• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.103-108
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• 2019

본 논문에서는 비평형 분자동역학 시뮬레이션 기법을 사용하여 알루미늄 박막과 실리콘 웨이퍼 간 열경계저항을 예측하였다. 실리콘의 끝 단 고온부에 열을 공급하고, 같은 양의 열을 알루미늄 끝 단 저온부에서 제거하여 경계면을 통한 열전달이 일어나도록 하였으며, 실리콘 내부와 알루미늄 내부의 선형 온도 변화를 계산함으로써 경계면에서의 온도 차이에 따른 열저항 값을 구하였다. 300K 온도에서 $5.13{\pm}0.17m^2{\cdot}K/GW$의 결과를 얻었으며, 이는 열유속 조건의 변화와 무관함을 확인하였다. 아울러, 펨토초 레이저 기반의 시간영역 열반사율 기법을 사용하여 열경계저항 값을 실험적으로 구하였으며, 시뮬레이션 결과와 비교 검증하였다. 전자빔 증착기를 사용하여 90nm 두께의 알루미늄 박막을 실리콘(100) 웨이퍼 표면에 증착하였으며, 유한차분법을 이용한 수치해석을 통해 열전도 방정식의 해를 구해 실험결과와 곡선맞춤 함으로써 열경계저항을 정량적으로 평가하고 나노스케일에서의 열전달 현상에 관한 특징을 살펴보았다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제2권3호
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• pp.461-467
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• 2016

부유 이송식 해상풍력 기초를 목표 지점에 설치하기 위해서는 내부의 중공부에 해수를 주입하여 착저 시키게 되는데, 그 과정에서 중량 및 무게 중심과 부력중심이 변하게 되어 부유식 기초가 불안정해 질 수 있다. 부유 이송식 기초의 동적안정성 해석은 기초 외부의 수력학적 하중과 6-자유도 운동을 하게 되는 기초에 작용하는 파도와 조류 하중 및 설치 과정에서 기초 내부의 중공부로 투입되는 해수의 무게중심 이동까지 동시에 고려해야 하는 복잡한 문제이다. 따라서 본 연구에서는 3차원 비정상 CFD 기법과 다물체 동역학 기법을 연성 (coupling)한 정밀 해석기법을 적용하여 부유 이송식 기초 내부 물의 슬로싱 운동까지 고려한 동적안정성 해석을 수행하고 특성을 분석하였다.

• 한국광물학회지
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• 제26권2호
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• pp.119-127
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• 2013

핵폐기물을 고화시키는 재료로 사용하는 붕규산염(borosilicate) 유리의 용해는 지층 처분장에 처리된 고준위 방사성 폐기물의 생태계 유출을 결정할 수 있는 중요한 화학반응이다. 습식 실험에서 유리의 용해속도(dissolution rate)는 유리 화학조성에 의해 크게 좌우되는 것이 관찰된다. 유리의 bulk 구조를 규명한 분광분석 실험에 의하면 유리의 화학조성과 분자수준(molecular-level) 구조(예: $SiO_4$ 사면체의 연결구조와 B 원소의 배위구조) 사이의 상관관계가 존재한다. 따라서 화학조성에 따른 유리 용해도의 차이는 조성에 따른 bulk 내부구조의 변화로 이해되어 왔다. 그런데 유리 표면은 수용액과 계면을 이루면서 용해 과정에서 가장 직접적으로 반응하는 부분이기 때문에, 화학조성에 따른 표면구조 변화에 대한 지식 또한 필요하다. 본 논문에서는 분자 동역학(molecular dynamics, MD) 시뮬레이션을 사용하여 4가지의 다른 화학조성을 가지는 소듐붕규산염 유리($xNa_2O{\cdot}B_2O_3{\cdot}ySiO_2$ 화학조성)에 대하여 bulk 구조와 실험으로 얻기 어려운 표면(surface) 구조를 연구하였다. MD 시뮬레이션은 유리 표면의 화학조성과 분자수준 구조가 bulk의 것과 매우 상이한 결과를 보여준다. 본 연구의 MD 시뮬레이션 결과는 화학조성에 따른 유리 용해도(특히 초기 용해과정)는 bulk 구조의 변화보다 유리 표면구조의 변화에 의해 크게 좌우될 수 있다는 표면구조에 대한 이해의 중요성을 역설한다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권6호
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• pp.93-99
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• 2003

