• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.146-152
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• 2016

본 논문에서는 고정밀 각도 센싱을 요구하는 응용분야에 이용되는 권선형 레졸버의 변압부와 레졸버 파트의 유한요소법 (Finite Element Method, FEM)을 이용한 연동해석을 통해 권선형 레졸버 시스템의 성능을 도출하는 과정을 연구하였다. 외부 인가 전원을 증폭시키는 회전형 변압기부와 증폭된 변압기 출력을 이용하는 레졸버의 회전자 입력부의 연동해석을 통하여 전자기적인 정밀도를 향상시킬 수 있는 권선형 레졸버의 연동해석 모델을 제시하고 출력 신호의 특성을 분석하였다. 회전형 변압기에서 승압된 전압이 레졸버 회전자 권선에 인가될 때 회전자 권선의 임피던스를 고려하여 레졸버 입력 전류를 계산하여야 한다. 따라서 레졸버 회전자 권선부 인터페이스 부분은 회로 모델로 구성하여 변압기의 유한요소 모델, 인터페이스 회로 모델, 레졸버 유한요소 모델을 한 번에 연성해석을 수행하였다. 고정밀 각도 도출을 위해 레졸버 고정자 권선은 32x와 1x의 혼합 권선이 설치되어 있으며 서로간의 자기적인 간섭은 없다. 본 논문에서는 슬롯에 적절한 분포적인 권선법이 제시되어 정현적인 SIN, COS 파형과 이들간의 위상각 $90^{\circ}$를 만족시킬 수 있음을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제18권5호
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• pp.15-20
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• 2005

본 논문에서는 복합재 파손에 의한 음향방출해석을 3차원 유한요소법과 외연시간적분법을 이용하여 구현하였다. 음원모델은 등가체적력 모델을 사용하였다. 계산기법의 타당성을 검증하기 위해 단일 섬유가 내재된 등방성 평판에서 섬유파손 시 발생하는 탄성파에 의한 동적변위를 시험과 비교하였다. 적층 복합재의 경우, 섬유와 기지를 각기 모델링한 방법과 균질화한 모델을 비교하여 차이점을 비교하였다. 음향방출에서 발생하는 고주파 성분을 검출하기 위해 계산시간 스텝이 매우 작아야 하며, 매우 많은 자유도의 모델이 동반되어야 한다. 이러한 대규모 문제를 효과적으로 해결하기 위해 병렬 계산 기법을 도입하였다.

• Composites Research
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• 제34권6호
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• pp.337-344
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• 2021

본 연구에서는 복합재료 팬 블레이드 도브테일 요소의 인장하중에 따른 점진적 파손거동을 유한요소 시뮬레이션을 통한 수치적 연구를 수행하고, 인장시험을 통하여 정확도를 검증한다. 도브테일 요소는 터보 팬 엔진의 팬 블레이드를 디스크와 결합시키는 조인트의 하나로, 통상 티타늄 등의 금속 재료로 제작되나 경량화 등의 이유로 복합재료의 적용이 연구되고 있다. 하지만 복합재료를 이용한 팬 블레이드 제조과정에서 드롭오프 플라이(Drop-off ply), 수지 포켓(resin pocket) 등의 제조 결함이 필연적으로 발생한다. 이러한 제조 결함이 복합재료 팬 블레이드 도브테일 요소에 미치는 영향을 확인하기 위해 유한요소모델을 이용한 수치해석을 수행하여 예측 결과와 인장시험 결과를 비교 분석한다. 이때 층간분리(delamination) 거동을 모사 가능한 응집영역 모델을 적용하였다. 결론적으로, 열 잔류응력 및 두께방향 압축하중에 의한 계면 물성 강화 효과를 고려하여 유한요소 해석결과와 시험결과 간의 높은 상사성을 얻을 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.767-769
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• 2002

