• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2016.05a
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• pp.88-89
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• 2016

선택적 환원 촉매(SCR : Selective Catalytic Reduction) 시스템은 대기오염을 예방하기 위한 배기가스 처리장치 중 하나이다. 본 연구에서는 전산유체역학(CFD : Computational Fluid Dynamics)를 사용하여 SCR 시스템 의 효율향상을 위하여 ANSYS-CFX package를 이용하여 점성 유동 해석을 수행하였다. SCR 시스템의 점성 유동 흐름의 전산 유체 역학을 이용하여 시뮬레이션하기 위하여 Navier-Stokes 방정식을 지배방정식으로 사용하였다. CATIA V5를 사용하여 SCR 시스템의 형상을 3D 모델링을 하였고, 암모니아와 배기가스의 혼합 비율을 확인하기 위해 요소수 분사 노즐의 위치를 변경하였다. 요소수 분사 노즐은 배기관의 입구로부터 1/3, 1/2, 2/3에 위치한다. 또한, 분사 노즐의 위치가 배기관 입구의 1/3에 위치할 때 노즐의 분사구수에 따른 효율을 확인하기 위하여 분사구수를 4Hole, 6Hole, 8Hole일 경우를 확인하여 비교하였다. 시뮬레이션의 결과로는 배기관 입구에 가까울수록, 분사구수가 많을수록 효율이 좋아짐을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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• 2022.01a
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• pp.345-348
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• 2022

본 논문에서는 유체 시뮬레이션(Fluid simulation)중 화염에서 표현되는 불똥 입자(Fire-flake particle)의 생성, 움직임과 삭제를 효율적으로 학습하고 표현할 수 있는 인공지능 기법에 대해 소개한다. 유체 시뮬레이션을 계산하기 위해서는 일반적으로 수치해석학과 같은 학문의 이해가 필요하며 불똥이나 거품과 같은 유체의 2차 효과(Secondary effect)는 기반유체(Underlying fluids)를 통해 추출되기 때문에 복잡하고 계산양이 많아진다. 이러한 문제를 완화하고자 본 논문에서는 인공신경망을 이용한 분류 모델 학습을 통해 격자 내에서 표현되어야 하는 불똥 입자의 생성을 학습하고, 다항 회귀 모델 학습을 통해 불똥 입자의 움직임을 예측한다. 또한, 불똥 입자가 삭제되어야하는 상태를 네트워크 학습을 통해 얻어내며, 수명(Lifespan) 임계값 조절하여 다양한 장면에서 불똥을 제어할 수 있다. 결과적으로 화염의 움직임을 기반으로 불똥의 움직임을 복잡한 수학식이나 디자이너에게 의존하지 않고 인공지능 학습을 통해 쉽게 제어하고 예측하는 결과를 보여준다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.2-5
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• 2011

최근 들어 수치해석법의 발달에 힘입어 과거에는 시도할 수 없었던 많은 현상에 대한 특성을 평가할 수 있게 되었다. 그중 전산유체역학(CFD)는 많은 공학 분야에 활발히 적용되고 있으며, 건축에서는 기체나 유체의 유동해석이 필요한 건축환경, 건축설비, 소방설비 분야에서 그 필요성 및 적용성이 널리 인식되었다. 건축분야에서 CFD해석의 또 다른 적용분야는 풍하중에 대한 영향을 평가하는 것이다. 이미 국내외에서 많은 연구와 실제 적용사례가 보고되고 있으며, 향후 더욱 활발한 적용이 예상된다. 본 논문에서는 CFD해석의 적용사례 및 해석과정에 대해서 소개를 통해, CFD해석에 대한 이해를 돕고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.231.1-231.1
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• 2014

열 플라즈마(thermal plasma) 는 저온 플라즈마(cold plasma)와 달리 이온과 전자와 중성입자들이 충분한 에너지 교환으로 인해 열평형 상태를 가진다. 열 플라즈마를 생성 시킬 때 전극 사이에서 아크방전을 시켜 제트 형태로 플라즈마를 발생시키는 것을 플라즈마 토치(plasma torch)라고 한다. 이러한 플라즈마 토치는 화학 원소 분해, 강판 절단, 유해 기체 분해 등으로 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 플라즈마 토치를 수치적으로 해석하여 플라즈마의 특성을 알아보았다. 수치해석적 접근방법으로 열 플라즈마는 LTE (local thermodynamic equilibrium)을 가정하였으며 one-fluid 이론을 적용하였다. 이때 사용된 코드는 DCPTUN으로서 $C^{+}^{+}$로 작성된 열플라즈마 유동의 특성해석 코드인 동시에 SIMPLE 알고리즘을 이용한 유체 코드이다. 시뮬레이션은 2차원 축대칭이며 정렬격자계 및 비정렬격자계 모두에서 사용이 가능하도록 되어있다. 또한 맥스웰 방정식을 통해 electromagnetic field를 풀도록 하여 RF 시뮬레이션이 가능하도록 하였다. 이와 같은 열 플라즈마 시뮬레이션을 통해서 플라즈마 토치의 특성을 알아보았다.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.81-81
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• 2017

