수력발전 사업에 있어 Desander 구조물은 주로 고산지대 수력발전댐의 Run-of-river 형식의 발전방식에서 유사로 인한 터빈의 손상을 방지하기 위한 목적으로 설치된다. Desander의 적정 규모는 터빈의 손상을 일으킬 수 있는 유사 입경에 대해 안정적으로 침전을 시킬 수 있는 폭/길이/깊이로 평가할 수 있으며 상대적으로 Desander의 규모가 크게 설계된 경우 초기 공사비 증가하고 반대로 규모가 작게 설계된 경우 터빈의 교체 주기 단축으로 인한 유지관리비가 증가된다. 현재까지 일반적인 Desander 구조물의 설계 방식은 제거 입경의 침전 속도, 유입유량 및 깊이를 변수로 사용하여 경험식(L. Sudry method, Guicciardis method 및 Rouse method)을 통해 규모를 결정해 왔다. 하지만, 3-D 전산유체해석을 통해 유속 흐름 분석으로 직 간접적 Desander 규모의 적정성을 평가할 수 있는 현 시점에서 경험식으로부터 도출된 결과의 신뢰성과 객관성을 검증할 필요가 있다고 판단된다. 본 연구에서는 노르웨이 NSTU에서 개발한 유사의 이송 및 확산해석 기능이 내장된 범용 소프트웨어인 SSIIM을 이용하였다. SSIIM(Simulation of Sediment movements In water Intakes with Multiblock)은 개수로 흐름 상태에서 유사 이동 및 하상 변동을 분석할 수 있도록 개발된 3-D 해석 프로그램이다. SSIIM은 수치해석 방법으로 유한체적법(Finite Volume Method)를 채택하였으며 Navier-Stokes equations을 통해 유체의 흐름을 해석한다. 입력 자료는 유입 유량(m3/sec), 유입 유사량(kg/sec), 유출부 수위 및 해당 Desander Structure grid 자료가 사용되며 해석 결과로 Desander 내 grid 별 유속, 수위, 유사 농도 변화 등을 제공한다. 본 연구에서는 SSIIM을 이용하여 제거 목표 유사 입경의 차집 효율(Trap efficiency)로 Desander의 적정 규모를 평가 할 수 있는 설계법을 제안하며 설계 단계에서 결정되는 최소 제거유사 입자와 차집 효율에 의한 Desander의 적정 규모 평가 분석을 파키스탄 A 프로젝트를 대상으로 수행하였다. 연구 성과로 (1)SSIIM을 통해 해석된 차집 효율을 기초로 Desander의 적정 규모를 계획할 경우 경험적 방식에 비해 설계의 객관성과 신뢰성을 제고할 수 있으며 (2)3-D 수치해석을 통해 grid 별 유사농도를 확인 할 수 있어 Desander 형상과 규모에 대한 평가가 가능하다.
논리 프로그램의 타입 및 모드 분석은 실행 시간에 변수가 갖는 텀의 집합에 대한근사값을 구하는데 보통 요약 해석을 기반으로 하여 설계되고 개발되어 왔다. 이 논문에서는 타입 및 모드 분석을 위해서 설계된 다양한 요약 도메인을 고려하여 그들간의 계층 관계를 Galois insertion을 기준으로 밝힌다. 이 논문에서는 요약 도메인으로써 타입 그래프, 깊이-k 타입 , 깊이-k 모드, 순환모드, 그리고 모드를 고려할 것이다. 특히 깊이-k 모드는 타입 및 모드 분석을 통합하기 위한 도메인으로써 깊이-k 타입을 확장하여 제안하였다.
내구시험기의 기본적인 구조를 해석하고 분석하여 각종 기구부의 내구성 시험에서 적용대상물에 관계없이 전기유압서보장치의 용량과 적합한 센서들을 조합하여 구성 가능하도록 시험기를 구성하였으며, 본 연구에서 개발된 제어장치와 데이터 수집 소프트웨어는 내구시험 대상물에 관계없이 범용 적으로 사용할 수 있도록 개발하였다.
