• 스마트미디어저널
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• 제9권4호
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• pp.176-186
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• 2020

농작물들의 크기와 형태는 매우 다양하며 생육 환경도 각기 다르다. 따라서 드론을 활용하여 농약을 살포할 때에는 각 농작물에 대한 재배 환경과 특성이 고려되어야 하며, 이에 따라 드론의 비행고도, 전진속도 등 비행 조건이 달라져야 한다. 실제로 비행 조건에 따라 농약의 액적 유동이 크게 영향을 받게 되며, 살포 영역에 큰 변화가 발생하고 이로 인해 불균일한 액적 분포가 후류에 형성되어 농약의 전달 효율성이 떨어질 수 있을 뿐만 아니라 비산에 대한 위험성이 존재하게 된다. 본 논문에서는 농업용 드론을 사용하여 특성이 다른 3가지 농작물을 선정하고 드론의 비행 조건을 각각 다르게 하여 농약을 살포했을 때 후류에서의 노즐 유동을 수치해석을 통하여 분석하였으며, 전달되는 액체의 비율을 확률 밀도 함수의 평균 제곱근을 나눈 새로운 성능지수를 이용하여 비교함으로써 작물의 특성에 따른 드론의 농약 살포 가이드라인을 구축하고자 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권5호
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• pp.47-63
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• 2021

최근 디지털 트윈 관점의 3차원 지하공간 지도의 수요 및 유관분야의 연계 활용 요구가 증대되고 있다. 그러나 전국단위의 지반조사 자료의 방대함과 이를 활용함에 있어 공간적/추계학적 기법 적용의 불확실성으로 인해 신뢰도 높은 지역적 지반특성화 연구와 그에 따른 최적화 모델 제시에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 서울지역 3차원 지하공간의 공학적 지층분류를 위해 다층 퍼셉트론(MLP) 기반의 최적 학습모델을 구축하였다. 먼저, 서울지역에 분포하는 시추공별 층상구조 및 3차원 공간좌표를 표준화 서식에 따라 지반정보 데이터베이스로 구축하고 기계학습을 위한 결측치 보정, 정규화 등의 데이터 전처리를 하였다. MLP 모델의 파라미터 최적화와 정밀도 및 정확도 관련 모델 성능 평가를 통해 최적의 피팅 모델을 설계하였다. 이후 3차원 지반 공간레이어 구축을 위한 수치표고모델 기반 격자망을 구성하고, 단위격자별 MLP기반 예측모델 적용을 통한 층상구조를 결정하고 이를 가시화하였다. 구축된 3차원 지반모델은 범용적인 지구통계학적 공간보간 기법의 적용 결과 및 지질도의 표토층 성상과 비교하여 그 성능을 평가하였다.

• 자원환경지질
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• 제54권4호
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• pp.465-473
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• 2021

본 연구에서는 수치모델링을 통해 단열의 교차각과 같은 기하학적 특징이 교차점에서의 유동특성과 용질의 혼합·분배에 미치는 영향을 연구하였다. Pe(Peclect number; 이류와 확산의 상대적인 비)뿐만이 아니라 단열의 교차각이 교차점에서의 용질의 혼합·분배모델을 결정하는데 있어 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 교차각이 90°미만인 경우, 주입된 유동방향과 동일한 방향의 유출구로 진행하기 때문에 교차점에서 양쪽 주입구에서 온 유선들의 접촉을 용이하게 한다. 반면, 교차각이 90°보다 큰 경우 유체가 주입된 유동방향과 유출구의 방향이 반대이기 때문에, 교차점에 두 주입구에서 온 유선들 간의 접촉은 최소화 되었다. 그러므로 전자의 경우에서는 높은 Pe에서도 용질의 혼합이, 후자에서는 낮은 Pe에서도 유선경로에 따른 용질의 이동이 나타났다. 따라서 Pe < 1의 경우, 완전혼합모델이 지배적인 것으로 알려졌지만, 교차각이 150°인 경우 교차점에서 혼합뿐만이 아니라 일부는 유선의 경로를 따라 유출구로 유출되었다. 전반적으로 Pe가 0.1 - 100에서 완전혼합모델에서 유선경로모델로의 전이가 나타났지만, 이는 교차각에 따라 크게 달라진다. 교차각이 클수록(≧ 150°) Pe가 0.1 - 10에서, 교차각이 작을수록(≦ 30°) Pe가 10 - 100에서 전이가 발생하였다. Pe > 100에서는 교차각과 상관없이 유선경로모델이 더 지배적인 것으로 나타났다. Pe > 1,000에서는 교차각이 150°이상인 경우에만 100% 유선경로모델이 나타나며, 교차각이 150°미만인 경우 유선경로모델이 지배적이지만 여전히 교차점에서 용질의 혼합이 발생하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.409-415
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• 2021

