• 한국지반공학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.37-46
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• 2005

최근 지진공학 제반분야의 연구동향은 지진발생시 구조물의 거동을 보다 합리적/경제적으로 고려하는 내진성능 목표 개념에 입각하여 많은 향상을 성취하고 있다. 특히, 실제 지진에서 관측된 자료를 사용하여 시방기준과 해석기법에 많은 보완이 이루어지고 있는 실정이다. 그러나, 지반-구조물 상호작용에 대한 연구는 경험적으로 입증된 해석방법의 정립이 아직까지 과제로 남아있는 분야이다. 이러한 취지에서, 본 연구에서는 구조물과 지표면 자유장 운동의 강진기록이 잘 관측되어 있는 2매 사이트를 선택하여, 입/출력 자료를 가지고 시스템 특성치즐 추정할 수 있는 System Identification 기법을 이용하여 지반-구조물 상호작용의 해석기법 중 가장 보편적이며 비교적 간단한 주파수 영역의 Impedance 함수를 계산하고 그 결과를 바탕으로 관성력에 의한 지반-구조물 상호작용에 대한 고찰을 수행한다.

• 생물환경조절학회지
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• 제1권1호
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• pp.72-83
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• 1992

우리 나라 축사는 생산효율 제고를 위하여 대형화, 밀폐화, 고밀도화, 자동화 경향이 뚜렷하다. 대형의 밀폐된 고밀도 축사는 쾌적한 실내환경을 전제로 하기 때문에 기계적으로 실내환경을 적절히 제어하지 않으면 안된다. 제한된 공간에 먼지, 병원성 미생물, 유해기체, 수분이나 열의 과도한 집적은 생산과 재생산효율에 심각한 영향을 미친다. 그러므로 축사내 생산주체인 가축과 작업인이 쾌적한 실내환경에서 생산활동을 할 수 있도록 열적, 화학적/생물학적 환경을 물리적으로 제어하지 않으면 안된다. 본 연구는 실험축사내 가축이 일정한 열을 발생할 때 실내공기의 유동형태를 예측하기 위해서 수행하였다. 이 연구의 결과를 실내환경제어를 위한 환기시스템 책략 개발의 기초자료로 활용할 수 있다. 실험축사내의 공기유동을 예측하기 위해 Body-Fitted Coordinate(BFC)의 격자배열과 k-$\varepsilon$ 난류모형 및 SIMPLE계열 solution scheme을 사용하였으며, 예측의 유효성 검정은 Boon(1978)의 실험결과를 이용하였다. 예측한 공기유동의 형태와 실험한 공기유동의 형태를 비교한 결과 대체로 만족할만한 결과를 얻었다. 그러나 유입공기의 온도가 1$0^{\circ}C$인 경우의 공기유동은 실험유동형태와 약간의 차이가 있었다. 즉, 실험에서는 수평슬롯으로 유입 된 공기가 바로 아래로 굴절되어 유동하였으나, 예측의 결과는 일정 거리로 수평방향으로 유동하다가 아래로 굴절하였다. 이런 유동의 차이는 k-$\varepsilon$ 난류모형 자체가 경험적으로 부력에 민감하게 반응않는 결함이 원인이 될 수도 있으며, 실험의 부적절한 수행이 원인이 될 수도 있다. 이 유동의 경우 Reynolds 수가 3,000정도의 난류이며, 완전발달유동 (fully-developed flow)이므로 관성력 (inertia force)이 부력 (buoyancy force)보다 커, 일정거리 수평으로 유동하다가 아래로 굴절할 수도 있기 때문이다. 앞으로 이를 규명하기 위한 보다 깊이 있는 연구가 이루어져야 할 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.279.2-279.2
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• 2014

