• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 1998년도 학술발표대회 논문집 제17권 1호
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• pp.495-498
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• 1998

수중폭발성음원인 SUS(signal underwater sound)는 수중에서의 폭발과 동시에 충격파와 기포파들이 연속적으로 발생한다. 이러한 신호는 광범위한 주파수대역을 가지고 전파거리가 길어지면서 굴절과 반사등의 다중경로 전파효과에 의한 신호의 변형까지 생긴다. (1,2,3). 본 연구에서는 deconvolution 방법을 이용하여 수신신호중에서 기포파효과를 최소화시켜 충격파의 수신기 도달시간을 파악하고, 각 충격파들의 전파경로를 추정하여 이 중 직접경로와 해저면 반사경로의 신호를 이용하여 해저면 반사계수를 계산하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제35권3호
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• pp.21-30
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• 2017

폭약이 수중에서 폭발하면 공기 중에서 폭발하였을 때와는 다르게 폭발 이후 발생하는 가스의 영향에 대한 고려가 필요하다. 수중 폭발 시에는 폭발압력의 전파속도가 공기 중에서 폭발했을 때에 비하여 빠르고, 발생하는 가스 또한 확산되어 에너지를 소실하기 전 물에 의하여 버블의 형태로 갇히게 된다. 이 때 버블은 팽창과 수축을 반복하며 충격파를 만들어낸다. 이러한 일련의 현상을 연구하기 위하여 내부를 관측할 수 있는 실린더형 철재 수조를 제작하고 폭발 실험을 수행하였다. 본 연구에서는 탄체가 없는 소량의 펜톨라이트를 수중에서 폭발시켰고, 이 때 발생하는 충격파를 계측하고 발생된 가스버블의 거동을 관측하여 그 결과를 관찰하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.44-44
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• 2015

저수지나 하천 사면에서 발생하는 산사태와 토석류는 저수지와 하천 수체에 충격을 가한다. 이로 인해 발생하는 수면 충격파는 전파되어 반대편 제방으로 파의 처오름 또는 댐 제체위로의 물넘이로 큰 피해를 줄 수 있다. 최근 외국에서는 2차원 충격파 생성 및 전파의 기본 과정을 구명하기 위한 실험적 연구가 이뤄지고 있으며, 이들 연구들은 충격파의 발생과 전파, 사면활동 물질과 수체의 상호작용 그리고 자유 수면과 유속분표의 발달에 대한 자세한 관측 자료를 제시하고 있다. 아울러 충격파에 영향을 주는 지배 매개변수를 제시하고 있다. 하지만, 이러한 실험적 연구의 최근 진보에도 불구하고, 이들 지배 매개변수를 고려한 충격파 지배공식들은 대상 지역의 복잡한 바닥 지형이나, 평면적 지형 변화를 단순한 추정치로만 고려하게 된다. 따라서 복잡한 지형조건에서 토석류와 수체의 상호작용과 수면 충격파의 전파를 합리적으로 해석하는 데는 한계가 있다. 이 경우 수치모델링 기법을 대안으로 적용할 수 있으나, 수치모델링은 수면에서 충격파의 전파와 수중에서 토석류의 전파를 동시에 모의해야 하고, 뉴턴 유체와 비뉴턴 유체의 특성을 동시에 고려해야하므로 수치해석 연구자들에게는 하나의 큰 도전사항이다. 이 연구는 경계면 포착기법을 이용한 계산유체동력학 기법을 이용하여 사면활동과 이로 인한 정지 수역에서의 충격파의 발생 및 전파를 재현하기 위한 수치 모델링 기법을 개발하는 것이 목적이다. 사면활동과 수면의 경계면을 포착하고 위치를 정립하기 위해서 VOF (volume of fluid) 경계면 재구축 기법을 이용한다. 지배 방정식은 비압축성(incompressible) 질량 보존방정식과 나비어-스톡스(Navier-Stokes) 방정식이며, 서로 다른 유체의 상(phase)애 대한 체적분할이송방정식을 이용한다. 큰와 모의 계열의 난류 모델링 기법을 적용하여 충격파의 전파와 붕괴에 대한 난류의 영향을 고려하였다. 토석류는 비뉴턴 흐름저항 관계식을 적용하여 그 흐름특성을 재현하였다. 이들 지배방정식은 2차 정확도의 유한체적법(finite volume method)을 이용하여 해석한다. 외국의 연구자들이 관측하여 제시한 길이 11 m 그리고 폭 0.5 m의 수로에서 발생한 충격파를 수치적으로 재현하여 개발된 모형의 실제 문제에 대한 적용성을 보여준다.

• 한국음향학회지
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• 제41권5호
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• pp.589-600
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• 2022

탄도형 체외 충격파 치료기의 출력 에너지를 측정하는 Dry Test Bench(DTB)의 신뢰성을 검증하기 위해, 상용 탄도형 충격파 치료기에 대해 Laser Doppler Vibrometer(LDV)로 측정된 충격파의 음향 에너지와 비교했다. 실험 결과, DTB로 측정된 역학적 에너지는, 동일한 출력 설정에서, 5 % 이내의 변동성을 보이며, 치료기의 전 출력 설정 범위에서 LDV로 측정된 충격파의 음향 에너지와 선형적인 상관성(adj. R² = 0.991)을 확인했다. 두 측정 방법의 상관성과, LDV을 이용하여 공기 및 수중에서 측정된 충격파 음향 에너지의 상관성(adj. R² = 0.995)을 통합하면, DTB 측정으로부터 수중에서 발생된 충격파의 energy flux density를 평균 7.85 % 오차로 추정된다. DTB는 치료기의 출력에너지에 대한 정보만 제공하기 때문에, IEC61846 및 IEC63045에서 요구하는 다양한 충격파의 음향 출력을 시험하는 도구로 적합하지 않다. 그러나 측정 원리가 단순하고 사용이 용이한 DTB는 제조사 및 사용자가 탄도형 Extracorporeal Shock Wave Therapy(ESWT) 치료기의 성능을 관리하는 목적으로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제42권6호
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• pp.637-643
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• 2005

