• 한국항공우주학회지
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• 제41권3호
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• pp.173-184
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• 2013

본 연구에서는 프로펠러나 헬리콥터 로터와 같은 회전체의 공력 최적 설계를 위한 다단 최적 설계 프레임워크를 제안한다. 이 프레임워크는 플랜폼 설계와 단면의 형상 설계를 반복적으로 수행하는 설계 전략을 통해 회전체의 공력 성능 향상을 목표로 한다. 플랜폼 설계의 단계에서는 유전 알고리즘과 2차원 CFD 데이터베이스 기반의 깃 요소 모멘텀 이론을 이용하여 빠른 시간에 회전체의 공력 특성을 평가하여 최적점을 탐색하였다. 플랜폼 설계 후 단면에 유입되는 유동 조건을 예측하여 단면 형상 최적 설계를 수행하였다. 설계 과정에서 보다 면밀하게 유동 특성이 분석될 수 있도록 2차원 N-S 해석자와 민감도 기반의 최적화 알고리즘을 통해 최적해를 탐색하였다. 단면 형상이 설계된 후에는 최적의 유동 조건을 산출할 수 있도록 플랜폼 설계를 반복적으로 수행하였다. 본 프레임워크를 1kW급 전기추진용 항공기 프로펠러 설계에 적용하여 그 유효성을 3차원 N-S 해석과 풍동 실험을 통해 검증하였다. 설계 후, 풍동 실험 결과를 기준으로 약 5%의 프로펠러 효율 증가를 얻을 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.85-92
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• 2015

콘크리트 내 염소이온은 콘크리트 내부로 침투하여 철근부식을 일으키는 주요 요인이다. 그런데 내재된 염소이온의 일부는 시멘트의 수화물과 반응하여 물리 또는 화학적 흡착을 유발하여 침투속도는 느려진다. 이때 시멘트의 수화물이 염소이온의 고정화에 영향을 미치는 요인이므로, 본 논문은 독립적인 시멘트 수화물에서 염소의 흡착에 대하여 초점을 두어 연구하였다. 본 연구의 목적은 시멘트 수화물이 염소이온을 흡착하는 시간의존적 거동을 고찰하여 염소이온 고정화의 메커니즘을 구명하는 것이다. 시멘트 수화물 중 AFt 상과 CH 상은 염소이온을 흡착하지 못하였으나 C-S-H 상과 AFm 상은 염소 흡착능력을 갖고 있는 것으로 나타났다. 특히, AFm 상은 40일 동안 느린 속도로 화학적 흡착 거동을 보인 반면, C-S-H 상은 순간적 물리흡착, 물리화학적 흡착, 그리고 화학적 흡착의 3단계로 구분되어 순차적인 흡착거동을 보였다. 반응 실험결과를 토대로, C-S-H 상과 AFm 상의 흡착 거동 해석기법이 제안되었다. 본 연구는 염소이온의 도입원에 따른 흡착 메커니즘을 이해를 토대로, 염소이온의 도입원에 따른 염소이온의 침투속도를 산정하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권7호
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• pp.5-14
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• 2004

최근 터널의 정보화 설계시공이 중요시 되어지고 있다. 암반구조의 복잡성으로 인해 사전에 예측 할 수 없었던 암반의 붕락이 발생하여, 붕락대책에 막대한 비용과 시간을 낭비하는 사례가 많다. 암반 불연속면의 복잡성을 사전 조사 단계에서 충분히 파악하거나 대책을 수립하는 것은 어렵다. 본 논문에서는 터널의 신 정보화 설계시공법을 제안하고, 현장에서 관찰한 불연속면 정보를 근거로 하여 극대단면 터널에 적용했다. 터널의 신 정보화 설계시공법을 위한 수치해석 프로그램은 범용성, 정밀성, 신속성, 편리한 사용성을 검토하여 새롭게 개발되었다. 극대단면 터널에서는 표준지보에 의해 지지할 수 없는 불안정 키블럭이 7개 존재하는 것이 판명되었다. 7개의 키블럭에 대해서는 굴착전에 추가 지보를 실시했다. 극대단면 터널에 있어서, 터널의 신 정보화 설계시공법을 위해서 새롭게 개발한 수치해석 프로그램을 사용하여 정확한 키블럭 추출이 가능한 것을 검증하였다. 사용하기 쉬운 사용자 인터페이스를 가지고 있는 본 컴퓨터 시뮬레이션 기법은 키블럭의 안정성 계산뿐만 아니라 추가보강대책공의 설계도 가능하다.

