• 제목/요약/키워드: System boundary

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FEM을 이용한 왕복동 공기압축기의 피스톤 및 커넥팅로드의 구조해석 (Transient Structural Analysis of Piston and Connecting Rods of Reciprocating Air Compressor Using FEM)

  • ;양창조;김준호;김부기
    • 해양환경안전학회지
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    • 제23권4호
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    • pp.393-399
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    • 2017
  • 왕복동식 압축기에서 피스톤과 커넥팅로드는 중요한 부분이다. 이러한 주요부에 기계적 부하가 과도하게 가해지면 해당 기부속이 손상될 수 있으며, 교체하기도 쉽지 않고 비용도 많이 든다. 따라서 내구성과 수명에 영향을 미치는 요인을 분석할 필요가 있다. 본 연구의 주요 목적은 피스톤과 커넥팅로드의 최대 응력 집중 위치를 확인하는 것이다. 이를 위해 설계된 공기압축기의 작업 공정의 동적계산을 기반으로 피스톤 및 커넥팅로드의 응력 분석을 수행하였다. 공기압축기의 피스톤과 커넥팅로드의 3 차원 모델을 따로 설계하고, 이러한 부품들의 유한요소 해석은 수치해석적인 근사해법을 사용하였다. 피스톤은 열 경계 조건 없이 크랭크 샤프트의 각도에 따라 압력 부하를 받는다. 시뮬레이션 결과는 피스톤과 커넥팅로드의 응력 집중 위치와 그 값을 예측하고 추정할 수 있다. 그 결과 크랭크 각도 $135^{\circ}$$225^{\circ}$에서 피스톤은 190MPa, 커넥팅로드는 123MPa 이상의 최대 등가응력이 나타났으며 이는 인장 항복강도 이하의 값이다. 또한, 커넥팅로드와 피스톤에 계산 된 안전 계수는 1보다 높게 나타났다. 더욱이, 이러한 결과는 왕복동 공기압축기 제작사에 피스톤 및 커넥팅로드를 설계함에 있어서 최적화를 위한 참고 자료로 활용 될 수 있다.

퇴적 침전구에서 발생하는 내면파 유동에 의한 유체력 해석 (Numerical Computations on the Hydrodynamic Forces by Internal Waves in a Sediment Pocket)

  • 경조현;김장환;배광준
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제7권4호
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    • pp.192-198
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    • 2004
  • 해안 근처에서는 해수보다 무거운 진흙 등으로 채워진 퇴적 침전구가 존재한다. 이러한 퇴적 침전구 내에서는 해양으로부터 들어오는 입사파에 의해 내면파 유동이 발생할 수 있다. 본 논문에서는 내면파 유동이 존재하는 퇴적 침전구 내에 위치한 물체에 발생하는 2차원 내면파 문제에 대한 수치기법을 개발하였다. 수학적 정식화 과정으로 유체 영역을 포텐셜 유동으로 가정하였으며, 자유표면에 대한 경계조건은 선형화된 자유표면 경계조건을 사용하였다. 수치 기법으로는 국소 유한 요소법을 사용하였다. 사용된 국소 유한 요소법은 기지의 함수 집합을 사용하여 방사 경계조건을 엄밀히 만족함으로써 계산 영역을 작게 줄일 수 있는 장점이 존재한다. 개발된 수치 기법의 검증을 위하여 Schwingers의 범함수법을 이용한 Lassiter의 계산 결과와 비교하였으며, 서로 잘 일치함을 확인하였다. 계산 예로서는 퇴적 침전구내에 형성된 내면파면 위에 존재하는 파이프라인이 입사파에 비해 유기 되는 힘을 계산하였다.

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우리글 읽기에서 형태소정보의 미리보기 효과 (Morphological Parafoveal Preview Benefit Effects in Reading Korean)

