• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.660-663
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• 2011

폭발하중은 매우 짧은 시간 내에 순간적인 높은 압력으로 발생된다. 따라서 폭발하중을 받는 구조물은 매우 복잡한 순간 동역학적 손상 거동을 나타낸다. 이러한 외부 하중에 대한 실험적 연구는 큰 비용, 시설, 그리고 군사적 보안 문제가 요구되기 때문에, 고성능 컴퓨팅 기술을 이용한 수치적 기법을 통해 구조물의 동적 비선형 해석을 수행하였다. 수치해석의 정확성을 높이기 위해 폭풍파와 같은 대기전파의 경우 Euler 기법, 콘크리트 재료의 경우 Lagrange 기법을 적용한 복합적 수치해석 (multi-solver coupling) 기법이 적용되었다. 제안된 수치해석 기법은 explicit 유한요소해석 프로그램인 AUTODYN을 이용하여 수행되었다. 그리고 클러스터 (cluster) 내 병렬 알고리즘 (parallel algorithm)을 이용하여 수치해석의 효율성을 높였다. RC 구조물의 수치해석 결과, 기존 실험 결과와 비교하여 잘 일치되었다. 또한 영역분할 개수가 증가할수록 수행시간은 감소되었고 Speed-up과 효율성은 높아졌다.

• 대한기계학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.419-425
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• 1988

본 연구에서는 노면의 요철에 의한 차량의 동적반응을 구할 수 있도록 국내의 소형 승용차를 모델로 현가장치의 비선형성을 고려한 전체 10 자유도의 동역학적 모델 을 개발하였다. 모델을 개발함에 있어서 기본적으로 실차의 모든 요소들을 모델링하 려고 노력하였으며 그 이유는 본 연구에서 개발된 모델이 실차의 현가장치 부품 설계 에 사용되도록 하기 위함이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.93-104
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• 2003

간단한 제하/재재하 구성방정식을 이용하여 기존의 교란상태개념(DSC)모델을 수정하였고, 그 수정된 DSC모델을 비선형 동역학적 유한요소 프로그램인 DSC_DYN2D에 수치해석적으로 접목(implementation)하였다. 본 연구에서 이용한 구성방정식 DSC 모델은 상대적으로 손상받지 않은 상태(RI)를 정의하기 위하여 HiSS모델을 이용하였고, 완전파괴상태(FA)는 한계상태모델을 이용하였다. 이렇게 수정된 DSC_DYN2D 프로그램을 이용하여 동하중을 받는 현장파일 및 그 주변 지반의 거동을 수치해석적으로 모사 하였다. 해석 결과를 기존의 HiSS모델을 이용한 해석결과와 비교, 분석하였다. 비교결과, DSC모델을 이용하여 해석한 결과가 HiSS모델로 해석한 결과보다 현장계측과 유사하였다. 이를 통해 DSC모델을 이용한 수치해석이 복잡한 점토-파일 접촉면 상호작용 거동을 실제적으로 잘 모사할 수 있다고 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권3호
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• pp.219-231
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• 2004

수중폭기장치로 저수지 성층을 파괴시켜 저수지 수질을 개선시키기 위한 방법이 최근 널리 이용되고 있다. 본 연구는 주요 성층 파괴기작인 Bubble Plume(공기 부력류)의 수리동역학적 거동특성과 플륨 간격에 따라 변하는 모멘텀 중첩효과가 성층파괴 효율에 어떠한 영향을 미치는지에 대하여 수행하였다. 이를 위해 전산유체(CFD) 소프트웨어를 이용한 2상(공기-물) 3차원의 탈성층모델을 개발했으며, 이로부터 계절에 따라 변하는 다양한 성층강도와 주입 공기량에 따라 변하는 비정상상태의 성층파괴 발달과정은 물론 최적 탈성층 효율을 갖는 플륨간격을 제안할 수 있었다. 모델검증을 위한 실험을 위해 대형 실험조를 개발했으며, 온도성층은 소금물을 이용했던 기존연구와는 달리 가열순환수를 이용한 자연성층을 재현시켜 수행하였다. 연구결과 탈성층 효율은 디퓨서 배치간격에 크게 영향을 받는 것으로 밝혀졌으며, 플륨간격이 수심의 약 1.5배 이내익 때 중첩영향이 강하게 일어났고, PN가 클수록 간격에 영향을 상대적으로 크게 받았다. 또한, 간격이 수심보다 작곤 때는 효율이 PN에 비례해서 선형적으로 증가한 반면 그 이상에서는 효율이 상대적으로 감소하면서 비선형적으로 증가하는 현상을 밝혀냈다. 이상의 연구결과를 통해 주입공기량은 PN가 약 1000, 디퓨서 배치간격은 수심의 1.5배일 때가 최적의 성층파괴 조건인 것으로 나타났다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.69-78
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• 2007

