• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.201-208
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• 2016

최근에 요소망의 재구성이 불필요하고 균열의 가시화에 강점을 가지는 확장유한요소법(XFEM)을 이용한 균열 해석이 많이 연구되고 있지만 주로 단일재료로 이루어진 부재의 해석에 집중되어 있다. 본 논문에서는 복합재료 부재인 철근콘크리트 보의 다중균열 해석에 확장유한요소법을 적용하며 그 적용성과 타당성을 살펴보았다. 확장유한요소해석 기능이 탑재된 상용 해석프로그램인 ABAQUS를 사용하여 균열해석을 수행하였으며 그 결과를 실험결과와 비교하였다. 확장유한요소법에서 인접요소에 동시에 균열이 발생할 경우 균열의 불연속성이 나타나지 않은 부가자유도 잠김 현상을 발견하였고 이에 대한 원인과 그 해결방안을 제시하였다. 또한 실험결과와 유사한 다중균열 발생을 위한 모델링 기법도 제시하였다. 확장유한요소법을 이용한 해석결과는 실험결과와 유사한 균열 양상 및 균열 간격을 보여 주었으며 하중-변위 관계에 있어서도 실험에 근접한 결과를 보여 주었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.34-40
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• 2016

소비자들의 요구 증가로 고급차종에만 적용하던 통풍 시트는 점차 중소형 차종으로 확대 적용되고 있는 추세이다. 팬에서 발생한 유량이 폼 패드, 필터 폼 및 시트 커버 등을 통과하는 과정에서 많은 손실이 발생하기 때문에, 착좌면에 도달하는 유량의 정확한 해석은 쉽지 않다. 또한 유로 형상이 복잡하여 이의 정확한 모델링 없이는 착좌면에 도달하는 정확한 유량의 해석이 힘들다. 본 연구에서는 팬에서 발생한 유동이 통기 매트와 폼 패드를 통과하였을 때의 유량을 해석하였으며, 해석결과와 실험결과를 비교하였다. 해석에서 유동분산판 내부의 돌기 형상을 보다 정확하게 모델링함으로써, 해석결과와 실험결과의 경향을 정확하게 일치시킬 수 있었다. 유량이 통기성 재료인 패드 폼을 통과하는 과정에서 발생한 손실을 실험으로 측정하여 해석결과를 보정함으로써 해석결과와 실험결과를 정확하게 일치시킬 수 있었다. 다음으로 필터 폼과 시트 커버를 통과하여 착좌면에 도달하는 유량을 실험으로 측정하였다. 착좌면에서의 유량이 많지 않아서, 유량 콘을 사용하여 유량을 측정하였다. 팬에서 발생한 유량의 약 35.7%만이 최종적으로 착좌면에 도달하는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권6호
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• pp.583-588
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• 2015

완전접촉 문제를 이론적으로 해석하기 위해서 점근해법이 많이 사용된다. 점근해로서의 응력장은 특이항 만으로 구성되므로 접촉경계로부터 멀어질수록 정확도가 감소한다. 이에 반해 유한요소해석 방법은 요소크기의 제한으로 인해 완전접촉 문제에서의 응력특이성을 엄밀히 표현할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 이론적 해법을 보조하고 또 그와 비교하기 위해 응착접촉 상태에 있는 완전접촉 문제를 이론적으로 해석한 후, 모아레 실험 및 유한요소해석 방법으로 접촉부 부근의 응력장을 분석하였다. 실험은 알루미늄과 구리 합금을 접촉각 $120^{\circ}$, $135^{\circ}C$로 가공하여 수행하였으며 모아레 무늬로부터 얻은 변위장과 유한요소해석을 수행한 결과와 비교하였다. 이로부터 타당성이 확보된 수치적 방법을 이용하여 실험조건에서의 일반화 응력확대계수와 접촉부 응력장을 구하여 이론 해와 비교하였으며, 접촉경계로부터 멀어질 때 나타나는 이론과 수치 해의 차이를 분석하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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• pp.354-359
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• 2013

