• 한국음향학회지
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• 제16권6호
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• pp.61-67
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• 1997

압전 회전센서(Piezoelectric Gyroscope)는 물체의 회전속도를 감지하기 위한 센서로서 압전효과를 이용해 코리올리스힘(Coriolis Force)을 측정하는 센서이다. 기존에 사용되고 있는 압전 회전센서는 1축형이 주종을 이루고 있는데 비하여 본 연구에서는 한 차원 발전된 2축형의 회전센서를 고안, 제작하였다. 이러한 새로운 구조에 대한 검토 및 고찰을 위해 유한요소법 (Finite Element Method) 을 통한 동적 해석을 실시하여 구조의 타당성을 검증하고 각 설계인자 변화에 따른 센서의 특성변화를 조사하였다. 또한 그 결과를 토대로 직접 회전센서를 제작하여 그 성능을 평가, 비교하였다. 나아가 센서의 특성평가를 위한 회전 시뮬레이터를 구성한 후 정량적인 실험을 통해 제작된 센서의 반응을 조사하였으며, 그 결과 본 논문에서 개발된 2축형 센서는 두 방향의 회전력에 대한 우수한변별도 및 감도를 나타내어 새로운 형태의 회전 센서로서의 사용가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.175-185
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• 2015

일반적으로 열차분야에서 분기기 시스템은 안전성과 직접적으로 연관되기 때문에 높은 신뢰성이 요구된다. 특히 자기부상열차의 분기기 시스템은 대차가 궤도를 감싸는 구조적 특징으로, 고가궤도 전체가 움직여야 한다. 이러한 이유로 자기부상열차의 분기기는 강 재질로 설계되었다. 강 거더의 분기기는 콘크리트 거더에 비하여 진동측면뿐만 아니라 거더의 처짐에도 취약하다. 그러므로 자기부상열차가 유연한 분기기 위를 통과 할 때, 부상안정성 예측이 매우 중요하다. 본 논문의 목표는 자기부상열차와 분기기 거더의 연성된 동역학 해석모델을 개발하고, 공진예측 및 차량의 부상안정성 예측에 있다. 이를 위해서 차량의 3차원 다물체 동역학 모델을 개발 하였고, 분기기 거더와 모달중첩법을 이용한 연성모델링을 수행하였다. 개발된 해석모델은 실측 실험과 비교를 통해서 해석모델의 타당성을 검증하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제2권3호
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• pp.99-106
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• 1998

현재 국내에서 개발되어왔던 중형항공기 후보엔진인 터보팬 엔진의 성능해석과 성능최적화를 위한 제어기법을 연구하였다. 선행된 연구에서 동적모사 및 실시간 선형모사를 수행한 결과 지상 정지조건 하에서 70% 엔진로터 회전수에서 100% 엔진로터 회전수로 급상승하는 경우 고압터어빈 입구온도에서 오버슈트가 발생하여 제한온도인 3105 $^{\cire}R$ 을 넘어감을 확인할 수 있었다 또한 압축기의 서지여유도 협소하여 엔진에 손상을 가져올 수 있다. 이에 본 연구에서는 보다 빠른 가속성능과 함께 엔진 성능의 최적화를 위해 LQR 제어기를 설계하였다. 제어기의 설계를 위해서는 선형모델을 구성해야하며 엔진의 비선형 거동에 보다 근접한 선형화를 위해서는 실시간 선형모사가 요구된다. 선형모델에 필요한 행렬은 자동점에 %의 섭동을 주어 5% 간격으로 구하였으며, 최소자승법을 이용하여 저압 엔진로터 회전수의 함수로 보간하는 방법으로 실시간 선형모사를 수행하였다. 제어변수는 연료유량의 증가속도와 압축기 블리드 공기유량으로 하였으며, 제어 결과 고압 터빈입구온도의 오버슈트를 제거하였으며 최대 압축기 서지여유도 0.55 이하로 확보였다. 비연료소모율도 0.353에서 0.43으로 안정됨을 확인할 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.49-64
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• 2014

