• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권5호
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• pp.47-58
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• 2008

대공간 구조는 형태저항구조로서, 기둥-보로 구성되는 일반적인 건축골조구조가 설계외력에 대해 휨 및 전단으로 저항되는 것에 반해, 구조물의 내부에 기둥이 없는 공간을 내포하는 대공간 구조는 축력 및 면내 단면력에 의해 저항되는 경우가 대부분이다. 이러한 특성상 공간구조에는 일반적으로 장스팬이 사용되는 경우가 많으며, 그 결과 일반적인 골조와는 달리, 부재에 발생하는 변형도가 작은 경우에도 큰 변형이 발생하는, 즉 대변형 혹은 유한변형을 동반하게 된다. 일반적으로 수치해석에 있어 비선형 해석이란 기하학적 비선형 및 재료적 비선형, 또는 이 두 가지를 동시에 고려한 복합 비선형 해석을 들 수가 있다. 본 논문에서는 유한요소법으로 기하학적 비선형을 고려한 비선형 평형방정식을 적용하고, 부재의 응력-변형률 관계를 이용하여 재료적 비선형성도 함께 고려하였다. 사용된 수치해석 기법은 불안정 경로의 해를 찾아갈 수 있는 호장법을 적용하여 하중-변위 곡선을 추적하였다. 또한, 해석 결과는 범용 유한요소 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 비교 검토하였다. 본 연구의 수치 해석결과 제시한 평면 및 공간 트러스의 비탄성 비선형 거동을 정확하고 효율적으로 예측 가능한 것으로 나타났다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권6호
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• pp.64-72
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• 2017

액체추진제를 사용하는 우주 발사체의 추진제 공급 과정에서 발생할 수 있는 축방향 동적 불안정성현상을 포고라 한다. 일반적으로 포고는 발사체의 동체와 공급/추진계의 공진에 의하여 발생하고, 동체구조 및 추진 시스템이 닫힌계를 이루게 되어 응답의 진폭이 증가하였다가 감소하는 현상을 보인다. 본 논문에서는 우주왕복선을 예시로 일반적인 발사체의 체계적인 포고 해석이 가능한 수학적 모델을 개발하였다. 정식화된 수식은 발사체 공급/추진계를 2차 선형 미분 방정식 형태로 구성하고, 포고해석에 중요한 세 변수인 압력, 중량변위, 일반화된 변위를 고유치해석을 통해 도출한다. 본 논문의 정식화를 통해 발사체 포고 시스템의 수학적 모델링 기법을 획득할 수 있고, 임의의 발사체에 대하여 체계적인 포고 안정성 해석이 가능할 것으로 예측된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권3호
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• pp.317-324
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• 2010

고체산화물연료전지의 상용화를 위해서 금속지지체형 고체산화물연료전지가 개발되었다. 이 연료전지는 기계적강도를 향상시킨 새로운 개념의 연료전지지만 접합층으로 인해 물질전달률이 감소한다. 본 논문에서는 전산해석을 이용하여 연료극지지체형 고체산화물연료전지와 금속지지체형 고체산화물연료전지의 물질전달율을 비교하고자 한다. 지배방정식, 전기화학반응, 세라믹 물성치 모델이 동시에 해석된다. 그리고 다공성 매질 내부의 물질전달 해석을 위해서 분자확산과 누센확산이 함께 고려된다. 전산해석의 검증을 위해서 실험결과와 해석결과를 비교한다. 금속 지지체형 고체산화물 연료전지의 평균 전류밀도가 연료극지지체형 고체산화물연료전지에 비해 약 23% 감소한다. 그러나 접합층으로 인해 금속지지체형 고체산화물연료전지가 더 균일한 전류밀도 분포를 가진다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.1-10
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• 2007