본 연구에서는 설계민감도 해석기법을 사용하여 구조물의 안정성, 즉 좌굴을 고려한 형상 최적설계를 수행하였다. 형상 변수를 고려한 설계민감도 해석을 수행하기 위해 전미분 개념을 도입하고, 이를 이용하여 연속체기반의 변분방정식을 미분하여 민감도공식을 유도하였다. 기존의 유한차분법과 비교할 때 설계민감도 해석법의 장점은 설계변수의 갯수에 상관없이 매우 적은 해석횟수를 가지고도 민감도를 더 정확하게 계산할 수 있으며, 해석결과만을 이용하여 민감도계산을 수행하므로 상용 해석 소프트웨어를 활용할 수 있다는 것이다. 한편 좌굴문제를 다룰 때는 일반적으로 보나 쉘 같은 구조요소를 이용하지만 본 연구에서는 솔리드 요소를 이용한 연속체 모델로 고려하였는데 그 이유는 연속체 모델을 이용하면 뚱뚱한 형상뿐만 아니라 보나 쉘 같은 슬림(slim) 한 모델을 모두 해석할 수 있기 때문이다 설계민감도를 활용하여 여러 가지 좌굴문제에 대해 형상 설계민감도 계산 및 최적설계를 수행하였다. 그 결과 실행함수가 매우 빠르게 수렴하는 것을 확인할 수 있었고, 설계변수가 많아지고 해석시간이 길어질수록 더 효율적인 것을 알 수 있었다.
오늘날 인터넷 상의 디지털 콘텐츠는 기하급수적으로 증가하여, 콘텐츠를 관리하기 위한 다양한 시스템과 관리 체계가 연구 개발되고 있다. 특히 2000 년대부터 식별체계에 대한 표준화 연구가 진행되면서 논문등의 문헌 정보와 음악, 영상 등의 콘텐츠에 식별 체계를 적용하고 관리하려는 연구가 활발히 진행중이다. 특히 국내에서는 정보통신부와 한국소프트웨어진흥원이 디지털콘텐츠 유통기반을 구축하기 위해 CONPIA.COM 사이트를 개발하였고, 2000 년 정보화지원사업으로 한국데이터베이스진흥센터에서 디지털콘텐츠 식별체계 사업을 진행하었다. 이후 2001 년 정보통신부가 한국전산원를 디지털콘텐츠 운영기관으로 지정하면서 확장개발 및 운영 시험 등 향후 서비스 운영에 대한 기술개발에 집중하고 있다. 이러한 시스템에 적용된 식별 체계는 체계적인 구문 구조를 가지고 있으며 구문구조에 맞는 식별 코드를 해석하여 디지털콘텐츠를 찾는 구조를 가진다. 그렇지만 기존의 시스템은 식별체계의 확장과 변화에 따라 시스템 인터페이스를 재설계하고 내부 처리 알고리즘을 수정해야 하는 등 많은 수정이 요구된다. 이에 본 논문에서는 DDDS 알고리즘을 적용하여 식별 코드를 해석하기 위한 시스템을 구성하고 사용자 인터페이스를 설계하였다.
본 논문에서는 하부 프레임 구조가 보다 단순해진 분말류 운송차량인 벌크시멘트 트레일러의 정동적 특성을 유한요소해석을 통하여 분석하였다. 이를 위하여 벌크시멘트 트레일러가 받는 하중의 대부분을 지지하는 섀시 프레임과 탱크부분을 상용 유한요소해석 소프트웨어인 ANSYS를 이용하여 삼차원 상세 유한요소모델링을 수행하였다. 자유진동해석을 통하여 차체의 동적특성을 이해하는데 필수적인 벌크시멘트 트레일러 몸통의 고유진동수와 진동모드를 분석하였다. 또한, 정적인 응력해석을 통하여 트레일러의 취약부위를 찾은 후 다구찌 실험계획법을 적용하여 경량화를 시키면서도 취약부위의 강도를 높일 수 있는 방안을 제시하였다.
