• The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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• v.19 no.1
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• pp.247-252
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• 2019

The diffraction properties of optical signals by multi-layered periodic structures is formulated in two-dimensional space by using Fourier expansions associated with basic grating profile. The fields in each layer are then expressed in terms of characteristic modes, and the complete solution is found rigorously by using a modal transmission-line theory(MTLT) to address the pertinent boundary-value problems. Such an approach can treat periodic arbitrary gratings containing arbitrarily shaped dielectric components, which may generally have optical properties along directions that are parallel or perpendicular to the multi-layers. This paper illustrates the present approach by comparing our numerical results with data reported in the past for simple periodic circular 2D structures. In addition, this proposed theory can apply easily for more complex configurations, which include multiple periodic regions with several possible canonic shapes and high dielectric constants.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
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• v.26 no.7
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• pp.8-12
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• 1989

In this paper, dielectric waveguide gratings, which can be applied to the nonreciprocal devices such as isolators, are proposed. Those grating structures can be considered as cascade connections of step discontinuities between uniform dielectric waveguides and another uniform dielectric waveguides with a ferrite layer. Therefore, the nonreciprocal scattering characteristics of such gratings can be obtained form the scattering characteristics of step discontinuities and uniform dielectric wave guides. For the periodic grating structures, band-reject characteristics can be located inside or outside the frequency range of interest. Numerical analyses are performed at 35GHz and experimental results at X-band are also presented.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.29 no.5
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• pp.512-519
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• 2023

Noise pollution poses significant challenges to human well-being and marine ecosystems. It is primarily caused by the flow around ships and marine installations, emphasizing the need for accurate noise evaluation of flow noise to ensure environmental safety. Existing flow noise analysis methods for underwater environments typically use a hybrid method combining computational fluid dynamics and Ffowcs Williams-Hawkings acoustic analogy. However, this approach has limitations, neglecting near-field effects such as reflection, scattering, and diffraction of sound waves. In this study, an alternative using direct method flow noise analysis via the lattice Boltzmann method (LBM) is incorporated. The LBM provides a more accurate representation of the underwater structural boundaries and acoustic wave effects. Despite challenges in underwater environments due to numerical instabilities, a novel DM-TS LBM collision operator has been developed for stable implementations for hydroacoustic applications. This expands the LBM's applicability to underwater structures. Validation through flow noise analysis in pipe orifice demonstrates the feasibility of near-field analysis, with experimental comparisons confirming the method's reliability in identifying main pressure peaks from flow noise. This supports the viability of near-field flow noise analysis using the LBM.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.281-281
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• 2019

수리모형실험은 수로 내에서 장시간 파랑을 발생시킬 경우, 수로 내에 반사 파랑의 성분이 누적될 수 있어 상당한 계측 오차를 발생시킬 우려가 있어 수리모형실험 결과의 검증이 필요하다. 일반적으로 수리모형실험 결과의 검증을 위해서는 동일 실험을 무수히 반복하여 불확실성을 제거하거나 다양한 수리실험실에서 수리모형실험을 수행하고 결과를 분석하여 불확실성을 제거할 수 있다. 그러나 이는 엄청난 시간과 노력은 물론 막대한 실험비용이 소요되기 때문에 경제적으로 효용성이 매우 낮아 현실적으로 수행이 어렵다. 이에 비해 수치모형실험은 상대적으로 저렴한 비용으로 수행할 수 있으며, 다수의 실험을 수행하지 않아도 불확실성을 제거할 수 있어 수리모형실험의 검증에 효율적이다. 일반적으로 난류 거동을 동반하는 복잡한 구조물 주변의 흐름 해석에는 3차원 CFD 모형이 필요하다. 특히, 병렬연산이 가능한 CFD 모형을 활용하면 수리모형실험에서도 재현이 쉽지 않은 다양한 조건에 따른 복잡한 흐름을 해석할 수 있어 효용성이 점점 증가하고 있다. 그러나 복잡한 구조물이 존재하게 되면 구조물에 재현에 막대한 격자구조가 필요하여 현실적으로 적용이 쉽지 않다. 이에 대한 대안으로 복잡한 구조물을 비교적 큰 격자에서 재현할 수 있는 가상경계법을 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 가상경계법은 Navier-Stokes 방정식에서 유체 내에 존재하는 고체를 모멘텀 이론으로 대체하여 고려하는 기법으로 수치모델링 수행 시 매질을 유체만으로 구성할 수 있어 안정적으로 적용할 수 있는 것으로 알려져 있다. 본 과업에서는 다양한 분야에서 널리 활용되고 있는 3차원 CFD 모형인 OpenFOAM®기반으로 파랑해석에 필요한 경계조건을 계산할 수 있는 olaFlow를 활용하여 복잡한 구조물을 지나는 파랑해석을 수행하기 위해 가상경계법을 olaFlow에 도입한 수치 알고리즘을 개발하였다. 개발한 수치알고리즘을 활용하여 복잡한 구조를 수치모델에서 재현하였으며, 수치모델에 적용된 수치 알고리즘의 안정성에 대해 고찰하였다.

