• 대한토목학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.17-27
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• 2014

유한요소 해석 기술의 발달에 따라 수치해석은 실구조물의 상태파악 및 유지관리에 중요한 요소가 되었다. 이러한 유한요소 해석모델을 이용하여 실 구조물의 상태 파악하고 수치 실험을 행하기 위해서는 계측 응답을 바탕으로 수치해석 모델의 개선이 반드시 이루어져야 한다. 본 연구에서는 새롭게 개발된 단변분 탐색법을 기반으로 반복적 개선을 수행하면서도 미분함수를 작성하지 않아도 되는 새로운 수치해석모델 개선기법을 소개하고, 동적안정성 분석을 통하여 고속철도교량에서의 적용성을 검토하였다. 정확한 동특성 분석을 위하여 무선계측시스템과 계측점 이동법을 이용한 세밀한 계측을 실시하고, 상관성 검토 및 모드분해기법을 활용하여 고유진동수와 모드형상을 추정하였다. 설계자료를 바탕으로 구축된 수치해석 초기 모델을 추정된 동특성과 개발된 수치해석 모델 개선 기법을 이용하여 모델 개선을 수행하였으며, 개선된 모델을 이용한 수치 실험 결과와 실 교량에서의 응답과 비교하여 수치해석 모델 개선 기법의 적용성을 검토하였다. 또한, 개선된 모델의 유용성을 검토하기 위하여 고속철도교량의 동적안정성 분석을 실시하여 성공적으로 수행할 수 있었다. 개발된 수치해석 모델 개선기법의 적용성을 추가적으로 검증된다면, 다양한 구조물 및 교량에서 개발된 수치해석 모델 개선기법을 사용할 수 있을 것이다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권6호
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• pp.13-23
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• 2008

본 논문에서는 거더교 형식을 갖는 교량구조물의 격자 유한요소모델에 대한 모델개선을 위해 하이브리드 유전자 알고리즘에 기초한 유한요소 모델개선기법을 제안하였다. 하이브리드 유전자 알고리즘은 유전자 알고리즘과 심플렉스 최적화방법에 기초한 직접탐색기법으로 구성하였다. 제안된 기법에 적용할 수 있도록 고유진동수, 모드형상 및 정적 처짐에 대한 계측값과 유한요소해석 결과를 사용한 적합함수를 제시하고, 강성과 질량을 동시에 개선할 수 있도록 이들 세 가지 적합함수의 선형 조합 형태를 갖는 다중목적함수를 제시하였다. 제안된 방법은 2경간 연속 격자 유한요소모델의 수치예제와 단경간 플레이트 거더교에 대하여 검증하였다. 수치예제의 경우, 랜덤 노이즈를 고려한 계측오차의 영향을 수치해석적으로 평가하였다. 수치해석과 실험적 검증을 통해, 제안된 방법이 거더교 형식의 교량에 대한 유한요소 모델개선에 적합하고 효과적임을 검증하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권6호
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• pp.19-28
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• 2006

기존의 유한요소모델개선기법들은 측정에 의한 모달 데이터와 해석적으로 계산된 시스템 행렬로 구성된 수학적인 목적함수를 사용하거나 업데이팅 변수에 관한 모달 특성의 미분함수를 사용하여야만 한다. 따라서 교량구조물과 같은 복잡한 구조물에의 적용이 어렵고 역해석에 있어 해의 안정성 문제가 발생할 수 있다. 또한 개선된 모델이 물리적인 의미를 지니지 못할 수도 있다. 본 논문에서는 유전자알고리즘과 Welder-Mead의 심플렉스기법을 사용한 하이브리드 최적화 유한요소모델개선기법을 제안하였다. 하이브리드 최적화 기법의 성능을 검증하기 위해 3개의 국부최소값과 1개의 전체최소값을 갖는 Goldstein-Price 함수를 사용하여 비선형문제에 대한 적용성을 검토하였다. 또한 최적화목적함수의 영향을 검토하기 위해 10개의 자유도를 갖는 스프링-질량 모델을 사용하여 변수연구를 수행하였다. 최종적으로 수치해석을 통해서 질량과 강성을 동시에 개선하기 위한 최적화 목적함수를 제시하고, 제안된 하이브리드 최적화 기법이 유한요소모델개선을 위해 매우 효과적인 방법임을 입증하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2010년도 춘계학술발표논문집 2부
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• pp.1133-1136
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• 2010