반도체 선폭이 20 nm급까지 감소함에 따라 기존에 수율에 문제를 끼치던 공정 외부 유입 입자뿐만 아니라, 공정 도중에 발생하는 수~수십 나노의 작은 입자도 수율에 악영향을 끼치게 되었다. 이에 따라 저압, 극청정 조건에서 진행되는 공정 중 발생하는 입자를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 장비에 대한 수요가 발생하고 있다. Particle beam mass spectrometer (PBMS)는 이러한 요구사항을 만족할 수 있는 장비로 100 mtorr의 공정 조건에서 5 nm 이상의 입자의 직경별 수농도를 측정할 수 있는 장비이다. PBMS로 입자의 수농도를 측정하기 위해서는 PBMS 전단에서 입자를 중앙으로 집속할 필요가 있다. 공기역학렌즈는 PBMS 전단에서 입자를 집속시키기 위해 일반적으로 널리 사용되고 있는 장비로 여러 개의 오리피스로 이루어져 있다. 공기역학렌즈를 지나는 수송 유체와 입자는 이러한 연속 오리피스를 거치면서 팽창과 수축을 반복하며, 관성력의 차이로 인해 입자가 중앙으로 집속된다. 그러나 기존 공기역학렌즈는 고정된 직경의 오리피스를 사용하기 때문에 설계된 공정조건 이외에는 입자의 집속효율이 감소한다는 단점을 지닌다. 따라서 공정조건이 바뀔 경우 공기역학렌즈를 교체해야 되며, 진공이라는 환경하에서 이러한 교체는 많은 시간과 노력을 요구로 한다. 본 연구에서는 이러한 공기역학렌즈의 문제점을 해결하기 위해 다양한 공정조건에서 교체 없이 사용할 수 있는 새로운 형태의 공기역학렌즈인 조기래형 공기역학렌즈를 제안하였다. 각각의 오리피스가 중공의 직경을 변경할 수 있는 구조인 조리개의 형태로 설계되어 있어, 공정조건에 따라 중공의 직경을 변경함으로써 입자의 집속을 결정하는 요소인 Stokes number를 조절 할 수 있다. 이러한 조리개형 공기 역학 렌즈의 성능을 평가하기 위해 수치해석적인 방법을 이용하였다. 공기 역학 렌즈 전단의 압력을 0.1~10 torr까지 변화시켜가며 다양한 공정조건에서 오리피스의 직경만을 변경하여 입자 집속 가능 여부를 판단하였으며, 조리개 형태의 구조상 발생할 수 있는 leak로 인한 입자 집속 효율의 변화도 평가하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.70-75
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• 1997

본 연구는 선박을 이용한 핫코일 화물의 안전하고 효과적인 운송 방법에 관하여 다루고 있다. 기하학적으로 불안정한 화물인 핫코일을 양측에서 쐐기로 지지함으로써 안전성을 지켜주는 카세트(cassette)를 활용한 자동 선적/하역 시스템이 효율적이고 타산성이 있는 것으로 간주되고 있다. 카세트 위의 핫코일의 안전 및 나아가서 전체 운반선의 안전은 카세트의 지지경사각에 의해 직접적인 영향을 받는다. 카세트 경사각의 최적설계를 위하여 핫코일과 카세트간의 상대운동을 허용하지 않는 구속조건하에서 핫코일-카세트 화물의 동역학 모델이 개발되었다. 파랑중 운반선의 운동에 기인되어 핫코일에 작용하는 관성력의 합력과 카세트 경사면 반력 사이의 힘의 평형 조건식이 유도되었으며, 그에 따라서 수치시뮬레이션 프로그램이 개발되었다. 수치 시뮬레이션에 의하여 핫코일의 동안전성과 카세트 구조 강도를 고려한 최적의 카세트 경사각은 약 37도로 선정되었다. 설계된 카세트 경사각의 성능은 축소 벤치 테스트를 동하여 검토 및 입증되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권5호
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• pp.497-504
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• 2012

모바일하버는 해상에서 컨테이너 상하역 작업을 하는 새로운 해상물류 시스템이다. 모바일하버용크레인과 같이 해상에서 작업하는 대형 구조물은 파도에 의해 발생하는 지지부의 운동으로 관성력의 영향을 크게 받는다. 따라서 구조물의 안전성에 대한 정확한 검증이 요구되며, 생산 비용을 줄이기 위해 경량화가 매우 중요하다. 이런 요구조건을 위해 동적 응답 최적설계를 수행한다. 등가정하중법은 동하중을 등가정하중으로 변환한 후, 정적 응답 최적화기법을 사용하여 문제를 해결하는 동적 응답 최적설계 방법이다. 지지부의 움직임을 고려한 등가정하중법을 제안하고, 제안한 방법으로 모바일하버용 크레인을 최적화한다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제1권1호
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• pp.71-80
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• 1989

