이 연구에서는 기존 선형 상대운동방정식에 차등중력, 주위성의 이심율, J2 섭동 등의 비선형항을 추가하여 보다 정확한 상대운동방정식을 만든 후 섭동이론을 적용하여 위성편대 연료최적화 재배치 문제에 대한 근사 해석해를 구하고자 한다. 먼저, 비선형 섭동항을 테일러 급수를 이용하여 2차항까지 전개한 후, 이를 기존 선형상대운동방정식에 추가하여 새로운 비선형 상대운동방정식을 만든다. 이 때 사용된 선형상대운동방정식은 힐스 방정식으로 주위성의 궤도가 일반적인 타원이고 위성 간 상대거리가 충분히 가깝다고 가정한다. 최적화 조건으로부터 상태벡터와 라그랑지 곱수로 이루어진 연립 미분방정식이 만들어 지는데, 이 식은 힐스 방정식에 기인한 선형부분과 2차 비선형항에 기인한 섭동부분으로 나뉜다. 이 때, 이 연립미분방정식의 해는 선형부분의 해와 섭동으로 인한 변화량의 합으로 근사할 수 있으며 그 변화량은 섭동이론을 적용하여 얻을 수 있다. 이와 같이 얻어진 해는 여러 섭동의 비선형항을 2차까지 포함한 상대운동방정식을 사용했기 때문에, 기존 선형상대운동방정식을 사용하여 구한 최적해 보다 더 정확한 결과를 얻을 것이라 예상한다.
양자역학 섭동이론과 유전자프로그래밍(GP) 기법을 접목시킴으로써 실세계(Real-world)에서 발생하는 카오스 시계열에 대하여 수학모델을 구축, 예측하기 위한 새로운 알고리즘을 개발하였다. 시계열 분석과 양자역학 파동방정식의 해를 구하는 섭동이론과의 절차적 유사성을 논하고, 이것을 GP로 구현하는 전형적 접근방안을 제시한다. 함수집합(Function Set)으로서 직교함수(Orthogonal Functions)를 이용하고 병렬 집단을 사용하는 GP를 이용하여 원 시계열에 대한 초기 수학모델을 구하고, 원 시계열 데이터로부터 모델의 평가값을 뺀 나머지로 구성되는 잔여 시계열에 대하여 다시 GP를 적용하는 과정을 일정한 종료조건이 충족될 때가지 반복함으로써 실세계 카오스 시계열에 대한 정확성 높은 수학모델을 구축하는데 성공하였다. 타 방법론과의 비교와 향후 해결과제에 대하여도 소개한다.
해석함수 전개 노달방법의 수학적 수한해를 AFEN코드에 약간의 수정을통하여 AFEN노달 방정식의 전치행 렬 방정식을 풀어서 계산하였다. 또한 이 수반해를 사용하여 섭동이론(정확한 섭동이론과 일차근사 섭동이론)을 이용한 계산이 반응도 변화를 예측하기 위해 두개의 잘 알려진 표준문제를 통하여 수행되었다. 본 연구에서 수반해의 계산방법은 물리적 수반해 및 정방정식의 고유치를 필요로 하지 않는다. 계산결과들은 본 논문에서 계산된 수반해가 AFEN방법의 정화한 수학적 수반해임을 보여준다.
최근 동기발전기에 각종 brushless여자방식이 고안되고 있으나 공통된 개발 목표란 신뢰도와 경제성에 있다. 이것은 구성재료의 발달과 반도체의 개발이 크게 작용하였으며 종래의 직류여자기에 비하여 전기적인 섭동부의 완전 제거와 동시에 보다 소형경량화된 동기발전기의 개혁이 필요하다고 본다. 실제 동기발전기에서 전기자와 계자사이에 energy전달은 불가피한 기본원리로서 전기적인 방식과 자기적인 방법으로 구분할 수 있다. 전자는 도체의 섭동 즉 commutator, seipring brush의 마모와 기계적 손실이 있어 신뢰도가 낮은 반면 적은 여자전력으로 가능하나 자기적인 방식은 공극의 reluctance로 인하여 여자전력이 증가한다. 이러한 문제점을 해결할 수단으로서 commutatorless, static excitation, exciterless, harmonics excitation 방식 등이 고안되고 있으나 섭동부의 완전제거란 불가능하여 본고에서는 동기발전기를 중심으로 Brushless여자방식의 종류와 원리에 대하여 이론적으로 해설하고자 한다.
