• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1994년도 추계학술대회논문집; 한국종합전시장, 18 Nov. 1994
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• pp.295-299
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• 1994

두꺼운 원통형 쉘은 공학적인 문제에서 많이 사용된다. 쉘 내부에 임피던스가 큰 유체와 구조물이 있을 때 쉘을 포함한 진동해석은 이론적인 해석이 매우 어렵다. 쉘 내부에 있는 유체의 임피던스가 공기에 비하여 매우 클 경우 쉘과 유체, 내부의 구조물과 유체사이의 구조물-유체 상호작용(structure-fluid interaction)이 고려되어야 한다. 얇은 원통형 쉘에 대해서는 상용 유한요소 코드를 이용하여 구조물-유체 상호작용을 고려한 진동해석이 많이 수행되었으나 축대칭 두꺼운 원통형 쉘에 대해서는 연구가 수행되지 않고 있다. 본 연구에서는 NASTRAN, ANSYS 같은 상용 유한요소 코드에서 지원되지 않는 축대칭 두꺼운 원통형 쉘 내부에 유체와 강체요소가 있을 경우 이에 대한 유한요소 코드를 개발하고, 구조물-유체 상호작용을 고려하여 진동해석을 하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2014년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.216-216
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• 2014

과거 유체 유발 진동(FIV : Fluid Induced Vibration)은 배관계 설계 하중에 고려되지 않은 설계 하중이었다. 하지만, 원자력 발전소 또는 화력 발전소의 배관형상이 복잡하고 고온수가 배관 내부에서 유동하는 배관계에서 육안으로 관측이 가능한 배관진동이 발생하였다. 이에 배관 진동에 대하여 원인 분석과 배관 구조 건전성 평가에 관심을 가지게 되었다. 배관 진동은 배관 형상에 따라 배관 내부 난류 유동에 대한 압력 변동이 하나의 원인이며, 고온수가 유동하는 배관일수록 압력 변동에 대한 배관 진동이 크게 나타나는 것으로 분석되었다. 배관 내부 난류 유동에 대한 압력 변동을 불규칙 수력하중이라고 한다. 본 연구에서는 배관 내부에서 난류 유동으로 발생하는 불규칙 수력하중을 유동해석을 이용하여 PSD(Power Spectral Density)로 산출하고, PSD 하중을 이용하여 불규칙 구조 응답 해석을 수행하여 배관계 응력 분포에 대하여 연구하였다. 배관 내부 난류 유동에 대한 불규칙 수력하중은 DES 난류 모델을 사용하여 시간에 대한 배관 내부 표면의 유체 속도를 유동 해석으로 산출하였으며, 유체 속도를 동압으로 계산한 후 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하여 PSD 하중으로 산출하였다. 그리고 불규칙 구조 응답 해석에서 배관 내부 유체 영향에 대한 진동 감쇠를 표현하기 위하여 유체 질량을 산출하고, 배관 구조 해석 모델 표면에 질량을 입력하는 방법으로 배관 고유진동수 및 불규칙 구조 응답 해석을 수행하였다.

• 한국음향학회지
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• 제31권3호
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• pp.142-150
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• 2012

도파관유한요소법 (waveguide finite element method, WFEM)은 단면의 형상이 길이방향으로 일정한 도파관 구조물의 진동을 해석하기 위한 수치해석 기법이다. 도파관유한요소법은 2차원 단면만을 FE 모델링하여 길이방향 파동 전파를 해석하므로 기존의 유한요소법에 비해 해석 모델의 크기가 작고 연산 시간이 짧다는 장점을 가진다. 본 연구에서는 기존의 도파관유한요소법을 확장하여 내부 및 외부에 유체가 채워진 도파관 구조물에 대한 진동 해석을 수행하였다. 이를 위해 내부 유체와 도파관 구조물은 WFE로, 외부 유체는 파수경계요소 (waveguide boudnary element, WBE)로 모델링하고 이들을 연성시킨 운동방정식을 제시하였다. 이 방법의 적용 예로써 내부에 물이 채워진 몰수된 파이프의 진동 및 방사 음향 파워를 해석하였다. 내부 및 외부 유체의 유/무에 따른 분산 선도와 가진점 모빌리티 (point mobility)를 구하고 유체 연성의 효과를 살펴보았다.

• 전산구조공학
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• 제6권4호
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• pp.73-82
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• 1993

원자로내부구조물은 유체속에 잠겨있기 때문에 동적해석시 이의 영향을 고려해야한다. 본 논문에서는 지진 및 배관파단에 대한 원자로내부구조물의 동적해석을 위한 비선형해석모델을 제시하였고 유체-구조물 상호작용의 효과를 고려하는 방법에 대하여 설명하였다. 실제 해석을 통하여 유체-구조물 상호작용이 원자로내부구조물의 응답에 미치는 영향을 조사한 결과 지진해석시에는 유체-구조물 상호작용을 나타내는 hydrodynamic coupling항이 첨가됨으로써 높은 응답이 나왔으나, 배관파단시에는 이와 반대의 결과가 나왔다.