  • 이상은;주혜리;고성룡
    • 인지과학
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    • 제31권2호
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    • pp.25-54
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    • 2020
  • 이 연구의 목적은 안구운동 추적 기법을 통해 우리글을 읽을 때 중심와(fovea)의 주변에서 형태소 정보가 추출되는지를 알아보고자 한다. 다수 영어권 연구에서는 경계선 기법(Rayner, 1975)을 사용하여 중심와주변(parafovea)에서 형태소 정보가 추출되지 않는다고 보고하였다(Pollatsek, & Rayner, 2001; Rayner, Balota, & Pollatsek, 1986 등). 그러나 우리글인 한글은 영어와 같이 음소문자체계이면서 또한 모아쓰기를 하기를 때문에 한 자가 형태소가 될 수 있다. 또한 불규칙용언은 형태가 변하기 때문에 영어권의 결과와 다르게 글을 읽을 때 중심와주변에서 형태소 정보를 추출할 수도 있다. 실험은 경계선 기법으로 불규칙용언을 써서 미리 보기 네 조건-동일조건(예: 구워), 형태소 조건(예: 굽다), 시각유사조건(예: 굼다), 무관조건(예: 죨어)-으로 제시했다. 실험 결과는 단일고정시간에서 형태소조건은 동일조건보다는 반응시간이 길었지만 시각유사조건과 무관조건에서는 이득효과가 있었다. 첫고정시간과 주시시간에서 형태소조건이 시간유사조건과 무관조건과 차이가 없었지만 무관조건보다 더 이득효과가 있었다. 이는 우리글 읽기에서는 중심와주변에서 형태소 정보가 추출될 수 있음을 시사한다.

풍력터빈타워의 모델링에 따른 고유진동수 특성에 관한 연구 (A Study on the Natural Frequency of Wind Turbine Tower Regarding to Modeling Method)

  • 이윤우;장민서;강성용;김평화;강영종
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제16권3호
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    • pp.2272-2278
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    • 2015
  • 최근 지구 환경문제에 대한 국제적 관심이 높아지고 있는 가운데 신재생 에너지의 도입에 대한 중요성이 더욱 부각되고 있다. 풍력발전은 신재생 에너지의 한 분야로써 미래의 대체에너지 자원으로 주목받고 있으며 이에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 풍력발전시스템 가운데 타워구조물은 지속적이고 안정된 발전을 위해 중요한 역할을 하고 있으며 다양한 해석모델을 활용하여 연구개발이 이뤄지고 있다. 본 연구에서는 다양한 풍력터빈타워의 해석모델이 고유진동수 해석결과에 미치는 영향에 대해 분석해 보았다. 해석결과 타워의 세부적 부분을 타워 강재 단위중량으로 치환한 모델은 1차 고유진동수와 0.14%의 차이를 보여 모델링의 간소화가 가능 할 것으로 판단하였으며, 경계조건의 따라 고유진동수가 10%이상의 차이가 발생하는 것을 보아 단순 고정단 해석은 실제 거동을 나타내지 못하는 것으로 판단된다. 본 연구 결과는 적합한 해석모델링 기준을 확립하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

랜드스케이프 어바니즘의 관점으로 본 춘천 G5 국제설계경기 출품작 분석 (Re-reading Chuncheon G5 International Design Competition from a Viewpoint of Landscape Urbanism)

  • 김아연;고미진;오형석
    • 한국조경학회지
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    • 제34권3호
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    • pp.120-138
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    • 2006
  • A city evolves over time. It grows, transforms, and sometimes degrades. Chuncheon is at a turning point from a city souggling with regulations regarding clean water supply and a military encampment to a masterpiece city with a sustainable vision. The city is getting ready to restructure itself to become a world-famous culture and tourism complex expanding its physical boundary across the Camp Page site and absorbing Jungdo as a major tourist attraction. The landscape in the future blueprint of Chuncheon will play a great role in restructuring urban form. The regenerated in will have a new networked open space system as well as re-evaluated landscape resources. The hybrid theoretical practice called 'landscape urbanism' burgeoning in the fields between 'landscape architecture' and 'urbanism' can guide us in considering the terms of the relationship between a city and landscape when we design a future city Landscape urbanism is considered to be an effective framework by which we can diagnose the current status of a landscape in our contemporary urban design practice in Korea. This paper tries to provide a different perspective from the viewpoint of landscape urbanism to decipher the hidden implications of the social agreement on the role of landscape in urban structure by re-reading eight design proposals presented for the ChunCheon G5 international design competition based on the main principles of landscape urbanism. The G5 design competition is a great opportunity to test out new ideas on a city, demonstrating the relative values among various urban-design professional realms. First, this paper provides an overview of the main ideas of landscape urbanism based on the literature review and case studies. Second, framework categories are suggested in order to extract the explicit and implicit ideas on the landscape. Third, eight proposals are reviewed according to the suggested categories to situate the current landscape design of Korea within the mainstream of contemporary practice of landscape urbanism. Based on the review of eight proposals, the following diagnostic conclusions are made; first, the ideas of landscape urbanism have not been actively introduced in large-scaled urban landscape projects in Korea like Chuncheon G5. Second, it remains to be a big task for landscape professions to be able to participate in design consortiums on an equal footing. Third, In order to introduce and reify the ideas of landscape urbanism in Korea, it is inevitable and critical to test the ideas in both academic fields and professional practices to find the appropriately adjusted model of landscape urbanism.