일반적으로 건축물의 설계시 풍동 실험을 통한 풍환경의 평가를 수행하고 있으며, 이는 환경 영향 평가법에서 정한 건축 사업 시행 시 수반되어야 할 자연환경, 생활환경 그리고 사회경제환경의 영향 평가의 일환으로 실시되고 있다. 그러나, 풍동 실험의 경우 여러 가지 현실적 제약조건으로 설계와 실험의 피드백 (Feedback)이 원활하지 못하며, 특히 대상 건축물이 공장과 같이 대기 오염원이 되는 경우 실험은 더욱 어려운 형편이다. 이에 대한 보완책으로 전산 유체 역학을 이용한 건축물의 풍압 해석에 의한 풍하중 추정이나 인접 지형-지물의 영향을 고려한 건축물 주위의 풍환경 평가가 있다. 전산 모사에 의해 풍동 실험의 미비점을 보완하고, 보다 상세한 정보를 확보함으로써 건축물의 구조적 안전성의 증대와 환경 피해 감소를 기할 수 있다. 그러나 복잡한 지형-지물이나 건축물 주위의 풍환경에 대한 전산 모사는 주로 두 가지의 기술적 어려움을 수반하게 되다. 그 중 하나는 고정 경계면을 이루는 형상의 복잡성으로 인해 기존에 많이 이용하고 있는 Body-fitted 격자계를 이용하는 경우, 격자 생성 과정이 매우 복잡하고 어려울 뿐 만 아니라 생성된 격자가 주로 비정렬 (unstructured) 특성을 갖게 되어 수치해석 과정의 효율을 저하시키는 요인이 되며, 격자의 형상도 수치해석의 수렴성을 저하시키는 예가 많다. 다른 어려움으로 풍환경은 전형적인 난류 유동장으로서 난류의 전산 해석은 아직도 해결하지 못한 부분이 많다는 점이다. 이에 본 논문에서는 복잡한 지형-지물이나 건축물의 풍하중과 풍환경의 전산 모사 기술 확보를 위하여 수행중인 연구의 일환으로 물체 형상의 기하학적 복잡성의 극복을 위한 가상경계법 (Immersed Boundary Method)과 난류 유동장의 물리적 엄밀성을 높이기 위한 다와동 모사 (Large Eddy Simulation)을 이용한 물체 형상과 무관한 유동장 해석 기술 개발에 대하여 다루고자 한다. 먼저 최근에 유동 해석에 이용되는 방법인 가상경계법(IBM)은 물체를 포함한 전체 전산 영역을 직교 좌표계에 의해 이산화하고, 유동장내 존재하는 물체의 표면에서의 점착 조건을 만족시키기 위하여 지배 방정식에 적절한 외력을 추가로 고려하는 방법이다. 본 연구에서는 가상경계법을 이용하여 경계층에 위치한 건물 형상의 각진 물체 주위 사이에 형성되는 공동 내부의 비정상 유속 및 압력에 대한 전산 해석을 수행하고, 풍상측 전면에 형성되는 경계층에 의한 영향을 분석하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제26권3호
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• pp.281-288
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• 2002

진동해석과 기술에 있어서 실험과 해석분야 모두 다 같이 발전한 것은 사실이지만, 실험해석법은 유한요소법과 같은 이론해석법만큼 발달한 것이라 할 수 없을 것이다. 그 이유 중에 하나로 비선형 방정식을 푸는데 있어 초기치의 선택에 따라 계산시간이 길어지고 해가 종종 발산하기도 하기 때문이다. 일반적으로 실험모드해석에 있어 방정식은 고유진동수와 감쇠비의 비선형 항과 등가강성의 선형 항으로 구성된다. 본 연구에서는 비선형 항을 먼저 구하고, 다음에 선형 항을 구하였다. 개발된 실험모드해석법(곡선맞춤법)을 선체상부구조 모델에 적용하여, 모드 특성치들을 계산하였다. 또한 개발된 프로그램은 그래픽기법을 적용하여 간단한 마우스 조작으로 채용 모드수와 감쇠비를 결정할 수 있도록 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.540-540
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• 2012

