• Smart Structures and Systems
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• 제5권4호
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• pp.483-494
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• 2009

Damage detection has been proven to be a challenging task in structural health monitoring (SHM) due to the fact that damage cannot be measured. The difficulty associated with damage detection is related to electing a feature that is sensitive to damage occurrence and evolution. This difficulty increases as the damage size decreases limiting the ability to detect damage occurrence at the micron and submicron length scale. Damage detection at this length scale is of interest for sensitive structures such as aircrafts and nuclear facilities. In this paper a new photonic sensor based on photonic crystal (PhC) technology that can be synthesized at the nanoscale is introduced. PhCs are synthetic materials that are capable of controlling light propagation by creating a photonic bandgap where light is forbidden to propagate. The interesting feature of PhC is that its photonic signature is strongly tied to its microstructure periodicity. This study demonstrates that when a PhC sensor adhered to polymer substrate experiences micron or submicron damage, it will experience changes in its microstructural periodicity thereby creating a photonic signature that can be related to damage severity. This concept is validated here using a three-dimensional integrated numerical simulation.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권4호
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• pp.1331-1344
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• 2021

This study is to evaluate the seismic capacity of the fire-damaged cabinet facility in a nuclear power plant (NPP). A prototype of an electrical cabinet is modeled using OpenSees for the numerical simulation. To capture the nonlinear behavior of the cabinet, the constitutive law of the material model under the fire environment is considered. The experimental record from the impact hammer test is extracted trough the frequency-domain decomposition (FDD) method, which is used to verify the effectiveness of the numerical model through modal assurance criteria (MAC). Assuming different temperatures, the nonlinear time history analysis is conducted using a set of fifty earthquakes and the seismic outputs are investigated by the fragility analysis. To get a threshold of intensity measure, the Monte Carlo Simulation (MCS) is adopted for uncertainty reduction purposes. Finally, a capacity estimation model has been proposed through the investigation, which will be helpful for the engineer or NPP operator to evaluate the fire-damaged cabinet strength under seismic excitation. This capacity model is presented in terms of the High Confidence of Low Probability of Failure (HCLPF) point. The results are validated by the proper judgment and can be used to analyze the influences of fire on the electrical cabinet.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권9호
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• pp.56-65
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• 2005

시간유한요소법은 시간영역을 고정시키고 행렬 미분방정식 형태의 공간전파 관계식을 풂으로써 시간과 공간에 대한 동적 해석을 수행하는 방법이다. 이 방법은 공간이산화 유한요소법이나 시/공간 동시이산화 유한요소법에 비해 공간에 관한 자유도가 발생하는 것이 두드러진 특징으로, 이를 이용하여 분포형 구동기의 공간에 따른 특성을 최적화하는 데에 효율적으로 사용될 수 있다. 본 논문에서는 임의의 초기조건을 반영할 수 있도록 구성된 상태변수 벡터를 이용하여 구조물을 시간영역에서 이산화하고, 공간영역에서 전파관계식 및 경계조건을 이용하여 공간전파 관계식을 형성하였다. 이 때 구동기의 공간에 따른 형상 분포는 설계되어야 할 변수의 함수이고, 시간반응은 형상함수를 이용하여 이산화 하였다. 포텐셜 에너지 및 운동에너지를 구조물의 변위제어에 적절한 최적의 성능지수로 설정하고, 이를 최소화하도록 미지의 함수인 구동기의 분포형상을 구하였다. 일반적으로 구조물은 임의의 초기조건에서 외란을 받게 되나, 본 연구에서는 구현가능한 제어법칙을 이용하여 최종시간에서 안정화(rest) 조건을 만족한다고 가정하였다. 구동기 분포형상 최적화를 위해 상태/준상태 방정식을 유도하였다. 서브행렬 재형상화와 시/공간 경계조건을 통해 상태변수와 준상태변수에 대한 Ricatti 미분방정식을 유도하였다. 이를 통해 구동기 분포형상 최적화를 구현하였으며, 수치 시뮬레이션을 통해 적절한 구동기의 분포형상 최적화를 수행할 수 있음을 보였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권2호
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• pp.10-18
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• 2001

초대형 해상 공항은 길이나 폭이 수 킬로미터인 거대 구조물이며, 해상에 계류된 해상공항의 설계에 있어 파도에 의한 1차항 파강제력과 2차항 파강제력은 반드시 고려하여야 한다. 본 논문에서 파중에서 돌핀계류된 해상공항에 대한 운동응답의 시간영역해석이 제시된다. 운동방정식에서 동유체력 계수와 파도에 의한 힘은 주파수 영역의 3차원 패널 방법으로부터 계산되며, 동시에 돌핀계류계에 대한 계류력과 수평방향의 표류력이 본 계산에서 얻어진다. 본 논문의 계산 예로 일본에서 실증실험을 수행한 phase I 해상공항에 대해 불규칙파 중에서 시간영역 해석이 제시된다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제11권7호
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• pp.1240-1246
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• 2000

본 논문에서는 유한차분 시간영역 방법을 적용하여 단일 계단형 마이크로스트립 기판 불연속 구조를 해석하였으며, 이 결과를 사용하여 LC 등가회로를 구성하였다. 본 논문에서 제안된 구조는 마이크로스트립 선로의 길이 방향으로 계단형 기판 불연속을 가지며, 패치 안테나의 급전선, 회로 모듈간 연결 등에 적용될 수 있다. FDTD 해석결과는 HFSS를 이용하여 얻어진 결과와 비교하여 잘 일치함을 보였다. 개발된 등가회로는 S11과 S21 모두 2.4% 이내의 정확도를 가지며, 마이크로파 회로의 CAD 설계에 응용될 수 있다.