본 연구는 전산유체역학(CFD)을 이용하여 트랙터 캐빈 내부의 온도 변화 시뮬레이션 모델을 개발하고 이를 통해 공조장치의 위치를 최적화 하는 것을 목적으로 하였다. 자동차나 열차를 대상으로 시뮬레이션을 이용한 차량 내부의 유동 해석 연구 사례는 많으나, 트랙터를 대상으로 한 연구 사례는 적다. 이에 트랙터의 공조장치를 설계하고 그 성능을 검증할 때 시뮬레이션 모델을 활용한다면, 인력, 시간 등의 손실을 줄일 수 있을 것이다. 본 연구에서는 상용 CFD 프로그램을 활용하여 공조 장치의 위치에 따른 세 가지 트랙터 캐빈 모델을 제작한 뒤, 각각의 모델에 대해서 열 유동 해석을 수행하였다. 시뮬레이션 결과가 실제 트랙터의 시험 결과와 비슷한 경향을 보이고 있음을 확인할 수 있었으며 이를 통해 모델의 적합성을 확인하였다. 또한 세 가지의 캐빈 모델 중 탑승자에게 가장 쾌적한 환경을 제공할 수 있는 모델은 기존의 국내 트랙터와 같은 천정부에 공조 장치가 있는 것이 아니라, 핸들이 있는 전면부에 위치하는 것이 가장 적합하다는 것을 확인할 수 있었다

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.163.1-163.1
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• 2013

플라즈마 시뮬레이션을 수행하기 전에 현 컴퓨터의 계산 능력범위 내에서 물리적으로 타당하게 설명할 수 있는 수치 해석 방법을 먼저 정한다. 예를 들면, 가스 반응이 많고 각 가스 반응 중에 중요가스 반응을 빠르고 선택적으로 선별하고자 할 때, 혹은 외부 입력 변화에 따른 플라즈마 종의 온도 또는 밀도를 대략적으로 파악하고자 할 때는 공간적인 분포를 고려하지 않는 0차원 global 모델링을 이용한다. 압력이 높고 충돌이 빈번한 경우에는 플라즈마를 유체적인 관점에서 기술이 가능하므로, 볼츠만 방정식에서 속도에 관한 0차, 1차, 2차 모멘텀을 이용하여 유도된 유체 방정식을 이용한다. 반대로 압력이 낮고 충돌이 거의 없는 경우에는 플라즈마 입자를 개별적으로 추적하는 입자 전산 모사 방법을 이용한다. 지금까지는 앞에서 언급한 예와 같이, 개별 플라즈마 상태에 맞는 시뮬레이션 코드를 각각 만들어야 했고, 각 코드를 개별적으로 유지 보수해야 했다. 하지만, 개별적으로 코드를 유지 보수를 해야 할 경우에는, 동일한 기능을 하는 함수를 반복적으로 각 코드에 입력해야 하는 불편함이 따르고, 각 수치해석 방법의 장점을 모은 하이브리드 방법과 같은 전사모사를 개발할 때 각 기능을 통합해야 하는 어려움이 따른다. 또한 지금까지 개발된 대부분의 플라즈마 코드는 외부 입력에 대해 유연하지 못한 대처로 새로운 가스 반응을 추가하거나 새로운 수치해석 방법을 추가할 경우에는 코드를 전체적으로 수정해야 하는 어려움이 있었다. 따라서 코드를 통합적으로 관리할 수 있고, 외부 입력에 대해 유연하게 대처할 수 있는 시뮬레이터가 필요했다. 여기에서는 객체 지향 언어인 C++ 언어를 이용하여, 사용자 입력에 대해 유연하게 대처할 수 있고, 복잡한 화학 반응을 특정 수치 해석 방법에 상관없이 통합적으로 관리할 수 있는 코드를 개발하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.213-213
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• 2011