강우 발생시 유역에 집수된 물이 하천에 이르는 경로에 따른 유출은 지표유출, 지표하유출, 지하수유출로 구분된다. 정확한 수문순환 과정의 해석을 위해서는 지표 흐름뿐만 아니라 지표하 및 지하수 흐름의 해석이 중요한 실정이나 일반적으로 실무에서 사용되는 강우-유출해석 모형은 지표유출을 해석하기 위한 모형이 대부분이며, 지표하 유출과 침투량을 산정하는데 어려움이 있다. 일반적인 강우-유출해석 모형은 Horton 방법, NRCS 방법, Green-Ampt 방법에 의해 유효우량을 분리하며, 이 과정은 침투량을 직접적으로 모형화 할 수 없으므로 지표 및 지표하, 지하수 흐름을 복합적으로 해석할 수 있는 모형이 질적이나 양적으로 부족한 실정이다. 이러한 지표하 흐름과 침투량을 산정하기 위하여 FE-FLOW, PM, MS-VMS, GMS, GW-VISTAS, ARGUS 및 MODFLOW와 같은 지하수 모형을 사용하고 있다. 본 연구에서는 지표하유출 산정을 위한 침투량의 비교분석을 위해 현재 가장 범용되는 지하수 유동 모델링 프로그램인 Visual Modlfow 모형과 GMS 모형을 이용하여 침투량 산정을 위한 수치 모의를 진행하였다. 각 모형의 입력자료는 2009년 국립방재연구원에서 수행한 침투실험시설 자료를 이용하여 동일한 조건을 부여하고, 두 모형의 비교를 위해 Visual Modflow에서는 MODFLOW의 기본 해석방법인 유한차분법(FDM)을 이용하고, GMS 모형에서는 3차원 유한요소해석이 가능한 GMS-FEMWATER를 이용하였다. 두 모형의 수치모의 조건으로 2009년 국립방재연구원에서 수행한 침투실험방법과 동일하게 공극률에 따른 투수성 보도블럭의 구분과 50mm/hr, 100mm/hr, 150mm/hr, 200mm/hr의 강우강도별 선행함수조건에 따른 수치모의를 진행하였으며, 수치모의된 침투량의 적정성을 판단하기 위하여 국립방재연구원의 침투실험 결과자료와 비교분석하였다. 침투실험 자료와 각각 수치모의된 침투량을 비교분석한 결과 서로 유사한 경향을 보이고 있으나 초기 침투시 상대오차가 비교적 크게 발생하였다. 이는 수치모형의 경우 수리실험과는 다르게 모의시작과 동시에 해당 강우강도의 침투가 시작되므로 초기 유입 유출량 발생시간의 차이가 종료시간까지 누적 침투량에 미치는 것으로 판단되며, 매개변수에 많은 영향을 받는 것으로 판단된다.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권6호
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• pp.630-633
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• 2001

본 연구에서는 국내에서 생산되는 에어콘용 팬의 진동해석을 위해 ESPI를 이용하였다. 기존의 진동해석 실험으로 많이 사용되는 가속도계를 에어콘용 팬에 직접 적용하는 데에는 형상의 제약 등으로 적용이 어려워 비접촉 진동해석기술을 요구하였다. 실험은 가진 장치를 이용하여 팬에 가진을 하고 ESPI를 이용하여 진동모드 및 고유주파수, 고유주파수의 범위를 검사하였다. 또한, 실험결과는 유한요소 해석과 비교되었으며, 실험결과로부터 실제 팬의 사용 회전수에서 제품의 신뢰성을 평가하였다 본 연구에서 사용된 ESPI는 품질개선을 위한 재질변화 또는 형상변화 시 설계측면에서 효과적인 설계정보를 제공할 수 있으며, 기존의 진동해석 기술의 단점을 보완할 수 있으리라 사료된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제21권2호
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• pp.117-125
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• 1997

