• Composites Research
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• 제37권2호
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• pp.132-138
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• 2024

본 연구에서는 분자동역학 전산모사를 통해 육방정계 단일벽 질화붕소 나노튜브(BNNT)의 반경 변화에 따른 압전탄성 변화를 규명하였다. 질화붕소의 거동을 비교적 잘 모사하는 Tersoff 포텐셜과 기계적 하중인가에 따른 질소 및 붕소원자의 상대변위로 인한 분극의 정량화를 위해 강체 이온 근사를 채택하였다. 선형 압전탄성 구성방정식을 기반으로 각각의 질화붕소에 변형률을 인가하고 이에 따른 전기적 변위와 응력을 산출하여 압전상수와 영률을 각각 예측하였다. 그 결과, BNNT의 압전상수는 반경이 증가함에 따라 점진적으로 감소하는 양상을 보였다. 반면 탄성계수의 경우 불연속적 구조를 가지는 질화붕소를 등가의 연속체 구조로 등가시키는 방법에 따라 증가 또는 감소하는 경향을 보였다. BNNT의 곡률변화에 따른 물성변화를 가상실험에 기반한 경험적 모델로 근사하기 위해 BNNT의 튜브반경-압전탄성물성 간 상관관계식을 제안하였다. 또한 BNNT의 반경변화에 따른 물성을 곡률의 관점에서 설명하기 위해, BNNT와 질화붕소 나노시트(BNNS)의 결합에너지와 탄성변형에 따른 원자간 결합길이 변화가 각각의 구조의 변형에너지 증가에 기여하는 정도를 상호 비교하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제20권3호
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• pp.191-199
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• 2000

본 논문에서는 3차원 형태의 결함을 가진 관에 대한 와전류탐상의 유한요소 수치해석에 대하여 연구하였다. 3차원 와전류탐상 문제를 기술할 수 있는 전자기 수치해석기법으로 3차원 유한요소법을 사용하였다. 맥스웰방정식으로부터 지배방정식을 구하고, 갤러킨 가중잔차법을 이용하여 유한요소정식화를 수행하였다. 해석대상으로는 INCONEL 600 증기발생기 전열관을 사용하였으며, 관의 내부 및 외부에 존재하는 결함을 모델링하여 수치해석을 수행하고, 임피던스로 표현되는 와전류탐상 신호를 계산하였다. 결함 시험편에 존재하는 결함에 대하여 본 논문에서 계산된 결과와 실험결과를 비교하였으며, 잘 일치하는 결과를 얻어 본 논문에서 제안된 수치해석 방법의 타당성을 검증하였다. 이를 바탕으로 결함의 깊이 변화(38%, 58%, 75%) 및 원주방향으로의 결함각도 변화$90^{\circ},\;180^{\circ},\;270^{\circ},\;360^{\circ}$)에 따른 탐상 신호를 계산하여 결함의 크기변화에 따른 신호의 변화특성을 살펴보았다.

• 전기학회논문지P
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• 제60권2호
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• pp.82-90
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• 2011

The small precision spindle motors in the high value-added products including the visible home appliances such as DLP projector require not only the energy conversion devices but also high efficiency, low vibration and sound operation. However, the spindle motors using the conventional ball bearing and sintered porous metal bearing have following problems, respectively: the vibration by the irregularity of balls and the short motor life cycle by the ball's abrasion and higher sound noises by dry contact between shaft and sleeve. In this paper, it is proposed that the spindle motor with a fluid dynamic bearing is suitable for the motor to drive the color wheel of the DLP(digital lightening processor) in the visible home appliances. The proposed spindle motor is composed of the fluid dynamic bearing with both the radial force and the thrust force. The fluid dynamic bearing is solved by the finite element analysis of the mechanical field with the Reynolds equations. The magnetic part of spindle motor, which is a type of Brushless DC Motor, is designed by the electro-magnetic field analysis coupled with the Maxwell equation. And the load capacity and the friction loss of fluid dynamic bearing are analyzed to bearing clearance variation by the fabrication error in designed motor. The design of the proposed motor is implemented by the load torque caused by the eccentricity and the unbalance of the fluid dynamic bearing when the motors are fabricated in error. The prototype of the motor with the fluid dynamic bearing is manufactured, and experiment results show the vibration, sound, and phase current at no load and color wheel load of the motors in comparison. The high performance characteristics with the low vibration, the low acoustic noise and the optimal mechanical structure are verified by the experimental results.