2600cc급 디젤엔진의 냉각수 유동특성 개선을 위한 수치해석적 방법을 제시하기 위하여 본 연구가 수행되었다. 실린더 블록 및 헤드의 유동특성 분석을 위하여 개스킷 냉각수 통로의 면적과 갯수가 중점적으로 고려되었다. 베이스 모델의 수치해석적 분석에서 입구측에 치우친 냉각수 홀의 배치에 의하여 1, 2번 실린더 헤드로만 주 유동이 발생되었다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 개스킷 냉각수 통로를 재설계하였다. 수정모델은 주 유동이 4번 실린더 측으로 유도되었으며, 배기밸브 사이의 유동도 개선되었다. 재설계과정에서 개스킷 냉각수통로의 전체면적을 고려치 않게 되면 유량이 줄어들게 되는 문제점이 발견되었다. 본 연구를 통하여 실린더 헤드와 블록사이의 냉각수 유동을 제어하는 개스킷의 중요성을 확인하였으며, 냉각수 유동특성 최적화는 개스킷 홀의 총 면적을 고려하여 냉각수의 총질량유량을 설계하여야 한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.117-125
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• 2001

본 논문에서는 케이블 지지구조물의 비선형 정적해석과 동적해석에 사용할 수 있는 개선된 유한요소가 제시되었다. 케이블의 모델화를 위해 등가탄성계수를 사용하고 처짐곡선을 현수선함수로 가정한 케이블요소가 제안되었다. 프레임 부재에 사용되는 안정함수는 수치적으로 안정한 해를 얻기 위하여 수정되었다. 본 논문에서 제안한 요소의 유용성과 효율성을 검토하기 위하여 다양한 검증문제에 대한 수치해석이 수행되었다. 해석결과 본 논문에서 제시한 유한요소는 케이블 지지구조물의 모델화에 매우 유용하고 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.131-139
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• 2001

화강토와 관련된 지반문제의 거동예측을 위한 수치해석의 적용이 양적인 면에서는 많이 확대되어왔지만 해석결과에 지대한 영향을 미치는 구성방정식 등 수치해석 모델링을 개선하고자 하는 노력은 부족하였다. 화강토 거동의 특징은 내재적 결합력으로 인한 구조화의 거동을 나타내는 것이며, 항복면이 평균유효응력 축에 대칭이고 Non-associated 소성거동을 보인다는 점이다. 본 연구에서는 이러한 화강토 거동을 표현하기 위하여 일반화된 한계상태모델을 도입하고, 이를 화강토의 경화거동 모델링이 가능하도록 확장하였다. 제안된 모델을 이용한 삼축시험의 유한요소 시뮬레이션 결과는 측정결과와 좋은 일치를 보였다. 화강토 지반내 터널에 대한 유한요소해석을 수행한 결과, 비선형 탄성모델과 조합된 확장된 한계상태모델이 현장계측결과와 잘 일치하는 결과를 주었다.

• 기계저널
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• 제29권4호
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• pp.360-375
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• 1989

