• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.19 no.7
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• pp.1660-1670
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• 2015

Many robust controllers have been studied but most are considered in the theoretical point of view and can be used for only specific systems. So, in this paper, a more practical robust controller is proposed based on SMC(sliding mode control) and disturbance observer. The integral sliding mode is used to eliminate the reaching phase and minimizes the steady-state error, and the disturbance observer reduces the chattering due to the switching input for the bounded disturbances. The inevitable chattering of SMC is also removed by replacing the sign function with dead-zone function. The proposed controller has the improved steady-state error and robustness compared to PID controller.

• International Journal of Highway Engineering
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• v.9 no.4
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• pp.215-226
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• 2007

To verify the performance of roadside barriers, occupant risk indices are calculated from acceleration and angular velocity data of vehicle crash tests. The occupant risk indices to be computed include THIV(Theoretical Head Impact Velocity), PHD(Post-impact Head Deceleration), ASI(Acceleration Severity Index), OIV(Occupant Impact Velocity) and ORA(Occupant Ridedown Acceleration). There is a confusion due to different values of occupant risk indices produced for the same test data because various computational procedures and data processing methods can be applied to compute them. To slove this problem the effects of various numerical procedures and data processing methods on occupant risk indices were investigated. If the sampling rate specified in the guidelines is used for full-scale vehicle crash tests, an interpolation of impact time and numerical integration methods do not result in an appreciable change of THIV and OIV. The way to determine 10msec moving average for PHD and zero offset of data processing should be specified in the guidelines because 10msec moving average and zero offset methods have a significant influence on occupant risk indices.

• Journal of Energy Engineering
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• v.8 no.4
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• pp.540-545
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• 1999

The classical Fourier heat conduction equation is invalid at temperatures near absolute zero or at very early times in highly transient heat transfer processes. In such situations, a hyperbolic equation model for heat conduction based on the modified Fourier law is introduced because the wave nature of heat propagation becomes dominant. The Fourier model and the hyperbolic model for heat conduction are analyzed by using the Green's function technique together with the integral transform. Analytical expressions for the heat flux and temperature distributions in a finite slab subjected to a periodic surface heating at one of its surfaces are presented and the results obtained from each model are compared with each other. The thermal wave implied b the hyperbolic model is shown to travel through a medium and to reflect back toward the origin at the other insulated surface. On the other hand, the heat by the Fourier model propagates at an infinite speed instantaneously after a thermal disturbance is felt throughout the medium.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.8 no.2
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• pp.19-25
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• 2004

The linear analysis for the balance of linear momentum of a structure is relatively easy to perform, but the error becomes large when the structure experiences large deformation. Therefore, the material and geometric nonlinearity need to be considered for the precise calculations in that case. The plastic flow of a ductile steel-like metal mainly transforms its dissipated mechanical energy into heat, which transfers under the first and second law of thermodynamics. This heat increases the temperature of the material and the strength of the material decreases accordingly, which affects mechanical behavior of the given structure. This paper presents a finite-strain thermo-elasto-plastic steel model. This model can handle large deformation and thermal load simultaneously, which is common during earthquake periods. Two 3-dimensional finite element analyses verify this formulation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.503-503
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• 2023