구조물은 지진, 풍랑 등과 같은 외부의 충격에 대해서 노출되어 있기 때문에 대규모의 피해가능성이 항상 존재한다. 이러한 외부에 대한 충격흡수 장치는 여러 가지가 있다. 이러한 기구 중에서 널리 사용되고 있는 것이 기계적 에너지를 소산시키는 유압 감쇠기이다 본 논문에서는 유압 감쇠기의 단점을 보완하고 보다 효율이 높은 감쇠기를 나노기술을 응용하여 새로운 감쇠기에 대한 기초적 이론연구를 하였다. 새로운 감쇠기는 내부에 점성 유체 대신에 무기재료의 입자를 유체와 혼합하여 사용하였고 오리피스를 생략함으로 해서 보다 간단한 구조로 설계하였다. 나노 단위 기공에서의 유동 현상을 설명하기 위해서는 기존의 유체역학에 대한 지배방정식 및 가설들이 더 이상 적용이 되지 않는 단점이 있다. 본 연구에서는 지금까지 명확하게 규명되지 않았던 감쇠기의 열 발생, 나노 유동, 그리고 에너지 소산에 대한 이론적 해석을 수행하였다. 그리고 다공 입자 구조에 따른 에너지 소산에 대한 영향을 모델링하여 조사하였다. 감쇠 효과를 검토하기 위해 기존의 유압 감쇠기와 에너지 소산효율을 비교하였다. 또한 감쇠 효율을 수치적인 해석결과와 실험 결과를 서로 비교하여 검토하였다.

• 터널과지하공간
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• 제25권2호
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• pp.144-154
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• 2015

암석시료에 응력이 가해질 경우 역학적 에너지가 대상 물체에 누적되고, 대상 암석에 한계응력 이상이 가해질 경우 시료의 파괴가 발생한다. 이 때 시료 내부에 저장되어 있던 역학적 에너지는 물리적 변형뿐만 아니라 빛, 열, 소리 등 다양한 형태의 에너지로 발산된다. 본 연구에서는 $-10^{\circ}C$ 저온 환경에서 섬록암, 현무암, 응회암을 대상으로 일축압축강도 시험과 점하중강도 시험을 수행하고, 이때 발생하는 온도 변화를 열적외선카메라를 이용해 측정하고 정량적으로 분석하였다. 파괴 직전 파괴면에 응력이 집중되어 온도가 상승하였고, 파괴 순간 축적된 에너지가 열에너지의 형태로 방출되며 파괴면의 온도가 급격히 상승하는 것이 감지되었다. 강도가 높고 신선한 섬록암과 현무암 시료의 온도 상승폭이 상대적으로 강도가 낮고 풍화된 암석인 응회암 시료의 온도 상승폭에 비해 더 크게 나타났다. 본 연구결과는 저온지역에 위치한 암반사면, 터널, 광산 내부의 응력 집중지점을 감지해 향후 발생 가능한 재해를 예방하는데 적용될 수 있으며, 지진예측을 위한 위성영상 분석에도 적용될 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제22권4호
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• pp.257-265
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• 2012

본 연구에서는 드릴비트 내부 유로의 최적설계를 위하여 암분유동해석을 수행하였다. 이를 위해 암분과 기체의 다상유동해석이 가능한 전산유체역학 코드인 Star-CCM+을 사용하였다. 실제 천공시험으로부터 획득한 결과값을 기체 및 암분의 해석조건으로 적용하였다. 내부 유로 설계에 관련된 핵심인자를 3가지로 결정한 후, 다구찌 기법을 활용한 실험계획법으로부터 3가지 설계인자에 대한 최적값을 조사하였다.