COVID-19 대유행으로 인해 병원, 진료소, 검역소 및 의료 연구 기관을 포함한 의료 시설에서 매일 수많은 의료 폐기물이 발생함에 따라 의료폐기물 처리가 심각한 문제가 되고 있다. 이전에는 전통적인 소각방법이 사용되었지만 매립지 부족 및 관련 환경 문제로 인해 공중 보건이 위험에 처해 있다. 이런 문제를 극복하기 위해 멸균분쇄용 파쇄기를 개발하였다. 본 연구에서는 유해 및 감염성 의료폐기물에 대한 작동 성능을 결정하기 위해 분쇄용 파쇄 시스템의 설계 및 수치해석을 수행하였다. 파쇄기의 부품은 CAD 소프트웨어를 이용하여 모델링하였으며, ABAQUS를 사용하여 유한요소해석을 수행하였다. 정적, 동적 및 피로하중 조건 하에서 파쇄기 절단 날의 해석을 수행하였으며, 의료 폐기물을 분쇄하는데 필요한 절단력을 기반으로 절단 날의 형상이 효과적임을 입증하였다. 모달 해석을 통해 구조물의 동적 안정성을 검증하였다. 또한, 절단 날의 수명을 예측하기 위해 고주기 피로해석을 통해 S-N 선도를 생성하였다. 이를 통해 적절한 분쇄용 파쇄 시스템이 멸균 장치와 통합되도록 설계하여 의료 폐기물의 양과 처리 시간을 줄임으로써 환경 문제와 잠재적인 건강 위험을 극복하는 방안을 제시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.503-516
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• 2021

자율형 초동소화 체계는 복합적 감지 기술 및 화재 위치별 정확한 타격을 위한 분사/제어 기술등에 대한 고도의 기술이 필요하다. 또한, 상황에 따라 유류화재에 대한 대응을 위해 폼(foam) 분사 기능이 포함하여야 한다. 다만, 단일 분사 모니터를 공용으로 사용할 시 청수와 폼(foam) 분사 특성이 상이하므로 정확한 화재 진압을 위해서는 분사궤적 및 거리에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 자율형 소화체계 구축을 위해 개발된 분사 모니터를 통한 폼 분사 특성 분석을 위해 실험적 연구와 수치해석적 연구를 복합적으로 수행하였다. 폼 분사에 대한 유동해석을 위해 OpenFOAM 해석 소프트웨어를 사용하여 모델링을 하였으며, 폼 특성은 일반적인으로 사용되고 있는 포소화약제 수성막포를 적용하였다. 폼 형태에 따라 분사압, 분사각에 따른 분사 거리 해석을 수행하였으며, 동시에 분사 실험을 통해 결과에 대한 검증 및 결과를 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.568-585
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• 2022

본 연구에서는 3차원 입자기반 개별요소모델(grain-based distinct element model, GBDEM)을 이용하여 암석 균열의 열에 의한 미끄러짐 거동을 해석하였다. 이는 DECOVALEX-2023 프로젝트 Task G에 참여하여 수행한 연구로, 해석대상은 한국건설기술연구원에서 수행된 saw-cut 균열 시료에 대한 열-역학적 하중 재하 실험 결과이다. 여기에서는 암석 시험편을 Voronoi 다면체의 집합체로 모델링하고, 개별요소법 코드인 3DEC을 통해 입자와 입자 간 경계면, 내부에 포함된 균열에서의 열-역학적 연계거동을 해석하였다. 주요 해석내용은 가열로 인한 암석 표면의 온도 분포, 열응력의 증가에 따른 주응력 변화, 균열의 전단변위와 수직변위이다. 해석 결과, 상기 수치모델은 실내실험에서 관찰된 열전달과 열손실 특성, 열에 의한 균열의 점진적 전단파괴 프로세스, 변위의 제한으로 인한 열응력의 증가 등을 합리적 수준에서 재현하고 있는 것으로 나타났다. 그러나 가열에 의한 전단파괴 시점, 열응력 증분과 변위 크기 등에서는 다소 차이를 보였다. 본 연구의 해석모델은 Task G에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류 및 협력을 통해 지속적으로 개선, 검증할 예정이다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.609-625
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• 2021

수천 명의 목숨을 앗아가고 일상생활에서 많은 면을 변화시킨 코로나19의 대유행이 한국에서 시작된 지 1년이 지났다. 코로나 대유행은 신체적 건강에만 영향을 끼친 것이 아니라 심리적인 부분에도 영향을 주며, '코로나 블루'라고 불리는 집단적 사회 스트레스 현상을 일으켰다. 본 연구의 목적은 코로나 대유행을 재난의 관점에서 바라보며, 공감이 재난에 관련된 심리적 변수인 위험지각과 간접외상을 통해 불안과 우울에 어떤 영향을 미치는지 살펴보는 것이다. 본 연구는 일반 대중 214명의 설문 데이터를 구조방정식모델링으로 분석하였다. 분석 결과, 대상자의 53.3%가 불안을, 35.7%가 우울증을 경험했으며 이는 2019년 정부에서 발표한 수치보다 약 6배 높게 나타났다. 구조방정식모델에서 정서적 공감은 위험지각에 유의한 영향을 미쳤고, 인지적 공감은 간접적 외상에 유의한 영향을 미쳤다. 위험지각과 간접외상은 모두 불안에 유의한 영향을 미쳤고 불안은 우울증에 유의한 영향을 미쳤다. 그리고 인지적 공감만이 불안과 우울에 유의한 간접적인 영향을 미쳤다. 본 연구는 코로나 대유행이라는 사회적 재난 상황에서 나타난 집합적 우울 현상을 개인의 인지적·정서적 공감 수준 관점에서 이해하려한 새로운 시도라는 점에서 학문적 의의를 가진다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제25권1호
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• pp.26-37
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• 2022

