• 한국지반공학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.75-83
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• 2011

일반적인 불포화지반의 거동뿐만 아니라, 열과 관련된 분야, 지반환경 분야 등 다양한 분야에서 불포화 다공질 재료의 열적-수리적-역학적으로 결합된 문제들이 대두되면서 이러한 문제들을 해석하기 위한 수치도구 개발의 필요성이 대두되고 있다. 본 논문에서는 거시적 접근법(macroscopic approach)에 근거하여 불포화지반에 대한 열-수리-역학거동의 수식화를 하였다. 흙, 물, 공기에 대한 질량보존의 법칙, 에너지 보존법칙, 그리고 하중평형 조건식으로부터 결합된(coupled) 4개의 지배방정식을 유도하였다. Galerkin 간략화와 시간적분으로부터 주 변수인 변위(u), 가스압($P_g$), 유체압($P_1$), 온도(T)를 Newton의 반복과정을 이용하여 구하는 유한요소 프로그램(FEM)을 작성하였다. 개발된 프로그램을 이용하여 다공질재료에서 2상 흐름 문제 중 일차원 배수실험(u-$P_g-P_1$), 온도 압밀(u-$P_1$-T), 그리고 지표면 온도변화에 의한 말뚝의 주변지반에 대한 영향(u-$P_1$-T)에 대하여 수치해석을 수행하고 논의하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.34-34
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• 2011

최근 우리나라에서는 기상이변과 기후변화에 의한 국지성 집중호우의 발생으로 인해 인명 및 재산 피해가 증가하는 추세이다. 따라서 이러한 기상현상을 좀 더 정확하게 예측하고 이를 대응하고자 악기상 모형의 개발과 구축 및 활용에 대한 연구들이 활발하게 진행 중에 있다. GCM이 제공하고 있는 많은 유용한 정보에도 불구하고 대부분의 모델이 시 공간 분해능과 물리 과정의 한계점으로 인해 지역적인 기후 특성이나 변화를 예측하기에는 많은 문제점들이 나타나고 있다. GCM의 한계점을 극복하기 위한 방법으로 세밀한 규모의 기후 정보를 얻기 위해 복잡한 지형과 해안선, 호수, 식생, 지표특성과 같은 아격자 규모의 강제 효과를 반영할 수 있는 고해상도 지역 기후 모델(Regional Climate Model, RCM)의 필요성이 제기되었다. 본 연구에서는 전지구 20km 격자자료를 입력장으로 하여 8km 격자로 한반도를 포함하는 도메인에 대해 비정역학 완전 압축성 중규모 모델인 WRF를 이용하여 상세예측자료를 생산하고자 하였다. 강수 예측의 경우 돌발적으로 발생하는 경우가 많아, 이를 예측하기 위해서는 상세한 강수량 정보를 빠른 시간 내에 정확히 제공할 수 있는 모델을 사용하여야 한다. 강수의 경우 온도와는 달리 공간적 편차가 매우 커 지역적으로 정확한 강수량을 예측 하는데 어려움이 있다. 상세강수 예측을 위해 미세 격자 규모의 비 정역학 모형을 사용할 경우 계산양이 매우 늘어나기 때문에 장시간의 모형 적분 시간뿐 아니라, 상당한 컴퓨터 자원을 필요로 하므로 이에 대한 대안으로 지형효과를 포함한 강수량 진단 모형인 QPM(Quantitative Precipitation Model)을 사용하였다. 최종적으로 한반도의 복잡한 지형적 영향을 반영하기 위해 1 km의 수평해상도를 가지는 고해상도 강수량 진단 모형(QPM)과 상세한 지리적, 공간적 분석을 할 수 있는 ARCGIS를 이용하여 한반도 도별 상세 강수자료를 생산하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1179-1183
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• 2007