현수교 행어케이블의 장력은 현수교의 상태점검에 있어 중요한 요소이다. 현재 케이블의 장력 추정에는 여러 이론식에 의한 간접적인 방법들이 사용되고 있으며, 케이블의 가속도신호로부터 고유진동수를 측정한 후 고유진동수와 장력과의 관계로부터 케이블의 장력을 추정하는 진동법이 대표적이다. 하지만 운동방정식을 기반으로 하는 진동법은 휨강성의 영향이 큰 짧은 케이블의 장력추정에는 적합하지 않다. 본 논문에서는 10m 미만의 짧은 케이블에 대해서도 전기 가능한 새로운 장력 추정 방법으로 단변분탐색법과, 최적화 기법을 이용한 역해석 기법을 제시하였다. 이론에 대한 검증을 위해 국내에 사용 중인 광안대교 행어케이블을 대상으로, 역해석과 진동법에 의한 추정장력들과 설계장력을 상호 비교하였고, 이를 통해 역해석기법이 길이에 상관없이 장력추정에 유용하다는 결론을 얻었다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제39권1호
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• pp.35-42
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• 2016

CdZnTe(CZT)는 상온에서 동작 가능한 II-VI족 기반의 화합반도체로 CT (Computed Tomography)나 맘모그라피 (mammography)용 검출기로 적용하면, 환자의 피폭선량을 저감할 수 있는 획기적인 소자재료이다. 픽셀(pixel)과 픽셀 피치(pixel pitch)에 따라 X선 변환효율과 신호 교차 (cross-talk)에 영향을 주어 영상 품질이 결정된다. 가중 퍼텐셜 (weighting potential)은 전극의 위치와 형태에 의해서 결정지어지는 가상 퍼텐셜로 Poisson's 방정식의 해를 통해서 구할 수 있다. 본 연구에서는 컴퓨터 기반의 모의실험을 통해 가상 퍼텐셜을 계산하고, 전하유도효율(CIE; charge induction efficiency)과 신호교차를 고려하여 CT용 센서에 적합한 픽셀을 결정하고자 하였다. 모의실험에서 1 mm의 픽셀피치와 2 mm 두께의 CZT를 가정하여, 다양한 픽셀과 픽셀피치를 설정 후 가중 퍼텐셜을 계산하였다. 픽셀의 크기가 $750{\mu}m$이고 픽셀간의 간격이 $250{\mu}m$일 때 최대 전하유도 효율과 최소 신호교차를 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.521-521
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• 2012

