유역 강우-유출 과정의 물리적 특성과 비선형성을 반영하여 유출을 예측할 수 있는 새로운 방법을 제시한다. Dynamic wave 이론 기반의 강우-유출 모형과 유역의 지형적, 수문학적 특성을 이용하여 유역의 순간단위도를 S-수문곡선 방법을 통해 유도하였으며, 비선형성을 고려한 유출수문곡선 산정을 위해 순간단위도의 회선적분 시 강우강도별로 달라지는 순간단위도를 반영하였다. 기존 선형 가정에 근거한 단위도 방법이나, kinematic wave 이론 기반의 순간단위도 방법들에 비해 유역 반응의 물리적 특성과 비선형성을 잘 반영할 수 있었으며, 수치 시뮬레이션을 통한 강우유출 예측 방법에 비해 예측에 소요되는 시간이 짧다는 이점을 가졌다. 본 연구에서 제시한 방법에 대한 이상적 유역, 실제 유역에 대한 검증을 진행하였으며 실제 관측결과와 비교해 본 결과 유역의 강우-유출 관계를 정확히 예측하였다는 결론을 얻을 수 있었다.
수조 내에 잠긴 구조물에 대한 미끄럼 지진응답의 해석시 비선형 모델에 포함되는 유체동적 효과를 계산할 때에 종래의 방법은 수조와 구조물 사이의 초기 간격 조건만으로 계산한 다음, 이를 지진 작용 시간동안 일정한 값으로 가정하여 사용하였다. 이는 지진시 수중구조물의 예상변위가 유체 간격에 비해 아주 작다고 가정하였기 때문이다. 그러나 유체 간격이 비교적 크지 않은 조건에서는 이 방법은 자칫 비보수적인 결과를 초래할 수 있다. 본 논문에서는 건물내 수조에 잠긴 구조물에 대한 지진해석의 한가지 예를 통하여 어떠한 경우 얼마나 미끄럼변위를 과소평가 할 수 있는지를 보인다. 그리고, 이러한 경우 최대 미끄럼변위의 예측시 예상되는 과도한 오차를 피하기 위하여는 시간적분을 위한 각 적분 단위시간마다 유체동적 효과를 지속적으로 계산하여 개정하여 주어야 한다는 사실을 확인하였다.
셀간 비동기 방식의 WCDMA 시스템에서 셀간 동기를 맞추는 일은 매우 중요하며, 3 단계 셀탐색 과정에 의해 수행된다. 셀 탐색은 셀 탐색 시간을 줄이기 위해 각 단계가 파이프라인으로 동작하는 단계별 병렬 처리 방식으로 동작할 수 있다. 각 단계에서 실행 시간을 동일하게 설정할 경우 2단계는 최소한 1프레임의 처리시간을 소요하므로 1단계와 3단계에서 과도한 누적이 야기된다. 일반적으로 누적의 횟수가 증가할수록 사후적분 검파의 잇점은 감소한다. 따라서 단계별 병렬 처리로 인한 성능 개선은 그다지 크지 않다. 본 논문에서는 레일리 페이딩 채널에서 WCDMA 시스템에 대한 셀 탐색의 단계별 병렬 처리의 성능을 해석한다. 본 해석을 통해 각 단계에서 사후 검파 적분의 횟수와 채널간 전력 할당비 등 셀 탐색 파라미터에 대한 영향을 조사한다. 또한 각 단계의 처리 시간을 적절히 조절함으로써 단계별 병렬 처리 셀 탐색의 성능을 개선하고, 관례적인 단계별 직렬 처리 방식과 성능을 비교한다.
CPS의 대규모 시뮬레이션을 연동하기 위한 표준으로 FMI가 연구되고 있다. FMI를 이용한 대규모 시뮬레이션에서 결과의 신뢰성을 보장하기 위해 시간관리 기법을 통한 이벤트 처리가 필요하다. 본 논문은 CPS와 같은 대규모 Co-Simulation 환경에서 실시간성과 정확성을 보장하도록 한다. 실시간성을 보장하기 위해 Wallclock time과 Simulation time을 동기화한다. 또한 정확성을 보장하기 위해 시뮬레이션을 진행하기 전에 이벤트 여부를 확인한 후, 이벤트 발생시간까지 실시간성을 유지하면서 최대한 작은 step size로 시뮬레이션을 진행한다. 그 결과 Co-Simulation 환경에서 발생하는 이벤트를 순차적으로 즉시 처리하였으며, 실시간성을 보장함과 동시에 시뮬레이션 해상도를 최대로 하여 수치적분 에러를 최소화한다. 실험에서 제안하는 기법은 이벤트 처리가 즉시 이루어졌으며, 해상도를 보장하지 않는 기존의 시간관리 기법과 달리 수치적분 에러가 1/5가량 감소하는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 2차원 사각탱크내 비압축성, 비점성, 비회전 유동에 대한 비선형 슬로실 해석을 다룬다. 유체영역의 지배방정식으로 포텐셜 이론에 기반을 둔 라플라스 방정식을 사용한다. 대변형의 슬로싱 거동을 표현하기 위하여 베르누이 방정식으로부터 유도된 운동 및 동역학적 자유표면 경계조건을 적용한다. 이러한 비선형 슬로싱 문제는 9결점 요소를 사용한 유한요소법에 의하여 해석되어 진다. 경계조건에 대한 시간적분과 정확한 속도계산을 위하여 각각 예측자-수정자 기법 및 최소자승법을 도입하였다. 또한, 자유표면 추적에서 야기되는 안정성 문제는 시간변동에 대한 자유표면 위치를 직접 계산함으로써 확보할 수 있었다. 외부 조화가진에 대한 본 논문의 결과는 선형이론해 또는 참고문헌의 결과와 비교하여 매우 정확하고 안정적이었다. 프로그램 검증 후, 유체높이와 가진크기에 대한 슬로싱 응답특성을 분석하였다.