관망 내에서 흐름의 연속 방정식과 운동량 방정식을 상 미분으로 전개하여 해석한 특성선 방법은 주로 가압 관망체계(Pressurized Pipeline System)에서의 부정류 해석(Unsteady Analysis)에 사용 된다. 그러나 이특성선 방법은 천이류 해석을 위한 관망 재구성 과정에서 Courant수 조건의 만족을 위한 관의 재배열에 천문학적인 계산용량과 시간이 필요하다는 단점이 있다. 이는 현장 적용 시 압력파 전파속도의 불확실성과 연계되어 상당한 장해요소가 되고 있다. 이에 대안적인 방법으로서 임펄스응답법이 개발되었다. 이는 경계지점에서 복소수 유량에 대한 복소수 수두의 비율로써 정의된 관망에서의 수리임피던스를 역퓨리에 변환에 적용하여, 주파수 영역의 수치를 시간 영역으로 변환하여 응답함수를 산출한 후, 산출된 응답함수와 구해진 경계지점에서의 유량과의 적분을 통하여 임의의 지점에서의 수두 및 유량을 계산하는 방법이다. 임펄스 응답법은 관 부속물관의 특성을 기술하는 수학적 표현의 난해함으로 인해 지금까지는 단일관에 대한 연구에만 국한되어 왔다. 본 연구에서는 임펄스응답법을 수리구조물이 부착된 관망에 적용하여 다양한 조건에서 천이류 분석을 시행하였다. 즉, 에어챔버 및 서지탱크와 같은 수리구조물을 각각에 대한 수리임피던스를 구하고, 가지관 및 통합 관성항으로 취급하여 수리구조물을 처리하였다. 그리고 이러한 결과를 특성선방법과 비교하여 그 적절성을 검증하였는데, 특성선 방법에 의한 모의 결과와 비교하였을 때, 일치하는 결과를 나타내었다. 임펄스응답법에 의한 모의 결과에서 감쇄효과를 과대평가하는 경향이 관찰되었다. 이는 임펄스 응답법의 가정에 기인한 것으로써 난류 상태의 흐름에서 상당한 불일치를 가져올 수 있으나, 수리 구조물에 의한 수격압이 감쇄되는 과정에서 대부분 흐름이 층류 상태로 전환된다고 가정 할 때는 상당한 적용성이 있다. 본 연구는 수리구조물이 부착된 관망의 해석함에 있어서 임펄스응답법의 적용이 가능함을 보였고, 이는 보다 복잡한 관망에서의 천이류 해석이 가능함을 시사한다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제1권1호
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• pp.93-101
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• 1989

본 논문에서는 가이드 타워, 텐션 레그 프랫폼, 무어링 부이, 해저 케이블, 사장교, 현수교, 케이블 루프 등과 같은 해상 및 육상 구조물의 유한요소 모델에 사용하기 위한 기하학적 비선형 케이블 요소를 연구 제시하였으며, 케이블 요소는 평면내에서 임의의 하중과 기하형상을 갖는 케이블에 대한 탄성현수 케이블 이론으로부터의 적합방정식과 연성행렬을 직접 이용하여 유도하였다. 또한, 유도된 케이블 유한요소에 근거하여, 케이블 부재를 사용하는 구조물들의 유한요소 해석을 위해 전산 프로그램을 개발하였으며, 시간영역 동적 해석을 위해 뉴마크-베타의 직접적분법을 사용하였고, 각 시간간격에서의 비선형 평형방정식 및 적합방정식을 풀기 위한 방법으로서 뉴톤-랩슨의 반복법을 사용하였다. 이상과 같이 개발된 전산 프로그램을 이용하여 케이블 부재에 대한 정적 및 동적 해석을 수행한 후 그 결과를 분석ㆍ고찰하여 보았다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제10권4호
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• pp.151-164
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• 1998

서산 A·B지구 간척사업에 따른 방조제 축조에 따라 야기되는 천수만 내 조석현상 변화를 파악하기 위하여 수심적분 2차원 해수유동 수치모형실험을 실시하였다. 외해 개방경계조건을 확보하기 위하여 3개 지점에서 조석관측을 실시하였고 수치모형의 검증을 위하여 천수만 내 2개 지점에서 조류관측을 실시하였다. 수치모형 실험결과는 관측된 조류를 기준으로 할 때, 북부해역, 백사수도, 중부해역, 남부해역의 순으로 유속의 감소가 크게 나타났다. 방조제 건설 후 천수만 북부에서 조간대 노출이 발생하는 시각은 약 51분 정도 빨라졌으며, 노출시간은 23분 정도 길어진 것으로 나타났다. 고조 발생 시각은 1시간 정도 앞당겨졌으며, 고조 수위는 15 cm 정도 낮아졌다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권6호
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• pp.92-100
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• 2002

본 연구에서는 천음속 미소교란 방정식을 이용하여 조종면의 강제 조화 운동을 고려한 전기체 형상에 대하여 천음속/초음속 비선형 플러터 특성을 파악할 수 있는 정밀 해석 시스템을 개발하였다. 본 시스템에는 충격파의 비선형 특성을 고려하기 위해 전산구조동역학, 유한요소해석 및 전산유체역학 기법을 동시에 연계하여 적용하는 연계시간 적분법을 도입하였다. 복잡한 전기체 형상에 대한 효과적인 격자생성을 위해 자체 자동격자 생성프로그램이 개발되었다. 천음속과 초음속 속도 영역에서 전기체 항공기에 대한 정적/동적 공탄성 특성을 고찰하였으며, 시간 영역에서 조종면 강제 조화운동에 대한 플러터 비행시험 시뮬레이션 결과들을 제시하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권7호
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• pp.1-8
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• 2005