• 지구물리와물리탐사
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• 제10권1호
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• pp.69-76
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• 2007

시추공 지중레이다 고주파수 전자기파 전파와 관련된 현상은 복잡하다. 그 물리적 과정을 보다 잘 이해하기 위해서 본 연구에서는 원통좌표계에서 맥스웰방정식의 유한차분 시간영역 해를 이용하였다. 이 방법은 시추공간 레이다탐사에서 전자기파의 전파형을 모델링할 수 있다. 그리고 원통좌표계는 계산 효율이 높고, 파동장의 3 차원적인 기하학적 확산을 정확하게 계산할 수 있으며 또 작은 크기의 시추공을 이산화할 때 효과적이다. 수치계산 결과를 통해 물로 채워진 시추공은 전파 파형에 영향을 주는 강한 도파관 효과를 일으킬 수 있으며, 그 도파관 효과는 시추공의 크기와 안테나의 길이에 의존한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제19권8호
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• pp.1595-1611
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• 1994

본 논문에서는 전자파의 전파현상의 불연속모델로서 시간영역 유한 차분법의 수치적 성질이 연구된다. 시간 공간의 차원에서 막스웰 방정식을 개구리뜀 근사식으로 나타내므로 수치적인 특성과 의존 영역의 항으로 전자파의 전파현상을 모사한다. 시간영역 유한차분법의 수치적모사과정이 기하학적으로 설명된다. 개구리뜀 근사법의 채용으로 인한 수치적인 분산현상이 예시된다. 개구리뜀 근사법을 기초로 한 시간영역 유한차분법은 원래 계산 결과만을 산출하는 모델이 아니고 묘사적인 모델이므로 전자파 전파현상에 대한 몰리적인 현상을 묘사할 뿐만 아니라 이러한 묘사직언 결과로부터 푸리에 변환을 통하여 주파수 영역에서의 결과를 추출할 수 잇는 매우 유연한 수치해석 방법이다. 그래서 본 수치해석 방법을 이용하여 WR-28과 WR-90 도파관의 E-평면 휠터와 인턱티브 아이리스의 특성성분적 결과를 포함시킨다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제36권1호
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• pp.23-32
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• 2011

In this work, the finite element method was used to investigate the shifts of resonance frequencies and quality factor of whispering-gallery-mode (WGM) for an opto-fluidic ring resonator (OFRR) biosensor. To describe the near-field radiation transfer, the time-domain Maxwell's equations were employed and solved by using the in-plane TE wave application mode of the COMSOL Multiphysics with RF module. The OFRR biosensor model under current study includes a glass capillary with a diameter of 100 mm and wall thickness of 3.0 mm. The resonance energy spectrum curves in the wavelength range from 1545 nm to 1560 nm were examined under different biosensing conditions. We mainly studied the sensitivity of resonance shifts affected by changes in the effective thickness of the sensor resonator ring with a 3.0 mm thick wall, as well as changes in the refractive index (RI) of the medium inside ring resonators with both 2.5 mm and 3.0 mm thick walls. In the bulk RI detection, a sensitivity of 23.1 nm/refractive index units (RIU) is achieved for a 2.5 mm thick ring. In small molecule detection, a sensitivity of 26.4 pm/nm is achieved with a maximum Q-factor of $6.3{\times}10^3$. These results compare favorably with those obtained by other researchers.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권1호
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• pp.17-26
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• 2009

향후 발생할 수 있는 자연재해의 기초 자료 확보를 위해 아오가시마섬 지역의 화산 구조를 연구하였다. 아오가시마섬은 일곱개의 섬이 분포하는 이즈열도의 최남단에 위치하고 있는 화산섬으로 효율직인 탐사를 위하여 헬리콥터를 이용한 항공 벡터 자기이상 탐사를 수행하였다. 일반적으로 화산섬의 자기구조를 연구하기 위해서는 총자기이상을 이용하게 되는데 이는 본질적인 오차를 내포하고 있다. 총자기이상은 물리적 특성을 정확히 반영하지 못하기 때문에 맥스웰방정식이나 라플라스 방정식을 만족하지 못하며, 물리적으로 정확한 해석을 수행하기 어려운 단점을 가지고 있다. 또한, 해석을 위하여 한 방향으로 투영된 총자기이상값을 사용하기도 하여 이 과정에서 발생하는 오차 때문에 해석상의 오류가 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 이번 연구에서는 벡터 자기이상값을 직접 측정 하였으며, 이를 이용하여 보다 신뢰성 높은 아오가시마섬의 3차원 자기이상 특성을 연구하였다. 이번 연구의 해석결과를 간단히 정리하면, 1A/m 이하의 자화강도를 보이는 지역은 아오가시마섬 남서쪽에 분포하고 있으며, 그 심도는 1-2 km로 해석되었다. 이러한 낮은 자화강도를 보이는 지역은 화산분기 작용의 특성을 고려할 때, 화산분기 작용이 발생했던 지역으로 생각된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제11권4호
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• pp.318-325
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• 2008