본 연구에서는 홍수가 범람하였을 때 제내지에서 발생하는 동역학적 거동을 정확히 모의하기 위해, 시간에 따른 제방붕괴 양상을 고려하여 제방붕괴시 제내지로 유입되는 월류량을 정확하게 산정하였다. 2차원 비선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하였으며, 비구조적 격자계가 적용된 유한체적법을 이용하여 제방붕괴를 모의하였다. 제방붕괴시 발생하는 충격파 흐름을 해석하기 위하여 HLLC approximate Rimann solver를 사용하였고, 수치진동을 제어하기 위해 TVD 제한자를 사용하는 WAF(Weighted Averaged Flux) 기법을 사용하였다. 또한 생성항은 연산자 분리기법을 이용하여 비 물리적인 결과가 나오지 않도록 하였다. 먼저 본 모형을 댐붕괴 문제에 적용하여 댐 붕괴시 발생하는 자유수면 변위를 계산하였으며, 경사식 방파제의 월류량을 산정하여 기존 실험결과와 비교 검증하였다. 그 결과 충격파를 잘 모의하고 있었으며, 월류량 또한 기존 실험결과와 일치하였다. 또한 제방 붕괴시 발생하는 흐름에 대해 높이와 폭을 각각 시간에 따른 함수로 가정하여 적용하였다. 제방붕괴 유형에 따른 월류량을 각각 비교한 결과, 제방이 갑작스럽게 붕괴된 경우에서의 월류량이 점진적으로 붕괴되는 조건에서의 월류량보다 크게 산정됨을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.253-253
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• 2019

유사의 이동은 하천, 해안 지역과 같은 수계에서 하상의 변동, 침식과 퇴적을 일으켜 지형적인 변화를 초래한다. 유사의 이동은 유사의 특성과 유체의 유수동역학적 특성에 의해 결정되며 유체특성 간의 복잡한 상호 작용에 의해 변화한다. 유사가 가지는 점착성은 유사의 특성에 큰 영향을 끼친다. 입자의 크기가 매우 작은 점착성 유사는 그 표면이 가지는 전자기적 점착력에 의해 주위의 1차 입자나 다른 작은 알갱이들이 서로 뭉치는 응집과 충돌에 의해 크기가 작아지는 파괴의 과정을 겪는다. 이 과정을 응집현상이라고 하며 응집현상을 통해 점착성 유사의 크기와 밀도, 침강속도는 계속해서 변화한다. 따라서 점착성 유사의 응집거동 고려한 유사 이동 연구는 필수적이다. 과거 연구의 많은 사례에서 유사의 크기와 농도는 비례 관계를 가지는 것이 일반적이라 알려져 있다. 그러나 실제 현장에서 측정한 결과 유사의 크기와 농도가 반비례 관계를 가지는 특이점이 발견되었다. 실측 연구에서 발견된 응집거동에 따른 유사의 특성의 특이한 변화를 설명하기 위해 1차원 연직 수치 모형(1DV)을 이용하여 수치 실험을 수행하였다. 모의 수행 시, 흐름 조건을 크기와 방향이 일정한 순방향흐름(Current)에 특정 주기와 진폭을 가지는 진동 흐름(Oscillatory Flow)을 추가하여 진행하였다. 플럭의 성장과 그에 따른 입자의 크기는 많은 현상에 영향을 받는다. 그 중 응집현상의 응집 과정과 파괴 과정 중 어떤 현상이 더 우세한지 그 경쟁관계를 파악하여 플럭의 크기의 증감을 예측할 수 있게 농도(?)와 난류소산매개변수(?)를 이용하여 $c/G^{0.5}$로 매개화하였다. 실험 결과, 순방향 흐름을 제외하고 스토크스파 흐름 조건을 이용하여 진행된 모의에서는 플럭의 크기와 농도가 반비례하는 현상을 관찰할 수 없었으며 $c/G^{0.5}$ 의 변화 역시 흐름의 속도와 농도가 더 큰 지점에서 큰 값을 가지는 일반적인 결과를 나타내었다. 그러나 같은 조건에서 순방향흐름을 추가하여 모의한 결과에서는 플럭의 크기와 농도가 반비례하는 현상을 나타냈다. 연직 방향 $c/G^{0.5}$의 변화를 나타낸 그래프에서 응집과 파괴의 우세에 따라 $c/G^{0.5}$ 가 역전되는 현상을 확인하였다. 즉, 플럭의 크기는 난류의 구조와 그 영향에 의해 농도와 비례관계를 갖지 않을 수도 있다고 판단된다. 또한 본 연구에서 정상류 흐름 조건의 유무에 따라 플럭의 크기와 농도가 비례하거나 반비례하는 상반된 결과를 보였다. 정상류 흐름 조건이 난류의 강도에 큰 역할을 하며 이에 따라 비선형 관계에 영향을 끼친다는 것을 발견하였다. 그러나 흐름의 영향에 대한 더 자세한 분석은 본 연구에서 진행되지 않았으며 향후 연구 시에 분명히 고려되어야 할 사항이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.594-600
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• 2021