• 한국가스학회지
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• 제20권1호
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• pp.13-22
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• 2016

본 연구에서는 다단계 수압파쇄와 수평시추가 적용된 셰일가스정에서 생산자료의 유동형태에 따라 적절한 분석 방법과 궁극가채량을 산출하는 기법을 결정하는 방법을 정리한 흐름도를 제안하였다. 또한 1차 천이유동만이 나타나는 현장자료에 대해 생산천이유동 분석을 수행할 때 고려해야 하는 사항들을 제안하였다. log-log 그래프와 시간제곱근 그래프 분석을 통해 생산자료의 유동 특성을 분류할 수 있고, 이 결과, 1차 천이유동만이 나타나는 생산자료는 이 유동이 종료되는 시점을 정확히 예측하여 이 시점을 기준으로 생산성을 각각 예측하여야 한다. 이 시점은 미세탄성파 탐사자료 해석을 통해 균열자극부피의 면적을 계산함으로써 산출할 수 있다. 공저압력자료나 미세탄성파 탐사자료가 없다면 셰일가스정에 적절한 경험적 방법을 활용하여 생산성을 예측할 수 있다. 생산기간이 짧은 자료는 상대적으로 생산기간이 긴 인접 생산정의 자료를 활용하여 생산기간의 적절성을 평가한 후 필요하다면 생산초기 자료를 제외하고 분석하는 것이 정확도를 향상시킬 수 있다. 또한 미세탄성파 탐사자료 해석에 의해 산출된 SRV는 분석방법이나 분석자의 주관에 의해 과대, 과소 평가될 수 있기 때문에 파쇄 단계, 파쇄유체 주입량, 생산성 분석을 통한 적절성평가를 수행하여 필요한 경우, 저류층 시뮬레이션, 균열모델링, 생산천이분석을 통해 재산정하는 것이 필요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.413-413
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• 2019

하천과 호수에서 남조류의 이상 과잉증식 문제(이하 녹조문제)는 담수생태계의 생물다양성을 감소시키며, 음용수의 이취미 원인물질을 발생시켜 물 이용에 장해가 된다. 또한 독소를 생산하는 유해남조류가 대량 증식할 경우에는 가축이나 인간의 건강에 치명적 해를 끼치기도 한다. 그 동안 국내에서 녹조문제는 댐 저수지와 하구호와 같은 정체수역에서 간헐적으로 문제를 일으켰으나, 4대강사업(2010-2011)으로 16개의 보가 설치된 이후 낙동강, 금강, 영산강 등 대하천에서도 광범위하게 발생되고 있어 중요한 사회적 환경적 이슈로 대두되었다. 한편, 대하천에 설치된 보 구간에서 빈번히 발생하는 녹조현상의 원인에 대해서는 전 지구적 기온상승에 따른 기후변화의 영향이라는 주장과 유역으로부터 영양염류의 과도한 유입, 가뭄에 따른 유량감소, 보 설치에 따른 체류시간 증가 등 다양한 의견이 제시되고 있으나, 대상 유역과 수체의 특성에 따라 녹조 발생의 원인이 상이하거나 또는 다양한 요인이 복합적으로 작용하기 때문에 보편적 해석(universal interpretation)이 어려운 것이 현실이다. 따라서 각 수계별, 보별 녹조현상에 대한 정확한 원인분석과 효과적인 대책 마련을 위해서는 집중된 실험자료와 데이터마이닝 기법에 근거로 한 보다 과학적이고 객관적인 접근이 이루어져야 한다. 본 연구에서는 2012년 보 설치 이후 남조류에 의한 녹조현상이 빈번히 발생하고 있는 낙동강 4개보(강정고령보, 달성보, 합천창녕보, 창녕함안보)를 대상으로 집중적인 현장조사와 실험분석을 수행하고, 수집된 기상, 수문, 수질, 조류 자료에 대해 통계분석과 다양한 데이터모델링 기법을 적용하여 보별 남조류 우점 환경조건과 이를 제어하기 위한 주요 조절변수를 규명하는데 있다. 연구대상 보 별 수질과 식물플랑크톤의 정성 및 정량 실험은 2017년 5월부터 2018년 11월까지 2년에 걸쳐 실시하였으며, 남조류 세포수 밀도와 환경요인과의 상관성 분석을 실시하고, 단계적 다중회귀모델(Step-wise Multiple Linear Regressions, SMLR), 랜덤포레스트(Random Forests, RF) 모델과 재귀적 변수 제거 기법(Recursive Feature Elimination using Random Forest, RFE-RF)을 이용한 변수중요도 평가, 의사결정나무(Decision Tree, DT), 주성분분석(Principal Component Analysis, PCA) 기법 등 다양한 모수적 및 비모수적 데이터마이닝 결과를 바탕으로 각 보별 남 조류 우점 환경요인을 종합적으로 해석하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제19권2호
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• pp.85-98
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• 1987