본 연구에서는 무한요소의 개념을 선형파의 회절 및 방사문제에 적용하는 방법에 대해서 연구하였다. 유체의 동압에 의한 하중은 관성력이 중요하다고 가정하여, 점성효과는 무시하였다. 물체 주변의 내부영역은 통상적인 유한요소를 사용하여 모형화하였으며, 외부영역은 특수한 형상함수를 갖는 무한요소로 모형화하였다. 본 연구에서 개발된 무한요소의 형상함수는, 외부영역의 속도포텐셜을 보다 잘 나타내기 위하여, 외부영역의 해를 해석적 고유함수로 표시하였을 때 나타나는 진행파항과 첫번째 산란파항의 점근적인 형태를 사용하여 결정하였으며, 수치해석상의 효율성을 증가시키기 위하여, 무한요소의 시스템행렬 구성시 나타나게 되는 무한방향으로의 적분을 해석적으로 수행하였다. 본 무한요소의 효율성 및 타당성을 입증하기 위하여, 실제 많이 응용되고 있는 연직 축대칭 구조물을 대상으로 수치해석을 수행하였다. 수치해석결과, 아주 적은 수의 요소로 유체영역을 분할했음에도 불구하고, 적분방정식을 이용한 기존의 여러결과들과 아주 잘 일치함을 알 수 있었다. 또한, 해석의 효율성과 해의 정확도에 직접적으로 영향을 주는 무한요소의 위치와 유한요소의 크기에 대한 기준설정을 위한 수치실험도 수행하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.180-180
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• 2013

반도체, 디스플레이와 같이 저압, 극청정 조건에서 진행되는 공정에서 발생한 오염입자는 수 율에 큰 영향을 미친다. 따라서 공정 중에 발생한 오염입자를 실시간으로 모니터링할 수 있는 장비에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Particle Beam Mass Spectrometer (PBMS)는 저압에서 실시간으로 나노 입자의 크기를 측정할 수 있는 대표적인 장비 중 하나이다. 입자를 포함한 가스 유동이 PBMS로 유입되면, 우선 입자를 입자빔의 형태로 집속하는 공기역학렌즈를 통과하게 된다. 집속된 입자는 노즐에 의해서 가속되며, 이로 인해 충분한 관성을 가지게 된 입자는 양극과 음극, 필라멘트로 구성된 electron gun에서 전자충돌에 의해 포화상태로 하전된다. 하전한 입자는 electrostatic deflector에서 크기에 따라 분류되어 Faraday detector와 electrometer에 의해 측정된다. 그러나 공기역학렌즈는 입자의 크기가 작아질수록 집속 효율이 급격히 낮아진다는 문제점을 지니고 있다. 이는 입자가 작아질수록 점성에 의한 영향이 관성에 의한 영향보다 커짐으로써 나타나는 현상이다. 최근 이러한 문제점을 해결하기 위해 사중극자를 사용하여 입자를 집속시키는 방법이 대안으로 제시되었다. 사중극자는 서로 마주보는 쌍곡선 형태의 전극구조에 AC 전기장을 인가하는 방식을 사용한다. 사중극자의 중심은 정확히 평형점을 가지게 되며 입자는 사중극자 내에서 진동을 반복하며 평형점을 향해 모이게 된다. 입자의 크기가 작을수록 전기력에 의한 영향을 크게 받으므로 사중극자를 이용한 입자집속 방법은 나노입자의 집속에 있어 공기역학렌즈를 이용한 집속에 비해 이점을 지닌다. 또한 집속 하고자 하는 입자 대상이 바뀔 경우 구조를 바꿔야 하는 공기역학렌즈와 달리 사중극자를 이용한 방법은 AC 전기장을 조절하는 것 만으로 제어가 가능하다. 본 연구에서는 저압 조건에서 나노입자를 집속하기 위한 사중극자의 전극 구조를 이론적인 계산을 통하여 구하였다. 그 결과 0.1 torr의 압력 조건하에서 5~100 nm 범위의 기본 입자를 AC 전압과 진동수를 조절하여 집속할 수 있는 사중극자 형태를 설계하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권11호
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• pp.31-42
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• 2016