본 논문에서 연구하고자 하는 팬은 대형 차량용 라디에이터 냉각팬으로써 수치해석을 통한 일반적인 팬의 성능 평가시 팬과 쉬라우드의 형상만을 이용하여 시뮬레이션 하지만 라디에이터를 거쳐 공기가 유입되는 실제 현상에 좀 더 가깝게 모사하고자 라디에이터의 압력 부하를 고려한 시뮬레이션을 수행하였고 기존 해석 결과와 비교하였다. 연구된 냉각팬은 쉬라우드의 전방에 라디에이터가 설치되며 라디에이터를 통하여 공기가 유입되기 때문에 라디에이터의 압력 부하에 따라 팬 성능에 영향을 준다. 라디에이터의 압력 부하 성능을 모사하기 위하여 쉬라우드 입구에 박스 형태로 라디에이터의 외부 크기를 모델링 한 후 수치해석 시 porous media model을 사용하여 풍속에 따른 압력 강하 곡선을 적용하였다. 수치해석에서 porous media model을 적용할 경우 실제적인 형상 모델링 없이도 실험으로부터 도출한 성능곡선을 조건으로 입력하여 실제 현상에 가까운 시뮬레이션을 할 수 있다. 그리고 팬 날개수 증가에 따른 해석을 수행하여, 날개수 변경에 따른 성능개선의 여지를 확인 하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.36 no.12
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• pp.1653-1661
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• 2012

In this study, the pressure drop changes and structural characteristics of a SMART rod bundle under the effect of a coolant were investigated. The turbulence model of the BSL Reynolds stress model was used to model the coolant flow, and a fluid solid interaction simulation was conducted. First, fuel rod vibration analysis was performed to confirm the natural frequency of the fuel rod, which was supported by spacer grid assemblies, and this was compared with experimental results. From the experimental results, the natural frequency was found to be 48 Hz, and the error compared with the simulation results was 2%. The pressure drop at the rod bundle was calculated and compared with the experimental data; it showed an error of 8%, demonstrating the simulation accuracy. In the flow analysis, the flow velocity and secondary flow at different domains were calculated, and vortex generation was also observed. Finally, through the fluid solid interaction analysis, the fuel rod displacements caused by flow-induced vibrations were calculated. Then, calculated displacement PSD at maximum displacement happed point.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.39 no.6
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• pp.614-619
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• 2015

In this study, a dynamics model was developed to predict the motion performance of an Autonomous Underwater Vehicle (AUV). The dynamics model includes basic dynamic state variables of the hull and force terms to determine the motion of the AUV. The affecting terms for the forces are hydrostatic force, added mass, hydrodynamic damping, lift and drag forces. The force terms can be calculated using analytical and Computational Fluid Dynamics methods. For the underwater motion simulation, a simple PD controller was used. Also, the AUV was tested in a water tank and near sea for the partial verification of the fluid drag force coefficients and way-point tracking motions.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2016.05a
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• pp.50-54
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• 2016

해양사고 원인규명 통합 분석 시뮬레이션 시스템은 해양사고가 발생하는 과정(선회)을 포함하여 충돌, 좌초, 접촉, 전복, 침수 및 침몰 등의 해양사고를 유체-구조 연성 해석기법의 고도 정밀 M&S 시스템을 사용하여 과학적으로 해양사고의 원인을 분석하고 사고의 손상과정을 체계적으로 재현할 수 있는 시스템이다. 해양사고는 육상과 공중에서 발생하는 자동차와 비행기 등의 충돌이나 추락사고와는 달리 공기의 밀도보다 천배의 물에서 발생하므로 물에서 부양되고, 운동하고, 선내에 물이 침수되고, 운항 중일 때 파도도 생성시키고, 두 물체가 근접할 경우에는 압력이 압착되고, 두 물체가 스쳐 지나거나 안벽이나 해저를 근접하여 운항할 경우에는 압력이 저하되는 등 물에서의 연성효과(interface effect)를 충분히 고려하여 재현할 수 있어야 정확하게 해양사고의 원인을 규명 및 분석할 수 있을 것이다. 또한 황천에서 발생하는 해양사고일 경우에는 강한 조루, 강풍 및 해일성 파도 등을 불규칙 스펙트럼을 사용하여 정확히 구현하여야 황천에서 발생하는 해양사고의 원인을 충분히 분석할 수 있을 것이다. 이러한 해양사고 통합 분석 시뮬레이션 시스템을 이용하여 과학적이고 정확한 해양사고의 원인규명 및 분석으로 심판의 획기적인 신뢰 구축과 심판 지연에 따른 사회적 비용을 최소화하고, 해양사고의 원인과 과실 책임, 나아가서 사고 재발방지 대책수립 등에도 활용하는데도 크게 기여할 것으로 사료된다.