컴퓨터의 성능이 향상되고 해석 알고리즘이 개선될수록 유한요소 모델링은 정교해지고 복잡해지는 경향이 있으며, 그에 상응하여 후처리 기술도 다양하게 발전하게 되었다. 이와같이 하드웨어적, 소프트웨어적인 진전을 바탕으로 탄소성해석에서는 더욱 세분화된 단계적 증분과 반복의 중간 계산 결과를 이용하여 탄소성 거동을 관찰하고 분석하는 것이 실용적인 의미를 갖게 되었다. 이 논문은 유한요소해석을 통해서 얻은 계산 결과로 부터 탄소성 재료의 역학적인 거동을 이론적으로 구성하고, 컴퓨터 그래픽스로 가시화하는 새로운 후처리 방법에 관하여 기술하였다. 또한 소성 거동의 진행을 표현하는 새로운 방법과 해석의 중간단계에서 생성된 데이터를 항복곡면과 응력경로의 형태로 재구성하거나 또는 Mohr원과 파괴포락선의 형태로 재구성하여 탄소성 거동을 분석하고 이해하는 방법을 제안하였다.
컴퓨팅 아키텍처와 응용 소프트웨어 기술의 발달로 최근에는 근사가 아닌 실제 물리계 모사라는 컴퓨터 시뮬레이션의 궁극 목표가 현실 이슈로 대두되고 있다. 본 논문에서는 미국 정부 주도 슈퍼컴퓨팅 기반 다물리 시뮬레이션 사업의 결과물로 나온 일리노이 대학의 일리노이 록스타라는 유체-구조-연소 연성 해석툴을 활용하여 충격파관 내의 금속판의 미소 시간 운동을 전산모사하고 기존 실험, 해석들과 비교하는 연구를 수행하였다. 전산유동해석은 정렬격자를 기반으로 하였고 구조해석은 대변형 선형탄성을 가정하였다. 또한 강한 연계 시간적분법이 적용된 알고리즘의 고도화로 인해 충격파 내 금속패널에 관한 높은 수준의 실험-계산 상관성을 보였다. 본 연구의 제한적인 검증연구를 확장하여 해석환경 내 추가 모듈들의 검증작업들과 코드개선을 통해 오픈소스 기반 연구개발 도구로서 활용할 예정이다.
소프트웨어 개발을 위한 모델링 방법 중 대표적인 것으로 UML을 이용한 방법이 있으며, 제품계열공학에서 소프트웨어의 재사용을 위한 모델링 방법으로 feature 모델링에 관한 연구가 진행 되고 있다. feature 모델링 방법은 잘 정의된 개발 기법을 제공하여 활용되고 있으나 다소 범용 적이지 않다. 또한 그 구조물이 UML과 상이하여 UML사용자가 feature 모델을 재사용하는 데는 어려움을 가지고 있고, feature 모델에서 class모델로의 변환을 제시한 기존연구는 도메인 전문가에 의해 경험적으로 모델링을 하기 때문에 모호성과 이해의 오류, 그리고 잘못된 해석 등의 문제가 발생 된다. 그리고, feature 모델과 class모델의 모든 요소를 매핑하여 변환하지 않는다는 점에서 완전하지 못하다. 따라서 본 논문에서는 Ontology를 이용하여 의미 기반의 명확한 명세를 통한 feature모델의 class 모델로의 변환기법을 제시하고, 이를 위해 feature 모델과 class 모델의 구조물의 요소를 정의하고 이를 기반으로 feature 모델과 OWL, 그리고 class 모델 속성간의 매핑 규칙을 제시하고, 본 논문에서 제시한 변환 프로세스를 이용하여 사례연구를 하였다.
공력탄성학적 현상들을 확인하는 방법 중 하나인 풍동실험은 축소 모델을 제작해야하기 때문에 복잡하고 비용이 많이 들며, 유동 속도의 제한이 있는 등의 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하여 풍동실험을 대체할 수 있는 Dry Wind-Tunnel(DWT) 기법이 제안되었다. 이는 지상 진동 실험 장치와 공기력을 계산하는 소프트웨어로 구성되어 실시간으로 유체의 영향을 고려해준다. 본 연구에서는 DWT의 핵심적인 요소인 실시간 공기력 계산프로그램을 개발하고, 구조 모델을 소프트웨어로 표현하여 두 시스템을 실시간 연동해 플러터 해석을 수행하였다. Matlab Simulink와 dSPACE를 이용하여 실시간 플러터 해석을 수행하고 이를 상용프로그램인 ZAERO를 사용한 결과와 비교하여 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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