• 기계저널
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• 제56권12호
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• pp.46-50
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• 2016

이 글에서는 유연한 수중 동물들의 다양한 추진 및 감각 기관의 형태와 기능을 이해하기 위한 유체-구조 상호작용 연구와 이를 기반으로 한 자연모사 공학 응용에 대해 소개하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1A호
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• pp.49-53
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• 2012

해안사면의 침식을 막기 위한 해안구조물이 해저면과의 경계면에서 파랑에 의하여 세굴이 발생 할 수 있으며, 세굴에 의한 기초지반의 유실로 해안구조물의 붕괴에 이를 수 있다. 이러한 세굴 현상을 방지하기 위하여 기존의 직립식 해안구조물을 다양한 형태의 해안구조물로 개선하여 제작할 수 있다. 이러한 해안구조물의 세굴 방지 효과를 검증하기 위해서는 많은 비용이 요구되는 조파 실험이 필요하다. 조파실험에 선행하여 모델링을 수행하고 실험결과의 검증 및 추가 분석을 하는 과정을 통해서 큰 비용 절감 효과를 기대할 수 있게 된다. 본 연구에서는 조파실험 해석기법을 제안하기 위해서 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하여 유체-구조 상호 작용을 고려한 조파 실험 모델링을 하고, 해안구조물과 상호작용에 의한 유체 흐름을 분석하였다. 본 연구에서는 직립형, 경사형, 계단형, 사석형의 4가지 해안구조물의 세굴이 발생 가능성이 높은 위치를 선정하여 유속을 통하여 성능을 비교 분석하였다.

• 전산구조공학
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• 제7권2호
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• pp.4-10
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• 1994

컴퓨터 성능과 전산유체역학 분야는 지속적으로 발전하고 있으므로 이에 따라 유체의 유동장은 더욱 정확하고 상세히 묘사할 수 있게 될 것이며, 더불어 ALE유한요소법 등과 같은 유체-구조 상호작용해석 기법이 발전해 나갈 것이다. 따라서, 현재 수행되고 있는 풍동실험은 다양한 모형제작으로 인한 비용문제와 완성된 모형의 정밀도 문제, 각 모형에 대한 반복적인 실험과정 등 적절한 설계형상을 선택하는 과정에서 효율성이 낮은 경우가 많으므로 수치해석에 의한 내풍안정성 평가과정을 병행함으로써 실험의 효율성이 낮은 부분을 보완, 최소화할 수 있을 것이다. 특히 적은 비용 및 시간내에 개략적인 내풍안정성 파악이 요구되는 개념설계 및 초기설계단계에 근사적인 내풍안정성 검토 기술로서 결과적으로 활용될 수 있을 것이다. 또한 수치해석기법의 가장 큰 장애요인었던 유체 유동장의 모사정도가 향상됨에 따라 수치해석에 의한 장대구조물의 내풍안정성해석은 앞으로 상당한 발전이 있을 것으로 전망된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.271-281
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• 2005

외부유체를 유한요소화 할 경우 경계조건을 만족시키도록 무한반경까지를 모델링 할 수 없으므로 이를 보정하기 위하여 유한경계에서의 경계조건으로 발산경계조건을 사용하였다. 외부유체의 모델링에서 적용한 수치모델은 쉘 요소 및 유체요소를 축대칭 구조물의 특성을 이용한 링요소로 모델화하여 자오방향 모우드와 주변방향의 파형 모우드를 변수분리함으로써 지진하중 등의 해석에서도 수십 개의 링요소에 의해 정해에 근사한 값을 얻을 수 있도록 하였다. 축대칭 쉘 구조물과 유체-구조물의 상호관계는 접촉면에서 구조물의 가속도와 유체의 압력관계를 이용한 부가질량을 유체를 비점성, 비압축 및 비회전으로 가정하여 유한요소법에 의해 구하였다. 이에 따라 구조물의 변형에 따른 외부유체 효과를 고려한 부가질량매트릭스를 얻을 수 있었으며, 이에 대한 수치해석을 통하여 고유진동해석 및 지진하중을 주하중으로 한 동적해석을 실시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.319-327
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• 2017