• Composites Research
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• v.30 no.6
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• pp.331-337
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• 2017

The composite lattice structures have advantages of high specific stiffness and strength and are mainly applied to the structures of launch vehicles that carry the compressive load. However, since these structures are manufactured by filament winding technology, there are some defects and voids found in the knots. For these reasons, the stiffness and strength of the lattice structures have to be compared with finite element model for predicting design load. But, the full scale test is difficult because time and space are limited and the shape of structure is complex, and hence the simple and reliable test methods for examination of stiffness are needed. In this paper, subelements of composite lattice structures were prepared and compressive and bending test were conducted for examination of stiffness of helical and hoop rib. Test methods for subelements of composite lattice structures that has curved and twisted shape were supposed and compared with finite element analysis results.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.36 no.1
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• pp.86-91
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• 2008

An integrated multidisciplinary analysis and design system plays a critical role in the preliminary design of an aircraft. In this work a system based on the CATIA is developed for multidisciplinary computational design; aerodynamics, elasticity, and radar frequency stealth. Common data base of geometry and rectangular grids is generated and used for aerodynamic and structural analysis, while derivative triangular grids are generated for the RCS calculation. The panel method (PANAIR), FEM (NASTRAN), and PO technique are used for aerodynamic, structural, and RF stealth computations, respectively, and several additional algorithms are developed for the effective communication of the common data.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2013.04a
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• pp.354-359
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• 2013