중대사고시 LMFBR의 에어로졸(aerosol) 동특성을 살피기 위해 전산코드인 MCAD (Multicomponent Aerosol Dynamics)가 개발되었다. 사고경과에 따른 두 방사능원의 상대적인 충돌확률을 적용하여 에어로졸계를 모사할 수 있다. Brownian 확산과 중력작용에 의한 결합 및 제거과정을 고려했으며, 입자형태를 묘사하기 위해 밀도보정과 형태요소(shape factor)를 동시에 고려하였다. ORNL의 NSPP-300 계열 실험자료와 기존의 코드를MCAD의 입증에 이용하였다. 그 결과 MCAD의 계산치와 실험치 및 기존의 코드 계산값이 일치함을 보여준다. 여러 입력자료의 불화실한 값들을 정의하고, 그들값의 한계로 설정하기 위하여 불확실성 및 민감도해석을 수행하였다. 14개의 입력자료를 선택하여 실험계획법과 Latin hypercube sampling에 의한 입력자료를 조합하여 그 회귀 (regression) 정도를 반응표면 계획법(Response surface method)에 의해 구하였다. 각 변수들의 중요성 및 시간경과에 따른 그들의 상대적인 등위를 결정하기 위하여 단계식 회귀방법 (Stepwise regression method)을 고려했다. LHS에 의한 회귀모형에 Monte Carlo Method를 적용하여 계산값 및 변수들에의 신뢰도를 향상시켰다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권5호
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• pp.679-686
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• 2019

수용액으로부터 활성탄에 대한 아닐린 블루의 흡착 평형, 동역학 및 열역학적 특성을 초기농도, 접촉시간과 온도를 흡착변수로 하여 조사하였다. 아닐린 블루의 등온흡착은 Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson, Temkin 및 Dubinin-Radushkevich 모델을 통해 해석하였다. Langmuir 모델이 다른 모델들 보다 등온 데이터에 더 잘 맞았다. 평가된 Langmuir 분리계수($R_L=0.036{\sim}0.068$)는 활성탄에 의한 아닐린 블루의 흡착 공정이 효과적인 처리방법이 될 수 있음을 나타냈다. 흡착속도상수는 유사일차속도 모델, 유사이차속도 모델 및 입자내 확산 모델에 적용하여 구하였다. 활성탄에 대한 아닐린 블루의 흡착속도실험 결과는 유사이차 반응속도식에 잘 따랐다. 흡착 메카니즘은 입자내 확산 모델에 의해 경막 확산과 입자내 확산의 두 단계로 평가되었다. 흡착공정에 대한 깁스 자유에너지, 엔탈피 및 엔트로피 변화와 같은 열역학 파라미터들이 평가되었다. 엔탈피 변화(48.49 kJ/mol)은 흡착공정이 물리흡착이고 흡열반응임을 알려주었다. 깁스 자유 에너지는 온도가 올라갈수록 감소하였기 때문에 흡착반응은 온도가 올라갈수록 자발성이 더 높아졌다. 등량흡착열은 흡착제 표면의 에너지 불균일성 때문에 흡착제와 흡착질 사이에 상호작용이 있음을 나타내었다.

• 한국음향학회지
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• 제43권1호
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• pp.95-102
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• 2024