LCA 기법을 활용한 스마트폰의 잠재적 환경영향평가 (Assessment of the Potential Environmental Impact of Smart Phone using LCA Methodology)

  • 허영채;배대식;오치영;서영진;이건모
    • 대한환경공학회지
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    • 제39권9호
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    • pp.527-533
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    • 2017
  • 제조공정이 기술 집약적인 반면 제품 수명이 짧아 다량으로 버려지는 스마트폰의 환경영향에 관심이 커지고 있다. 이 연구에서는 전과정평가 기법을 기반으로 스마트폰의 다양한 환경영향을 정량적으로 분석, 평가하였다. ISO 14040 시리즈 표준에 의거한 전과정평가를 수행하였고, 스마트폰의 제조전, 제조, 유통, 사용 및 폐기를 포함하는 전과정 단계를 시스템경계에 포함하였다. 평가한 10개 환경영향범주 모두에서 제조전단계가 가장 큰 환경영향을 나타내었다. 지구온난화 영향은 제조전단계, 유통단계, 사용단계, 제조단계, 폐기단계경우 각각 52.6%, 23.9%, 15.7%, 7.0% 및 0.8% 이었다. 스마트폰 제조전단계의 부품별 환경영향은 PCB, 배터리, 디스플레이 모듈 순이었다. 따라서 스마트폰의 전과정 환경영향 저감을 위해서는 스마트폰 소형/경량화를 통해 자원사용량을 줄이고, 자원순환성을 높일 수 있는 친환경 소재를 적용하여 제조전단계의 환경영향을 줄이려는 노력이 필요하다.

분할격자체계를 이용한 천수흐름 수치모형의 개발 (Development of a Numerical Model of Shallow-Water Flow using Cut-cell System)

  • 김형준;이승오;조용식
    • 한국방재학회 논문집
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    • 제8권4호
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    • pp.91-100
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    • 2008
  • 본 연구는 Cartesian 격자망을 기본으로 하여 복잡한 지형을 위한 격자를 간편하고 효율적으로 생성할 수 있는 기법인 분할격자체계를 제안하고자 한다. 분할격자기법은 전반적인 흐름영역의 격자는 균일한 크기의 Cartesian 격자로 표현하지만 수치모형의 정확성, 적용성 및 효율성을 증대시키기 위하여 흐름의 특성이 변하는 격자를 분할하여 처리하는 기법이다. 분할격자체계에 의한 격자망은 다양한 크기 및 형상을 지니게 되므로, 유한체적기법을 적용하여 복잡한 흐름영역을 위한 수치모형을 구성한다. HLLC Riemann 근사해법을 이용하여 지배방정식을 이산화하였으며, 수치해의 안정성을 기하기 위하여 TVD-WAF기법을 적용하였다. 분할격자체계를 이용한 수치모형을 검증하기 위하여 해석해가 존재하는 사각형수조의 자유진동흐름을 모의하였다. 해석해와 수치모의 결과를 비교하여 본 연구에서 제안된 기법이 균일격자 및 분할격자체계에서 자유수면변위 및 x-축 및 y-축 방향의 유속을 정확히 모의함을 확인하였다.

유한차분법을 이용한 저장력 예인케이블의 비선형 동적해석 (Nonlinear Dynamic Analysis on Low-Tension Towed Cable by Finite Difference Method)

  • 박한일;정동호
    • 대한조선학회논문집
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    • 제39권1호
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    • pp.28-37
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    • 2002
  • 본 연구에서는 저장력 예인케이블의 비선형 동적거동을 수치적으로 해석하였다. 고장력 케이블해석에서는 흔히 무시되는 굽힘강성의 효과가 저장력 케이블에서는 중요한 역할을 하므로 본 연구에서는 이를 고려하였다. 또한 저장력 케이블에서는 대변위가 발생하기 쉬우므로 기하학적인 비선형 및 유체 비선형 효과가 크므로 이를 고려하였다. 저장력 예인케이블에 대한 3차원 비선형 운동방정식을 수립하고 유한차분법을 적용하여 이산화 시켰다. 시간적분에 있어서 안정적인 해를 얻을 수 있는 음해법(implicit method)을 적용하였으며 비선형 해를 구하기 위하여 Newton-Raphson 반복법을 사용하였다. 케이블과 같이 양단경계조건을 갖고 대각선 주변 성분만 있는 행렬식을 계산하는 경우에는 Gauss-Jordan 방법 등과 같이 일반적인 방법 보다 블록삼중대각행렬 풀이법이 계산시간을 상당히 줄일 수 있음을 알 수 있었다. 몇 가지 예제해석을 수행하였으며 실해역 실험결과에 의해 이미 검증되어 있는 케이블 해석프로그램인 WHOI Cable 프로그램의 해석결과와 비교 검토한 결과 서로 잘 일치함을 알 수 있었다.

