• 한국방재학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.21-28
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• 2009

국내 조선소는 빈번하게 태풍에 의해 영향을 받는 해안에 위치하며, 풍하중에 취약한 많은 경량 구조의 시설물들로 이루어져 있다. 본 연구에서는 주변 지형과 조선소내부 건물의 영향까지 고려하여 시설물의 강풍에 대한 위험 분석을 수행하였다. 몬테카를로 시뮬레이션에 의해 대상 지역의 극한 풍속을 추정하여 전산유체역학 해석을 위한 입사풍속으로 설정하였으며, 난류 유동을 고려한 전산 유체 해석을 이용하여 시설물 표면에 발생하는 풍압과 조선소 사업장 내의 풍속 분포를 추정하였다. 결과로서 일부 시설물에는 설계 하중보다 높은 풍하중이 작용하여 보강이 요구되는 것으로 판단되며, 향후 설계 풍하중을 고려하는 경우 주변의 국부적 지형 변화와 건물 배치를 고려해야 할 것으로 나타났다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권1호
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• pp.119-125
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• 2018

입자기반 전산유체역학 기법은 유체역학에서의 라그란지안 접근법에 기반을 두고 있다. 입자기반 방식은 입자 각각이 물리량을 가지고 움직이며 이러한 입자의 움직임을 추적하는 방식으로 유체의 거동을 구현할 수 있다. 이러한 방식은 격렬한 움직임에 의한 자유표면 혹은 경계면의 운동 재현에 우수성이 있으나 연속체역학을 위반할 수 있다는 문제점 역시 포함하고 있다. 이를 반대로 말하자면 특별한 조치를 취하지 않는 경우에는 연속체가 아닌 물질에 대한 구현이 매우 쉽게 가능하다는 것이기도 하다. 이에 따라, 기존의 유체에서 사용되는 입자기반 전산해석방식을 지배방정식 단계에서부터 고체입자형으로 변형이 가능하다는 것을 알 수있다. 본 연구에서는 입자기반 전산해석방식을 고체입자에 알맞은 형태로 변환하였다. 변환을 위해 유체에서 사용되는 점성항을 제거하고 대신 마찰항을 추가하였다. 본 연구에서 개발된 고체입자형 전산해석 프로그램을 이용하여 고체입자의 붕괴를 구현하였으며 이를 유체입자 붕괴와의 비교를 통해 입증하였다. 또한 유체입자가 가질 수 없는 고체입자만의 특성인 안식각을 구현하여 고체입자를 위한 입자기반 전산해석 프로그램을 완성하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제41권6호
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• pp.451-466
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• 2017

원양어선 제501 오룡호는 황천 중인 베링해에서 조업 후 피항하던 중 개구부를 통한 침수로 인하여 침몰하였으며 많은 선원들이 사망하고 실종되었다. 본 연구에서는 유체-구조 연성(Fluid-Structure Interaction, FSI) 해석기법의 고도 정밀 M&S(highly advanced Modeling & Simulation) 시스템을 사용하여 실선 침수 침몰 시뮬레이션을 수행하여 침몰사고의 과정을 정확하고 과학적으로 분석하고자 하였다. 베링해 침몰사고 시의 기상 및 해상상태를 객관적으로 확보하기 위하여 침몰사고 지역의 시간대별 기상 및 해상 시뮬레이션을 수행하여 침몰사고 당시 파랑과 강풍 등을 분석하고, 불규칙 파랑과 강풍 스펙트럼을 사용하여 구현하였다. 사고선박의 선체 도면 등을 통하여 선박의 선형, 배치 및 중량 분포와 외부 해수 침수 개구부 및 선내 침수 경로를 분석하고 주요 탱크들의 용적과 그들의 중량 분포를 추정하여 침수 침몰 시뮬레이션을 위한 시나리오를 작성하고, 사고선박의 전선과 유체(공기 및 해수)를 상세 모델링을 하였다. 본 연구를 통하여 침수 침몰사고는 단순한 복원성의 부족으로 인한 일반적인 전복 침몰사고와는 다소 차이가 있다는 것도 확인할 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 추계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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• pp.6-8
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• 2001