Hwang(2022; J.KWRA, 55, 10)은 수심 적분 모형으로 불연속 지형을 경사로 완화하지 않고 직접 해석하는 Hwang(2015; J.KSCE, 35, 6)의 기법이 적용된 수치 모형의 정확도를 높이기 위해 지형 전면에 실제로 작용하는 정수압 분포와 차이를 해명하는 흐름률 보정 계수(flux correction coefficient)를 도입하였다. 직각 광정 위어 실험 중에서 널리 알려진 다섯 가지 월류 실험으로부터 218회의 시행을 추려 실험과 모의에서 월류량 값이 서로 잘 일치하는 흐름률 보정 계수를 각각 산정하였는데, 이때 광정 위어를 지나는 흐름을 모의하기 위해 계산 영역을 평면 2차원으로 두고 삼각형 계산 격자로 분할하였다(Hwang, 2022). 실험에 사용된 실험 수로들이 수로의 길이 방향으로 그 폭이 일정하므로 옆벽의 영향이 크지 않다면 수로의 단위 폭에 모형을 적용함으로써 계산 영역의 차원을 한 수준 낮출 수 있다. 실질적으로 1차원 모의가 되어 모의 시간을 획기적으로 줄일 수 있으므로 다양한 분석이 가능하겠으나, 2차원 모의로부터 결정된 흐름률 보정 계수를 수정없이 그대로 적용하는 것이 적절한지 검토할 필요가 있다. 이 연구에서는 Hwang(2022)이 검토한 218회의 직각 광정 위어 실험 시행에 수로의 단위 폭에 불연속 지형을 직접 해석할 수 있는 Hwang(2015)의 1차원 모형을 적용하고 모의와 실험에서 월류량의 차이가 최소가 되는 흐름률 보정 계수를 각각 산정하였다. 결정된 흐름률 보정 계수의 평균값을 별도로 선정된 두 가지 직각 광정 위어 실험에 적용하였으며, 보정에 따른 모형의 성능을 평가하기 위해 Willmott의 일치 지표(index of agreement)를 이용하였다. 흐름률 보정 계수를 적용하였을 때, 한 실험 경우에 대해 모형의 성능이 대폭 개선됨을 확인하였고 성능 개선이 미미한 나머지 실험 경우는 보정 전에 일치 지표가 이미 상당히 높은 편이었다. 2차원 문제에 이어 1차원 모형의 적용에서도 흐름률 보정 계수를 결정함으로써 계단이나 직립 보와 같은 불연속 지형을 넘나드는 천수 흐름의 월류량을 더 쉽고 정확하게 파악할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.98-98
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• 2021

동역학파 기반 순간단위도 (Dynamic wave-based Instantaneous Unit Hydrograph)를 이용하여 유역에서의 강우에 의한 유출을 예측하는 기법을 개발하였으며, 국내 실제 자연 유역에 적용하여 기법의 타당성과 적용성을 검증하였다. 본 연구에서 제시한 '동역학파 기반 순간단위도 방법'은 물리기반 수치모형인 동역학파 강우유출모형과 개념적 순간단위도 방법을 결합하여 사용함으로써 물리적으로 정확하면서도 빠르고 안정적으로 강우-유출을 예측하는 것을 목적으로 한다. 유역의 순간단위도는 유역의 지형, 조도계수와 동역학파 강우유출모형인 tRIBS-OFM을 이용하여 계산된 S-수문곡선을 수치적으로 미분함으로써 유도되며, 유도된 순간단위도는 강우강도에 따라 변화하므로 회선적분을 통한 유출수문곡선 예측 시 강우-유출 관계의 비선형성을 고려할 수 있다. 본 연구에서 유도된 순간단위도의 첨두 값과 첨두 발생시간은 강우강도 값과 각각 양과 음의 상관관계를 가졌으며 강우강도 값과 멱 함수 (power function)의 관계를 가졌다. 이는 Paik and Kumar (2004) 등 기존 연구들에서 밝힌 순간단위도의 특성과 일치하였으며, 본 연구에서는 더 나아가 멱함수의 지수를 산정한 후 임의의 강우강도 값에 대응하는 순간단위도를 멱함수 관계를 이용하여 보간할 수 있는 방법을 제시하였다. 실제 유역에 대한 적용은 강원도 인제군에 위치한 내린천 유역을 대상으로 수행하였다. 유역을 여러 개의 소유역으로 분할하여 강우의 공간적 분포를 고려하였으며, 각 소유역에서의 유출량을 동역학파 기반 순간단위도를 이용해 계산한 뒤 물리기반의 하도추적모형을 이용하여 전체 유역에서의 유출수문곡선을 예측했다. 예측된 유출수문곡선을 관측 유출 자료와 비교해본 결과 NSE (Nash-Sutcliffe model efficiency coefficient)가 0.6 이상으로 측정되어 적절히 유출을 예측한 것으로 판단되었다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.5A
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• pp.457-465
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• 2009

