• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제21권3호
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• pp.285-293
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• 2000

나이에 의한 외부의 환경조건의 변화는 이에 적응하려는 척추의 구조적인 변화를 가져온다. 이러한 구조적인 변화는 척추의 biomechanical 거동에 영향을 미칠 것이다. 이러한 구조적인 변화의 효과를 연구하기 위하여, 나이에 의한 척추의 재료 및 기계적인 물성의 변화는 제외되었다. 유한요소법 (finite element method)에 의한 lumbar spine model (L3-L4)에 있어서, Annulus 의 유한요소 모델은 laminate composite elements로서 16개의 layer와 6개의 물성으로 구성되어있다. Spinal stiffness 와 facet reaction은 나이가 들수록 증가했다. 나이가 들수록 inner annulus의 fiber/layer tensile strains, cancellous bone stress 및 end-Plate stress는 감소했다. Fiber/layer compressive strains, facet reaction, ligament reaction and end-plate rigidity는 나이에 의한 척추의 구조적인 변화에 의하여 증가했다. 따라서 나이에 의한 척추의 정상적인 쇠퇴과정에 있어서 척추의 구조적인 변화는 spinal stiffness를 증가 시켜서 척추 및 disc의 지나친 변형을 감소시킬 것이다.

• 대한치과교정학회지
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• 제28권1호
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• pp.61-74
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• 1998

하악 제1대구치가 상실되고 하악 제2대구치가 근심으로 경사된 경우 이를 직립 시키기 위하여 직립 스프링을 사용하였을 때 초기에 나타나는 응력 분포와 치아의 변위 양상을 살펴보고 여러 조건하에서의 변화를 비교, 분석하여 바람직하지 못한 치아 이동을 감소시키기 위한 방안을 모색하고자 본 연구를 시행하였다. 3차원 유한요소법을 이용하여 하악 치아, 치근막과 치조골의 형태와 물리적 특성을 컴퓨터로 재현시키고 브라켓을 모형화하여 치아에 부착한 후 helical spring, root spring, T-loop, modified T-loop, box loop등 5가지 형태의 스프링을 beam 요소로 모형화하여 적용시켜 유한요소 모델을 제작하였다. 스프링의 형태, cinch-back 여부, activation 양, tip-backbend의 크기에 따른 차이를 보기 위하여 여러 조건하에서 탄선 적용시 나타나는 힘과 모멘트, 치아이동 변위를 개개치아의 FA point에서 계측하여 비교, 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. Helical spring과 root spring 적용시 하악 견치와 제1소구치의 압하가 일어났고, 하악 제2대구치의 원심이동과 정출, 원심회전이 일어났다. 2. T-loop, modified T-loop, box loop 적용시 하악 제2소구치의 압하와 원심이동이 일어났고, 하악 제2대구치의 직립에 필요한 원심이동과 원심회전은 T-loop에서 가장 크게 나타나고, box loop에서 가장 작게 나타났다. 3. T-loop에서 cinch-back을 한 경우 하악 제2대구치 치관의 원심이동과 원심회전은 약간 감소하였으나, 치아의 정출도 동시에 감소하였다. 4. T-loop에서 activation양을 증가시킴에 따라 하악 제2대구치의 근심이동이 점차 증가하여 공간폐쇄 경향을 보였고, 치관의 원심회전 역시 점차 증가하였으나, 하악 제2소구치의 원심 이동도 약간 증가하였다. 5. T-loop에서 tip-back bend의 양을 증가시킴에 따라 하악 제2대구치의 직립에 필요한 원심이동과 원심회전이 점차 증가하였으나, 치아의 정출은 더욱 급격히 증가하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제19권6호
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• pp.603-609
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• 1998

가속도 변화에 따른 뇌의 미만성 부상을 해석하기 위하여 성인 및 2세, 6세아의 머리 부분에 대한 유한 요소 모델을 개발하였다. 외력은 최대값이 200g인 삼각형 형태의 가속도를 가하였으며, 가속도의 방향, 지속시간에 따른 변화를 해석하였다. 가속도 변화에 따라 발생되는 뇌내의 전단력 분포는 뇌간, 뇌교 및 중뇌등 신경조직이 밀집된 곳에서 크게 발생되어 이곳에서 미만형 부상이 발생할 확률이 높음을 알 수 있었으며, 특히 6세아 모델의 경우 뇌간에서의 최대 전단력이 굴전 형태의 회전가속도 받았을 때 가장 크게 나타나는 결과를 보여 개발된 모델이 임상결과와 일치함을 보여주고 있었다. 가속도 지속 시간이 길어짐에 따라 뇌내에 발생되는 압력 및 최대 전단력의 크기가 증대되고 있었으며, 유아모델의 경우 성인모델에 비하여 가속도 방향과 관계없이 낮은 압력이 발생하였지만 발생압력이 감소하지 않고 지속되는 현상을 보이고 있었다. 그리고 각 가속도에 의한 미만성 부상을 예방하기 위한 안전지수로는 현재 탑승자의 안전 설계에 활용되고 있는 HIC보다는 최대 전단응력이 더 적절한 부상 예측인자임을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권10호
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• pp.1211-1222
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• 2011

