• 한국분말재료학회지
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• 제14권4호
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• pp.221-229
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• 2007

이상에서 살펴본 바와 같이, 내열재료들은 고밀도를 이용하여 비행하는 물체의 운동에너지를 극대화 시킬 수 있기 때문에 군사적으로 각종 무기체계의 성능 향상에 매우 중요하다. 또한 유도 무기 및 항공기의 경우 고온, 고압 등의 환경에서 운용되기 때문에, 이러한 조건에서 견딜 수 있는 소재 개발이 필수적이다. 따라서 무기 선진국에서는 고밀도 재료인 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈륨, 텅스텐-구리 감손우라늄을 활용하기 위한 연구를 활발하게 진행하고 있다. 이중, 텅스텐, 몰리브덴, 텅스텐-구리 라이너에 관한 연구는 괄목할 만한 연구 성과를 거두고 있다. 이러한 연구성과는 기존 탄의 관통 성능을 크게 증가시켜, 이에 대응하고자 하는 방어 체계 연구자들을 바쁘게 할 것으로 판단된다. 한편 내열 금속의 경우, 초고온 및 고압과 같은 극한 환경에서의 고온 강도 및 내삭마성이 우수하기 때문에, 각종 유도 무기 체계의 구성 부품, 즉 터빈, 밸브, 노즐, 제트 베인 등에 적용되고 있으나 대부분의 내열 재료들은 제조 방법이 까다롭고, 가공성이 나쁘며, 고가라는 단점들이 있어 이를 극복하는 연구들이 현재 진행 중에 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권6호
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• pp.780-787
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• 2012

일반적으로 파력진동발전기는 부양 체, 진동시스템, 선형발전시스템으로 구성된다. 기존의 파력 진동발전기는 진동시스템과 파도에너지가 갖는 주파수를 일치시켜 공진현상을 이용하여 에너지효율을 극대화하였다. 그러나 파도에너지가 갖는 주파수는 시시각각 변하기 때문에 공진을 이용하여 파도에너지를 효율적으로 얻는 것은 어렵다. 본 논문에서는 이러한 단점을 해결하기위해 파력 발전기를 구성하는 부양 체와 진동시스템에 대하여 연구하였다. 먼저 파도에너지가 갖는 중심주파수에서 공진이 발생되도록 바다에 떠있는 부양 체를 설계하였고, 진동시스템과도 공진이 발생되도록 진동시스템을 설계하였다. 그 결과 일정 주파수대역에서 파력진동발전기를 구성하는 부양 체와 영구자석사이의 상대속도는 증가한 반면 부양 체와 바닷물사이의 상대변위는 작아짐을 알 수 있다. 따라서 본 논문에서 제안한 방법은 기존 방법에 비해 부양 체와 바닷물사이의 상대변위가 작기 때문에 극한 바다 주변 환경으로부터 부양 체의 안정성을 확보할 수 있고, 시시각각 변하는 주파수를 갖는 파도에너지로부터도 더 많은 운동에너지를 얻을 수 있는 장점을 가진다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권4호
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• pp.311-320
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• 2014

풍력터빈 블레이드는 바람의 운동에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치로써 풍력발전시스템의 출력성능, 에너지변환효율, 하중 및 동적 안정성에 영향을 미칠 수 있기 때문에 주요부품으로 분류된다. 따라서 최적의 블레이드 설계결과를 얻기 위해서는 시스템 특성이 고려된 공력-구조 통합설계가 중요하며, 국제표준 또는 인증기관의 가이드라인에 따른 설계평가를 통해 구조건전성의 검증이 요구된다. 본 연구에서는 블레이드 설계 인증 시 요구되는 평가항목 및 판정기준에 대한 상세해설과, (사)한국선급의 인증기준에 따른 2 MW 급 블레이드(KR40.1b)에 대한 설계평가 결과를 제시하였다. 유한요소 해석에 의한 극한 강도, 좌굴 안정성, 한계 허용 팁 변형과 누적 손상 법에 의한 피로 강도 해석결과가 검토되었으며, KR40.1b 블레이드는 모든 평가항목에 대한 구조 건전성을 만족하는 것으로 확인되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권4호
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• pp.289-309
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• 2014

