• 전산구조공학
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• 제11권3호
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• pp.199-212
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• 1998

본 연구에서는 기설구조물에 대한 손상도 추정기법과 내진능력평가 방법에 대하여 연구하였다. 구조물의 손상도를 추정하는 방법으로는 소수의 계측 데이터를 이용한 모드섭동법(inverse modal perturbation)을 이용하였다. 구조물의 손상은 강성행렬의 감소로 표현하여, 각 요소행렬에 대한 손상을 손상지수를 사용하여 나타내었다. 구조적 손상과 이에 기인한 고유진동 특성의 변화량과의 관계를 섭동방정식으로부터 구한 후, 이로부터 손상지수와 고유진동 특성의 변화량과의 관계를 유동하였다. 따라서 손상 전과 후에서 구조물의 고유진동수와 모드형상을 측정하여 섭동식의 해를 구함으로써 구조물의 강성행렬의 감소로 나타나는 구조물의 손상도를 추정하게 된다. 손상도 추정에 의해 평가된 강성의 변화량에 기인한 손상 후의 기설구조물의 지진응답, 내진능력과 지진손상도의 평가를 손상전과 비교하였다. 내진능력은 구조부재에서 회전연성도 능력의 경험식을 이용하여 평가하였고, 지진손상도의 평가는 가장 많이 사용되는 방법인 Park & Ang 방법을 사용하였다. 예제해석은 다른 지진하중을 받는 2층과 8층의 예제구조물에 대해서 수행하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권5호
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• pp.361-366
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• 2017

컴퓨팅 아키텍처와 응용 소프트웨어 기술의 발달로 최근에는 근사가 아닌 실제 물리계 모사라는 컴퓨터 시뮬레이션의 궁극 목표가 현실 이슈로 대두되고 있다. 본 논문에서는 미국 정부 주도 슈퍼컴퓨팅 기반 다물리 시뮬레이션 사업의 결과물로 나온 일리노이 대학의 일리노이 록스타라는 유체-구조-연소 연성 해석툴을 활용하여 충격파관 내의 금속판의 미소 시간 운동을 전산모사하고 기존 실험, 해석들과 비교하는 연구를 수행하였다. 전산유동해석은 정렬격자를 기반으로 하였고 구조해석은 대변형 선형탄성을 가정하였다. 또한 강한 연계 시간적분법이 적용된 알고리즘의 고도화로 인해 충격파 내 금속패널에 관한 높은 수준의 실험-계산 상관성을 보였다. 본 연구의 제한적인 검증연구를 확장하여 해석환경 내 추가 모듈들의 검증작업들과 코드개선을 통해 오픈소스 기반 연구개발 도구로서 활용할 예정이다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1993년도 추계학술대회논문집; 반도아카데미, 26 Nov. 1993
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• pp.35-41
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• 1993

산업사회가 발전함에 따라 거대한 플랜트(plant)를 포함하여, 원자력 발전소 와 로켓트 등과 같이 구조적 안전성과 정확한 성능의 확보가 극히 중요시되 는 설비들이 많이 등장하고 있다. 이들 설비를 구성하고 있는 파이프계 (piping system)는 강성 또는 연성재료 및 각종 valve등으로 구성되어 있기 때문에, 고온 고압 고속의 유체가 파이프 내부를 흐를 때 일으키는 진동현상 및 플랜트의 과도운전 상황에서의 일어나는 수격현상(water hammer 또는 steam hammer)과 이로 기인한 제반 진동문제는 안전성확보 측면에서 많은 관심이 고조되고 있다. 이와 관련되어 유체유발진동에 관한 많은 연구들이 수행되었으며, 파이프계에 장착된 밸브에 대한 연구는 Weaver등에 의하여 실험적, 이론적으로 수행되었다. 그들은 유동방정식에서 비정상 베르누이 방 정식을 사용하여 내부유동방정식을 간략하게 유도하였으나, jet flow에 의한 유체의 운동량변화를 고려하지 않고 해석되어 그 결과에 의문이 제기된다. 그러므로 본 연구에서는 체크밸브(check valve)가 부착된 파이프계에서 일어 나는 유체유발진동 및 안정성에 관한 이론적 연구를 수행하여, 파이프계의 설계에 필요한 파라미터의 영향을 파악하고자 한다. 원자력 발전소와 같이 구조적 안정성이 요구되는 플랜트를 국내 기술로 설계 시공하려는 국내 실 정에서 이로 인한 파이프계에 발생할 수 있는 유체유발진동과 안정성을 예 측할 수 있는 해석이론은 파이프계의 설계 및 운전조건의 선정에 있어서 그 의의가 크다고 할 수 있겠다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제8권6호
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• pp.40-46
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• 2005