• 전기학회논문지
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• 제65권11호
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• pp.1887-1893
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• 2016

The VSA(Video Signal Analysis) method is the time-domain approach for estimating ultrasonic attenuation which utilizes the envelop signals from backscattered rf signals. The echogenicity of backscattered ultrasonic signals, however, from deeper depths are distorted when the broadband transmit pulse is used and it degrades the estimation accuracy of attenuation coefficients. We propose the modified VSA method using adaptive bandpass filters according to the centroid shift of echo signals as a pulse propagates. The technique of dual-reference diffraction compensation is also proposed to minimize the estimation errors because the difference of attenuation properties between the reference and sample aggravates the estimation accuracy when the differences are accumulated in deeper depth. The proposed techniques minimize the distortion of relative echogenicity and maximize the signal-to-noise ratio at the given depth. Simulation results for numerical tissue-mimicking phantoms show that the Rectangular-shaped filter with the appropriate center frequency exhibits the best estimation performance and the technique of the dual-reference diffraction compensation dramatically improves accuracy for the region after the beam focus.

• 정보저장시스템학회:학술대회논문집
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• 정보저장시스템학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.32-37
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• 2005

We developed a numerical simulator in order to study the Super-RENS/ROM (Super REsolution Near-Field Structure, Read Only Memory) using 3-dimensional FDTD (finite difference time domain) method. The simulation can be performed by three steps. In the first step, we utilized the vector-diffraction theory to calculate the characteristics of incident laser beam from the object-lens to the surface of the disk. At the second step, we fed the calculated result as an input for the main FDTD simulations on the optical layers in the disk structure. After performed the FDTD simulations, we took near-to-far field transformation for the reflected signal, from the surface of the disk to the detector. Finally, we can get reflected signal at the photo-diode. Using this developed simulator, we were able to study about the reading signal from various disk structures as a function of a laser beam position. We calculated reading signals for various pit sizes for Super-ROM structure, and it is found that the simple optical diffraction theory can not explain the reading mechanism of Super-ROM, and more complicated temperature dependent physics must be involved.

• 한국광학회지
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• 제24권2호
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• pp.53-57
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• 2013

본 논문에서는 금속 슬릿 배열로 구성된 편광 선택 가능한 블레이즈드 회절 격자를 제안한다. 마이크로 스케일의 블레이즈드 회절 격자를 디자인 하고 이 구조에 추가적으로 나노스케일의 금속 슬릿 구조를 적용하여 편광 선택기능을 부여하였다. 이 소자에 대하여 사례 연구로 예를 디자인하여 FDTD(Finite Difference Time Domain method)방법을 이용한 전산모사를 통해 성능을 검증해 보았다. 임의의 디자인 사례에 대해 대략 77.61% 의 회절효율과 8.99의 편광선택비가 얻어졌으며 편광선택비를 높이기 위한 또 다른 디자인에서는 64.22%의 회절효율과 81.09의 편광선택비가 얻어졌다.

• 정보저장시스템학회논문집
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• 제2권2호
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• pp.138-143
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• 2006

We developed a numerical simulator in order to study the Super-RENS/ROM (Super REsolution Near-Field Structure, Read Only Memory) using 3-dimensional FDTD (finite difference time domain) method. The simulation can be performed by three steps. In the first step, we utilized the vector-diffraction theory to calculate the characteristics of incident laser beam from the object-lens to the surface of the disk. At the second step, we fed the calculated result as an input for the main FDTD simulations on the optical layers in the disk structure. After performed the FDTD simulations, we took near-to-far field transformation for the reflected signal, from the surface of the disk to the detector. Finally, we can get reflected signal at the photo-diode. Using this developed simulator, we were able to study about the reading signal from various disk structures as a function of a laser beam position. We calculated reading signals for various pit sizes for Super-ROM structure, and it is found that the simple optical diffraction theory can not explain the reading mechanism of Super-ROM, and more complicated temperature dependent physics must be involved.

• 한국전자파학회논문지
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• 제30권5호
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• pp.399-406
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• 2019

비균일 지하에 매설된 비금속관에 의한 지표투과레이다(GPR) 신호 특성의 변화를 수치 모의계산을 통해 비교하였다. 지하의 상대유전율 분포는 연속적인 랜덤 매질(CRM) 기법을 이용하여 생성하였다. 비균일 지하에 매설된 비금속관 속을 채우고 있는 물질의 상대유전율 변화에 따른 GPR 신호를 유한차분시간영역(FDTD)법으로 모의계산하였다. 균일 지하와는 달리, 비균일 지하에 매설된 비금속관의 전방 볼록면과 후방 오목면에 의해 발생한 각각의 반사파에 대한 왜곡 특성이 비금속관 내부와 외부 사이의 유전율 차이에 따라 달라짐을 보였다.