풍력터빈 블레이드는 바람의 운동에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치로써 풍력발전시스템의 출력성능, 에너지변환효율, 하중 및 동적 안정성에 영향을 미칠 수 있기 때문에 주요부품으로 분류된다. 따라서 최적의 블레이드 설계결과를 얻기 위해서는 시스템 특성이 고려된 공력-구조 통합설계가 중요하다. 본 연구에서는 풍력터빈 시스템과의 상호작용이 고려된 블레이드 설계절차를 제안하였고, 2 MW 급 블레이드(KR40.1b)의 공력-구조 통합 설계결과를 제시하였다. 또한 전술한 바와 같이 로터 블레이드에 작용하는 극한하중 및 피로하중은 시스템 운전조건에 따라 가변적이므로 시스템통합하중해석을 위한 2 MW 풍력발전시스템 모델링을 수행하였으며, IEC 61400-1 및 (사)한국선급의 풍력발전기술기준에 따라 수행된 하중해석결과를 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.2553-2558
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• 2014

회전익 항공기 중 군에서 운용하는 기동헬기는 전장상황에서 운용되기 때문에 연료셀 피탄 시 발생 가능한 상황을 예측하여 설계에 반영해야 한다. 연료셀 설계 고려사항은 피탄 상황의 연료셀 내부 압력, 충격파에 의한 연료셀 자체 및 금속 피팅부 응력, 탄의 운동에너지 등이 포함될 수 있다. 중요 설계데이타 확보를 위해서는 실물 연료셀을 이용한 입증시험을 수행하는 것이 가장 좋은 방법이다. 그러나, 극한조건하의 입증시험은 상당한 비용과 시간이 요구되며, 실패 위험성도 높다. 따라서, 실물을 이용한 시험을 수행하기 전 시행착오의 가능성을 줄이기 위해서는 다양한 수치해석을 통해 연료셀 내부압력과 응력 등의 설계 데이타 예측이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 입자법을 사용하여 연료셀의 중요 입증시험 중 하나인 피탄시험에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석은 전용 충돌해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하였고, 피탄의 영향으로 연료셀 내부 압력은 350~360MPa, 수압램에 의한 굽힘하중으로 260~350MPa의 등가응력이 금속피팅부에 발생하는 것으로 파악되었다.

• 천문학회보
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• 제45권1호
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• pp.63.3-64
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• 2020

수소 라이먼 알파선은 관측이 어려운 외부은하의 성간 물질이나 성운 주위의 물질의 운동학적, 기하학적 상태를 알려주는 지표이다. 특히 라이먼 알파 방출 스펙트럼의 두 최고점에서 측정한 선속도 차이는 물질의 수축, 팽창 여부에 영향을 받기 때문에 은하의 역학적 특성을 연구하는 데에 있어 새로운 도구로서 각광받고 있다. 관측에서 얻어지는 은하들의 선속도 차이는 100km/s에서 800km/s까지 넓은 영역에서 존재한다. 선행 분자구름 규모의 연구에서 얻어진 선속도 차이는 상대적으로 작은 선속도 차이(148.54km/s)를 가진다. 그래서 이 연구에서는 더 큰 규모인 은하에서 라이먼 알파 선속도 차이를 확인하고 은하내 물리량의 영향을 알아보았다. 이 연구에서는 복사유체역학 시뮬레이션 코드 RAMSES-RT를 활용한, 각각 다른 물리량을 가진 은하 시뮬레이션 결과를 활용하였다. 은하 내 가스의 비율, 금속함량비를 다르게 하였으며, 각 시뮬레이션들은 몬테- 카를로 공진선 복사전달 코드 RASCAS를 이용하여 라이먼 알파선의 복사 과정을 계산하였다. 첫 번째로 기준 은하 시뮬레이션과 분자구름 시뮬레이션(Kimm+19)의 결과를 비교한 결과 148.54km/s에서 221.76km/s로 선속도 차이의 평균 값이 상승한 것을 확인하였다. 이는 성간 물질의 존재 유무의 차이로 인한 것이다. 은하 내 가스의 금속함량비를 증가시킨 경우, 은하 내 먼지량과 젊은 별들이 별 생성 구름에 머무는 시간이 증가하기 때문에 기준 은하와 비교하여 선속도 차이가 작아졌다.(206.9km/s) 반면 은하의 가스량을 증가시켯을 때는 산란 횟수 증가로 인한 상대적으로 큰 선속도 차이(298.51km/s)를 확인할 수 있었다. 또한 기준은하에 대해, 난류의 효과를 포함하여 선속도 차이를 비교한 결과, 선속도 차이는 (308.8km/s)상승하였다. 이를 통해 성간 물질의 물리량 차이만으로는 400km/s 이상의 큰 선속도 차이를 만드는 것은 어렵다. 관측에서 보이는 400km/s 이상의 몇몇 큰 선속도 차이의 은하를 위해서는 이 시뮬레이션에 포함되지 않은 성운 주위의 물질과 같은 부분이나, 은하 합병과 같은 극한의 상황이 필요할 것이다.