Because of design and manufacturing costs, it is important to predict an expected life of bellows with component stresses of bellows as its design factors and material characteristics. In this study, numerical analyses are carried out to elucidate the thermal and flow characteristics of the bellows-seal gate and globe valves for high temperature (max. $600^{\circ}C$) and for high pressure (max. $104 kgf/cm^2$) conditions. Using commercial codes, FLUENT, which uses FVM and SIMPLE algorithm, and ANSYS, which uses FEM, the pressure and temperature fields are graphically depicted. In addition, when bellows have an axial displacement, thermal stress affecting bellows life is studied. The pressure and temperature values obtained from the flow analyses are adopted as the boundary conditions for thermal stress analyses. As the result of this study, we got the reasonable coefficients for valve and thermal stress for bellows, compared with existing coefficients and calculated values.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.15-20
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• 2017

볼밸브는 밸브의 가운데 구멍이 뚫린 구 모양의 볼이 회전에 의해 구멍을 닫거나 열어 밸브를 개폐시킨다. 본 연구에서는 플랜트장치용 고온용 볼밸브에 관한 것으로써, 사용되는 유체는 고온의 스팀을 사용하는 볼밸브이다. 고온의 스팀을 유체로 사용함에 따라 볼밸브에 열응력이 발생하기 때문에 초기모델에서의 열-구조 연성해석을 실시하여 고온용 볼밸브의 구조적 안정성을 검토하였다. 검토한 결과 폴리테트라 플루오르에틸렌 재질의 시트에서 항복응력 이상의 값이 나타나였다. 본 연구에서는 시트의 최적화를 실시하여 항복응력 이내의 구조적 안정성을 찾고자 하였다. 시트의 최적화를 위해 2개의 형상설계 변수를 선정하였고, 최적화 과정 중에 설계요구조건으로 시트의 길이와 두께에 관련하여 기준을 고려하였다. 시트의 응력과 질량을 고려한 30개의 표본점을 만들어 최적화 과정을 진행하였으며, 최적화 기법으로서 크리깅 내삽법을 이용한 메타모델 최적화 방법을 적용하였다. 그 결과 항복응력 이내의 구조적 안전성을 만족하는 시트의 두께와 길이를 찾을 수 있었고, 이에 따른 개도별 유동해석을 실시하여 볼밸브의 성능지표를 나타내는 유량계수 값을 구하여 볼밸브의 성능을 검토하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.3035-3043
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• 2015

본 논문은 국내 승용차에 장착된 삼원촉매담체의 열적 구조 안전성을 평가한 것이다. 삼원촉매담체에 대한 열 유동 경계조건을 D-optimal 실험계획법로 결정한 뒤 이 값을 ANSYS CFX V11에 적용하여 촉매 온도 분포를 구하였다. 이러한 온도 분포를 ANSYS V11로 전달한 뒤 구조적 구속조건을 부여하여 담체의 열응력을 계산하였다. 이러한 열응력을 이용하여 삼원촉매담체의 재료강도분포와 실동하중조건하에서의 응력분포를 이용하여 해당 부품의 안전계수를 구하여 삼원촉매담체의 구조 안전성을 평가하였다. 본 연구에서 고려하는 삼원촉매담체는 구조적 안전계수가 0.275로, 발생 열응력이 설계 강도를 초과하고 있다. 따라서 삼원촉매담체는 설계 내구 수명 120,000km를 만족시키지 못하므로 본 부품에 대한 재설계가 요구된다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2009년 추계학술대회논문집
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• pp.151-158
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• 2009

To implement the insects' flapping flight for developing flapping MAVs(micro air vehicles), the unsteady flow characteristics of the insects' forward flight is investigated. In this paper, two-dimensional FSI(Fluid-Structure Interaction) simulations are conducted to examine realistic flow features of insects' flapping flight and to examine the flexibility effects of the insect's wing. The unsteady incompressible Navier-Stokes equations with an artificial compressibility method are implemented as the fluid module while the dynamic finite element equations using a direct integration method are employed as the solid module. In order to exchange physical information to each module, the common refinement method is employed as the data transfer method. Also, a simple and efficient dynamic grid deformation technique based on Delaunay graph mapping is used to deform computational grids. Compared to the earlier researches of two-dimensional rigid wing simulations, key physical phenomena and flow patterns such as vortex pairing and vortex staying can still be observed. For example, lift is mainly generated during downstroke motion by high effective angle of attack caused by translation and lagging motion. A large amount of thrust is generated abruptly at the end of upstroke motion. However, the quantitative aspect of flow field is somewhat different. A flexible wing generates more thrust but less lift than a rigid wing. This is because the net force acting on wing surface is split into two directions due to structural flexibility. As a consequence, thrust and propulsive efficiency was enhanced considerably compared to a rigid wing. From these numerical simulations, it is seen that the wing flexibility yields a significant impact on aerodynamic characteristics.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2006년 창립20주년기념 정기학술대회 및 국제워크샵
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• pp.420-425
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• 2006

