• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.405-411
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• 2013

점착성 표사의 유동 특성을 다루기 위하여 점착력을 고려한 표사유동 수치계산 모델이 제안되었다. 제안된 계산 모델에서는, 각각의 모래 입자는 점토의 얇은 층으로 둘러싸여 있는 상태를 가정했다. 모래 입자에 작용하는 점착력을 적용하기 위해 한계 Shields수와 소류사량을 결정하는 항이 수정되었다. 제안된 표사모델은 3차원 유체 구조 지형변화 연성 수치계산 모델에 적용하여, 인공여울의 지형변화특성을 파악하였다. 수치계산 결과, 각각의 점토 함유율, 단위면적당 작용하는 점착 저항력, 함수비의 증가는 한계 Shields수를 증가 시키고, 반대로 소류사량을 감소시킴으로써 지형변화 경향에는 영향을 미치지 않은 채 여울의 지형변화를 억제하는 것으로 나타났다. 점토를 모래 입자와 혼합함으로써 여울의 지형변화를 감소시킬 수 있는 것을 암시한다.

• 대한조선학회논문집
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• 제39권3호
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• pp.64-74
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• 2002

선체 휘핑 해석 전용 프로그램은 모멘텀 슬래밍 이론을 사용하여 비선형 유체충격력을 추정하였으며, Timoshenko 보이론에 기초하여 선체 hull girder를 탄성체로 모델링하고 있다. 개발된 프로그램에 대하여 슬래밍 충격력의 효과, 유탄성해석의 효과 그리고, 선속, 파고, 파장 등 각종 설계 변수가 미치는 효과 등에 관한 검증 계산을 수행하였고, 실제 선박 설계에의 적용 예를 보임으로써 본 프로그램의 설계 활용성을 확인하였다. 본 프로그램은 각종 입출력자료의 GUI 처리 및 선박 운동에 대한 시뮬레이션 제공 등 다양한 기능과 특성을 가지고 있다.

• 자원환경지질
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• 제52권4호
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• pp.291-297
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• 2019

단열을 통한 유체의 유동은 선형유동이 우세하다는 가정아래 Navier-Stokes 방정식에서 유도된 Stokes 방정식, Reynolds 식(또는 local cubic law), cubic law 와 같은 방정식을 이용하여 해석되고 있다. 하지만 이러한 방정식은 선형 흐름에 국한되며, 비선형 유동영역에 적용하게 되면 오류가 발생한다. 본 연구에서는 레이저 계측기를 이용하여 정밀하게 측정한 3차원 단열 자료와 Navier-Stokes 방정식과 Stokes 방정식을 지배방정식으로 한 수치모델링을 수행함으로써 비선형 유동이 일어나는 현상과 임계 레이놀즈수를 제시하였다. 레이놀즈수가 10이상이 되면 유속의 제곱에 비례하는 관성력이 점성력을 충분히 압도할 정도로 커지면서 지하수 유동이 선형영역에서 비선형 유동영역으로 전환되는 것으로 분석되었다. 이는 평균 간극과 거친 정도가 다른 두 단열에서 모두 동일하게 나타났다. 비선형 유동의 발생기작은 소용돌이 구조의 발생과 성장에 의한 것으로 알려져 있지만, 본 연구결과 단순히 소용돌이 구조가 비선형 유동을 일으키는 아니라 유속이 증가하면서 관성력의 영향이 훨씬 큰 영향을 끼치게 되어 비선형 유동이 발생하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권2호통권54호
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• pp.172-180
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• 2009

일반적으로 MR 감쇠기를 이용한 준능동 제어 시스템을 구축하기 위해서는 감쇠장치의 동적모델이 요구된다. 여기서, 동적모델링은 감쇠장치의 발생 감쇠력 및 거동 성향 등을 수치적으로 예측하는 것이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 MR 감쇠기의 동적거동을 실무적인 관점에서 합리적으로 모델링하기 위하여 다양한 동적모델 중 Power 모델 및 Bingham 모델을 적용해 MR 감쇠기의 동적거동특성을 예측 평가하였다. 이때 활용한 MR 감쇠기의 실험결과는 압착식 형태로 개발된 MR 감쇠기를 대상으로 동하중 실험을 수행하여 획득하였으며, 힘-변위 이력곡선으로부터 준능동 제어장치로의 타당성을 확인하였다. 또한, 각 동적모델의 예측성능을 평가하기 위하여 우선 실험결과를 이용해 각 동적모델 별 모델변수를 규명하였고, 이를 바탕으로 힘-속도 관계곡선 및 예측된 발생 감쇠력의 오차율을 산출하여 개발된 압착식 MR 감쇠기의 실험결과와 상호 비교 평가하였다. 최종적으로 본 연구에서 개발한 압착식 MR 감쇠기는 준능동 제어장치로 활용 가능함을 확인하였고, 평가된 두 가지 동적모델은 모두 우수한 예측성능을 보임으로써 본 연구에서 개발한 압착식 MR 감쇠기는 물론 MR유체를 이용한 다양한 형태의 감쇠장치의 거동특성을 수치적으로 예측하기 위하여 간단히 활용될 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권12호
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• pp.1489-1495
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• 2012