• 에너지공학
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• 제18권2호
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• pp.125-131
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• 2009

경도, 내마모성과 내부식성 등과 같은 금속의 물리적 특성은 이온주입에 의해 인위적으로 제어되어 질 수 있다. 이온주입의 특성을 관찰하기 위하여 분자동역학법을 이용하여 이온과 표면원자사이의 상호작용에 대해 미시적인 원자.분자 스케일로 현상을 모델화하여 수치해석을 수행하였다. 본 연구는 이온주입의 특성을 개선하기 위한 수치해석 연구로써 미시적인 관점에서 이온주입의 프로세스를 관찰하고자 하였다. 이를 위해 주입이온속도에 따른 주입메카니즘과 초기표면온도, 이온분자량 등의 영향을 조사하였다. 그 결과 초기 표면원자층의 온도가 높은 경우에 주입에너지가 어느 값 이상이 되면 오히려 주입확률이 감소하며 또한 비결정질상태인 표면원자층에 대한 이온주입은 양호한 조건의 설정에 따라 더 효과적일 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권7호
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• pp.555-563
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• 2012

지구궤도 상에는 무수히 많은 우주파편(Orbital debris)이 존재하며 매우 높은 속도로 선회하고 있기 때문에 정상가동중인 인공위성과 충돌 시 위성구조체에 치명적인 손상을 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 입자완화유체동역학(Smoothed particle hydrodynamics, SPH)을 이용하여 우주파편과의 초고속충돌로 인해 발생 가능한 저궤도 위성구조체의 손상분석을 수행하였다. 위성구조체의 본체 패널(Panel)로 사용되는 허니콤샌드위치패널(Honeycomb sandwich panel, HC/SP)에 대해 충돌속도에 따른 손상분석을 수행하였으며 위성구조체 내부부품의 안전성 분석을 위해 전자박스가 HC/SP에 직접 부착된 경우와 10cm 오프셋 된 경우에 대한 초고속충돌해석 및 손상분석을 수행하였다. 고도 685km의 저궤도에서 2% 정도의 충돌확률을 갖는 우주파편들을 고려할 때, HC/SP 자체에 관통이 발생하는 것으로 나타났으며 부착형 전자박스의 경우와 오프셋형 전자박스의 경우에는 전자박스에 관통이 발생하지 않고 미소 크레이터(Crater)만 발생되는 것으로 나타났다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권7호
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• pp.60-68
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• 2004

고속으로 비행하는 물체가 다른 물체와 충돌하는 경우에는 극히 짧은 시간에 커다란 변형이 일어나게 된다. 고변형률 변형 (high-strain-rate deformation) 에서는 소성변형이 일어나면서 상당한 열을 발생시키고 재료의 온도를 상승시킨다. 온도의 상승은 재료의 동적인 물성에 많은 영향을 미치게 되므로, 변형 시의 온도상승을 예측하는 것은 매우 중요하다. 변형시의 온도상승은 주로 전위(dislocation)의 움직임과 공공(vacancy)으로 인한 재료내의 저장에너지와 밀접한 관계를 갖게되므로, 저장 에너지의 양을 파악하는 것은 매우 중요하다. 고변형률 변형시 전위가 빠르게 움직이면서 평형상태에서의 경우보다 많은 파공공 (excess vacancies) 을 발생시키게 된다. 본 논문에서는 과공공을 포함하는 미시적 재료 모텔을 구성하고 분자동역학 (molecular dynamics, MD) 기법을 사용하여 면십입방격자 (fcc) 구조를 가지는 재료 (구리)에 대한 저장 에너지를 계산하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.330-340
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• 2009

함정은 해상 운용 시 파도 및 바람의 영향으로 인하여 Pitch Roll 방향으로 운동이 불가피하다. 따라서 함정은 전 후 좌우로 연속적으로 회전 운동을 한다. 그리고 함정은 내부 장비들의 가진에 의한 다양한 주파수의 진동과 강한 파도, 폭발에 의한 충격 등의 외란 신호에 항상 노출되어 있다. 본 논문에서는 실제 시스템과 유사한 전산해석 모델을 작성한 후 외란 신호를 포함한 함정의 연속적인 거동에 대하여 2축 안정화 장치 의 동적 거동 및 위치 제어 전산해석을 수행한다.