Measurements results of flow-structure-interactions (FSI) of an air-lifted body are introduced. An adaptive stereoscopic-PIV system has been constructed for the measurements of the air-lifted body. The measurement system consists of two cameras and optical sensors. The flow characteristics around a lifted cylinder body(length=60mmm, diameter =10mm, polystyrene) in the swirling flow field in a vertical pipe (length=600mm, inner diameter=) are investigated by the use of the constructed adaptive stereoscopic-PIV system. The images of the two cameras were used for the analysis of the flow fields around the floated cylinder body. The images of the cylinder body captured by the two cameras were used for the analyses of its motions. Four optical sensors (LED) were used for the detection of the postures of the freely-lifted cylinder body. The FSI analyses have been carried out to find the physical conditions at which the floating body is stabilized with its upright postures.

• 생물환경조절학회지
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• 제23권4호
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• pp.293-302
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• 2014

본 연구에서는 배추 재배에 적합한 규격과 생육 환경을 조성해 줄 수 있는 비가림하우스를 개발하고자 하였다. 전국 53개 배추 비가림재배 농가를 대상으로 비가림하우스 구조실태 및 구조개선 희망사항을 조사하여 비가림하우스 폭과 높이를 설정하였다. 비가림하우스 규격은 농기계 작업의 용이성, 농가의 의견 등을 고려하여 폭 6m, 처마높이 1.6m, 지붕높이 3.2m로 결정하였다. 서까래 규격별 구조안전성과 설치비를 분석한 후 설치비가 가장 적게 드는 Ø$25.4{\times}1.5t$ 파이프를 서까래로 하고 그 간격이 90cm인 모델을 기본 규격으로 결정하였다. 이 규격은 풍속 $27m{\cdot}s^{-1}$, 적설 17cm에 안전하기 때문에 이보다 기상하중이 큰 지역에는 적용하기가 곤란한데, 이를 해소하기 위해 피복재를 용마루까지 열어 골조 피해를 예방할 수 있는 구조로 설계하였다. 비가림하우스 양 측면에 있는 수동개폐기를 돌려 하우스밴드를 느슨하게 풀어주고 제어반에서 열림버튼을 누르면 개폐모터가 가이드 파이프를 따라 올라가면서 피복재가 용마루까지 개방된다. 피복재를 완전 개방할 경우 해충으로 인한 피해가 우려되므로 농가에서는 이를 막기 위해 방충망을 설치할 수 있다. 배추를 재배하는 기간에 태풍이 지나갈 수 있기 때문에 방충망이 구조안전에 미치는 영향을 분석하였다. $40m{\cdot}s^{-1}$의 바람이 방충망으로 덮여있는 비가림하우스 측면에 수직으로 작용하는 조건에 대해 유동-구조 연성해석 기법을 이용하여 구조안전성을 분석하였다. 유동해석 결과, 피복재 부분은 바람의 영향을 그대로 받기 때문에 피복재 표면에 압력이 크게 작용하였다. 방충망 부분에도 풍하중이 작용하였으나 피복재 부분보다는 압력이 작게 작용하고 분포가 균일하였다. 유동해석에서 도출된 압력 데이터를 적용하여 구조해석한 결과, 최대응력은 파이프의 끝단 즉, 지면부분에서 나타났으며, 그 값은 54.6Mpa이었다. 구조안전 판단 기준인 파이프의 허용응력 215MPa 이내여서 구조적으로 안전한 것으로 판단되었다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.5-11
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• 2012

In this paper, the heat transfer coefficient measurement techniques using TSP(temperature sensitive paint) were introduced and the results of a comparative study on the heat transfer coefficient measurement by steady state and transient TSP techniques were discussed. The distributions of heat transfer coefficient by a single $60^{\circ}$ inclined impingement jet on a flat surface were measured by both techniques. Tested Reynolds number based on the jet diameter (d) was 30,000 and the distance between jet exit and target plate (L) was fixed at 10d. Results showed that the measured Nusselt number by both techniques indicated significant difference except near the center of impingement jet. Also, the heat transfer coefficients measured by the transient TSP technique were affected by the reference temperature of the jet. Based on the measured data, characteristics of both TSP techniques were analyzed and suggestions for applying them were also given.