 발견 시에는 수치해석을 통해서 지하안전성을 평가하도록 규정하였다. 하지만, 발견된 지하공동을 수치적으로 모델링하는 방법이 정해지지 않아서 논란의 여지가 있다. 본 연구에서는 지하공동의 형상 및 지표로부터 지하공동까지의 깊이에 따른 영향을 연속체 해석 프로그램을 사용해서 검토하였다. 본 연구를 통해서 지하공동의 형상을 수치모델링에 반영하는 방법을 제시하였고, 지하공동의 형상 및 깊이와 전단강도감소기법으로 산정된 안전율과의 관계를 제시하였다. 본 연구의 결과는 지하안전영향평가에 관한 기초 자료가 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.37-44
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• 2019

결합 기반 페리다이나믹 모델은 간단한 재료 모델을 통해 취성 재료의 다양한 동적 파괴 특성을 확인할 수 있었지만, 다양한 재료 구성 모델을 표현하는데 많은 한계점이 나타났다. 특히, 절점 간 결합이 서로 독립적으로 작용하여 포아송 비가 고정되고 전단 변형이 표현되는 않는 문제점이 있다. 상태 기반 페리다이나믹 모델은 보다 일반화되고 엄밀한 재료 모델링이 가능하며, 모든 결합의 변형 정보를 통해 각 절점의 거동이 계산되기 때문에 결합 기반 모델에서 표현하지 못한 전단 변형까지도 표현 가능하다. 본 연구에서는 상태 기반 페리다이나믹 모델을 통해 재료 모델을 구성하고, 소성 흐름 법칙으로부터 재료의 완전 소성 거동을 표현할 수 있도록 간단한 재료 모델을 구성한다. 평판 수치 예제를 통해 구성된 완전 소성 재료 모델을 검증하고 응력 변형 곡선을 확인한다. 또한 비국부 접촉 모델링을 통해 서로 다른 두 물체가 충돌하는 현상을 모사하여, 화강암반 모델의 고속 충돌 파괴 해석을 수행하고 결과분석 및 실험현상과 비교한다.

• 터널과지하공간
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• 제31권4호
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• pp.270-288
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• 2021

본 연구에서는 입자기반 개별요소모델(grain-based distinct element model, GBDEM)을 이용하여 암석 균열의 역학적, 수리적 거동을 평가할 수 있는 수치해석기법을 제시하고 해석해와의 비교를 통해 검증하였다. 이는 DECOVALEX-2023 프로젝트 Task G의 일환으로 수행된 벤치마크 모델링 연구로, Task G는 결정질 암반 내 균열의 열-수리-역학적 복합거동을 해석하기 위한 수치해석기법을 개발하는 데에 목표가 있다. 본 연구에서는 사면체 개별 입자들을 이용하여 해석모델을 생성하고 3DEC을 이용하여 입자와 접촉에서의 거동을 해석하였다. 이 과정에서 등가연속체 개념을 적용해 입자기반모델의 미시물성을 산정할 수 있는 새로운 기법을 제시하였다. 한편, 균열 경사각과 거칠기, 경계응력조건 및 압력 조건에 따른 해석을 실시하여 각 해석조건이 균열의 수직, 전단방향 거동에 미치는 영향을 살펴보았다. 해석 결과, 제안된 수치모델은 경계응력에 따른 균열의 미끄러짐(fracture slip)과 유체 압력에 따른 균열의 개방(fracture opening), 균열 경사에 따른 응력 분포, 거칠기로 인한 전단변위의 구속 등을 합리적으로 재현하고 있음을 확인하였다. 수치해석을 통해 계산된 균열의 수직방향, 전단방향 변위는 모두 해석해를 통해 계산된 값과 거의 일치하는 결과를 보였다. 본 연구의 해석모델은 Task G에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 다양한 조건의 실내시험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제37권3호
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• pp.113-122
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• 2014

The purpose of this study is to compare soil $CO_2$ efflux between burned and unburned sites dominated by Pinus densiflora forest in the Samcheok area where a big forest fire broke out along the east coast in 2000 and to measure soil $CO_2$ efflux and environmental factors between March 2011 and February 2012. Soil $CO_2$ efflux was measured with LI-6400 once a month; the soil temperature at 10 cm depth, air temperature, and soil moisture contents were measured in continuum. Soil $CO_2$ efflux showed the maximum value in August 2011 as 417.8 mg $CO_2m^{-2}h^{-1}$ (at burned site) and 1175.1 mg $CO_2m^{-2}h^{-1}$ (at unburned site), while it showed the minimum value as 41.4 mg $CO_2m^{-2}h^{-1}$ (at burned site) in December 2011 and 42.7 mg $CO_2m^{-2}h^{-1}$ (at unburned site) in February 2012. The result showed the high correlation between soil $CO_2$ efflux and the seasonal changes in temperature. More specifically, soil temperature showed higher correlation with soil $CO_2$ efflux in the burned site ($R^2$ = 0.932, P < 0.001) and the unburned site ($R^2$ = 0.942, P < 0.001) than the air temperature in the burned site ($R^2$ = 0.668, P < 0.01) and the unburned site ($R^2$ = 0.729, P < 0.001). $Q_{10}$ values showed higher sensitivity in the unburned site (4.572) than in the burned site (2.408). The total soil $CO_2$ efflux was obtained with the exponential function between soil $CO_2$ efflux and soil temperature during the research period, and it showed 2.5 times higher in the unburned site (35.59 t $CO_2ha^{-2}yr^{-1}$, 1 t = $10^3$ kg) than in the burned site (14.69 t $CO_2ha^{-2}yr^{-1}$).