• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권1호
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• pp.19-26
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• 2023

전산 자원의 발달로 여러 부품들이 결합된 전체 구조물에 대한 해석이 가능해져 해석에 필요한 계산 시간과 데이터의 양이 증가하였다. 이러한 전체 구조물에는 같은 부품이 반복되어 규칙성을 가지는 경우가 많다. 이러한 반복적인 구조물에 균질화 기법을 적용하면 효과적인 해석이 가능하다. 상용 프로그램의 일반적인 균질화 모듈에서 단위 구조는 모든 방향으로 반복된다고 가정한다. 하지만 실제 구조물들은 여러 단위 구조가 복잡하게 반복되는 경우가 많아 기존 균질화 기법을 적용하는데 어려움이 있다. 본 논문에서는 복잡한 반복성을 고려하는 다단계 균질화 기법을 제안한다. 제안된 균질화 기법은 구조물을 여러 영역으로 나누어 균질화를 수행하는 형태로 기존 기법보다 정확한 해석이 가능하다.

• 비파괴검사학회지
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• 제36권4호
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• pp.266-272
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• 2016

본 논문에서는 나노스케일 금속박막 내에서 체적종파가 전파하는 특성을 연구하였다. 실리콘(100) 기판 위에 150 nm 두께의 크로뮴 혹은 알루미늄 박막을 적층하여 시편을 제작하였으며, 펨토초 레이저 시스템으로 구성된 시간영역 열반사율 기법(time-domain theromoreflectance technique)을 이용하여 박막 표면으로부터 여기된 탄성파가 박막과 기판의 계면에서 반향될 때 발생하는 신호를 검출하였다. 체적종파의 거동을 모사하는 열탄성 방정식을 수치해석적으로 풀어 측정값과 곡선맞춤함으로써 박막의 체적종파 속도와 탄성계수를 평가할 수 있었으며, 결과를 문헌값과 비교하여 그 타당성을 검증하였다. 본 연구로부터 확립된 레이저 계측법은 나노재료의 특성평가에 적합함을 보여주며, 이는 기존의 접촉식 파괴식 검사법의 한계를 뛰어넘을 대안을 제시한다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.582-591
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• 2000

본 논문에서는 휴대전화기에 의한 인체 영향을 FDTD (시간영역 유한차분법) 해석할 수 있도록 한국인 표준 에 알맞는 인체 두부의 FDTD 모텔 제작 방법을 소개하였다. 한국인 표준에 알맞은 사람의 두부를 MRI 촬영한 다음.2차원 MRI 영상 데이터를 이용하여 2차원 segmentation을 하였다. segmentation은 반자동법을 적용하였 으며 제작된 2차원 se밍nentation 데이터를 토대로 $1mm\times1mm\times1mm$크기의 3차원 고해상도 segmentation 데이터를 제작하였다. 3차원 고해상도 segmentation 데이터를 이용하여 휴대전화기의 사용 상황에 어올리도록 다양한 각도로 기울인 인체 두부의 FDTD 모델을 제작하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제5권3호
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• pp.204-211
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• 1993

Laplace 방정식을 Green 공식으로 해석한 경계요소법을 이용하여 수치수조에서 비선형파를 재현하였다. 미지수는 유체영역의 경계에 설정한 각 절점에서의 속도포텐셜과 수면변위이며 이를 구하기 위하여 지배방정식과 자유수면 경계조건을 기본식으로 하는 연립 1차방정식을 구성하였다. 동력학적 자유수면 경계조건에서 속도의 제곱항을 고려하였으며 자유수면 경계에서 속도포텐셜의 연직변화를 고려하여 이의 시간미분을 계산하였다. 본 수치모델을 이용하여 고립파와 Stokes의 2차 파낭을 재현한 결과, 이론치와 매우 잘 일치함을 확인하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제22권10호
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• pp.24-33
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• 2008

본 논문에서는 유한요소법(Finite Element Method)을 기반으로 하는 직접 구동형 영구자석 풍력발전기를 DEAS(Dynamic Encoding Algorithm for Searches)를 이용하여 연간 최대에너지 생산량(Annual Energy Production : AEP) 최대화를 목표로 최적설계 하였다. 특히, 풍력발전기의 전 운전영역을 고려하기 위하여 해당풍속에서의 통계적 확률밀도와 연간 운전시간을 적용하여 연간 최대에너지 생산량을 산정 하였으며, 여기서 발생한 과도한 해석수행 연산시간을 줄이기 위해서 전역 최적화 알고리즘인 DEAS를 적용하여 풍력발전기 최적설계를 수행하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.134.1-134.1
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• 2014