풍동 시험부 비정상 벽면효과에 대한 연구를 위해 폐쇄형 시험부내의 원형 실린더 주위 유동장에 대한 수치적 연구를 수행하였다. 수치기법은 Roe의 flux-difference-splitting을 사용한 격자점 중심 유한체적법과 이중시간 전진 기법을 사용하는 내재적 시간적분법을 사용하였다. 계산 결과 폐쇄형 시험부에는 실린더 주위 비정상 유동장에 압력구배를 강화시켜 실린더의 양력 및 항력의 진폭을 크게 하고, 실린더 뒷전에서의 기저압력을 작게 하여 항력을 증가시키는 벽면효과가 있음을 확인하였다. 또한, 이러한 시험부 벽면은 실린더 와류 shedding 주파수를 커지게 하는 효과가 있다. 시험부 벽면에서의 압력은 벽면효과가 포함된 shedding 주파수를 기본으로 하는 고조파 현상을 보인다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권5호
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• pp.395-404
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• 2012

본 논문에서는 전산유체역학을 이용하여 3차원 비행체 형상에 대한 동안정 미계수를 예측하였다. 피치에 대한 미계수는 피치방향의 조화진동운동을 통하여 계산하였고 롤 감쇠계수는 비관성 좌표계에 대한 정상해석을 통하여 계산하였다. 계산은 Basic Finner와 SDM 형상에 대해 수행했으며 다른 연구자의 실험적/수치적 결과와 비교하였다. 유동 계산을 위해 비관성 좌표계와 관성 좌표계에서 모두 사용할 수 있는 3차원 Euler 해석자를 개발하였다. 시간 정확성을 유지한 비정상 해석을 위해 이중시간적분법을 적용하였다. 동안정 미계수계산 결과는 다른 수치 및 실험적 연구 결과들과 잘 일치하는 것을 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권4호
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• pp.306-313
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• 2011

항공기 부품에 대한 손상허용해석은 구조적 안전성 및 신뢰성 보장을 위해 면밀히 평가되어야한다. 손상허용기법은 항공기 주구조의 피로 설계기법으로 초기균열의 존재를 고려하여 피로수명을 산정한다. 따라서 손상허용해석에서는 피로 균열성장 수명의 계산이 요구되며, 이를 바탕으로 부품의 점검시간 및 교체주기를 결정한다. 본 논문에서는 형상이 복잡한 터빈 휠에 대하여 손상허용해석을 수행하였다. 형상이 복잡한 구조의 균열성장수명평가 시에는 주요 변수인 응력확대계수의 식을 알기 어려워, 이를 유한요소해석으로 계산하므로 많은 시간이 요구된다. 이러한 문제를 해결하고자 특정 균열길이에 대한 응력확대계수를 유한요소해석으로 계산하고, 생성된 데이터의 회귀분석을 통해 응력확대계수의 근사모델을 생성하였다. 균열성장 수명은 근사모델의 적분으로 계산하였으며, 근사모델을 사용하여 균열성장 수명평가와 손상허용해석의 효율을 높일 수 있었다.

• 공업화학
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• 제7권3호
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• pp.518-529
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• 1996

본 연구는 폐열 및 태양에너지를 유용하게 이용하기위한 화학열펌프 개발 목적으로 고온영역 히트펌프에서의 원주형 반응기 충진층내 핀을 주입 전열촉진한 경우의 전열 및 반응촉진효과의 이론적 평가를 행하였다. CaO 반응층의 열 및 물질 이동에 관해서 반경방향, 원주방향에 대해 2차원 편미분방정식을 수치 적분하여 핀 주입형 반응층내 반응 및 전열 특성을 조사하였으며, 반응층내 온도분포변화, 반응완결시간, 방열량에 대한 수치해석 결과는 다음과 같다. -. 전열 핀주입에 따른 반응완결 시간이 절반이하로 줄일 수 있다고 한 실험결과와 잘 일치됨을 알 수 있었다. -. 해석결과 열화학 반응은 온도 및 농도에 주로 의존하였고, 경계 조건과 입자 충전층의 열전도도에 의해 크게 좌우되었음을 알 수 있었다.