상계요소 해석(UBET) 프로그램은 비대칭 단조공정에서의 다이 충만과정과 단조 하중등을 예측하기 위하여 개발되었다. 보다 용이하게 단조 공정을 해석하기 위하여 비대칭 형상의 단조공정을 평면변형부(길이 부분)과 축대칭변형부(라운딩 부분)으로 나누었다. 평면변형부와 축대칭 변형부의 경계는 전단에너지를 고려하여 결합하는 빌딩 블록 방법(building block method)을 이용하였다. 그리고 본 연구의 비대칭 형상을 단조하는데 최적의 초기시편 형상으로 아령형의 시편(dumbbell-typed billet)을 제시하였다. 또한 실험은 상온에서 플라스티신을 사용하여 수행되었고 수치해석 결과와 실험결과는 비교적 잘 일치하였다.상계요소 해석(UBET) 프로그램은 비대칭 단조공정에서의 다이 충만과정과 단조 하중등을 예측하기 위하여 개발되었다. 보다 용이하게 단조 공정을 해석하기 위하여 비대칭 형상의 단조공정을 평면변형부(길이 부분)과 축대칭변형부(라운딩 부분)으로 나누었다. 평면변형부와 축대칭 변형부의 경계는 전단에너지를 고려하여 결합하는 빌딩 블록 방법(building block method)을 이용하였다. 그리고 본 연구의 비대칭 형상을 단조하는데 최적의 초기시편 형상으로 아령형의 시편(dumbbell-typed billet)을 제시하였다. 또한 실험은 상온에서 플라스티신을 사용하여 수행되었고 수치해석 결과와 실험결과는 비교적 잘 일치하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권8호
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• pp.793-799
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• 2015

막대형 금속 구조물을 통하여 전파되는 종파와 횡파의 전달 현상을 전산구조해석 모델을 이용하여 시뮬레이션 하였으며 실험 결과와 비교 분석하였다. 실험 및 해석은 막대 구조물 전체가 알루미늄인 경우 및 파동 전파 경로인 알루미늄 막대 중간 부분에 액체층을 포함한 경우 등 두 가지 조건에 대해 수행되었다. 연구 결과 해석 및 실험을 통해 구한 종파 및 횡파 전파 특성과 전파 속도가 이론치와 잘 일치하는 것을 확인하였으며, 본 연구에서 이루어진 고체-유체 경계면을 가지는 구조물을 통과하는 파동 전파 해석을 위한 전산해석 모델링 기법은 고체-유체 상호작용을 고려해야 하는 보다 복잡한 시스템에 대해서도 확장 가능하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1229-1233
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• 2007

국내에서의 수제는 하안 및 제방의 보호, 유로제어 및 주운 등의 목적에 의해 설치되기 보다는 수제로 인해 발생되는 수제역(recirculation zone)의 다양한 흐름이 수중생물의 다양한 서식처 및 홍수 시 어류의 피난처 제공한다는 환경적인 목적이 지배적이다. 따라서 홍수시 하천의 통수능 감소영향이 상대적으로 작고 국부세굴에 대해 안정적인 경사형 수제에 대한 관심이 크며 몇몇 곳에서는 시공되어 졌다. 하지만 경사수제에 대한 설계기법은 현재 미미한 상태이며 선행되어져야할 구조물 주변의 흐름해석에 관한 연구도 미미하다. 이에 본 연구에서는 3차원 수치모형을 적용하여 주수로와 수제역의 흐름해석을 수행하였다. 연구내용은 수리모형변화와 수치모형실험을 병행하여 수행하여 수치모형결과를 검증하였으며 그 결과를 적용하여 경사형 수제주변의 흐름을 해석하였다. 수치모형은 Flow 3D모형을 이용하여 경사형 수제조건에 따른 흐름해석을 수행하였고 수리모형실험은 수치모형과 동일한 2가지 조건에 대해 수행하여 수치모형결과와 비교 분석 하였다. 본 연구의 목적은 경사형 수제설치로 변화되는 수제역 흐름을 3D 수치해석으로 분석하여 수제역의 환경적 효과(수중생물의 서식처 등)에 대한 기초자료를 제공하는 것이다. 연구결과, 수치모형실험은 수리모형결과와 일치하였으며 경사형 수제특성에 따라 수심별 흐름변화를 분석할 수 있었으며 기존 불투과 및 투과수제와 다른 결과를 도출하였다.