콜로이달 리소그래피는 나노미터 크기의 나노구를 자가조립에 의해 정렬시킴으로써, 파장이하 크기의 주기 구조를 저비용으로 쉽게 구현할 수 있는 패터닝 기법이다. 콜로이달 리소그래피나 소프트 리소그래피와 같이 대면적 패터닝이 가능한 공정을 태양전지를 위한 반사방지 및 광 포획 증대 구조에 적용함으로써, 기존 성능을 크게 향상시켰다. 본 연구에서는, 유한차분 시간영역 수치해석법을 이용하여 반사 방지 및 광 포획 증대 구조에 대한 이론적 검증 및 설계를 진행하였고, 콜로이달 리소그래피 및 반도체 공정을 통해 샘플을 제작하였으며, 제작된 샘플의 성능을 적분구를 겸비한 자외선 가시광 근적외선 영역 분광기를 통해 평가하였다. 반사방지 나노섬을 겸비한 나노 원뿔대 언덕형 굴절률 소자를 구현함으로써, 300나노미터 이하의 구조체를 사용하지 않고도 근자외선 영역을 포함하는 태양광 에너지의 손실을 최소화할 수 있는 광대역 방사방지 구조체를 제시하였다. 나노 원뿔대가 격자상수 이상의 파장에 대한 언덕형 굴절률을 제공하고, 4분의 1파장 나노섬 반사방지막이 격자 상수 이하의 근자외선 태양광을 추가적으로 흡수하여, 근자외선 영역에서의 평균 반사율을 3.8% 수준으로 달성 할 수 있었다. 또한, 낮은 양호계수를 갖는 속삭임 회랑 공진기 어레이를 이용하여, 박막 태양전지에 적합한 유전체 기반 광포획 증대 나노구조를 제시하였다. 나노반구, 나노고깔, 나노구, 함몰형 나노구 어레이 형태를 가지며, 500nm의 주기를 갖는 유전체 표면 텍스쳐드 구조를 초박형 비정질 실리콘 필름(100nm) 위에 제작하여 광대역 광 포획 증대 효과를 실험적으로 평가하였다. 구조들 중 함몰형 나노구 어레이가 결합된 비정질 실리콘 박막이 가장 높은 성능을 보였으며, 구조가 없는 경우 대비 약 67.6%의 가중 흡수율 증가를 나타내었다. 특히, 함몰형 나노구 어레이 구조 중 폴리메틸메타아크릴레이트로 제작된 평판형 함몰층은 나노구 비정질 박막 실리콘 사이의 접착력 및 기계적 강성을 향상시켰을 뿐 아니라, 함몰층 내부로 회절되고 산란된 빛들이 도파모드 효과에 의해 부가적인 광 포획 증대를 가져옴으로써, 가장 높은 광 포획 효과를 얻을 수 있었다. 유전체 기반 나노 구조들은 간단하고 저비용이며, 대면적으로 쉽게 제작할 수 있는 자가 조립 기반 콜로이달 리소그래피 및 소프트 리소그래피 기술을 이용하여 제작되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제4권4호
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• pp.78-86
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• 2000

Mach 1.8의 동축공기를 갖는 수소 난류 화산 화염의 특성을 이해하는 것이 본 연구의 목적이다. 화염길이와 연료유동의 자취에 대한 직접사진, Acetone PLIF, Mie scattering, 수치해석법을 이용하여 화염의 구조를 분석하였다. 연료의 유속를 고정시켰을 때, 공기의 유속 증가에 따른 변화를 측정하였다. 아음속 화염의 길이는 급격히 감소한 반면, 초음속 화염의 길이는 완만하게 증가하였다. 또한 연료 노즐 립의 두께 변화에 따른 화염의 소염 특성을 관찰하였다. 노즐 립의 두께에 따라 화염 안정성이 증가하였는데 이는 초음속 화염의 안정화를 위한 최소 두께 값이 존재함을 나타낸다. 유동장 구조를 분석한 결과, 연료 제트가 고압영역에 가로 막혀서 축방향 모멘텀을 잃고, 저산란 영역이 만들어지는 것을 확인하였다. 또한, 모멘텀을 잃은 연료가 재순환 영역을 따라 순환하면서 긴 체류시간을 갖기 때문에 예혼합 영역이 만들어 졌음이 밝혀졌다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권12호
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• pp.5-12
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• 2009