곡선 보는 철교 그리고 자동차와 갈은 구조물의 구성으로 널리 사용되어왔다. 많은 연구자들의 관심분야인 이러한 구조물의 안정성 거동 해석분야는 괄목할 만한 성과가 있어 왔다. 곡선 보 구조물의 기하학적 구조 및 물성치가 탄성 및 강성에 미치는 영향을 분석하기 위하여 정역학적 동역학적 해석이 필요하다. 그러나 구조물의 복잡성 때문에 어떠한 경계조건에서도 엄밀해를 얻기가 매우 어렵다. 전통적으로 미분방정식의 해법은 유한차분법 혹은 유한요소법으로 해결해왔으나 이러한 방법들은 때론 복잡한 비선형 구조물에는 과도한 컴퓨터 용량사용과 복잡한 알고리즘 프로그램을 요구한다. 이러한 어려움을 해결하기 위해 미분구적법(DQM)이 여러 분야에 사용되어왔다. 본 연구에서는 복잡한 편미분 방정식의 해를 구하기 위하여 미분구적법이 사용되었다. 중면 신장을 고려한 등분포 하중 하에서 선형으로 변하는 비대칭 곡선 보의 내평면 신장 좌굴의 지배방정식을 유도하였고, DQM을 이용하여 지배방정식의 해를 구하였다. 다양한 열림 각, 경계 조건, 그리고 파라미터에 의한 임계하중을 계산하였다. DQM 결과는 비교 가능한 엄밀해와 비교하였고 DQM은 적은 격자점을 사용하고도 정확성을 보여주었다. 예를 들어 열림 각이 180°인 비 신장 고정단 곡선 보의 경우, 엄밀해의 임계하중 값은 8.0이고 DQM의 임계하중 값은 7.98로, 오차가 0.3% 미만 이었다. 곡선 보의 내평면 비 신장 임계하중도 계산하였고, 두 이론을 상호 비교 분석하였다. 아크축의 중면 신장을 고려한 연구는 곡선 보의 임계하중에 중대한 영향을 미치는 것을 보여준다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.1-7
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• 2017

일반적으로 구조물에 폭발, 충돌, 지진과 바람 등과 같이 짧은 시간에 큰 하중이 작용하게 되면 구조물은 국부적으로 재료의 대변형(large deformation), 대회전(large rotation), 대변형률(large strain)등이 발생하게 된다. 이와 같은 현상을 해석하려면 전산연속체 역학에 기초하여 유체-구조물 상호작용 등을 고려할 수 있는 하이드로코드(Hydrocode)의 도움이 필요하다. 또한, 폭발로 인해 발생되는 순간 동역학적인 폭발 메커니즘은 매우 복잡하기 때문에 폭발실험을 병행하여 거동을 예측하는 것이 합리적인 방법이지만 막대한 비용과 시설이 요구되므로 한계가 있는 것도 사실이다. 따라서 본 논문에서는 하이드로코드인 AUTODYN을 사용하여 폭발해석한 결과를 기수행된 철근콘크리트 슬래브의 폭발실험 결과와 비교하여 폭발해석 방법의 타당성을 검토하였고, 동일한 폭발해석 모형에 대하여 철근 배근간격, 피복두께의 변화 및 수직철근 유무에 따른 폭발 손상도를 비교검토하였다. 검토한 결과, 철근의 배근간격에 대한 철근콘크리트 슬래브 두께의 비가 커질수록, 지름이 큰 철근보다 지름이 작은 철근을 많이 사용할수록, 마지막으로 수직철근을 배근할수록 콘크리트 구조물의 내폭성능이 향상됨을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권9호
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• pp.959-967
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• 2008