• 한국항해항만학회지
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• 제42권6호
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• pp.427-436
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• 2018

본 논문에서는 긴 파이프 이뤄진 세장형 부이 구조물의 파랑 중 거동특성에 관한 모형시험과 수치해석 연구를 수행하였다. 대상 부이 구조물은 긴 파이프를 기본 뼈대로 하여, 상부구조물, 부력재, 중력식 앵커로 구성된 아티큘레이트(Articulated)형 부이 구조물이다. 대상 해역인 서해에서의 본 부이 구조물의 생존성을 평가하기 위하여, 축척비 1/22의 축소 모형을 제작하여 선박해양플랜트연구소 해양공학수조에서 일련의 모형시험을 진행하였다. 이 때 50년 재현주기의 극한파 조건을 고려하였으며, 또한 조류 및 주기 효과를 검토하기 위하여 추가적인 실험을 수행하였다. 생존성 평가를 위한 주된 평가항목으로는 구조물의 거동, 앵커 지지력, 침수 횟수를 고려하였다. 모형시험 결과와의 상호검증을 수행하기 위하여 상용계류해석 프로그램인 OrcaFlex를 이용하여 수치 시뮬레이션을 병행하였다. 평가결과로써 먼저 조위차에 따른 본 부이 구조물의 거동 특성에 대해 살펴보았다. 고조위와 저조위 조건에서의 종동요 응답, 앵커지지력의 변화를 살펴보았으며, 수치 시뮬레이션 결과와의 직접 비교 검토하였다. 두 번째로는 파도 주기와 조류의 유무에 따른 부이 구조물의 응답 특성 변화에 대해 고찰하였다. 세 번째로는 상부구조물의 침수와 관련하여 비디오 분석을 통한 침수 횟수를 수치해석 결과와 비교 제시하였다. 마지막으로 모형시험에서 직접 계측하지 못한 구조응답과 관련하여 수치 시뮬레이션 결과를 제시하고, 극한파 중 구조적 안전성에 대해서 논하였다. 일련의 생존성 평가 연구를 통하여 본 부이 구조물의 극한파 중 거동 특성에 대해 살펴볼 수 있었으며, 파도, 조류, 조위차에 따른 민감도 특성을 통해 본 부이구조물의 취약점 및 활용성에 대해 고찰해 보고자 하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권9호
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• pp.33-40
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• 2023