This study presents a moving least squares (MLS) finite difference method for solving elastic crack problems with stress singularity at the crack tip. Near-tip functions are intrinsically employed in the MLS approximation to model near-tip field inducing singularity in stress field. employment of the functions does not lose the merit of the MLS Taylor polynomial approximation which approximates the derivatives of a function without actual differentiating process. In the formulation of crack problem, computational efficiency is considerably improved by taking the strong formulation instead of weak formulation involving time consuming numerical quadrature Difference equations are constructed on the nodes distributed in computational domain. Numerical experiments for crack problems show that the intrinsically enriched MLS finite difference method can sharply capture the singular behavior of near-tip stress and accurately evaluate stress intensity factors.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.249-249
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• 2022

국외에서 산지재해를 예방하기 위해 하천 유사량을 계측하는 기존의 재래식 채집기의 문제점을 보완한 간접계측장치인 하이드로폰의 개발 및 실용화를 위한 연구를 수행하고 있다. 하지만 국내의 경우 유사량을 계측하는 기술 수준은 선진국에 비해 기초단계에 머물러 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 국내에서 사용하기 적합한 간접계측장치를 개발하고자 한다. 간접계측장치인 하이드로폰은 횡단구조물의 끝단에 부착하여 설치하는 형태로 개발하였다. 충돌음향 계측을 위한 센서부는 파이프와 마이크로폰으로 구성하였으며, 구조물에 부착하기 위한 고정프레임과 연결장치로 제작되었다. 설치된 계측장치는 하상에서 이동중인 토사가 파이프에 충돌할 때 발생하는 소음을 계측하며 충돌음은 데이터로거로 취득된다. 계측된 음향 데이터는 정확한 소류사량 추정을 위해 충돌 횟수에 착안한 펄스 분석 방법과 진폭의 시간 적분치에 착안한 음압적분치 방법으로 비교·검토를 수행하였다. 소류사량 추정 관계식의 유의성 분석을 수행한 후 펄스 수 기반 추정 관계식과 음압적분치 기반 추정 관계식을 공급 소류사량과 비교시 각각 29%와 33%의 오차율을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 앞서 선정된 소류사량 추정 관계식의 신뢰성을 확보하기 위해 관계식으로 추정할 수 있는 예측구간 및 95% 신뢰구간을 분석하였으며, 분석 결과 펄스 수 기반 추정 관계식은 92.5%, 음압적분치 기반 추정 관계식은 90.9%로 두 관계식 모두 소류사량을 추정하기에 양호한 수준으로 일치하는 것을 확인할 수 있었다. 향후 추가적인 연구를 수행한다면 수문조사 시 부족했던 유사량 측정분야의 확대에 기여할 수 있을 것으로 예상되며, 이와 관련된 사업 및 기술발전에도 기여할 것으로 기대된다.

• Composites Research
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• v.36 no.5
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• pp.329-334
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• 2023

The classical multiscale finite element (FE² ) method involves iterative calculations of micro-boundary value problems for representative volume elements at every integration point in macro scale, making it a computationally time and data storage space. To overcome this, we developed the data-driven multiscale analysis method based on the mean-field homogenization (MFH). Data-driven computational mechanics (DDCM) analysis is a model-free approach that directly utilizes strain-stress datasets. For performing multiscale analysis, we efficiently construct a strain-stress database for the microstructure of composite materials using mean-field homogenization and conduct data-driven computational mechanics simulations based on this database. In this paper, we apply the developed multiscale analysis framework to an example, confirming the results of data-driven computational mechanics simulations considering the microstructure of a hyperelastic composite material. Therefore, the application of data-driven computational mechanics approach in multiscale analysis can be applied to various materials and structures, opening up new possibilities for multiscale analysis research and applications.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.29 no.1
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• pp.1-9
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• 2010

The mutual radiation impedance was calculated using the spatial convolution in the cylindrical structure. The Cartesian coordinate was transformed into the cylindrical coordinate using the spatial convolution for the cylindrical array structure. This method cannot consider the cylindrical baffle, but can reduce the computation time. The error for not considering the cylindrical baffle was analyzed by the comparison of the spatial convolution method with the quadruple integration method in the cylindrical structure. The mutual radiation resistance in the cylindrical structure was compared with the one in the planar baffle. Based on two kinds of the comparison, we presented the error of the suggesting method in this paper, confirming that the spatial convolution method could be applied to compute the mutual radiation impedance in the cylindrical structure at certain conditions.