• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제19권7호
• /
• pp.1660-1670
• /
• 2015

불확실성에 강인한 제어기에 대한 연구는 활발하지만 대부분의 연구들은 제어 이론의 효용성을 검증하기 위한 실험 수준에 머무르거나 특정한 전용시스템에만 구현되고 있어 범용성을 가지는 상용화된 제품에는 적용되지 못하고 있다. 따라서 본 논문에서는 슬라이딩모드제어기와 외란관측기를 이용한 보다 실용적인 강인한 제어기를 제안하였다. 도달시간을 제거하고 정상상태오차를 최소화하기 위해 적분슬라이딩모드를 이용하였고, 외란관측기를 적용하여 스위칭 입력의 채터링을 감소시켰다. 또한 아직까지 남아있는 채터링은 데드존 함수를 이용함으로써 완전히 제거하였다. 제안된 제어기는 PID제어기에 비해 개선된 정상상태 오차와 강인성을 보인다.

• 한국도로학회논문집
• /
• 제9권4호
• /
• pp.215-226
• /
• 2007

차량방호 안전시설에 대한 성능의 검증은 충돌시험의 가속도와 각속도 데이터를 사용하여 산정한 탑승자 안전지수를 평가하여 이루어진다. 탑승자 안전지수로는 THIV(Theoretical Head Impact Velocity), PHD(Post-impact Head Deceleration), ASI(Acceleration Severity Index), OIV(Occupant Impact Velocity)와 ORA(Occupant Ridedown Acceleration)가 있다. 탑승자 안전지수 계산에 상이한 데이터 처리과정과 수치절차의 적용이 가능하기 때문에 동일한 시험 데이터에 대하여 다양한 탑승자 안전지수값이 결정될 수 있어서 혼란이 초래되고 있는 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 다양한 상세절차와 데이터 처리과정이 탑승자 안전지수에 미치는 영향을 조사하였다. 지침에 제시된 계측시간간격을 사용하여 차량충돌시험이 수행된다면 보간법과 수치적분방법은 THIV와 OIV 값에 영향을 크게 미치지 않았다. 그리고 PHD에 대한 10msec 이동평균방법과 데이터 처리과정의 영점보정은 탑승자 안전지수에 상당한 영향을 미치기 때문에 이에 관한 구체적인 방법이 지침에 규정되어야 한다.

• 에너지공학
• /
• 제8권4호
• /
• pp.540-545
• /
• 1999

고전적인 Fourier 열전도 방정식은 극저온하에서 또는 아주 짧은 시간동안의 가열시 타당성이 없는 것으로 고려되었다. 이러한 조건하에서는 열전도파의 성질이 지배적이기 때문에 , 수정된 Fourier 법칙에 근거한 쌍곡선형 열전도 방정식이 도입되었다. 열전도에 대한 Fourier 모델과 쌍곡선형 열전도모델이 적분변환법과 함께 Green 함수방법을 이용하여 분되었다. 한쪽 표면에서 주기적인 표면가열을 하는 유한한 평판의 열유속 분포 및 온도분포의 해를 제시하였고 각가의 모델로부터 얻어진 결과를 서로 비교검토하였다. 쌍곡선형 열전도 방정식에서 유도된 열전도파는 매개물을 통해 전파되어 맞은편쪽의 단열표면에서 가열 표면쪽으로 반사하였으나 , 고전적인 Fourier 모델에 의한 열은 열적교란이 매개물의 전체에 걸쳐서 전달된 후 즉각적으로 무한한 속도로 열전파가 발생함을 보여주었다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제8권2호
• /
• pp.19-25
• /
• 2004

일반적으로 운동방정식을 풀기 위해 많이 이용되는 선형근사모델은 계산이 용이한 반면에 큰 변형상태에서는 그 오차가 커지는 단점이 있다. 따라서 엄밀한 구조물의 응답해석을 위해서는 물성과 기하에 대한 비선형성을 고려해야 한다. 또한, 강과 같이 연성이 큰 재료는 소성 변형을 일으키면서 소산되는 에너지의 대부분이 열로 변하게 되며, 이 열은 열역학 제1 법칙과 2 법칙에 따라 다른 부분으로 전달된다. 이렇게 전달된 열은 온도를 상승시켜 재료의 강도를 약화시키는 역할을 하며, 이것이 다시 구조물의 응답에 영향을 미친다. 본 논문에서는 지진 등의 큰 하중을 받거나 화재로 인한 열 하중을 받는 강구조물의 비선형 대 변형 현상을 적절히 해석할 수 있는 열-탄소성 물성모델을 제안하고 3차원 유한요소해석을 수행하려다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
• /
• pp.503-503
• /
• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
• /
• pp.98-98
• /
• 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.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권5A호
• /
• pp.457-465
• /
• 2009