본 연구에서는 콘크리트 석션식 지지구조물을 사용한 해상풍력발전시스템의 지진응답 해석을 수행하여 그 거동 특성을 파악한다. 전체 시스템을 RNA, 타워, 지지구조물로 구성된 구조계와 이에 접하고 있는 유체 및 지반의 부분구조로 분리하여 운동방정식을 유도한다. 구조계에 작용하는 유체의 동수압과 지반의 상호작용력을 산정하고, 이를 구조계의 운동방정식과 결합하여 전체 시스템의 지배방정식을 도출한 후, 이 방정식의 해를 구하여 해상풍력발전시스템의 지진응답을 계산한다. 해석 결과로부터 지반-구조물 상호작용은 콘크리트 석션식 지지구조물에 의해 지지된 해상풍력발전시스템의 지진응답을 크게 증가시킬 수 있음을 확인할 수 있다. 특히, 지반의 유연성으로 인해 시스템의 고차 고유모드 응답이 증가할 수 있으므로, 해상풍력발전시스템의 동적거동 산정 시에는 반드시 지반-구조물 상호작용의 효과를 고려하여야 할 것이다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.156-168
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• 2022

기존 케이슨방파제의 전면 또는 후면에 추가로 케이슨을 설치하여 구조물의 안정성을 향상시키기 위한 설계 및 시공사례가 수행되고 있다. 기존 케이슨과 신규 케이슨사이에 존재하는 유체의 공진으로 구조물에 작용하는 파력이 과도하게 해석되는 현상이 포텐셜이론 기반의 수치해석에서 발생된다. 본 연구에서는 상용 프로그램인 ANSYS AQWA에서 제공되는 댐핑존 옵션을 이용하여 입사하는 파랑과 케이슨들간의 상호작용 영향에 의해 개별 케이슨에 작용하는 파력 분포 특성을 분석하였다. 공진이 발생되는 유체에 댐핑존을 적용하여 댐핑계수 변화에 따른 케이슨에 작용하는 파력을 도출하였다. 또한 전후 케이슨간의 간격 및 좌우 케이슨간의 간격 변화에 따른 개별 케이슨에 작용하는 파력 특성을 주파수영역 수치해석을 통해 검토하였다.

• 전산구조공학
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• 제5권4호
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• pp.103-111
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• 1992

본 논문에서는 직사각형 형태의 사용후 핵연료 저장구조물에 대한 내진해석을 다루었다. Eulerian과 Lagrangian의 두가지 해석방법을 사용하여, 그 결과를 비교하였다. Eulerian접근방법에서는 유체 운동에 대한 Laplace방정식의 경계치 문제를 푼 반면, Lagrangian 접근방법에서는 저장구조물은 고체 유한요소로 모형화 하였고, 내부유체는 유체 유한요소로 모형화 하였다. 유체영역을 모형화 하는데 사용된 유체요소의 강성을 적절히 산정하기 위하여 (1*1)의 감차적분을 적용하였다. 응답스펙트럼해석법으로 유체-구조물 상관관계의 내진해석을 수행한 결과, 두 접근방법으로 구한 벽면에 작용하는 유동압이 잘 일치함을 알 수 있었다. 또한 벽면 유연성의 영향을 포함할 경우, 지진 발생시 벽면에 작용하는 유동압이 크게 증가할 수 있음을 알았다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제3권3호
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• pp.193-199
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• 2015

슬로싱 하중은 LNG 화물창의 내부 구조물에 강한 충격을 유발시킨다. 이는 슬로싱 하중에 의해 평면이나 구석 부위에 순간 압력을 증가시키기 때문에 멤브레인 타입의 화물창에서는 매우 위험하다. 멤브레인 타입의 화물창은 선체구조에 비해 매우 유연하므로, 유체-구조 상호작용은 슬로싱 하중을 받는 화물창의 구조해석에서 매우 중요한 역할을 한다. 본 연구는 유한요소해석 기법을 이용하여 LNG 유체와 KC-1 단열시스템의 경계에 대시포트를 이용하여 유체-구조 상호작용을 고려한 해석 방법에 대해 다루었다. 결론적으로 표면 완충 효과를 적용하였을 경우, KC-1 단열시스템의 폴리우레탄폼에서 발생하는 최대응력이 약 1.5 배 낮아지는 효과가 있음을 알아내었다.

• 전산구조공학
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• 제6권2호
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• pp.17-22
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• 1993

본 고에서는 다공매체에서 고체/유체의 상호작용을 조합해석할 수 있는 유한요소모델 개발현황을 살펴보고 이를 이용하여 다공매체의 단계적 굴착 시뮬레이션을 수행할 때 현재 널리 사용하고 있는 전응력해석에 의한 결과와의 차이점을 살펴보고자 한다.

• 전산구조공학
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• 제26권2호
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• pp.43-47
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• 2013