본 연구는 정상류 Navier-Stokes 방정식에 섭동(perturbation) 이론을 적용하여 주기함수 간극에 대한 삼승법칙의 수정에 대해 논하였다. 이를 위해, 주기함수를 진폭과 파장에 대한 무차원 함수로 전환한 뒤 미소 계수에 대한 무차원 유동함수와 연속 방정식을 적용하였다. 이러한 과정을 통해 정상류 Navier-Stokes 방정식의 섭동 근사해를 구하였으며 이를 유한 차분법에 적용하였다. 단일 절리 모델에 대한유한 차분 수치해석을 통해, 수정된 삼승 법칙이 주기함수 간극의 유체 유동에 대한 정상류 Navier-Stokes 방정식의 섭동 근사해와 잘 일치하는 것으로 나타났다. 이를 통해 본 연구에서 제시된 삼승 법칙이 간극 분포에 따른 유체 유동의 평가에 있어 유용하게 적용될 수 있는 것으로 나타났다.
한국광학회 1990년도 제5회 파동 및 레이저 학술발표회 5th Conference on Waves and lasers 논문집 - 한국광학회
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pp.199-203
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1990
원자와 강력한 빛이 상호작용을 하면 섭동이론으로 취급되지 않는 형광선들이 나타나게 된다. Nd:YAG 레이저로 펌핑된 색소레이저를 열 파이프 오븐에 발생시킨 Na 원자 기체의 D1 및 D2 흡수선에 입사시켜 Na 원자를 공명여기 시켰다. 그결과 빛 싸인 원자 모델에서 예측한 7개의 형광선을 얻었고 이들 형광선에 대한 입사광의 세기 및 detuning에 의한 효과에 대해 논의 검토하였다.
반도체 레이저의 비션형 특성에 의하여 발생하는 매개증폭에 대하여, 반도체 레이저 다이오드의 비율방정식을 섭동 이론을 이용하여 해석하고 그 결과에 대하여 논의하였다. 매개증폭에 의하여 발생하는 이득은 펌프 변조전류가 증가하여 이득된 공진주파수에 가까워질수록 증가하였으며, 바이어스 전류와 반도체 레이저의 감쇄상수가 증가할수록 감소하였다. 또한 큰 매개이득을 얻기 위해서는 펌프 변조전류와 신호 변조전류 사이의 위상을 정합시켜야 하며, 큰 신호 변조전류에서는 증포된 광 출력의 포화로 인하여 매개이득이 감소하였다.
로켓 엔진에서 연소챔버 내의 압력섭동에 의해 발생되는 추진제 유량변동에 대한 현상을 파악하는 것은 매우 중요하다. 이를 위해 압력섭동이 발생되었을 때 유량변동의 측정에 대한 정량화를 수행하였다. 오리피스 내의 유동의 속도를 알기 위해 오리피스 내의 압력을 측정한 후 이론식에 입각하여 속도를 풀었고, 액막두에 측정장치를 이용하여 오리피스 내에서의 면적을 측정하였다. 정상상태에서의 속도 및 유량을 분석값과 비교한 결과, 매우 작은 오차내에서 일치함을 알 수 있었다. 따라서, 본 연구에서 도출된 이론식을 바탕으로 비정상상태에서의 유량 변동 측정을 수행하는데 큰 역할을 할 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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