MT 모델링에서는 송신원을 고려하지 않으므로, 평면파에 대한 배경 매질의 반응을 경계값으로 설정하는 Dirichlet 경계조건을 이용할 때에 그 경계값의 정확한 계산이 매우 중요하다. 이 연구에서는 1차원 배경 매질만을 가정하던 기존의 모델링 알고리듬을 2차원 배경 매질을 고려할 수 있도록 발전시켰다. 1차원 배경매질의 경우 경계값은 해석적으로 계산할 수 있으나, 2차원 구조가 존재하는 경우에는 2차원 모델링을 통해 경계값을 계산하여야 한다. 2차원 모델링의 TM(transverse magnetic) 및 TE (transverse electric) 모드는 3차원 모델링의 입사 전기장의 분극 방향과 2차원 구조의 주향에 따라서 결정된다. 전기장을 셀 모서리에 정의하는 기존의 3차원 모델링 알고리듬과 잘 부합하도록 2차원 모델링에서도 모서리에서 전기장을 계산하였다. 2차원 모델링을 통해 계산된 값을 3차원 모델링의 경계값으로 활용한 결과, 단층 모형 혹은 한 면에 바다를 포함한 모형에 대해 보다 정확한 겉보기비저항 및 위상을 얻을 수 있었다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.159-165
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• 2008

본 논문에서는 전자기 유한요소 해석을 통하여 배열와전류프로브의 T/R 코일의 와전류탐상 특성을 해석하였다. 신호해석을 위해 사용된 결함은 Notch 결함이며, 결함의 깊이는 관두께를 기준으로 40[%]로 하였으며, 결함의 위치는 관의 내부 및 외부에 있는 것으로 하였다. Transmit 코일을 중심으로 Receive 코일의 위치를 원주방향으로 $0[^{\circ}]$, $30[^{\circ}]$, $60[^{\circ}]$, $90[^{\circ}]$에 위치시키면서 신호해석을 수행하였다. 프로브의 전자기적 특성을 해석하기 위하여 맥스웰 방정식을 이용하여 지배방정식을 유도하였고, 이를 3차원 유한요소법을 이용하여 수치 해석을 수행하였다. 두 종류 결함의 수치해석 비교 결과 내부결함의 신호가 외부결함보다 크게 발생하였고, Transmit 코일에 대한 Receive 코일의 각도 및 위치 변화시 결함신호의 차이를 확인할 수 있었다. ASME 표준 시험편을 이용한 배열와전류 프로브의 와전류탐상 실험신호와 비교결과 유사한 신호를 확인할 수 있었다. 본 논문의 결과는 배열와전류 프로브의 와전류 탐상 신호 평가시 도움이 될 것이다.

• 비파괴검사학회지
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• 제29권2호
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• pp.137-144
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• 2009

본 논문에서는 전자기 유한요소 해석을 통하여 원전 증기발생기(SG, steam generator) 세관의 결함 크기 변화에 따른 배열 와전류 프로브의 와전류탐상 특성을 해석하였다. 프로브의 전자기적 특성을 해석하기 위하여 맥스웰 방정식을 이용하여 지배방정식을 유도하였고, 이를 3차원 전자기 유한요소법을 이용하여 문제를 해석하였다. 해석을 위해 선정한 결함은 평저공(FBH, flat bottomed hole) 결함을 선정하였다. FBH결함에 대해 결함의 위치를 관의 외부표면에 존재하게 하고 결함의 깊이는 세관 두께의 20%, 40%, 60%, 80%, 100%로 하였다. 또한 결함의 크기변화 및 시험주파수를 100 kHz, 300 kHz, 400 kHz로 변화시켜 해석하였다. 해석 대상으로는 원자력발전소 증기발생기 세관으로 사용되고 있는 Inconel 600 도체관을 사용하였다. 본 논문을 통하여 결함형상, 깊이 및 크기, 시험주파수의 변화에 따른 탐상신호의 변화를 확인할 수 있었다. 본 논문의 결과는 배열 와전류 프로브의 와전류탐상 신호 평가시 도움이 될 것이다.