한국해안해양공학회 1998년도 정기학술강연회 발표논문 초록집 Annual Meeting of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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pp.143-148
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1998
경사면 쇄파특성의 도출을 위한 기존의 연구는 주로 실험에 의존하여 왔다. 이들 실험적 연구들은 주로 임의 경사면에서 쇄파가 발생하는 수심과 쇄파고를 산출하는데 목적을 두었으며, CERC(1984)는 이들의 연구결과를 위합하여 쇄파제원을 산출할 수 있는 도표를 제시하였다. 본 연구에서는 수치조파경계와 천해 경사면으로 구성되는 파동장에서 경사면 쇄파거동에 대한 경계요소기법을 직접 수립하여 기법의 적용성을 세부적으로 고찰하기로 한다. (중략)
다중-광선 모델을 이용하여 경사면을 갖는 반-협곡 구조에서 전파 전송 손실을 해석하고 경사면의 각도에 따라 나타나는 다중-광선 전파 모델을 공식화 하였다. 경사면의 기울어진 각도에 의해 결정되는 송수신 전파의 경사면 반사경로인 제3경로와 제4경로에 대한 차단 각도를 송수신 단말의 높이와 위치를 가지고 계산하였다. 경사면 환경에서 전파 전송 손실을 예측하기 위하여 실제 경사면이 존재하는 제방 환경을 선택하여 모델링하고 시뮬레이션 하여 전파 전송 손실을 계산하였으며, 주파수 1-6GHz 대역에 대한 측정활동을 통해 전파전송 손실을 확인하였다. 시뮬레이션 결과와 측정 결과는 유사한 전파 전송 손실 경향을 보여주었으며 다양한 지형정보에 대한 전파 경로 손실 예측과 측정 결과들은 다양한 전파 업무 설계에 활용될 수 있다.
경사면에 충돌된 제트의 유동은 주제트(major jet)와 부제트(minor jet)로 나뉘어지게 되고 이로 인해 경사면 양쪽 영역에서의 유동 및 열전달 특성이 상이하게 된다. 또한 분사된 제트는 코안다 효과 (Coanda effect)로 인하여 경사면 위쪽으로 편향이 되어 충돌하게 된다. 이 결과 부제트영역에서 높은 난류 강도와 운동량를 얻을 수 있고, 국소 열전달계수를 상당히 높일 수 있다. 본 연구에서는 경사면의 각도와 분사속도를 변화시켰을 때 제트의 유동특성 변화 및 충돌면에서의 열전달 특성을 실험적으로 고찰하였다.
경사면에서의 지표 연소물질에 대한 화염확산은 경사각변화에 따라 화염이 경사면과 가까워져 열전달이 많이 이루어져 확산이 빠르게 이루어진다. 기존 연구에서는 경사면에 대한 화염각 변화를 고려하지 않고 일반적으로 경사각의 기울어짐으로 인해 화염이 그 만큼 지표면과 가까워지는 것을 적용하였다. 따라서 본 연구에서는 경사면에서의 실제 화염의 성상에 대해 실험하였다. 그 결과 경사에 따른 화염기울기 산정식을 제안 하였고 경사조건에서의 화염기울기와 화염확산속도와의 관계에 대해 기술하였다.
본 논문에서는 허리 관절을 갖는 4족 로봇의 효율적인 경사면 보행을 위해 유전 알고리듬(Genetic Algorithm: GA)을 이용한 경사면 보행 방법을 제안한다. 제안한 방법에서는 먼저, 허리 관절을 갖는 4족 로봇의 기구학적 모델을 유도하며, GA를 수행하기 위한 유전자 및 적합도 함수를 설정한다. 또한, 경사면에서 최적의 에너지 안정여유도(Energy Stability Margin: ESM)를 갖는 4족 로봇의 자세와 도달 영역 내의 발끝 착지 지점을 GA를 이용하여 자동으로 탐색하여 보행한다. 마지막으로, 4족 보행 로봇의 모의 실험을 통해 기존 방법과 비교함으로써 본 논문에서 제안한 방법의 효용성을 검증한다.