A new novel Whipping Factor is proposed as a measure of the ship damage potential due to an underwater explosion bubble pulse. The factor was derived from the relationships among the charge weight, its depth and the fluid acceleration due to pulsating gas bubble. From the whipping response analyses for three uniform Timoshenko beams with similar characteristics of real naval surface ships, we have confirmed the maximum bending moment responses of beams due to whipping are almost same if the applied whipping factor is constant regardless of the charge weights and depths, which could validate the proposed whipping factor.

• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.9-16
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• 2014

최근 수중폭발로 인한 구조물의 충격응답에 대한 연구는 매우 높은 비용과 소요시간, 민감한 환경문제 등으로 인하여 실제 시험보다는 컴퓨터를 통한 수치해석적 연구가 활발히 진행되어 왔다. 또한 시뮬레이션의 기술 향상과 더욱 정교해진 기능들로 수치 시뮬레이션의 효율성이 증가되었을 뿐 아니라 그 신뢰성까지 증가하였다. 본 연구에서는 유체 표면의 Acoustic Pressure와 구조물 표면 변위의 적절한 관계를 다루는 구조-유체 상호작용(FSI : Fluid-Structure Interaction), 수중폭파 형태를 결정하는 유체의 깊이와 폭발물과 구조물 사이의 거리에 대한 파라미터를 상용 유한요소 프로그램인 ABAQUS에 적용한 시뮬레이션 값과 실험적 이론 값 비교에 중점을 두었다. 수중폭발로 인한 파이프의 충격테스트 응답 분석은 ABAQUS/Explicit을 사용하여 수행되었고, 시간이력에 따른 충격하중, Acoustic Pressure, 타격지점의 응력, 속도, 변형에너지 등 ABAQUS CAE에서 결과를 나타내었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제44권2호
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• pp.148-153
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• 2007

Two typical impact loadings, shock wave and gas bubble pulse, due to UNDEX(UNDerwater EXplosion), should be considered together for the closest response analysis of structure subjected to UNDEX to a reality. Since these two impact loadings have different response time bands, however, their response characteristics of structure are different from each other. It is impossible to consider these effectively under the current computational environment and the mathematical model has not yet been developed. Whereas Hicks model approximates the fluid-structure interaction due to gas bubble pulse as virtual mass effect, treating the flow by the response of gas bubble after shock wave as incompressible ideal fluid contrary to the compressible flow due to shock wave, Geers-Hunter model could make the closest response analysis of structure under UNDEX to a real one as a mathematical model considering the fluid-structure interaction due to shock wave and gas bubble pulse together using acoustic wave theory and DAA(Doubly Asymptotic Approximation). In this study, the application and effectiveness of integrated dynamic response analysis of submerged structure was examined with the analysis of the shock wave and gas bubble pulse together.

• 대한조선학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.75-84
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• 1996

수중폭발에 의한 선체충격응답의 이론적 해석은 충격파를 전달하는 유체와 구조와의 복잡한 상호작용 문제로 귀착되나, 함정 내충격 설계의 측면에서 주요 관심사가 되는 선체의 충격운동은 폭발의 초기에 발생하므로 충격응답의 해석을 폭발의 초기로만 한정할 경우에는 매우 단순화된 구조동역학적 방법에 의해 충격응답을 근사적으로 산정할 수 있다. 이에 따라, 본 논문에서는 충격파에 의해 가속되는 선체 몰수부 단면에 해당하는 물기둥에 전달되는 운동량을 이상화하고, 이를 이용하여 선체거더의 충격응답을 근사 해석할 수 있는 기법을 제시하였다. 또한 이를 토대로 개발한 전산 프로그램을 이용하여 상자형의 단순모델에 적용하여 본 방법의 실용성을 검증하고 여러 가지의 구조특성 및 폭발 조건에 따른 충격응답을 해석하여 그 특성을 분석하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.264-270
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• 2009

선진국 국립연구소에서만 개발하여 적용중인 hydrocode 또는 wavecode를 최근에 국내에서 C++언어로 ExLO를 개발하였다. 3차원 FEM을 적용한 본 코드의 가장 두드러진 특징은 Lagrangian/ALE/Eulerian solver 들을 모두 한 프레임에 내포하고 있어 적용범위에 따라 즉 변형양상에 따라 선택적인 해석 solver의 적용이 가능하다는 것이다. 즉 문제에 따른 (변형의 양상에 따른) 최적의 시뮬레이션 해석 solver 적용할 수 있다. 본 논문에서는 ExLO를 이용하여 고속 물체의 충돌, 파편의 구조물 관통해석 및 대기 중 Air-blast 충격파 전파해석, 물속에서의 수중폭발 충격파 생성 및 전파해석 등의 예제를 소개하고 그 신뢰성을 확인해 보고자 한다. 대체로 군사적인 적용이 많으나 차츰 민간분야의 다양한 방재현상 시뮬레이션에 적용이 가능할 것이다.