이 논평에서는 수치해석에 관련된 국내의 난류모델의 연구현황을 살펴보았다. 국내에서 연구가 많이 되었던 혼합거리모델, R, .epsilon. 2차방정식모델, 대수응력모델의 연구현황을 주로 살펴 보았다. 국내에서는 아직 연구인력이 적기 때문에 꼭 필요한 부분이지만 연구가 되지 않은 부 분이 많았으며 현재 연구가 되고 있는 부분도 그 연구량이 적은 형편이다. 앞으로 전산유체역 학에 의해 열유체기계내의 복잡한 난류유동을 해석하여 기계설계와 운전을 개선하는데 활용하기 위해서는 더욱 많은 연구가 요구된다. 그 중에서 특히 더 관심을 갖고 연구될 분야를 열거 해 보면 (1) 벽면부근의 저 레이놀즈 R, .epsilon. 방정식모델과 대수응력모델에 관한 연구 (2) 복잡한 3차원유동을 정확히 해석할 난류모델 개발에 관한 연구 (3) 복잡한 난류유동에서 열전 달모델에 관한 연구 (4) 레이놀즈응력모델에 관한 연구 (5) Large Eddy Simulation에 관한 연구를 들 수 있다. 이들 연구에서는 난류모델의 물리적 의미에 관한 이론적 연구와 이 모델들 을 여러 경우의 실제유동에 적용하여 검증하는 연구가 병행되어야 할 것이다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.802-803
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• 2008

본 연구에서는 변압기의 권선간 전계 및 절연안전율 예측알고리즘을 개발하였으며, 이를 활용하여 극초고압 변압기의 절연구조개선 연구를 수행하였다. 개발된 알고리즘을 사용하면 한 번의 기본모델의 수치해석 결과만을 이용하여 다양한 권선간 거리 및 고체절연물의 개수 변화에 따른 전계 및 절연안전율의 예측이 가능하다. 본 알고리즘을 극초고압 변압기 주권선부 개선에 적용시킨 결과, 권선간 고체 절연물 개수를 조절하면 절연신뢰성 저하없이 주권선부 거리를 단축시킬 수 있음을 확인하였다. 또한, 본 예측 알고리즘의 활용가능성을 검증하고자 개선 모델의 절연안전율을 수치해석적 방법으로 계산하여 이를 예측 결과와 비교하였다. 그 결과, 본 예측 알고리즘으로 계산된 결과는 수치해석적 방법에 의한 결과에 비해 약 $1{\sim}2%$ 정도의 작은 차이가 발생하는 것으로 확인되었다. 따라서 본 연구를 통하여 개발된 전계분포 및 절연안전율 예측기법을 실제 설계에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.389-403
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• 2004

이 연구에서는 교량의 모드자료를 이용한 구조해석모델의 개선에 관하여 연구하였다. 교량의 초기해석모델은 도면 및 현장조사결과를 바탕으로 작성되므로, 시간에 따라 손실된 강성의 영향 및 경계조건 등을 합리적으로 반영하기 어려우며, 따라서 구조물에 대한 정적 혹은 동적실험을 수행하고, 그 결과를 반영하여 해석모델을 개선하는 것이 바람직하다. 이 연구에서는 구조물의 고유주파수 및 모드형상 등의 모드특성을 바탕으로 추계론적 최적화 기법인 유전자 알고리즘을 이용하여 해석모델을 개선하고자 하였다. 임진강교 및 행주대교에 대한 동적실험 자료를 이용하여 교량의 모드특성을 추정하였으며, 추정된 모드특성을 바탕으로 유전자 알고리즘을 이용하여 수치해석모델을 개선하였다. 개선된 모델을 사용하여 해석한 결과, 초기해석모델에 의한 해석결과보다 실험으로 추정한 모드특성에 가까움을 확인하였고, 이로부터 개선모델의 합리성을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.225-235
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• 2001

본 연구는 물리·역학적 특성을 고려한 점탄성 감쇠기의 수치모델에 의한 강뼈대구조물의 지진응답개선에 관해서 조사하고자 한다. 온도변화에 의한 감쇠기 이력거동에 미치는 영향을 고려하기 위하여, 점탄성 감쇠기의 모델은 온도-주기 등가원리와 더불어 개선된 분수도함수법에 기초하여 정식화하였다. 본 감쇠기 모델의 알고리즘을 일반화된 강뼈대구조물의 비선형 동적 해석 프로그램에 추가하였다. 강뼈대구조물에 대한 해석 예를 통하여, 제시된 모델에 의한 점탄성 감쇠기의 지진응답개선에 관한 효과를 확인할 수 있었다.