• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 2002년도 추계학술발표회요약집
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• pp.242.1-242
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• 2002

• 지구물리와물리탐사
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• 제5권3호
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• pp.206-216
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• 2002

유한요소법은 다양한 공학문제에 대해 수치적으로 해를 구하는 방법으로, 유한개의 요소를 이용하여 모형의 형상을 자유롭게 설정할 수 있기 때문에 3차원 모델링에 많이 적용된다. 공학에서 모델링은 해의 정확도와 계산시간이 중요한 의미를 가지므로, 유한요소법을 이용할 경우 주어진 공간에 대해 물리적인 연속성을 가지며 간단한 방법으로 요소를 구성하는 것이 효율적이다. 그러나 기존의 유한요소법에서는 구조적으로 복잡한 대상에 대해서 체계적인 요소 구성방식이 존재하나, 기하학적으로 단순한 원통형 물체에 대해서는 원통의 중심부에 대한 묘사가 자유롭지 못하다. 이 연구에서는 기존의 좌표변환식에서 처리할 수 없었던 좌표계의 원점을 수학적으로 정의하여 완전한 원통 좌표계에서의 유한요소법을 구성하고자 한다. 원통 좌표계에서는 모든 영역을 육면체 요소로 구성하여 유한요소법을 적용할 수 있으므로 원통형 물체나 공간으로 표현되는 시스템의 구조해석에 효율적이다. 한편, 이 방법은 단일 시추공과 지표의 탐사선으로 구성된 새로운 방식의 시추공-지표간 전기비저항 탐사법을 수행할 수 있는 기초를 제공하며, 이를 이용할 경우 전기비저항탐사의 환경 분야에 대한 적용성을 높일 것으로 판단한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제2권1호
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• pp.43-53
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• 1999

전자탐사 수치모델링 및 역산은 복잡한 지하구조에 대한 전자기장의 정확한 거동양상 규명을 위한 기본적인 해석방법이다. 본 연구에서는 2.5차원 전자탐사 수치모델링 알고리즘을 유한요소법을 이용하여 구하였다. 이때 전기장과 자기장이 결합되어 표현되는 2.5차원 미분방정식을 정식화할 때 선형적 물성변화를 고려하는 유한요소 방정식을 도출, 제의하였다. 송신원의 영향이 큰 근거리장과 균질 반무한공간의 반응이 지배적인 원거리장 각각에 대하여 모델변수를 검토하고 이를 토대로 균질 반무한공간에서의 해석적인 해와 비교하여 봄으로써 알고리즘의 타당성을 검증하였다. 본 연구에서 제시한 수치 모형반응 알고리즘에 부합하는 수정된 블록역산모형을 고안하였으며 고립형 이상체에 대한 분해능을 살펴봄으로써 분산방정식으로 표현되는 전자탐사자료의 역해 가능성 및 한계를 고찰하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.253-265
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• 1993

본 연구는 Lade에 의해서 제안된 비선형구성모델을 이용하여 지반거동을 해석하기 위한 수치해석 방법을 제시하고자 한것이다. 그 첫 시도로서 축대칭조건과 평면변형율조건의 비선형 경계치 문제를 해석하기 위하여 변위법을 이용한 유한요소 프로그램을 개발하였다. 모델의 매개변수를 결정하기 위한 시험과 모형기초지반의 시험재료는 백마강모래를 사용하였다. 그리고 실내시험 자료로 부터 비선형구성모델 의 매개변수를 결정할 때 컴퓨터 프로그램을 개발하여 사용하였다. 구성 모델의 정도를 검증하기 위하여 개발된 유한요소프로그램을 사용한 예측결과를 매개변수 결정에 사용된 실험 결과뿐만 아니라 결정에 사용되지 아니한 실험결과와도 비교하였다. 검증에 사용된 시험은 다음과 같다 ; (1) 등방압축팽창시험, (2) 구속압력을 달리한 배수삼축압축시험 (3) 모형기초지반의 재하시험, 이상의 시험과 수치해석결과를 비교하여 비선형구성모델과 유한요소해석프로그램의 정도를 확인하고 평면변형율조건에 있는 2차원모형기초지반의 거동 특성을 검토하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권9호
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• pp.23-36
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• 2006

본 연구는 사질토 지반에 근입되어 있는 벽체의 극한지지력을 구하기 위해 새로운 근사적인 해석법의 전개과정에 대해 설명한다. 이러한 근사적인 형태의 해석기법은 상계 및 하계법으로 구성되어 있다. 상 하계법으로 계산된 값은 소성영역에서 구해진 2차원 실내벽체모형의 하중재하시험 및 유한요소해석 결과와 비교하였다. 비교 결과, 모형실험과 유한요소해석으로부터 구한 극한하중 값은 상계와 하계 사이에 모두 분포하는 것으로 나타났다. 이러한 비교에서 특이 할 사항은 하계법으로 구한 벽체의 극한하중이 모형실험 및 유한요소해석에서 구한 극한하중과 잘 일치되는 것을 보여 주었다. 그러나, 평면변형률 조건에서 기존의 경험적인 식에 의한 계산에서 얻어진 극한하중은 하계법의 극한하중에 훨씬 못 미치는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.847-857
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• 1994

본 연구에서는 미국 교통성에서 개발된 2차원 수리계산모형인 FESWMS-2DH를 갈수기 감조구간인 잠실수중보와 신곡수중보 구간에 적용하여 모형의 적용성을 검토하고 수위관측자료와 유량자료를 이용하여 유속과 수위를 계산하였다. 이 모형은 Galerkin 유한요소법을 이용하여 부정류 해석을 할 수 있으며 삼각형 요소와 사각형 요소를 혼합하여 요소망을 구성할 수 있다. 모형의 적용결과 유속분포 및 수면형과 질량 유출입 보존 등의 면에서 정밀성과 안정성이 우수하게 나타났으며 연구결과는 수질관리 및 새로운 인공구조물 설치를 위한 가본자료로 사용될 수 있을 것이다.