경사식 방파제에 대하여 수리모형실험을 통하여 방파제의 전사면과 저면에 작용하는 파압을 직접 측정하여 파압의 공간적 분포를 파악하여 보았다. 실험의 길과는 기존의 경사식 방파제에 대하여 파압에 대한 연구는 거의 없기 때문에 Goda(1989, 2002)가 제시한 전사면에 대한 이론식과 비교하여 보았다. 실험은 특정적으로 제시된 방파제 단면에 대한 실험이 아니고, 가상적인 단면을 선정한 후 파랑 및 수심 등의 제조건을 감안하여 파형경사를 산정하고, 이애 맞는 파고와 주기를 산정한 후 제반 해안수리학적 특성중 반사율과 처오름 높이, 사면 및 저면에 작용하는 파압을 직접 측정하여 보았다. 실험결과 전사면에서의 파압 분포는 Goda의 이론식과 경향은 비슷하나 크기는 차이가 나이에 대한 보정은 필요한 것으로 나타났으며, 저면에서의 파압도 측정이 되었지만 이것이 지반지지력에 어떠한 영향을 미치는지는 좀 더 많은 연구가 필요할 것으로 판단되었다.
단일 충돌제트의 경우 충돌면에서의 열전달 효과는 제트 출구와 충돌면 사이의 간격, 노즐 형상에 따른 제트출구의 초기조건, Re$_{D}$수 변화와 충돌면의 형상이나 표면거칠기 등에 따라 변화하게 된다. 그러나 수직 충돌제트의 경우 정체영역에서의 국소적인 열전달 향상은 용이하나 반경 방향으로 열전달이 점차 감소하게 된다. 따라서 충돌면의 전반적인 열전달 향상을 위해서는 열전달이 정체점보다 상대적으로 낮은 영역에서 열전달 향상이 필요하다. 또한, 실제 적용시 충돌면의 형상이나 협소한 공간에서 노즐위치의 제약으로 인하여 충돌제트가 수직으로 분사되는 경우보다 경사진 제트가 더욱 많이 응용된다. 더욱이, 수직충돌제트가 사용되는 많은 상황에서도 주위의 다른 공기 흐름의 영향으로 인하여 실제 제트가 경사각을 갖고 분사되어진다 이러한 경사충돌제트의 중요성에도 불구하고 경사충돌제트에 대한 연구는 수직충돌제트에 대한 연구보다 상대적으로 적게 이루어져 왔다.
Lagrange 방법과 B-spline 기법을 이용한 경계요소법으로 경사면에 작용하는 고립파의 특성을 연구하였다. 최대 처오름높이는 실험자료와 비교한 결과, 기존의 경계요소법에 의한 결과에 비해 높은 정확도를 나타냈다. 또한, 벽면 경사각의 변화에 따른 최대 처오름높이와 속도벡터의 변화를 나타내었으며, 경사면에 작용하는 동수압의 특성을 조사하였다.
최근 들어 산업현장에서는 생산성의 향상, 노무비의 증가 및 노동력의 부족, 안전성 등을 이유로 자동생산시스템과 운반용 동력기계와 같은 기구를 도입하여 작업자 스스로가 자신의 근력을 이용한 인력운반(Manual Materials Handling : MMH) 작업이 줄어들고 있는 추세라고 하지만, 실제로 비탈진 경사면에 위치한 농장이나 과수원, 항만부두의 하역작업, 경사진 벌목장 작업, 광산의 막장에서의 작업등과 같이 주변환경이 복잡한 현장에서의 작업은 기계로 완전히 대체하기가 어려운 실정이다. 그러므로, 이러한 작업현장에서는 인간이 직접 손 운반작업(들기 작업)을 할 수밖에 없으며, 이와 같은 경사면에서의 손 운반작업(들기 작업)은 작업자에게 많은 재해의 위험성을 만들어 주며, 추락으로 인한 산업재해는 물론이고 미끄러짐 방지 같은 신체균형잡기 노력은 근골격 계통에 과도한 무리를 주게 되어 LBP의 원인이 되기도 한다. 하지만, 이러한 경사면에서의 손 운반작업(들기 작업)에 대한 연구에 대해서는 거의 없는 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 force platform을 이용하여 경사면에서의 손 운반작업(들기 작업)을 통한 COP변화를 측정 ·분석하여 작업자들의 산업재해를 예방하고자 하며, 향후 이러한 기초 자료를 통하여 손 운반작업(들기 작업)뿐만 아니라 그 밖의 응용분야에 기여하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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