분해기법은 일 단위 강수시계열 자료를 시간단위로 분해하는 데 주로 사용되고 있으며, 시단위 자료는 홍수예측을 위하여 주요하게 사용될 수 있다. 그러나 현재까지 제시된 대부분의 분해기술은 강우데이터가 추계학적 특성을 가지고 있다는 기본 가정을 전제로 하고 있기 때문에 모형을 구성하는데 있어서 강우자료의 물리적 특성을 반영하는 데는 한계를 보이고 있다. 이에 본 연구에서는 강우자료를 각기 다른 해상도로 변환하는데 따른 가중치의 동역학적 거동이 카오스 특성을 보이는지와 카오스적 분해가 가능한지를 비선형의 확정론적 방법(카오스이론)을 이용하여 규명하는 방안을 소개하였다. 우선, 기상청 산하 서울지점을 대상으로 24h-12h, 12h-6h, 6h-3h으로 해상도를 변환하는데 따른 가중치를 계산하여 사용하였다. 가중치 시계열자료의 카오스 특성을 규명하는 데는 상관차원방법을 이용하였으며, 부분근사화 기법을 이용하여 강우를 분해하였다. 서울 지점의 모든 해상도 변환에 따른 가중치는 저차원의 상관 차수를 가지는 카오스 특성을 보임을 확인하였으며, 분해결과 실제 관측치와 유사한 값을 보임을 확인하였다(높은 상관계수와 작은 평균제곱근오차를 보임). 또한 강우의 일반적인 경향성(총량, 강우의 발생 시점)은 보존되나 극값의 경우 대부분 과소 추정됨을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.251-260
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• 2002

지오텍스타일 튜브공법은 고강도 토목섬유인 지오텍스타일을 튜브모양으로 봉합하여 수리학적 방법이나 기계적인 방법으로 내부에 토사를 채워 구조물을 형성하는 공법으로, 지오텍스타일 튜브구조물은 지오텍스타일에 구속된 토사 체로 구성되며, 지오텍스타일과 토사의 복합거동 특성을 나타낸다. 또한, 구조물의 활용분야가 해안 및 호안 침식방지 구조물이나 방파제, 제방 등에 적용되어지므로 설계 및 안정해석 시, 지반공학적 검토와 파도에 의한 수리동역학적 검토가 필요하다. 본 연구에서는 지오텍스타일 튜브의 효율적인 안정해석방법에 대하여 분석하기 위하여, 방파제 (Breakwater), 이안제(Detached breakwater), 돌제(Groin)등과 같은 해안구조물의 경험 및 2차원 평형해석방법을 검토 및 적용하였으며, 해석결과의 실험적 분석을 위하여 이안제형태의 지오텍스타일 튜브에 대한 수리모형시험을 실시하였다. 본 연구에서 수행한 경험식 및 2차원 평형해석 분석은 기존의 수리모형시험을 통하여 도출된 경험식과 파도의 작용을 외력으로 한 2차원 평형해석이론을 적용.검토하였다. 또한, 수리모형시험을 통한 안정해석은 지오텍스타일 튜브의 형태(채움비율 변화), 유의파고(Significant wave height), 천단고(구조물 상부수심)의 확보유무 등의 해석변수조건을 적용하였다. 2차원 평형해석에 의한 지오텍스타일 튜브의 안정해석결과, 활동 및 전도에 대한 안정성은 튜브형태, 접지면적, 유의파고, 투영면적 등의 복합상관관계로 비선형적인 변화를 나타내었으며, 수리모형시험을 통한 안정성 검토결과, 경험식 및 2차원 평형해석결과와 근접한 결과를 나타내었다.