• 대한조선학회지
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• 제27권2호
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• pp.21-30
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• 1990

자유수면을 갖는 2차원 탱크내 유동현상의 규명을 위하여 수치해석법 및 실험적 방법을 제사하였다. 수치해석 방법으로는 전유동장에 대하여 Lagrangian 표현법 개념의 유한요소법을 적용하였으며, 유도의 비압축성 조건을 이용하여 Navier-Stokes 방정식을 fractional step method로 속도수정하는 방법을 도입하였다. 유한요소 내부의 유체는 항상 그 요소 안에 머물러 있고 유체의 경계는 항상 요소의 경계에 따라 이동하고 벽면에서 미끄러짐이 일어난다고 가정한다. 이 방법은 유동이 심한 경우 유동장의 이산화를 재조정해야 하므로 물체 적합좌표계를 사용한 절점 재조정법을 개발하였다. 실험은 한국해사기술연구소가 보유하고 있는 MTS유압시스템을 이용하여 슬러싱 탱크 모형실험이 수행되었으며, 이를 위하여 슬러싱 전용시험기를 제작하였다. 2차원 단순 직사각형 탱크에 대하여 수심의 변화 및 기진진폭의 변화에 따른 유동현상의 변화를 관찰하였고 이론해석 결과와 비교하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제2권2호
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• pp.72-85
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• 2000

암석은 지질학적 생성과정으로 인해 잠재적으로 많은 구조적 결함을 내포하고 있는 재료이다. 이러한 구조적 결함으로 인해 압축하중을 받고 있는 암석의 변형거동 및 파괴는 비선형적이다. 지금까지의 연구들에서는 암석의 비선형 거동을 모사하기 위해 균열모형, 즉 활주균열모형 (Sliding crack model) 과 전단균열모형 (Shear crack model) 을 사용하였다. 이 연구들에서는 암석의 비선형 응력-변형률 곡선과 균열성장으로 인해 발생되는 유효탄성정수들 ($E_1$, $E_2$, ${\nu}_1$, ${\nu}_2$, $G_2$) 의 변화와 같은 여러 가지 암석 거동을 모사하였다 (Kemeny, 1993; Jeon, 1996, 1998). 대부분의 이러한 연구들은 주로 균열모형의 암석거동의 적용에 대한 타당성을 검증하는데 그쳤으며 지하공간이나 사면설계 등의 실제적인 수치해석을 목적으로 균열모형을 적용한 연구는 그다지 많지 않다. 본 연구에서는 암석의 비선형 응력 변형률 곡선을 모사함으로써 균열모형의 암석에의 적용에 대한 타당성을 검증하며 실제적인 수치해석, 즉 상용되고 있는 유한요소해석 프로그램에 균열모형을 적용하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.108-116
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• 2009

유한요소법에 사용되어 효율적으로 파랑변형을 해석할 수 있는 (Legendre 보간 함수) 방법을 소개하였다. 고차의 보간함수를 사용하는 유한요소모형은 대부분이 Lagrangian 보간 함수를 사용한다. 이 경우, 적은 수의 요소를 사용하고도 정확한 결과를 얻을 수 있다는 장점이 있지만 결과를 얻기 위해 소요되는 시간이 증가한다는 단점이 있다. Mass lumping을 통하여 계산 시간을 절약할 수는 있지만 이 경우에는 해의 정확성이 떨어진다는 단점이 있어 정확도를 향상시키기 위하여 요소의 수를 증가시켜 다시 계산시간이 증대되는 문제가 생기게 된다. 본 연구에서 Lagrangian 보간 함수의 변형된 형태인 Legendre 보간함수에 수치적분을 사용하여 mass lumping을 수행한 것과 같이 대각 행렬을 만들어 시간 절약의 효과를 얻으면서도 정확도가 어느 정도 유지되는 방법을 소개하였다. Boussinesq 방정식을 이용한 다양한 수치 계산을 통하여 본 연구에서 제안하는 방법의 우수성을 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.223-227
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• 2010

하천의 수위와 유량에 대한 정확한 정보는 이수, 치수와 같은 수자원 관리에 있어서 가장 기본적인 기초자료가 된다. 하천 수위와 유량 자료를 확보하기 위한 지속적인 직접 계측 방법은 많은 시간과 비용이 소모되며, 홍수 시에는 위험성이 존재하여 자료 확보가 불가능하다. 따라서 수치모형을 이용한 수위-유량 자료의 예측과 활용이 필요하며, 2차원 수치모형의 경계조건을 설정할 경우에도 활용할 필요성이 있다. 본 연구에서는 복단면 개수로 및 불규칙한 하상을 보이는 횡단면 상에서의 단위유량 예측을 위한 유한요소모형을 개발한다. 지배방정식은 Wark 등 (1990)이 제시한 운동량방정식을 이용하며, 단면형상과 Manning 조도계수, 그리고 수위를 알면, 결과적으로 흐름방향 단위유량의 횡방향 분포를 얻을 수 있다. 개발된 모형의 검증을 위해 실측 자료와 비교하며, 또한 Darcy-Weisbach 마찰계수를 이용하는 Darby와 Thorne (1996)의 모형 결과와도 비교한다. 검증된 모형의 알고리즘을 2차원 모형의 상류단 경계조건 설정에 활용하여, 절점별 유입유량을 차등분배 시켰을 때와 그렇지 못했을 때의 결과를 비교한다. 또한 수위를 경계조건으로 입력하였을 때 개발 모형을 활용하여 유입유량을 예측하는 활용방안을 제시한다.