차단기 내에 위치하는 이동부에서 작용하는 힘은 외부 조작력 외에도 여러 가지가 존재하며 이들 힘의 상호작용으로 인해 이동부의 스트로크 곡선이 결정된다. 또한, 이 힘들에 따라 차단기에서의 아크 소호시간, 차단기의 성능 등이 영향을 받으므로 이동부에서 작용하는 힘들의 해석이 필요하다. 이 힘들은 유체의 밀도와 압력, 이동부의 기계적 구조 등을 고려하여 해석이 되며, 이 힘들을 해석함으로써 결과적으로는 차단기의 동작특성을 파악할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 힘들을 정의하고 이들 각각에 대하여 해석한다. 이동부에서 작용하는 힘들을 해석하기 위해서 먼저 이동부에서의 운동방정식을 세우고 이를 시뮬레이션하여 스트로크 곡선과 이동부에서의 힘들을 얻는다. 이렇게 얻어진 결과를 실험 값과 비교하고 이동부에서 작용하는 힘들에 대해 논의한다.

• 화약ㆍ발파
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• 제40권2호
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• pp.1-14
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• 2022

본 연구에서는 발파전색재료와 밀폐용 플러그 장치의 압력 구속 효과를 평가하기 위하여 충격챔버 모델을 구성하여 발파 수치해석을 수행하였다. 현재 개발 중인 전단농화유체 기반의 전색물질과 일반적으로 사용되고 있는 전색재료인 모래의 전색효과를 서로 비교하였다. 또한 발파공 내부압력의 구속효과 강화를 위한 세 가지 형태의 플러그 장치를 시뮬레이션에 적용하였다. 그 결과로서 전단농화유체 기반의 전색재료가 모래전색보다 전색효과가 더 우수한 것으로 나타났다. 또한 전단농화유체 기반의 전색물질과 플러그 장치를 복합적으로 사용하였을 때 발파공 내의 폭발가스의 작용 시간과 영향범위를 효과적으로 향상할 수 있을 것으로 분석되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권4호
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• pp.271-280
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• 2016

근접거리에서의 폭발하중의 정확한 정량화에 대한 요구는 주요기반시설물, 빌딩 및 교량의 안전설계가 근접폭발에 대한 것이라는 점에서 매우 중요하다. 근접폭발에 대한 입사 및 반사압력은 높은 압력과 온도로 인하여 사용가능한 압력변환기로는 직접적인 측정이 매우 힘들며, 이는 근접거리에서의 압력과 충격량에 대한 합당한 예측을 가능하게 하는 확인되고 검증된 전산유체역학코드를 필요로 한다. 본 논문은 입사 및 반사 초과압력 및 충격량의 산정에 대하여 CFD 코드를 확인하고 증명하기 위한 수치해석에 대하여 소개하였다. 연구는 근접거리에 초점을 맞추어 수행되었으며, 근접폭발 시뮬레이션을 최적화하는 메쉬크기에 대에 대해서도 제안하였다.

• 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.

• 한국항해항만학회지
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• 제44권3호
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• pp.264-274
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• 2020

로로 페리선은 급선회 시 선박의 선미부 객실의 증개축으로 인한 무게중심 상승, 과도한 화물적재, 발라스트 부족 등으로 인한 복원성 결여 및 고박 부실 등의 여러 가지 원인으로 전복되어 해저에 침몰하였다. 이 연구의 목적은 유체-구조 연성(Fluid-Structure Interaction; FSI) 해석기법을 이용하여 급선회에 따른 빠른 침수 및 전복에 이어 침몰사고로 진척된 원인을 과학적이고 정확하게 규명하고 분석하는 것이다. 이를 위해 사고 당시의 동영상과 사진들을 분석하여 시간에 따른 선박의 정확한 자세를 구현하고, 이에 따른 화물 이동과 선체 외부의 해수 유입구와 선체 내부에서의 유입된 해수의 이동 경로에 따른 해수 유입량을 실선 부양 시뮬레이션 및 유체정역학적 특성치 프로그램을 사용하여 정확히 검증하여 실선 침수·침몰 시뮬레이션을 수행하여 사고원인을 정확하고 객관적으로 규명하고자 하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.71-78
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• 2015