지진에 대한 사면안정 해석은 지진에 의한 관성력을 정적하중으로 고려하는 유사정적해석을 널리 사용하고 있다. 사면과 같은 지반 구조물은 지반정수의 불확실성이 포함되어 있어 확률론적 해석을 이용하여 지반정수의 불확실성을 고려해야 한다. 본 연구에서는 지반의 불확실성을 고려한 확률론적 사면안정해석을 수행하였으며, 구조물이 임의 수준의 지반 운동을 받을 때 파괴상태에 도달하는 확률을 그래프로 나타낸 취약도 곡선을 작성하였다. 유사정적해석으로 확률론적 사면안정해석을 수행하기 위해 Monte Carlo Simulation(MCS)을 시행하였다. MCS의 소요 시간을 단축하기 위하여 인공신경망 기반의 응답면 기법을 이용해 파괴확률을 산출하여 수평지진계수별 취약도 곡선을 작성하는 방법을 제시하였다. 인공신경망을 이용하여 작성한 취약도 곡선을 MCS의 결과와 비교해 본 결과 상당한 시간 절약에 비해 유사한 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.289-296
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• 2017

본 논문에서는 곤충 모방 날갯짓 초소형 비행체에 적용될 끈을 이용한 날갯짓 구동 장치의 구동 원리와 그 최적화 과정이 소개된다. 이 날갯짓 구동 장치는 끈을 이용하여 구조의 경량화와 관성력 감소로 인한 에너지 효율 상승을 목적으로 설계되었다. 먼저 장력만 전달할 수 있는 끈의 특성을 고려하여 운동학적인 수식이 정립되었으며, 이를 통해 구동 장치의 거동 특성을 파악할 수 있었다. 이 수식들은 수정된 패턴 검색 최적화 과정에 포함되어 메커니즘의 운동학적 최적화를 가능하게 만들었다. 최적화된 형상으로 제작된 시제품은 설계의 구동 원리에 맞게 운동하였으며, 그 날갯짓 폭은 목표한 날갯짓 폭을 만족시켰다. 수치적 시뮬레이션과 실험 결과는 잘 일치하여 제시된 구동 장치가 실제로 활용될 수 있음을 보였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제26권2호
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• pp.225-236
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• 1994

SEBIM 밸브 상부에 위치한 밀봉수의 급격한 방출은 밸브 후단의 방출배관계통에 큰 운동량과 관성력의 작용을 초래한다. 본 연구는 밸브개방시 방출배관계통의 후단에 발생하는 열수력학적 과도현상을 분석하기 위한 해석절차 및 해석결과를 다루고 있으며, 이 분석을 위해 RELAP5 /MOD3 를 사용하였다. RELAP5 /MOD3 분석을 위하여, 방출관 계통과 SEBIM 밸브의 개방특성 및 밀봉수 방출등의 적절한 모델방법이 제시되었다. 또한 접합부(junction)와 체적(volume)의 제어 플래그 (flag)에서 옵션(option)의 적절한 선택을 위하여 민감도분석도 수행되었다. 분석결과, SEBIM 밸브 방출배관계통의 밀봉수 방출에 따른 열수력학적 과도현상을 분석하는데 RELAP5 /MOD3가 적절히 사용될 수 있음을 알 수 있었다. 민감도 분석결과로부터, 밀봉수 방출해석을 위해서는 적절한 기하학적 압력분포를 가지는 완만한(smooth) 면적변화 및 비평형 옵션(option), 적절한 시간간격(time step)의 사용이 필수적인 것을 알 수 있었다.