본 논문에서는 부유식 플랫폼의 동적 거동을 고려하여 해상 풍력 발전기 타워의 구조 해석을 수행하였다. 풍력 발전기는 플랫폼, 타워, 낫셀, 허브 그리고 3 개의 블레이드로 구성된다. 타워는 3 차원 빔 요소를 사용하여 탄성체로 모델링하여 탄성 다물체계 동역학을 기반으로 한 운동 방정식을 구성하였다. 회전하는 블레이드에는 블레이드 요소 운동량 이론에 따라 계산된 공기역학적 힘이 적용되었고, 부유식 플랫폼에는 유체정역학적 힘, 유체동역학적 힘 그리고 계류력이 적용되었다. 타워의 구조 동역학적 거동을 수치적으로 시뮬레이션하였다. 시뮬레이션 결과를 이용하여 굽힘 모멘트와 응력을 산출하고 허용치와 비교하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.57-65
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• 2022

본 연구에서는 폭약과 발파공 사이의 충전매질을 통한 충격파 전파 효과를 수치적으로 시뮬레이션하고 검증하였다. 고체(Lagrangian)와 유체(Eulerian)를 혼합 모델링하기 위해 Arbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE) 방법을 선택하였다. 시간의존적 해석은 발파공정 시간 동안 수행되었다. 폭약과 매질(공기 또는 물)을 유한 요소망으로 모델링하였고, 발파공은 시작점(폭약)에서 발파공벽에 도달하는 전파 속도와 충격력을 결정할 수 있는 강체로 가정하였다. 해석결과에 따르면 물의 전파속도와 충격력은 공기의 경우보다 컸다. 추가로 발파 작업의 실제 현장을 모델링하고 시뮬레이션하였다. 암석은 탄소성체로 가정하였다. 해석결과에 따르면 충전매질이 물인 경우 순간 충격력이 더 크고, 파쇄블록 크기는 더 작은 것으로 나타났다. 반면 발파공배면에서의 충격량은 물인 경우에 더 작았는데, 이는 파쇄에 충격에너지가 상당부분 사용되고, 파쇄로 인한 감쇠 효과에 의해 주변의 고체를 통한 압력 전파는 공기보다 작아지기 때문이다. 이로써 충전매질로서 물이 공기보다 경제성이 더 높다는 것이 입증되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.401-401
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• 2010

현대사회로 들어오면서 과거와 달리 외부에 있던 화장실이 내부로 들어오면서 변기 뚜껑을 닫지 않고 toilet flushing을 할 때 배변에 포함된 다량의 장티푸스, 포도상 구균 같은 종류의 세균이 화장실 곳곳에 퍼짐에 의하여 면역력이 약한 경우 여러 가지 세균성 질환 및 2차 감염을 통하여 장티푸스 및 피부 질환 등이 발생한다. 본 연구에서는 이런 감염을 최소화하기 위한 방법으로 플라즈마를 이용한 세변기 표면의 오염 방지처리 기술을 개발하는 것을 목표로 한다. 일차적으로 여러 가지 운용 조건에서 오염의 정도를 파악하고자 배변의 양에 따라 toilet flushing 시 피부 오염의 물질 노출 정도를 평가 하였다. 실험 방법은 배변을 모사하여 toilet system에 넣고 물을 내려 무게에 따른 물 튀김 정도와 위치 분포를 분석하였다. 밀가루 반죽의 무게가 증가하면서 피부에 닿는 물 튀김 면적이 특정 무게에서 최대 60.02 mm2까지 증가하다 감소했다. 또한 실제 측정 결과를 통하여 물 튀김의 분포가 뒤쪽에 집중되는 것을 볼 수 있었다. 이와 같이 실제 toilet flushing시 세균에 의하여 피부 오염 및 국부 감염이 발생할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 비데 동작 시 변기 내부에 잔존하는 세균 자체가 확산되는 정도를 3차원 유체 역학 모델링으로 예측하였다. 앞으로 세변기 뚜껑의 플라즈마 표면처리 및 toilet flushing 유로 디자인 개선을 통해 세균의 잔류 및 퍼짐을 최소화함으로써 최종적으로 세균성 질환을 줄일 수 있는 방법을 개발하는 것이 본 연구의 1단계 목표다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권9호
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• pp.3119-3124
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• 2010