일반적으로 건축물의 설계시 풍동 실험을 통한 풍환경의 평가를 수행하고 있으며, 이는 환경 영향 평가법에서 정한 건축 사업 시행 시 수반되어야 할 자연환경, 생활환경 그리고 사회경제환경의 영향 평가의 일환으로 실시되고 있다. 그러나, 풍동 실험의 경우 여러 가지 현실적 제약조건으로 설계와 실험의 피드백 (Feedback)이 원활하지 못하며, 특히 대상 건축물이 공장과 같이 대기 오염원이 되는 경우 실험은 더욱 어려운 형편이다. 이에 대한 보완책으로 전산 유체 역학을 이용한 건축물의 풍압 해석에 의한 풍하중 추정이나 인접 지형-지물의 영향을 고려한 건축물 주위의 풍환경 평가가 있다. 전산 모사에 의해 풍동 실험의 미비점을 보완하고, 보다 상세한 정보를 확보함으로써 건축물의 구조적 안전성의 증대와 환경 피해 감소를 기할 수 있다. 그러나 복잡한 지형-지물이나 건축물 주위의 풍환경에 대한 전산 모사는 주로 두 가지의 기술적 어려움을 수반하게 되다. 그 중 하나는 고정 경계면을 이루는 형상의 복잡성으로 인해 기존에 많이 이용하고 있는 Body-fitted 격자계를 이용하는 경우, 격자 생성 과정이 매우 복잡하고 어려울 뿐 만 아니라 생성된 격자가 주로 비정렬 (unstructured) 특성을 갖게 되어 수치해석 과정의 효율을 저하시키는 요인이 되며, 격자의 형상도 수치해석의 수렴성을 저하시키는 예가 많다. 다른 어려움으로 풍환경은 전형적인 난류 유동장으로서 난류의 전산 해석은 아직도 해결하지 못한 부분이 많다는 점이다. 이에 본 논문에서는 복잡한 지형-지물이나 건축물의 풍하중과 풍환경의 전산 모사 기술 확보를 위하여 수행중인 연구의 일환으로 물체 형상의 기하학적 복잡성의 극복을 위한 가상경계법 (Immersed Boundary Method)과 난류 유동장의 물리적 엄밀성을 높이기 위한 다와동 모사 (Large Eddy Simulation)을 이용한 물체 형상과 무관한 유동장 해석 기술 개발에 대하여 다루고자 한다. 먼저 최근에 유동 해석에 이용되는 방법인 가상경계법(IBM)은 물체를 포함한 전체 전산 영역을 직교 좌표계에 의해 이산화하고, 유동장내 존재하는 물체의 표면에서의 점착 조건을 만족시키기 위하여 지배 방정식에 적절한 외력을 추가로 고려하는 방법이다. 본 연구에서는 가상경계법을 이용하여 경계층에 위치한 건물 형상의 각진 물체 주위 사이에 형성되는 공동 내부의 비정상 유속 및 압력에 대한 전산 해석을 수행하고, 풍상측 전면에 형성되는 경계층에 의한 영향을 분석하였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.14 no.4
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• pp.525-535
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• 2001

In this paper, a new adaptive analysis scheme for element-free Galerkin method(EFGM) is proposed. The novel point of this scheme is that the triangular cell structure based on the Delaunay triangulation is used in the numerical integration and the node adding/removing process. In adaptive analysis with this scheme, there is no need to divide the integration cell and the memory cell structure. For the adaptive analysis of crack propagation, the reconstruction of cell structure by adding and removing the nodes on integration cells based the estimated error should be carried out at every iteration step by the Delaunay triangulation technique. This feature provides more convenient user interface that is closer to the real mesh-free nature of EFGM. The analysis error is obtained basically by calculating the difference between the values of the projected stresses and the original EFG stresses. To evaluate the performance of proposed adaptive procedure, the crack propagation behavior is investigated for several examples.

• Journal of IKEEE
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• v.2 no.1 s.2
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• pp.108-113
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• 1998

By using an equivalent network based on Floquet's theorem and bisection principle, the optical properties of planar DFB guiding structure are evaluated. The optical parameters, such as Bragg condition and the reflectivity as a function of grating period, are numerically calculated. The numerical results reveal that this method offers a simple and convenient algorithm to analyze the optical characteristics of DFB configurations.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.562-565
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• 2010

본 논문에서는 유한요소법을 이용하여 두 개의 층으로 이루어진 Si/SiGe 나노스프링의 기하학적 형상에 대한 연구가 수행된다. 나노스프링의 기하학적 형상에 영향을 미치는 주 설계요소로는 두께, 폭, 길이, 격자방향 등이 있으며, 두 개의 층으로 이루어진 Si/SiGe 박막이 나노스프링의 형상을 가지게 되는 주원인으로는 두 개의 층 경계면에서 발생하는 misfit strain이 있다. 본 연구에서는 두께, 폭, 길이, 격자방향 등의 설계요소를 변화시켜가면서 mistif strain에 의한 나노스프링의 곡률 변화에 대한 해석 결과가 제시된다. 또한 해석 결과의 검증을 위해 해석해의 결과와 분자동력학 전산모사 결과가 함께 제시된다.