최근의 정보기술발달에 힘입어 소형 무인 비행체를 활용한 각종 물리탐사 방법들이 제안되고 그 해석방법들에 대한 연구가 소개되고 있다. 이 연구에서는 한국지질자원연구원에서 개발 중인 송수신 분리형 무인 항공 전자탐사 장비를 소개하고 획득한 자료의 타당성 검증을 위해 수행된 시험자료를 분석하여 해석하는 방법을 제안하는 연구를 수행하였다. 특히, 수신기가 드론에 매달린 채로 탐사가 수행되기 때문에 발생되는 흔들림 성분의 영향을 고찰하고 회전변환을 이용하여 보정하였다. 한편, 비행체에 의한 탐사는 송수신기 간의 거리, 고도 등 여러 탐사 변수들이 실시간으로 변하게 되고 획득한 자료는 지상 탐사보다 더 많은 잡음을 포함하게 되어 전통적인 해석방법으로의 해석에 많은 어려움이 따른다. 따라서, 이 연구에서는 획득한 전자탐사자료를 이용하여 빠르게 겉보기 비저항을 예측할 수 있는 순환 인공 신경망 모델을 구축하였으며, 현장자료의 분석을 통해 얻어진 잡음들을 수치모델링을 통해 생성한 학습자료에 포함시켜 잡음이 포함된 자료의 예측성능을 향상시켰다. 학습된 순환 신경망 모델을 시험탐사 현장자료에 적용시킨 결과 지상탐사 및 전기비저항 탐사 결과와 유사한 겉보기 비저항을 예측함을 확인하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제24권4호
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• pp.180-193
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• 2021

복소 전기비저항 탐사기법은 진동수 영역에서 전기비저항과 위상을 측정하여 지하 매질의 다양한 특성정보를 획득할 수 있는 탐사기법으로 최근 그 활용성이 증가하고 있다. 이 논문에서는 복소 전기비저항 탐사기법의 활용성을 높이기 위하여 획득한 자료에 대한 3차원 역산 알고리듬을 개발하였다. 이를 위한 모델링에는 전자기 커플링 효과를 무시하는 경우에 적용할 수 있는 포아송 방정식을 적용하였으며, 역산에는 기존의 평활화된 역산법을 복소수로 확장하는 방법으로 알고리듬을 개발하였다. 역산의 안정성 및 현장자료의 적용성을 높이기 위하여 라그랑지 곱수를 역산 과정에서 오차 벡터와 모델 증분 벡터의 크기에 따라 자동적으로 조정되도록 하는 기법을 도입하였다. 또한, 잡음이 많이 포함된 위상자료로 인한 자료의 손실을 보완하기 위하여 역산반복 단계에서 초반부는 전기비저항 자료만을, 후반부는 전기비저항 자료와 위상 자료를 모두 역산하는 두 단계로 구성된 역산기법을 제시하였다. 수치 모형실험에 대한 역산 시험결과 안정적인 역산 결과를 얻을 수 있었으며, 개발된 3차원 역산 알고리듬을 국내 천열수 광산 인근에서 수행한 복소 전기비저항 탐사자료 해석에 적용하여 그 타당성을 확인하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권6호
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• pp.667-674
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• 2022

침목플로팅궤도(STEDEF)의 콘크리트침목은 2개의 콘크리트블럭을 타이바로 연결하여 구성된 형태이며 침목방진패드 및 침목상자와 도상 콘크리트층에 매립되어 레일로 전달되는 열차하중을 지지하고 하중을 도상으로 분산시키는 역할을 수행하는 주요 궤도구성품이다. 침목방진패드는 열차의 반복운행에 따른 누적하중 증가, 장기간 사용에 따른 열화로 인해 재료적 성능이 저하되어 다른 궤도구성품의 손상을 유발할 수 있다. 실제 형상과 동일한 3D 모델링으로 운행하중 조건에서 발생되는 침목플로팅궤도구조의 거동을 파악하고, 수치해석을 통해 침목방진패드의 스프링강성 변화가 콘크리트침목의 손상에 미치는 영향을 분석하였다. 분석결과, 침목방진패드의 좌·우측 스프링강성 증가는 콘크리트침목의 최대 응력 및 인장응력, 변위는 증가하고 레일 직하부 침목의 최대 압축응력은 감소하며, 타이바접촉부 콘크리트에서 응력집중이 되는 것으로 분석되었다. 이는 현장조사결과의 콘크리트침목 손상유형과도 일치하는 것으로서 침목방진패드의 장기간 사용에 따른 스프링강성 변화는 콘크리트침목의 응력 증가를 초래할 수 있으며, 좌우 침목의 침하량의 차이가 증가되어 콘크리트침목의 손상에 영향을 미칠 수 있음을 해석적으로 입증하였다.