일반적으로 회전체나 초기 하중 하의 구조물 또는 열변형된 파이프 등의 프리스트레스 구조물은 이러한 프리스트레스 효과로 인하여 고유진동수 및 고유진동모드가 변화되기 때문에 정확한 고유진동해석을 위해서는 프리스트레스 고유진동해석을 수행해야 한다. 시스템에 따라서는 그 복잡성으로 인하여 수십만~수백만의 큰 자유도를 갖는 대형 유한요소모델이 요구되어 이러한 대형 모델의 프리스트레스 영향을 파악하기 위한 프리스트레스 고유진동해석을 주어진 설계시간 내에 반복적으로 수행하기에는 여전히 시간적 어려움이 많은 형편이다. 따라서, 본 논문에서는 크리로프 부공간에 근거한 축소기법으로 시스템의 초기 유한요소모델에 대하여 고유진동 특성을 정확하게 나타내면서도 작은 차수의 축소모델로 표현하여 프리스트레스 고유진동해석에서의 계산시간 문제를 감소하였다. 초기 시스템과 축소 시스템의 모멘트를 일치하는 수치계산에는 아놀디 과정을 이용하였다. 적용예제로 휠과 컴프레서 임펠러를 선택하여 제안한 방법을 통한 회전에 따른 프리스트레스 고유진동해석의 정확성과 효율성을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.27-27
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• 2021

세굴은 유체와 유사의 상호작용으로 발생하는 중요한 자연 현상 중 하나로, 구조 및 지반 붕괴, 홍수, 생태계 파괴 등의 문제를 야기할 수 있다. 이러한 세굴 현상을 예측하기 위해 많은 수치적 연구가 진행되어왔지만, 대부분의 연구가 기존 격자기반방법인 유한체적법 (FVM)과 개별요소법 (DEM)이 연성된 모델을 이용하였고, 이는 격자 의존도로 인한 정확도와 효율성의 문제점을 보였다. 해결책으로 입자기반 유체해석 방법인 약압축성 SPH (WCSPH)와 개별요소법의 결합모델을 이용한 모의가 연구되어 왔지만, 단순 밀도차를 활용한 유체해석방법이 압력의 불안정성을 야기하여 유사의 운동에도 영향을 주는 결과를 보였다. 또한, 개별요소법의 특성상 모의 입자의 크기를 실제 실험 입자의 크기와 동일하게 설정하면서 입자수가 지나치게 증가해 계산의 효율성이 현저히 낮아지게 되었고, 이로 인해 실제 자연 지형에 적용하는데 어려움을 보여주었다. 본 연구에서는 향상된 세굴 수치모의해석을 위해 반복법을 통해 안정적인 유체 압력을 계산하는 비압축성 SPH (ISPH)와 개별요소법을 연성한 ISPH-DEM 모델을 사용하였다. 또한, 계산속도 향상을 위해 하나의 입자가 다수의 작은 입자의 움직임을 대표하는 Coarse-grained 방법을 적용하여 기존 모델을 개선하였다. 개선된 모델을 NFLOW ISPH PURPLE 소프트웨어를 이용하여 세굴 현상을 수치 모의하였고 실험 결과와 검증을 진행한 결과, 세굴의 깊이, 너비, 형상 등을 비교하였을 때 약 10% 이내의 오차를 보였고, Coarse-grained 방법을 통한 입자 수 감소로 최소 13배 증가된 해석 속도를 보였다. 이를 통해 본 연구에서 제시된 모델이 실제 자연 지형에서의 적용가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국자기학회지
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• 제19권1호
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• pp.5-11
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• 2009

Explosive Magnetic Generator of Frequency(EMGF)는 고폭화약의 폭발을 이용하여 화약의 폭발 에너지를 전자기 에너지로 변환 시키면서 초고주파의 강한 전자파를 발생시키는 효율적인 방법으로 연구되고 있다. 이 때 발생하는 전자파의 물리적 원인은 현재까지 명확하게 규명되어 있지 않은데, 단순한 시변 등가회로 해석만으로는 이러한 고주파 발진을 설명하기 어려운 것으로 알려져 있다. 이 논문에서는 기존에 널리 받아 들여 지고 있는 지수 감소적인 시변 인덕턴스 변화 모델에 대해서 자장압축효과를 고려한 유한요소 해석을 통해 문제점을 분석하고 보다 정확한 인덕턴스 변화 모델의 경향성에 대해서 제시하고자 한다. 그리고 이렇게 제시된 새로운 인덕턴스 변화 모델을 사용한 EMGF 출력 시뮬레이션을 통해 새로운 인덕턴스 변화 모델이 출력에 미치는 영향을 분석한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.57.1-57.1
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• 2011