본 연구는 균열선단에서 응력특이성을 갖는 탄성균열문제를 해석하기 위한 이동최소제곱 유한차분법을 제시한다. 응력특이성을 유발하는 균열선단 주변장을 모형화하기 위해 근사식에 선단주변함수를 내재적으로 도입하여 이동최소제곱 근사의 틀을 그대로 유지하면서 실제 미분계산을 거의 하지 않고 미분근사를 할 수 있는 이동최소제곱 Taylor 다항식 근사의 장점을 살렸다. 균열문제 정식화시 시간소모적인 적분과정이 필요한 약정식화 대신 해석영역에 배치된 절점에서 지배 미분방정식에 대한 차분식을 직접 구성하는 강정식화를 적용하여 계산 효율성을 향상시켰다. 균열문제 해석을 통해 내적확장된 이동최소제곱 유한차분법이 응력 특이성을 내포한 선단주변 변위장을 정확히 묘사할 수 있을 뿐만 아니라 응력확대계수를 정확히 계산 할 수 있음을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
• /
• pp.249-249
• /
• 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
• /
• 제36권5호
• /
• pp.329-334
• /
• 2023

기존의 멀티스케일 유한요소법(Multiscale finite element, FE² )은 거시 스케일의 모든 적분점에서 대표 체적요소(representative volume element, RVE)의 미시 경계치 문제를 반복적으로 계산하기 때문에 긴 해석 시간과 많은 데이터 저장 공간을 필요로 한다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서 평균장 균질화 데이터 기반 멀티스케일 해석 기법을 개발하였다. 데이터 기반 전산역학(data-driven computational mechanics, DDCM) 해석은 변형률-응력 데이터 셋을 직접적으로 사용하는 모델-프리(model-free)접근 방식이다. 멀티스케일 해석을 수행하기 위해, 평균장 균질화(mean-field homogenization)를 활용하여 복합재의 미세구조에 대한 변형률-응력 데이터베이스(database)를 효율적으로 구축하고, 이를 기반으로 데이터 기반 전산역학 시뮬레이션을 수행하였다. 본 논문에서는 개발한 멀티 스케일 해석 프레임워크(framework)를 예제에 적용하여, 초탄성(hyperelasticity) 복합재의 미세 구조를 고려한 데이터 기반 전산역학 시뮬레이션 결과를 확인하였다. 따라서, 데이터 기반 전산역학 접근 방식을 활용한 멀티스케일 해석기법은 다양한 재료 및 구조에 적용될 수 있으며, 멀티스케일 해석 연구 및 응용 가능성을 열어줄 것으로 기대된다.

• 한국음향학회지
• /
• 제29권1호
• /
• pp.1-9
• /
• 2010

공간 콘볼루션을 이용하여 원통형 구조에서 진동체 사이의 상호 방사 임피던스를 계산하였다. 본 계산 방식은 평면 배열을 공간 콘볼루션에 의해 원통 구조로 변환하고 이에 대한 상호 방사 임피던스를 계산하는 것으로서 정확한 형태의 원통형 배플을 고려하지는 못하지만 계산 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다. 본 논문에서 제안하는 공간 콘볼루션 방식에 의한 계산 결과를 기존의 4중 적분 방식에 의한 계산 결과와 비교하여 계산 방식에 대한 오차를 분석하였고, 또한 배열 구조에서 발생하는 오차를 분석하기 위해 평면 배열에서의 결과와 비교하였다. 앞의 두 가지 형태의 비교를 통하여 본 계산 방식에 대한 오차를 확인하였고, 아울러 오차 범위 내에 있는 구간에서는 공간 콘볼루션에 의한 원통 구조라 할 지라도 제한적으로 사용할 수 있음을 확인하였다.