기술 발전에 힘입어 고속열차의 운항속도는 증가하고 있으며, 고속열차 외부 유동장으로부터 발생하는 공력소음은 설계 단계에서 매우 중요한 고려 대상이 되어왔다. 이러한 고속열차의 유동기인소음을 정확하게 예측하기 위해서는 근거리 음향장에서 고해상도의 음원 발생과 원거리 음향장에서 수치적 소산이 적은 소음 전파가 요구된다. 이는 실제 고속열차의 구성요소 별로 시공간 스케일을 모두 적절하게 고려할 수 있는 수치격자 및 시간해상도가 동반되어야 한다. 이러한 도전점을 극복하기 위해, 본 연구는 실제 크기 및 실제 운행속도의 고속열차 5차량의 외부 유동장 및 음향장을 3차원 압축성 대와류모사(Large Eddy Simulation, LES) 기법을 이용하여 동시 계산하였다. 수치해석의 검증을 위해 벽면압력섭동 측정 결과와 수치해석 결과를 비교하였다. Ffowcs Williams and Hawkings 방정식을 이용하여 고속열차로부터 방사되는 음향파워를 예측하고 주행속도간 결과를 비교분석하였다. 본 연구는 고속열차의 공력소음 발생 메커니즘 분석을 바탕으로 한 소음 저감에 기여할 것으로 사료된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.75-86
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• 2002

본 연구에서는 준설토 전체건조시료중의 모래함유율을 모래혼합비율, S-C라고 정의하고 단계별 투기방법에 의한 실내침강압밀시험을 통하여 S-C별 침강 및 압밀, 퇴적현상을 제시하였다. 또한 혼합토에서 서로 다른 거동을 보이는 점토분과 조립분을 분리시켜 S-C에 따른 점토분만의 간극비와 침하량을 계산하였다. 투기완료 후 S-C별 실내시험결과를 기존의 경험적인 해석방법과 쌍곡선법을 응용한 새로운 방법으로 산정한 투기완료 후의 계면고, 체적비 변화와 비교, 분석하였다. 시험결과 자중압밀완료 후 S-C가 증가할수록 액성한계가 혼합토의 컨시스턴시에 대한 영향을 많이 끼치며, 그 한계는 대략 65%로 판단된다. S-C에 따라 점토성분만의 간극비를 계산한 결과, 점토간극비는 S-C가 0%와 50%의 경우 투기완료 후 시간이 아무리 경과되더라도 각각 2와4이하가 될 수 없음을 보였다. 침하와 시간의 관계에서 재초기화 곡선의 시작점은 矢野弘一郞(1985)가 제시한 팀강곡선의 변곡점에 해당하였고 직선과 상관계수가 거의 1인 재초기화 곡선의 거동을 보였다. 재초기화 곡선의 기울기와 절편은 30cm이후 전체높이 별 지수함수의 형태로 파악하는게 타당하다고 판단되며, 시료높이별로 계면고변화를 고려하고 투기완료 후 기울기가 시험결과와 잘 일치하는 쌍곡선 법을 응용한 예측방법이 기존의 경험적인 방법보다 모래의 영향을 고려한 지역에서 준설 매립 할 경우 더 합리적이라고 판단된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제20권3호
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• pp.176-184
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• 2017

탄성파 탐사 영상에 적절한 평활화 기법을 적용하게 되면 무작위 잡음이 제거되고 신호의 연속성이 증가되어 보다 정밀한 해석을 할 수 있다. 자료의 특성을 해치지 않으면서 효율적으로 탄성파 탐사자료를 평활화 하기 위해서 최근까지 활발하게 연구 및 사용되고 있는 방법 중 하나가 SOF-EP (Structure-Oriented Filter-Edge Preserving) 기법이다. 이 기법은 자료의 진폭이 큰 곳에서 작은 곳으로 확산되는 원리를 이용하며, 수평층과 같은 연속성이 있는 구조에서는 층을 따라 확산 혹은 평활화가 일어나게 해줌으로써 층 내의 연속성을 증가시키고 무작위 잡음을 제거하는 효과를 가져온다. 또한, 단층과 같은 불연속적인 주요 구조 경계에서의 확산 혹은 평활화를 막기 위하여 연속성 결정 인자를 설정함으로써 평활화 기법의 정밀성을 높일 수 있다. 하지만, 연속성 결정인자를 계산하기 위하여 사용되어 온 구조지향 닮음(structure-oriented semblance) 기법의 경우, 사용하는 필터의 크기나 자료의 양에 따라 많은 시간이 소요되기 때문에 효율성이 떨어지는 한계를 가진다. 이 연구에서는 먼저 SOF-EP 기법을 구현하고, 현장자료에 단계적으로 적용함으로써 그 효용성을 확인하였으며 다음으로 효율적으로 연속성 결정인자를 계산할 수 있는 모서리 반응 기법(corner response method)을 제안 및 적용하여 기존의 방법과 비교하였다. 그 결과 약 6000배 이상 계산 시간을 단축할 수 있음을 확인하였다.