지진 시 상부구조물을 지지하는 말뚝기초에 가해지는 수평 하중은 상부구조물의 관성력과 지반의 운동력으로 구분된다. 상부구조물의 관성력과 지반의 운동력은 서로 다른 복잡한 메커니즘을 통해 말뚝기초에 피해를 입힐 수 있기 때문에 지반-말뚝-구조물의 상호작용을 적절히 예측하고 평가하는 것이 말뚝기초의 안전한 내진설계를 위해 필요하다. 지반-말뚝-구조물의 상호작용은 구조물의 동적특성, 말뚝의 길이, 두부 경계조건 및 지반의 상대밀도에 영향을 받는다. 지반의 상대밀도가 달라지면 그에 따른 구속압 및 지반 강성이 변화하며 결과적으로 지반반력계수도 각 시스템에 따라 달라지게 된다. 말뚝기초의 수평방향 지지거동 및 극한 지지력은 수평방향 하중조건 및 모래지반의 상대밀도에 따라 다르게 나타난다. 이에 본 연구에서는 건조된 모래지반의 상대밀도가 상부구조물을 지지하는 무리말뚝의 동적거동에 미치는 영향을 확인하기 위해 1g 진동대 모형실험을 수행하였다. 그 결과 상대밀도가 증가함에 따라 상부구조물의 가속도는 증가하고 말뚝캡의 가속도는 감소하는 것으로 확인되었으며, 말뚝의 p-y 곡선의 기울기는 감소하는 것으로 확인되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권2호
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• pp.248-253
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• 2023

대다수의 부유식 해양플랜트는 위치 유지의 방법으로서 체인 계류 시스템을 사용하나, 그 설계 변경 과정은 논문으로 찾아보기 힘들다. 본 연구는 FLBT를 대상 해양플랜트로 선정하여 계류 초기설계안과 모형시험을 수치해석으로 분석하고, 변경된 설계조건에 따라 새로운 계류 설계안을 제시하였다. 주된 환경 방향에 따라 계류선 묶음(bundle)의 주 방향을 조절하는 것이 계류 설계하중 감소에 크게 유효했다. 터렛 계류된 해양플랜트라도 횡파에 노출되며, 횡파 중 운동 때문에 높은 계류 인장력이 발생했다. 일치된 환경 방향 조건은 설계조건이 될 수 없으며, 바람, 파도, 조류의 각 환경 방향이 복잡한 조건에서 설계 계류 하중이 발생했다. 횡요 운동이 계류 인장력에 미치는 영향이 큼으로 적절한 횡요 감쇠 계수를 계류해석에 적용하는 것이 중요하다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.71-78
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• 2014

회전익 항공기 중 군에서 운용하는 기동헬기는 전장상황에서 운용되기 때문에 연료셀 피탄 상황에 직면할 가능성이 높다. 연료셀 피탄에 따른 내부압력 증가로 내부폭발이나 화재가 발생할 수 있으며, 이는 승무원의 생존 가능성에 치명적인 영향을 주게 된다. 따라서, 승무원의 생존성을 극대화하기 위해서는 연료셀이 직면 가능한 극한 상황을 예측하여 설계에 반영해야 한다. 항공기 연료셀 설계시 고려해야 하는 데이타는 피탄에 의한 연료셀 내부압력, 수압램 영향에 의한 연료셀 자체 및 금속피팅부 응력, 탄환의 운동에너지 등이 포함될 수 있다. 이러한 설계 데이터 확보를 위해서는 실물 시험을 수행하는 것이 가장 바람직하지만, 시간과 비용의 부담과 더불어 시험실패와 같은 시행착오 위험성으로 많은 제약이 따른다. 따라서, 사전에 다양한 설계 데이터 예측과 시행착오의 최소화를 위해서는 피탄 상황에 대한 수치해석이 필요하다. 본 연구에서는 입자법을 사용하여 연료셀 피탄 조건에 대한 유체-구조 연성 수치해석을 수행하였다. 수치해석은 전용 충돌해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하였고, 결과로 얻어진 탄의 거동과 에너지, 연료셀 내부압력과 등가응력의 평가를 통해 연료셀 설계와 관련한 데이터 확보 가능성을 타진하였다.