해안 및 해양구조물 하부의 해저지반에 고파랑이 장시간 작용하는 경우 과잉간극수압(진동과잉간극수압과 잔류과잉간극수압의 합)이 크게 발생할 수 있고, 이어지는 유효응력의 감소에 따라 해저지반에 액상화가 발생될 수 있다. 일단, 지반액상화가 발생 및 진행되면 구조물의 침하 혹은 전도에 의해 종국적으로 구조물이 파괴될 가능성이 높아진다. 특히, 중력식구조물이 설치된 하부지반내에서는 파작용에 의한 큰 과잉간극수압과 작은 유효응력으로 부터 발생되는 지반액상화의 여부를 정확히 예측할 필요가 있고, 이러한 지반의 동적거동 특성은 설계에 충분히 반영되어야 한다. 본 연구에서는 2차원수치파동수로를 불규칙파동장으로 확장한 수치해석법을 적용하여 해저지반상 및 구조물의 표면상에서 시간변동의 동파압과 유속에 의한 전단응력을 산정하고, 그 결과를 지반의 동적거동을 정밀하게 재현할 수 있는 해저지반응답용의 수치해석프로그램 FLIP(Finite element analysis LIquefaction Program)에 입력치로 적용하여 해저지반내에서 과잉간극수압 및 유효응력의 시공간적인 변화, 이로 인한 액상화, 그리고 지반의 시간변형과 구조물의 시간변위를 정량적으로 평가한다. 이로부터 해저면상에서 전단응력을 고려한 경우 구조물 전면의 하부해저지반에서 액상화 가능성을 확인할 수 있었고, 액상화된 토립자는 흐름에 저항력을 상실하므로 세굴로 이어질 것으로 판단된다. 따라서, 태풍시 고파랑의 작용이 장시간 지속되는 경우 구조물의 전면에서는 지반액상화로 인한 지반강도의 현저한 저하로 구조물의 진동변위가 더욱 크게 발생되고, 더불어 구조물의 안정성에 영향을 미칠 것으로 예상된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.170-177
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• 2020

본 논문은 전기기계식제동장치(EMB : Electro Mechanical Brake, 이하 EMB)의 제동 압부력(clamping force) 제어방법과 제동시험장비(dynamo test equipment)를 활용한 제동성능 평가결과에 대하여 다룬다. EMB와 관련한 연구는 자동차 분야에서 대부분 수행되었으며, 다양한 제어방법에 대한 정적상태의 압부력 시험결과를 주로 다루고 있으나 본 논문은 동적상태에서의 성능평가를 수행하였다. EMB의 구동을 위해 3상 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM : Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, 이하 IPMSM)가 적용되었으며 유한요소법(FEM : Finite Element Method, 이하 FEM) 해석 소프트웨어인 JMAG을 통하여 설계 및 해석을 수행하였다. EMB의 압부력제어를 위해 전류제어, 속도제어 및 위치제어가 수행되었으며, 전류제어기는 단위전류당 최대토크제어(MTPA : Maximum Torque Per Ampere, 이하 MTPA)가 적용되었다. 제동성능평가는 공압식 제동장치의 비상제동 성능시험 절차와 동일한 방법으로 수행되었으며 시험장비에 설치된 고속철도차량의 차륜을 110 km/h, 230 km/h 및 300 km/h로 회전하는 상태에서 각각의 속도 조건에 따른 EMB의 제동 압부력을 인가하여 감속성능을 확인하였다. 최고속도(300 km/h) 상태에서 비상제동 시험결과는 73초의 시간이 소요되었으며 차세대고속철도차량(HEMU-430X)에 적용된 공압식 제동장치의 성능시험 결과와 비교를 통하여 제동소요 시간 및 감속패턴의 유사함 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권7호
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• pp.127-140
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• 2004

기존의 액상화 평가법은 대부분 미국, 일본, 그리고 유럽과 같이 지진 발생빈도가 높고 그로 인한 액상화 피해가 빈번한 국가에서 주도적으로 연구되어왔다. 이런 지역적 특성을 토대로 개발된 액상화 평가방법들은 높은 지진규모(M=7.5)에 바탕을 두고 있다. 국내의 경우, 1997년 실제적인 내진 연구가 시작된 이래 액상화 평가의 구체적 규정은 항만시설의 내진설계 표준서(1999)에 언급된 바 있으나 이는 문헌연구를 통해 제시된 것으로 실제적이지 못하다. 그러므로, 국내 적합한 설계기준을 작성하기 위해서는 지진피해자료의 부족을 국내 지반을 대상으로 한 동적실내시험을 통하는 것이 바람직하며, 일반적인 정현하중 진동시험 보다 실제 지진하중 재하 시험이 훨씬 효과적일 수 있다. 본 연구에서는 실제 지진파 고유의 특성을 적용한 진동삼축 시험을 통하여 상대밀도와 세립분함유량의 변화에 따른 액상화 저항강도를 산정하였다. 실험결과를 국내의 대표적인 항만지역의 지진응답 해석 결과와 비교 분석하고 중진지역에 적합한 액상화 평가의 생략기준을 제시하였다. 또한 실제 지진하중 삼축실험 결과를 이용하여 국내 여건에 적합한 지진규모 보정계수를 제안하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제3권3호
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• pp.151-163
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• 2003