본 논문은 엔진 베어링에서 크랭크샤프트의 경사도를 고려했을 때와 고려하지 않았을 때 유막 동적거동을 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 해석하였다. 본 해석은 탄성유체윤활 이론을 바탕으로 하여 최소유막의 동적특성을 수치적으로 해석하였다. 유막설계에 매우 중요한 인자인 크랭크샤프트 경사도를 고려하기 위하여 크랭크샤프트와 엔진베어링을 탄성체로 모델링 하였다. 유막거동해석을 위한 경계조건으로는 엔진 베어링에서 발생하는 비선형 구속력과 굽힘 모멘트를 고려하였고 이에 따른 크랭크샤프트의 경사도 영향을 고려함으로써 좀 더 실제 현상과 유사한 모델링을 수행하였다. 해석결과 엔진 베어링의 성능에 가장 큰 영향을 미치는 최소유막두께가 크랭크샤프트의 경사도를 고려하지 않았을 때보다 고려하였을 때 16%에서 24%정도 감소하는 것을 알 수 있었다. 또한, 해석결과에서와 같이 크랭크샤프트 경사도 증가는 최소유막두께의 감소를 유발하고 이에 따른 베어링 파손을 예측할 수 있었다. 따라서 본 논문의 해석결과가 자동차 엔진 베어링 설계 시 매우 유용한 자료로 사용될 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.71-71
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• 2018

해상 교통량 증가에 따라 선박 사고로 인한 대형 해양 오염사고가 많이 발생하고 있다. 유조선 충돌에 따른 선체 파공은 원유의 바다 유출을 야기하여 심각한 해양오염을 유발하므로 이러한 사고에 대해서 신속한 방재 대응력이 요구된다. 작은 파공은 목제 플러그를 인위적으로 삽입하여 봉쇄하는 것이 일반적이지만, 대형 파공의 경우 사람이 직접 봉쇄하기에는 어려워 기계적 봉쇄장치 개발이 요구된다. 파공봉쇄 장치 개발을 위해서는 유체의 유출유속을 정확하게 아는 것이 중요하다. 이 연구에서는 2007년 태안 기름유출 사고에서 관측된 초기수심 7.5 m, 직경 30 cm의 파공에 대해서 고해상도 CFD 모델링을 수행하여 수심별 기름 유출 유속의 분포를 계산하였다. 비중 0.85이며, 원유의 온도 $20^{\circ}C-100^{\circ}C$ 조건에 따른 점성계수 $4-12cP(mPa{\cdot}s)$ 조건에서 파공을 통한 원유 유출을 고해상도 모델링한다. 모델링 결과를 분석하여 원유유출에 대한 마찰손실계수와 유량계수의 범위를 레이놀즈수의 함수로 제시한다.

• 터널과지하공간
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• 제29권3호
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• pp.197-213
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• 2019

본 연구에서는 TOUGH-FLAC 연동해석기법을 이용하여 Mont Terri 지하연구시설에서 수행된 단층 내 물 주입시험을 수치적으로 모델링하고, 단층의 재활성과 수리역학적 거동 특성을 살펴보았다. TOUGH2 해석에서는 단층을 Darcy의 법칙과 삼승법칙(Cubic law)을 따르는 연속체 요소로 모델링하였으며, FLAC3D 해석에서는 미끄러짐과 개폐가 허용되는 불연속 인터페이스 요소를 통해 모사하였다. 현장에서 획득한 단층의 균열개방압력(fracture opening pressure), 주입율, 모니터링 압력, 변위 곡선 등을 바탕으로, 단층의 탄성적 변형과 파괴에 의한 수직팽창 특성을 반영할 수 있는 수리간극모델과 수리역학 커플링 관계를 해석모델에 반영하였다. 한편, 현지응력 조건, 단층의 강도 및 변형 특성에 따른 파라미터 해석을 실시하여 각 입력변수가 해석 결과에 미치는 영향을 분석하였으며, 이를 통해 현장시험 결과를 가장 잘 재현할 수 있는 파라미터 조합을 선정하였다. 해석 결과, 균열개방압력에서 단층의 주입율과 모니터링 압력이 크게 증가하는 현상을 합리적으로 재현할 수 있었다. 하지만, 동일한 입력 변수 조건에서 단층의 전단변위와 파괴영역의 범위는 현장시험 결과에 비해 과대평가되는 결과를 보였다. 이는 해석모델에서는 고압의 주입조건에서 단층의 지속적인 전단파괴가 유도되는 반면, 현장에서는 수리간극의 변화가 전단 미끄러짐보다는 인장력에 의한 단층면의 개방(tensile opening)에 크게 의존하는 것으로 추정되기 때문이다.