록볼트는 터널과 지하공간 구조물의 시공에 있어서 주요 지보재 중 하나이며, 이러한 록볼트의 건전도가 전체 구조물의 안정성에 큰 영향을 미치게 되었다. 본 연구의 목적은 실제 현장에서 투과법을 적용하여 록볼트를 따라 전파되는 유도파를 통해 록볼트의 건전도를 평가하는 것이다. 비파괴 실험의 각기 다른 결함비율을 가진 록볼트 시험체를 제작하여 콘크리트 블록 및 실제현장에 매설한 후, 피에조 디스크 엘리먼트로 유도파를 발생시키고 AE(acoustic emission) 센서를 이용하여 신호를 측정하였다. 수집된 신호는 가버 웨이브렛을 사용한 웨이브렛 변환을 이용하여 시간-주파수 영역에서 분석하였다. 시간-주파수 영역에서의 각 파군별 최대 에너지가 나타나는 지점의 시간차는 각 반사파군 간의 이동 시간차를 나타내며, 이를 통해 계산된 유도파의 에너지 속도는 록볼트의 결함비율이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 실험에 적합한 양생기간을 제안하였으며 그에 따른 두 번의 현장 실험을 통해 록볼트 건전도 실험의 현장 적용성을 검토하였고, 제안된 실험방법이 록볼트의 건전도 평가에 있어서 유용한 평가방안임을 확인하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제20권1호
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• pp.33-42
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• 2017

최근 도입된 지상 송신원 항공 전자탐사 시스템(grounded electrical-source airborne transient electromagnetic, GREATEM)은 신호가 강력하여 가탐심도 향상은 물론 잡음이 심한 지역에서도 적용 가능하다. 비록 GREATEM은 지상에 설치된 긴 전선을 송신원으로 사용하는 시간영역 전자탐사법이지만, 방대한 항공탐사 자료의 2차원 혹은 3차원 해석은 계산시간이 너무 많이 소요되어 실질적인 적용이 어렵기 때문에 GREATEM 탐사 자료는 주로 1차원 해석에 의존하고 있다. 일반적으로 방대한 항공 전자탐사 자료의 해석은 각 측점에서 얻어진 자료에 대한 1차원 역산 결과를 병합하여 전기비저항 2차원 단면을 작성하는 방법이 널리 사용되고 있다. 그러나 이러한 병합 단면은 전기비저항이 너무 급격하게 변하는 문제점을 보인다. 횡적 제한 역산법(laterally constrained inversion, LCI)은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 개발되었으며, 연속성이 뛰어난 역산 단면을 제공하게 된다. 이 연구에서는 우선 수치 모델링을 통하여 곡선 전류원에 대한 GREATEM 탐사 자료의 특성을 분석하였다. 또한 GREATEM 탐사 자료에 대한 횡적 제한 역산법을 개발하였다. 이 방법은 각 측점에서 획득된 모든 1차원 자료와 층서 모델을 하나의 역산 시스템에 병합하여 처리하므로 수평적 연속성이 뛰어난 역산 단면을 제공하게 된다. 개발된 역산 알고리듬을 GREATEM 탐사 자료에 적용한 결과, 해당 지역의 층서를 효과적으로 반영하는 역산 영상을 얻을 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.171-178
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• 2020

본 연구에서는 다물체 페리다이나믹 해석 코드의 MPI-OpenMP 혼합 병렬화를 수행하였다. 페리다이나믹 해석 모델은 복잡한 동적파괴 거동 및 불연속 특성을 모사하는데 적합하지만, 비국부 영역을 통한 절점 간 상호작용을 계산하기 때문에 유한요소 모델에 비해 계산 시간이 많이 소요된다. 또한 다중적층구조물의 다물체 페리다이나믹 해석에서 추가된 비국부 접촉 모델과 가상 층간 결합 모델을 통한 여러 물체 간 상호작용으로 계산 부담이 증가한다. 더불어 고속 충돌 파괴와 같은 복잡한 동적 파괴 거동 해석을 위해 세밀한 절점 간격과 작은 시간 간격이 요구되기 때문에 코드 최적화와 병렬화를 통한 고성능 해석 코드 개발이 필수적이다. 해석 코드는 Intel Fortran MPI compiler와 OpenMP를 사용하여 개발되었으며, 한국과학기술정보원(KISTI)의 슈퍼컴퓨팅센터 누리온(Nurion)으로 실행되었다. 다물체 해석 코드를 최적화하기 위한 핵심 요소들을 분석하고, 모델 의존성 발생 서브루틴 분석 및 프로세스 통신 데이터 분별을 통해 MPI-OpenMP 혼합 병렬 처리 구조를 적용하였다. 다물체 충돌 파괴 현상 시뮬레이션을 통해 개발된 병렬 처리 코드의 성능을 확인하였다.