본 연구에서는 한국형 지하수 프로그램 개발(3-DFM, 3-Dimensional Finite Difference Method)을 위하여 대수층에 있어 지형 지질상태가 지하수유동시스템내에서 동적거동을 하는 것으로 취급하여 유동과정의 알고리즘을 확립토록 하였다. 본 연구에서 개발된 3-DFM모델은 입력변수 자료에 대한 설정이 모두 한글로 구성되어 있으며, 각 입력자료와 매개변수들의 이해와 적용치에 대한 도움말을 설정하여 두었다. 따라서, 입력변수에 대해서는 아이콘을 입력변수에 두면 각각에 대한 상세한 정보를 알 수 있도록 설계하였다. 또한, 각 지층의 지질경계 상태나 초기수위자료를 지정할 때는 work sheet상에서 간단히 지정할 수 있도록 설계되어 있다. 그리고 각 대수층의 특성과 더불어 정류 및 부정류 해석시에 각 매개변수들에 대한 입력은 기존의 모델과 같이 복잡하지 않도록 활성칸이 설정되도록 설계되어 있다. 최종 입력자료를 이용한 분석결과에서는 우측에 입력자료에 대하여 설명과 더불어 좌측에 분석 결과치를 나타나게 하였으며 이에 대한 결과는 TXT파일로도 출력할 수 있도록 설정하였다. 본 연구에서 개발된 모델은 유한차분법을 이용한 수치모델이며, 실제 함양량을 적용하고 매개변수들을 결정하여 관측 지하수두치와 모의발생으로 얻은 계산 지하수두치를 비교 분석하여 개발모델의 적용성을 검토하였다. 본 연구에서는 제주도 세화리 및 송당리일대의 양수에 따른 지하수 유동시스템 해석을 위하여 3-DFM모델을 적용 분석한 결과, 정류상태에서 따른 관측치와 계산된 지하수두와의 상대오차백분율(E.P.)이 $0.03{\sim}0.07$의 범위로서 관측치와 거의 일치하였다. 그리고 분석유역의 양수 전의 모의발생분석 결과를 이용하여 지하등수두분포와 유속벡터를 산정한 결과 지하수 유동분포는 높은오름과 문석이오름 등에서 월랑봉, 용눈이오름 및 손자봉 등 각 방향으로 고르게 유출되고 있는 것으로 분석되었다. 이러한 분석결과는 MODFLOW모델과 비교할 때 일치된 결과를 나타내었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제39권4호
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• pp.511-523
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• 2019

미래의 과학자 양성을 목표로, 진정한 과학 탐구의 경험을 강조하고 있는 고등학생들의 R&E 활동에서 점진적으로 주목하고 있는 것은 진정한 탐구 주체로서의 학생의 활동이다. 본 연구에서는 고등학교에서 수행되고 있는 R&E 활동 중에서 특히 학생이 그 주체가 되어 연구의 과정을 결정하고 실행하는 학생 주도의 R&E를 대상으로 연구 수행의 주요 흐름을 파악하고, 각 단계에서 드러나는 학생의 인식적 행위주체성을 탐색하고자 하였다. 이를 위하여 과학영재학교 1학년 학생들이 수행한 교내 R&E 활동에 대하여 18개월에 걸친 질적 사례 연구를 수행하였으며, 연구 참여자와의 반 구조화된 면담 자료, 연구자의 참여관찰 일지, 학생과의 논의 과정에 대한 녹음자료, 학생 산출물 등과 같은 질적 자료를 수집, 근거이론에 기반한 지속적 비교분석법에 따라 귀납적으로 분석하였다. 연구 결과, 학생 주도의 R&E 활동은 주제 탐색의 단계-연구 설계의 단계-실험활동 수행의 단계-해석 및 고찰의 단계-과학적 의사소통의 단계를 거치는 것으로 드러났으며, 이와 같은 연구의 흐름은 비선형적이며 단계 간 중첩과 회귀가 빈번하게 드러나는 동적인 특징을 지님을 알 수 있었다. 두 번째로, 학생 주도의 R&E 활동에서 학생의 인식적 행위주체성은 R&E 구조와의 지속적인 상호작용을 통해 발현되었다. R&E의 구조에 의한 인식적 행위주체성의 촉발은 연구의 진행에 따라 점차 자발적 발현으로 전환되었으며, 특히 학생의 인식적 신념과 깊은 관련성을 보였다. 또한 인식적 행위주체성의 발현 과정에서 학생들은 스스로를 R&E 활동의 의사결정자로 배치하는 모습을 보였으며, 이는 R&E 활동에 대한 권위의 재분배와도 밀접한 관련성을 드러냈다. 학생 주도의 R&E 활동이 어떠한 흐름을 가지고 이루어지며, 그 가운데 학생들이 어떠한 인식적 행위주체성을 보이는지에 대한 본 연구는 지속적으로 확산되고 있는 고등학생들의 연구 활동 참여에 대한 심층적 이해를 제공함과 동시에, 학생들이 스스로의 탐구 활동에서 진정한 주체로 자리매김 할 수 있도록 지원하고자 하는 많은 교육 연구자들에게 그 방향성 수립을 위한 단초를 제공할 수 있을 것이다.