• 전산구조공학
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• 제9권1호
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• pp.55-64
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• 1996

내부에 사각형 물체가 놓여 있는 사각형수조내 유체의 유동진동수를 선형파이론을 사용하여 산정하였다. 속도포텐셜을 벽체에 의해 발생되는 표면파와 내부물체로 인해 발생되는 반사파, 전달파 및 산란파의 항으로써 표현하였다. 내부물체에 대한 반사율과 전달율은 연속되는 유체영역에서 질량 Flux와 에너지 Flux의 연속조건와 내부물체의 양측면에서의 경계조건을 이용하여 구하였다. 예제해석 결과 유체의 유동진동수는 내부물체가 높고 넓을수록 그리고 물체가 중앙에 가까울수록 감소한다. 내부물체의 크기와 위치의 변화에 의한 유동진동수의 변화는 폭이 수위에 비하여 넓은 수조에서 더욱 민감하다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제8권4호
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• pp.287-296
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• 1996

해저 riser관내에 내부유체 금이 발생한 때 그 흐름으로 인해 riser system의 자유진동에 미치는 영향을 조사하기 위해 수학적 모델이 유도된다. System의 고유진동수를 계산하기 위해 조화함수 확장을 적용하여 고유치 방정식을 유도하는 부분해석적 방법을 사용하였다. 그리고 이 방법론은 기존 해석론에 의해 비교 검증된다. 컴퓨터 프로그램을 위한 알고리즘이 개발되어 내부유체 흐름이 system 고유진동수에 미치는 영향을 상부인장력, 내부 유체흐름 속도 등과 같은 인자의 변화에 따라 조사하였다 분석결과 내부유체흐름의 영향은 상부인장력에 의해 지배되나 심해저 riser와 같은 장대 riser의 경우에 설계시 세심한 주의가 요구된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권3호
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• pp.201-205
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• 2015

극지와 해양에서 파이프라인은 최저 약 $-40^{\circ}C$의 매우 낮은 극한 온도에 노출된다. 이 경우 내부 유체는 상온에서와는 다른 유동특성을 나타내며, 3차원 유동해석을 통해 극한온도에 의한 내부유체의 압력, 온도, 속도, 액적분포 등의 특성 변화를 분석해야 한다. 또한 영하의 온도로 인해 내부 유체의 액적이 응결되며, 이로 인해 곡관부에서 충돌침식이 발생할 것으로 예상된다. 이러한 충돌침식은 장기간 운용되는 자원 이송망 등의 파이프라인의 안정성에 영향을 준다. 본 논문에서는 다성분 다상 유동 해석을 통해 극한 온도조건의 극지 및 해양 파이프라인에서 내부유체의 유동특성 및 충돌 침식에 대한 분석을 수행하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제7권2호
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• pp.198-208
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• 1995

Riser 내부의 유체흐름을 포함해서 동적해석을 하기 위해 유도된 비선형 모델의 근사화한 형태에 Iwan-Blevin의 모델을 결합함으로써 흐름-소용돌이 모델이 개발되며 개발된 수학약모델을 해석함으로써 면내 조류흐름에 따라 형성된 면외 과류로 인한 riser의 진동에 내부 유체흐름이 미치는 영향에 관해 조사하였다. Riser 내부 유체흐름은 일정한 유속분석을 가진 정상류로 가정하며 riser관은 신축성 혹은 비신축성 관상빔으로 간주된다. 유도된 모델에 Galerkin의 유한요소근이법을 적용함으로써 수치해석을 위한 모델을 개발하였다. 관내부 유체 흐름이 riser의 소용돌이로 인한 진동특성에 미치는 영향을 상부 인장력, 내부류체 흐름 혹은 조류속도 등과 같은 여러 영향요인 등을 변화시키면서 조사하였다. 수치해석 결과 내부유체 흐름으로 인한 영향을 줄이기 위하여 riser의 상부에 인장력을 riser의 허용내력 한도내에서 증가시키는 방법이 있으나 vortex shedding으로 인해 형성되는 resonance band를 피하기 위해 설계 관점에서 세심한 주의가 요구된다. 특히 길이가 긴 rise에 대한 세심한 주의가 요구된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권4호
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• pp.733-737
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• 2012

본 연구는 미세유체의 수력학적 조절을 통한 단분산성 다중 액적 형성방법을 기술한다. 다중 액적을 형성하기 위해 별도의 표면 개질이 필요 없는 co-flowing stream 시스템과 유리 모세관을 이용하여 미세유체 칩을 제작하였다. 유리모세관 미세유체 칩 내부로 0.5 wt% Tween 20이 함유된 증류수, n-hexadecane (5 wt% Span 80), 그리고 10 wt% poly(vinyl alcohol) (PVA) 수용액을 흘려줌으로써 단분산성 다중 액적(W/O/W)을 성공적으로 형성하였다. 더불어, 내부 액적의 개수를 제어하기 위해 수력학적 변수로 작용하는 중간 유체와 최외각 유체의 부피유속을 고정시키고 내부 유체의 부피유속을 조절하는 방법을 사용하여 다양한 내부 액적을 지니는 다중 유화 액적을 성공적으로 완성하였다. 이와 같은 미세유체 시스템을 통해 형성된 다중 액적은 내부물질의 종류에 따라 다양한 화학반응을 위한 하나의 독립된 마이크로 반응기로 사용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 유변학
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• 제6권2호
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• pp.129-138
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• 1994

공압출되는 sheet die에서 고분자 물질의 비등온 유동유동을 수치모사하였다. 유변학 적 식으로 power-law model을 사용하였고, 격자생성법을 이용한 유한차분법을 사용하였다. 수치계산을 통해 수축채널에서의 온도 분포를 구해보고 점도가 채널에서의 온도 분포를 구 해 보고 점도가 채널에서의 압력강하 및 신장속도에 미치는 영향을 알아보았다. 압력강하는 외부 유체의 점도 및 heat dissipation의 영향을 크게 받았다. 신장속도는 외부 유체의 점도 가 증가함에 따라 커진 반면 내부 유체의 점도가 증가함에 따라 커진반면, 내부 유체의 점 도증가에 따라 감소하였고, heat dissipation에 의해 증가하였다.