원심모형실험에서 관측된 건조 지반-말뚝 동적 상호작용의 수치 모델링 (Numerical Simulation of Dynamic Soil-pile Interaction for Dry Condition Observed in Centrifuge Test)

  • 권선용;김석중;유민택
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제32권4호
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    • pp.5-14
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    • 2016
  • 건조토 지반에 근입된 지반-말뚝 시스템의 동적 거동을 정확히 예측하기 위해 3차원 수치 모델링을 수행하였다. 제안된 모델은 강진 시 지반의 비선형 거동을 적절하게 모사하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 이용하여 시간 영역에서 해석이 수행되었다. 모델링 방법론으로써 지반 구성 모델은 Mohr-Coulomb 탄소성 모델을 적용하였으며 지반 전단 탄성 계수의 비선형적인 감소를 모사할 수 있는 이력 감쇠 모델을 적용하였다. 진동 시 지반-말뚝 간의 완전 접촉, 미끄러짐, 분리 현상을 모두 모사하는 경계요소 모델을 적용하였으며 경계요소 모델을 구성하는 스프링 계수는 탄성이론에 기초하여 결정되어, 내장 함수인 FISH를 통해 깊이에 따라 연속적으로 입력되었다. 경계 조건의 경우, 지반-말뚝 상호작용의 영향을 받는 근역 지반만 메쉬를 생성하고 근역 지반의 경계부에 원역 지반의 가속도-시간 이력을 입력하는 방식인 단순화 연속체 모델링 기법(Kim et al., 2012)을 적용함으로써 해석 효율을 증가 시키고자 하였으며 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 지반의 비선형 거동을 더욱 정확히 모사하고자 하였다. 수치 해석의 오차를 최소화하고 모델의 신뢰성을 확보하기 위해, Yoo(2013)이 수행한 원심모형시험 결과와 수치 해석 결과와의 비교를 통해 제안된 기법의 캘리브레이션을 수행하였으며, 말뚝 최대 휨 모멘트와 말뚝 횡방향 최대 변위의 깊이 별 분포가 다양한 입력 하중 조건에서 실험 결과를 적절히 모사하고 있는 것을 확인하였다. 또한, 제안된 수치 모델의 적용성 평가를 위해 다른 실험 결과와의 비교 검증을 수행하였다.

자기지전류 및 중력 모델의 복합해석을 통한 화산칼데라 지역의 3차원 지질구조 해석 (3-D Geological Structure Interpretation by the Integrated Analysis of Magnetotelluric and Gravity Model at Hwasan Caldera)

  • 박계순;이춘기;양준모;이희순;권병두
    • 한국지구과학회지
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    • 제32권6호
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    • pp.548-559
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    • 2011
  • 의성소분지 화산칼데라 지역에서 3차원 복합 지구물리탐사를 수행하였다. 2차원적인 해석이 주를 이루었던 선행 연구의 제한점을 극복하기 위하여 간격이 조밀한 자기지전류탐사와 중력탐사를 수행하였다. 자기지전류탐사와 중력탐사 자료로부터 각기 해석된 역산 결과들에 대해 역산 자료간의 상관관계 및 새로 제안된 구조해석 방법을 이용하여 복합 해석하였으며, 이를 각 구조별로 3차원 지질구조로 영상화하였다. 이 연구에서 제안하는 구조화 지수(Structure Index; SI) 기법은 물성간의 공간적 상관관계와 물성 값의 이상 정도를 이용하여 계산되는 구조화 각도(Type Angle; TA) 및 구조화 강도(Type Intensity; TI) 값의 분포를 이용하는데, 이 기법을 통한 3차원 구조 해석을 수행하였다. 제안 기법을 화산칼데라에 적용한 결과 1) 화산칼데라 중앙부에서 심도 1 km 부근까지 연장되는 낮은 밀도와 전기비저항을 갖는 화산쇄설성 퇴적암류, 2) 높은 밀도와 전기비저항을 갖는 ring fault 주변의 관입 화성암류, 3) 3-5 km 심도의 상대적으로 낮은 전기비저항과 높은 밀도를 갖는 기반암을 3차원으로 영상화할 수 있었다.