우리나라는 산악지역이 국토의 대부분을 차지하고 있어 전체유역을 놓고 볼 때 대하천이 차지하는 부분보다는 중소하천이 차지하는 부분이 상대적으로 크고, 교량의 길이가 짧은 소교량이 수적으로 많은 부분을 차지하고 있다. 그중에서도 특히 중소하천의 유량은 시간적으로 매우 빠르게 변화하며 유속 또한 급속히 빨라져 하상의 변형이 순식간에 일어나고 있다. 이와 같은 시간적, 공간적인 호우특성과 지형특성으로 인하여 중소하천에 위치한 교량은 특히 세굴에 매우 취약함을 보여주고 있다. 하천에 건설되는 교량의 수명이나 안정성에 세굴이 미치는 영향은 매우 크며, 특히 우리나라와 같이 홍수 시 단기간에 걸쳐 유량이 급증하는 경우 유속에 의한 교량 기초의 급격한 세굴은 예상치 못한 교량 붕괴 사고를 초래할 수 있다. 현재 국내 소하천에 설치된 교량은 약 3,470개소(지방도 기준)로 다양한 하부구조로 설계되어 있다. 이렇게 하천 내에 세워진 교량과 같은 횡단 구조물들은 그 크기에 상관없이 하천의 형태에 영향을 미치게 된다. 그중에서 교량 세굴은 하천 횡단구조물로 인하여 발생되는 가장 중요한 문제 중의 하나로써 교량 건설 시 교각에 영향을 주는 세굴을 예측하고 방어하기 위하여 다양한 방정식을 통하여 신설교량의 교각세굴을 예측한다. 하지만 대부분의 교량 세굴 공식들은 실험실에서의 실험 결과를 토대로 개발되었기 때문에 이들 공식들이 산정한 국소 세굴량이 얼마나 정확한지는 실제 현장 관측 자료와의 비교를 통해서만 검증할 수 있다. 세굴 공식들의 산정 결과를 현장 실측자료와 비교하는 연구는 그 동안 다양하게 시도되었으나, 통일된 결론에는 도달하지 못하고 있다. 본 연구에서는 기존의 세굴깊이 산정 시 일반적으로 사용되어지고 있는 세굴공식들 중 소하천 교량 규모에 적용 가능한 공식들을 선별하고, 각 세굴심 추정공식에 속한 변수별 특성분석을 위하여, 5가지의 독립변수를 설정하여 국부세굴의 현장 측정값과 예측공식의 비교결과에 대하여 불일치율을 비교분석하였다. 그 결과, 모든 공식들의 불일치율의 기하 평균이 1보다 큰 것을 보여주고 있다. 즉, 모든 공식들이 과대 추정의 의미로 정확성면에서 우수한 공식들은 불일치율의 기하 평균이 1에 가깝고 기하 표준편차가 작은 공식들이 나타났으며, 이런 점에서 Froehlich 공식, Inglis-Poona II, Blench-Inglis I, Breusers 공식 등의 기하평균이 1에 가장 근접한 결과를 나타내었다. 각 세굴공식 세굴심 산정결과의 불일치율을 각각 5가지의 변수별로 도시하여 분석하였으며, 그 결과로 소하천에 대하여 적용 가능한 공식과 소하천에 적용 시에는 과다추정의 우려가 있는 공식으로 분류되어 면밀한 검토가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권10호
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• pp.125-132
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• 2019

수중폭발로 인해 발생된 충격파에 노출된 유체(대부분 해수)는 유체장 내 압력과 속력 등의 물리적 변화에 따른 장력을 견딜 수 없으므로 캐비테이션(기포 또는 기공)이 발생하게 되고 이때 발생된 캐비테이션은 수중폭발의 연쇄 과정 중 구조물에 미치는 충격하중의 전달 환경을 변화시킨다. 폭발물과 구조물 간의 거리가 비교적 가까워 선체구조의 국부적 손상에 관심을 가지는 근거리 수중폭발연구에서 관심을 가지는 물리적 현상은 크게 3가지로 초기충격파 그리고 그것과 선체구조와의 상호작용, 국부 캐비테이션, 국부 캐비테이션 폐쇄 후 2차 충격파이다. 본 논문의 관심은 근거리 수중폭발에 따른 국소 캐비테이션이므로 수면과 해저로부터의 반사파는 고려하지 않는다. 유체와 구조에 관한 각각의 지배 방정식을 유도하고 이를 간단한 1차원 무한평판 문제에 적용, 수치적으로 해석하여 엄밀해와 비교해봄으로써 제안된 비연성 해석방법을 검증한다. 비연성 해석방법은 유체-구조 결합 해석방법보다 계산상 효율이 높으며 간단함에도 불구하고 상대적으로 높은 수준의 정확도를 얻을 수 있다는 점에서 유용하다. 본 논문을 통해 수중폭발과 같은 복잡한 물리적 상황에서의 유체-구조 상호작용 현상에 대한 이해와 실질적인 문제에 개념적 이해를 높이는 데 도움이 될 것이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.149-156
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• 2021