본 연구에서는 단열 전단 밴드의 특성 규명을 위하여 특별히 고안된 계단 형 상 시편(stepped specimen)의 수치해석을 통하여 단열 전단 밴드의 형성과 성장(init- iation and growth of adiabatic shear band)에 관한 체계적 해석을 시도해 보았다. 금번 논문에서는 우선 격자 크기(mesh size)와 충격 속도(impact velocity)가 단열 전 단 밴드의 형성 및 성장에 미치는 영향과 제반 특성을 규명할 계획이며 차후 재료의 기하학적 형상 등이 단열 전단 밴드의 형성 및 성장에 미치는 영향에 대해서도 단계적 연구를 시도할 계획이다. 해석을 위하여 가공경화효과, 변형률 속도 경화효과(stra- in rate hardening effect), 열적연화효과 등을 고려할 수 있는 구성 방정식(constit- utive equation)을 갖춘 엑스플리시트 시간적분 유한요소 코드(explicit time integr- ation finite element code)를 사용하였으며 기존의 연구 결과와는 달리 어떠한 인위 적 결함도 해석에 사용하지 않았다.
시간지연이 존재하는 시스템의 제어기 설계에 많이 사용되는 Smith Predictor는 플랜트와 모델이 완전히 일치해야만 특성방정식에서 시간지연을 제거 할 수 있기 때문에 실제 공정에서는 적용하기가 매우 어렵다. 본 논문에서는 Smith Predictor의 모델을 플랜트와 일치한 식이 아닌 시간지연을 포함한 2차식 형태로 제안하여 큰 시간지연에서의 응답특성을 향상 시켰다. PI 제어기의 적분상수의 범위를 제안하였다.
본 논문에서는 적분비례항법 유도방식을 사용하는 유도탄 유도루프에 대한 안정된 시간영역을 유도하였다. 고려된 유도탄 유도루프는 한 개의 선형 시불변요소와 시변 궤환이득으로 구성된 제어시스템으로 형식화될 수 있다. Circle criterion 을 적용함으로써 안정성이 보장되는 비행 잔여시간에 대한 한계치를 총 비행시간의 함수로 유도할 수 있었으며, Popov criterion 을 통해 얻는 결과에 비해 덜 보수적인 결과를 얻었다.
풍하중이 작용하는 교량의 응답을 구하기 위하여 RFA(Rational Function Approximation)와 같은 시간 영역해석법이 널리 사용되고 있다. 교량 단면의 공기역학적 특성을 정의하는 플러터 계수는 주파수 영역에서 정의되기 때문에, 시간 영역해석을 위하여 inverse Fourier transform을 통해 얻어진 impulse response function을 이용한 중첩 적분법이 제안되었다. 시간 영역해석을 위해서는 플러터 계수에 상관성이 존재해야 함을 밝히고, 최적화 방법을 이용하여 시간 영역 해석을 위한 플러터 계수 산정법을 제안하고자 한다. B/D=20의 구형 단면에 적용하여 제안한 방법의 타당성을 검증하고자 한다.
오늘날, 우주비행궤도의 정밀계산은 매우 실용적인 학문이 되었다. 프엥카레의 천체역학의 주요 키워드는 적분불변, 주기해, 점근해, 특성지수, 단일값을 갖는 새로운 적분의 불가능성등으로 볼 수 있다. 적분불변은 모든 시간에 걸쳐서 일정한 적분 값을 유지하는 것을 말한다. 곡선의 호상에서 취한 적분은 2, 3차원으로 확장하였다. 고유치는 궤적의 형식에 따라서 분류되는 바 매듭, 초점들, 말 안장점, 중심과 같은 것이다. 주기해에서는 고유값에 해당하는 특성지수에 따라서 주기해를 갖는다고 하였다. 주기해의 안정성은 특성지수의 성질을 조사하는 것과 동일한 것이다. 분지라고 불리는 천체궤도의 카오스적 존재 가능성을 프엥카레는 예외적 궤도의 존재로 주장하였고, 이는 아다마르의 견해대로 우연에 의한 확률적 궤도의 존재를 말하는 것이다. 호모크리닉점의 존재는 삼체문제의 이중 점근해를 말하고, 이것은 궤적이 카오적임을 말해주는 것이다. 주어진 조건에 따라서 엑스포넨셜 함수의 고유값인 특성지수가 계속 변함으로, 매우 작은 간격에서도 분지들은 얻게 되고, 원래의 주기와는 다소 멀어지는 것이다. 주기해의 안정성문제는 특성지수를 연구하는 것과 같다. 프엥카레는 궤적의 거동이 선형변환의 고유값 성질에 의존하고 이 고유값들과 서로 다른 특이점들 사이에 매우 밀접한 관련이 있음을 발견하였다. 뷔른스, 질덴, 순드만, 힐, 다윈, 벌코프, 하이테커, 아다마르등의 이론전개는 프엥카레의 이론과 불가분의 관계를 갖는다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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