본 논문에서는 소음을 저감하고 구조적 안전도를 향상시키기 위하여 10kW급 소형 복합재 풍력터빈 블레이드를 해석, 설계하였다. 풍력터빈 블레이드 설계의 기본 사항에 맞추어 블레이드의 스팬 길이는 약 4m, 중량은 30kg 내외가 되도록 설정하였다. 풍력발전기용 블레이드는 경량화가 중요하므로 유리섬유복합재 (glass fiber reinforce pastics), 탄소섬유복합재 (carbon fiber reinforced plastics)가 사용되었다. 본 설계에서는 Carbon prepreg (WSN3KY), Carbon UD(UIN150c), E-glass 등을 사용하였다. 상용 유한요소 프로그램인 NASTRAN을 이용해 Carbon prepreg (WSN3KY), Carbon UD (UIN150c)의 탄소섬유복합재만으로 구성된 블레이드 구조해석을 수행한 결과 중량 조건 및 강도의 안전도는 충족되었으나, 높은 가격을 감안하여 E-glass와 조합하여 블레이드를 재설계할 예정이다. 이번 설계는 소형 풍력발전용 블레이드 설계이므로 좌굴은 고려하지 않았으며, 향후 필요에 따라서 좌굴 및 피로해석도 수행하여 검증할 예정이다. 그리고 블레이드가 복합재로 구성되면 감쇠력이 감소할 가능성이 있다. 탄소섬유복합재로만 구성된 블레이드 구조해석에서도 최대 40cm의 변형이 예측되었으며, 감쇠값 저하 문제도 고려하여야 될 것 같아 BEMT (Blade Element Momentum Theory) 공력모델을 이용해 구조-유체 연성 결합 해석을 수행할 계획이다.

• 전산구조공학
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• 제11권1호
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• pp.251-259
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• 1998

개구부를 갖는 콘크리트 전단벽을 두께가 얇은 직사각형 평판으로 모델화하였다. 판의 두가지 경계조건에 대한 안정해석 결과를 판좌굴계수 k로 표시하였다. 경계조건이 다른 변수로는 휨으로 인한 힘/연직하중비 .alpha., 수평 전단력/연직하중비 .betha. 및 개구부의 위치 및 크기 변화이다. 유한요소법에 의한 결과를 얻기 위하여 예제의 판을 27*9의 정사각형 요소로 분할하였으며 node에서 3가지 자유도를 갖는 c.deg. 유한요소를 택하였다. 일반적으로 개구부의 크기가 증가함에 따라 판 개구부가 판 중앙에서 자유연(free edge)으로 접근할수록 좌굴계수는 감소하는 현상을 보이고 있다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.9-16
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• 2024

본 연구에서는 지중 구속압과 말뚝-지반 경계면 전단 특성의 관계를 평가하기 위하여 기존의 실험결과와 강도감소계수가 적용된 해석 결과를 비교하였다. 유한요소해석에서 말뚝-지반 경계면의 전단거동 모사는 강도감소계수를 적용하였다. 해석 결과, 세립분 함유율이 증가할수록 구속압의 영향이 낮아지면서 최대 인발저항력은 감소하였다. 이 해석결과의 경향은 기존 실험 결과와 유사한 것으로서, 경계면 강도감소계수가 적용된 유한요소해석 모델은 적절하게 모사된 것으로 평가되었다. 경계면 강도감소계수의 변화를 분석한 결과, 구속압 50kPa의 경우에는 세립분 함유율이 증가할수록 경계면 강도감소계수의 증가가 확연하게 나타난 반면에, 구속압이 100kPa 및 150kPa의 경우에는 그 증가폭이 낮은 것을 알 수 있었다. 따라서 말뚝-지반 경계면의 전단 거동을 평가하기 위한 유한요소해석은 구속압과 세립분 함유율이 고려되어야 한다.

• 토지주택연구
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• 제4권3호
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• pp.271-277
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• 2013

수평하중을 받는 말뚝의 거동 예측에는 일반적으로 비선형 p-y 곡선을 이용한 BNWF(Beam on Nonlinear Winkler Foundation) 해석법이 주로 사용된다. BNWF 해석법은 다양한 사례를 통하여 정확성이 입증된 반면 군말뚝의 경우 p-multiplier를 사용해야 하는 단점을 가지고 있다. 이와같은 단점은 유한요소 또는 차분법의 사용으로 해결할 수 있다. 이 방법 적용 시, 지반과 말뚝은 솔리드 요소로 모델링된다. 하지만, 말뚝을 솔리드 요소로 모사하게 되면 회전 자유도가 없어 정확성이 감소하며 이를 극복하기 위해서는 요소의 크기를 현저하게 감소시켜야 하지만 3D 해석에서 요소 수의 증가는 막대한 연산시간이 요구되므로 적용에 문제가 있다. 본 연구에서는 이와 같은 단점을 극복하는 빔요소와 Rigid 링크를 이용한 말뚝 모델링 방법을 구축하였으며 이의 적용성을 현장시험결과와 BNWF의 비교를 통하여 검증하였다. 사용된 해석 프로그램은 지진공학용으로 개발된 OpenSees이다. 비교 결과, 빔요소와 Rigid 링크를 이용한 방법은 비교적 정확하게 현장시험결과와 일치하는 것을 확인하였다. 추후 이 방법은 군말뚝의 해석에 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.