FRP 보강근은 철근-콘크리트 부재의 부식 문제를 해결하기 위해 제안되어왔으나, FRP는 높은 인장강도, 낮은 연성 및 선형 탄성 거동으로 인해 하중이 전달될 때 콘크리트와 보강재 사이의 부착 메커니즘이 다르다. 그러므로, FRP-Rebar와 콘크리트 사이의 부착 거동은 주의 깊게 검토해야 한다. 이를 위해 직접 인발 실험이 간단하게 부착 거동을 평가할 수 있으므로 사용됐으나, 직접인발의 실험 결과는 실제 FRP를 보강근으로 사용한 콘크리트 부재의 휨-부착 거동과 다르다. 그러므로 실제 휨-부착 거동을 평가할 방안이 필요하다. 본 연구에서는 FRP를 보강근으로 사용한 콘크리트 부재의 휨-부착 거동에 대한 평가방법을 검토하고 비교하였다. 그 결과, 겹침이음이 있는 부재의 실험 방법이 실제 휨-부착 특성을 잘 반영할 수 있으나 다른 실험방법보다 시험체의 단면 및 지간이 커야 하고 시험체의 설계 및 해석이 복잡하다. 한편, 아치가 있는 부재 실험은 모멘트 팔길이의 변화를 무시하는 평형 방정식을 기반으로 한 힌지가 있는 부재 실험과 달리 콘크리트의 영향을 반영할 수 있으나, 휨-부착에 의한 파괴 이전에 전단파괴의 우려가 있다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.180-198
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• 2019

최근, 유럽이나 일본 등은 해빈유실방지대책공법의 하나이며, 잠제의 대안으로 여겨지는 저천단구조물(LCS)에 관한 많은 연구를 수행하였고, 그의 결과들을 집약하여 설계매뉴얼까지 편찬하였다. 지금까지 LCS에 관한 연구는 2차원적인 파랑전달율과 피복재의 안정중량산정에 치우쳐 있으며, 이들은 주로 실험에 기초하여 검토 논의되었다. 본 연구에서는 투과성의 LCS를 대상으로 3차원수치해석을 수행한다. 수치해석에 Navier-Stokes 운동방정식에 기반한 오픈소스 CFD Code인 olaFlow를 적용하였으며, 이는 쇄파와 난류해석까지도 가능한 강비선형해석법이다. 이로부터 수위, 흐름 및 난류운동에너지 등의 분포특성을 검토 논의하였으며, 동시에 잠제의 경우와도 비교 검토하였다. 이로부터 해안선 근방에서 연안류의 흐름패턴과 평균난류운동에너지의 연안방향 및 종단방향의 공간분포에 관해 잠제와 LCS의 경우에 각각 차이가 발생하는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과의 차이는 모래이동에서의 차이로 이어질 것으로 판단된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권9호
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• pp.649-657
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• 2019

대표적인 단일추진제로 사용되는 하이드라진은 극독성의 물질이므로 인체에 유해할 뿐만 아니라 취급이 매우 어렵다는 단점을 가지고 있다. 이를 대체하고자 최근에는 무독성의 친환경 추진제 개발 연구가 많은 관심을 받고 있다. 그중에서 스웨덴 우주공사(Swedish Space Corporation)에서 개발한 ammonium dinitramide(ADN) 계열 추진제는 하이드라진보다 우수한 성능을 가질 뿐만 아니라 우주환경에서의 성능검증을 통해 현재 상용화 단계에 이르렀다. 한편, 추력기 노즐에서 배출된 배기가스는 고진공의 우주 공간에서 확산하는 동안 위성체와 충돌할 경우 열 하중 및 표면 오염 등을 발생시켜 위성체의 성능과 수명을 감소시킬 수 있다. 하지만 친환경 추진제 추력기의 배기가스가 위성체에 미치는 영향에 대한 연구는 아직까지 본격적으로 수행되지는 않은 것으로 조사되었다. 따라서 본 연구에서는 Navier-Stokes 방정식과 직접모사법을 이용하여 ADN 계열 친환경 추진제에 대해 우주 공간에서의 배기가스 거동을 해석하고 하이드라진과 비교하였다. 이를 통해 향후 ADN 계열 친환경 추진제를 사용하는 위성체 개발 시 설계 검증자료로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.