LNG 선박에서 발생하는 슬로싱 충격하중은 다상유동 및 기체의 압축효과에 따라 CCS에서 발생하는 압력과 구조응답에 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 슬로싱 운동 시 LNG의 유동에 의해 발생하는 슬로싱 충격을 시뮬레이션하기 위해서 다상유동을 적용한 수치해석 모델을 제시하였으며, 그 결과를 실험과 비교하여 타당성을 검토하였다. 또한 효율적인 구조 응답 계산을 위해 분사모델을 이용한 유체구조 연성해석 방법에 대해서 검토하고 멤브레인형 Mark III 화물창의 강도평가에 적용하여 LNG 화물창의 강도평가를 위한 가능성을 검토하였다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.170-170
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• 2017

기후변화 따른 스마트팜 돈사 외부 환경의 변화에 대응하고, 사육 환경을 능동적으로 개선하기 위한 연구가 수행 중이다. 돈사 내 열전달 요소 간 상호 역학성 분석을 위해서 고려해야할 사항은 입기구, 보온 등, 열풍기, 단열제, 위치, 방향, 돈사의 연평균 온도, 습도, 연중 일사량, 가축의 열복사 등 상호 복잡하게 연관되어 있는 물리량이다. 돈사 전체 열손실, 자연발생 에너지량, 강제발생 에너지량, 난방용량 등을 고려한 순간 열부하 산정을 위한 여러 방법 중 우선적으로 CFD(Computational Fluid Dynamics)를 이용하였다. 순간 열부하 산정을 위한 해석 도구 선정에 있어서 다양한 유체 및 기체 전산 유체역학 Solver(Fluent, Open-FOAM, Blender)를 고려하였다. 공간 Mech를 수행하기 위한 도구로는 공개 소프트웨어 인 FreeFem++ 3.51-4 (http://www.freefem.org)를 이용하였다. 이 과정에서 일부 기체 (암모니아)의 농도를 난수로 변화시키는 기법을 적용하여 가상적으로 돈사의 환경을 Pseudo 시뮬레이션 하였다. 결과적으로 Fluent에 비하여 OpenFOAM을 이용하여 얻은 열유동의 방향(속도)과 크기 백터가 상대적으로 크게 나타났다. Fluent가 시계열 상에서 혼합 기체 물리량 변화를 무시할 수 있는 안정되고 균일한 환경에 적합하기 때문인 것으로 판단되었다. Blender의 경우 Lattice Boltzmann methods 과 Smoothed-particle hydrodynamics 방법을 이용한 유체/입자 동력학 모델링을 제공함에 있어 시각적 효과를 강조하는 기능에 중점을 두었다. Fluent와 Blender에서 제공하는 해석 연산 모듈의 정확성 검증을 위해선 공간 분해능을 높인 정밀 계측 시스템을 이용하여 검증할 필요가 있다. Open-FOAM를 이용한 열부하 분석 수행이 상대적으로 높은 절대값을 보이는 특성은 열부하 제어 시스템의 Overshoot를 유발할 가능성이 있으므로 이에 대한 해석 모델의 보정이 추가적으로 필요할 것이다. CFD의 한계인 시간 복잡도를 낮추고 상대적으로 높은 시계열 분해능을 확보할 경우 돈사 내 환기시스템에 맞는 소요 환기량 실시간 산정이 가능해지고 외부기상 및 돈사내부 복사열을 활용함과 동시에 돈군 순환에 상응하는 실시간 열부하 관리 시스템 도출이 가능할 것이다.