최근 초고압 전력기기에 대한 많은 연구가 활발히 진행되고 있음에도 불구하고 통전용량에 크게 영향을 미치는 열해석에 대한 연구가 많이 부족한 실정이다. 본 논문에서는 초고압전력기기인 GIS(Gas Insulated Switchgear)의 모선에 대한 열해석을 다루었다. 해석방법은 유한요소법을 이용하여 온도상승을 예측하였다. 유한요소법은 3각형 등의 임의의 형상을 요소로서 채용할 수 있으므로 3상 모선과 같이 복잡한 형상도 표현할 수 있다. 열전달계수는 형상, 유동조건, 유체의 종류를 고려한 상관식을 이용하여 해석적으로 정확히 계산하였다. 열해석에 있어 자계해석을 통한 도체 및 탱크의 손실값산정이 선행되어야 하는데, 이 손실값이 온도상승의 원인이 되므로 정확히 계산하여야 한다. 손실의 원인이 되는 도체 및 탱크의 저항은 온도가 상승함에 따라 비선형으로 변화하는데, 이것을 고려하여 반복적으로 계산함으로서 해석의 정확성을 높이고자 하였다. 실제 모델에 대한 온도상숭 실험치와 본 논문에서 제시한 방법으로 해석한 계산치와의 비교를 통해 타당성을 입증하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 춘계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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• pp.52-54
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• 2002

최근 초고압 전력기기에 대한 많은 연구가 활발히 진행되고 있음에도 불구하고 통전용량에 크게 영향을 미치는 열해석에 대한 연구가 많이 부족한 실정이다. 본 논문에서는 초고압전력기기인 GIS(Gas Insulated Switchgear)의 모선에 대한 열해석을 다루었다. 해석방법은 유한요소법을 이용하여 온도상승을 예측하였다. 유한요소법은 3각형 등의 임의의 형상을 요소로서 채용할 수 있으므로 3상 모선과 같이 복잡한 형상도 표현할 수 있다. 열전달계수는 형상, 유동조건, 유체의 종류를 고려한 상관식을 이용하여 해석적으로 정확히 계산하였다. 열해석에 있어 자계해석을 통한 도체 및 탱크의 손실값 산정이 선행되어야 하는데, 이 손실값이 온도상승의 원인이 되므로 정확히 계산하여야 한다. 손실의 원인이 되는 도체 및 탱크의 저항은 온도가 상승함에 따라 비선형으로 변화하는데, 이것을 고려하여 반복적으로 계산함으로서 해석의 정확성을 높이고자 하였다. 실제 모델에 대한 온도상승 실험치와 본 논문에서 제시한 방법으로 해석한 계산치와의 비교를 통해 타당성을 입증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.655-662
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• 2011

본 논문에서는 다지점 가진 시 장대교량에 대한 지진응답해석을 수행하고 설계상의 다양한 요구에 유연하게 대처하기 위해서 다지점 가진 해석에 필요한 비선형시간이력해석 알고리즘(영향계수법)을 제안하고, 이를 신뢰성있는 비선형 유한요소해석 프로그램(RCAHEST)에 추가하였다. 동일한 유한요소모델에 대해 범용 유한요소해석 프로그램 SAP2000의 Multi-support Excitation 기능을 이용하여 연구에서의 결과에 대한 비교 검증을 수행하였다. 이 연구결과를 바탕으로 인천대교에 대해서 유한요소모델링을 실시하고 다지점 가진을 고려한 비선형시간이력해석을 수행하였다. 수평변위응답의 분석 결과 시간지연이 늘어날수록 최대 수평변위가 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 또한 입력지진파의 최대가속도를 단계적으로 증가시키며 극한해석을 수행하여 대상 교량의 사용성을 평가하였다.

• Composites Research
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• 제20권5호
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• pp.56-63
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• 2007

복소퍼텐셜을 이용하여 타원공 또는 균열을 내재한 복합재 적층판구조 해석법을 고찰하였다. 복합재 적층판은 충격에 취약하며 이러한 충격손상은 타원공이나 균열형태의 노치로 모델화된 바 있다. 이와 같이 컷아웃부를 내재한 복잡한 형태의 복합재 적층판 해석에 유한요소해석법이 널리 사용되고 있으나 피로하중 하에서의 손상허용성 평가와 같이 손상진전에 따라 반복적으로 유한요소모델링을 수정하여 해석을 수행하여야 하는 경우 매우 번거로운 작업이 요구된다. 이러한 관점에서 복소퍼텐셜을 이용한 해석적 기법은 매우 간편하고 사용하기 손쉬운 기법이라고 할 수 있다. 이러한 해석법에 의한 계산결과를 유한요소해석 결과와 비교 분석함으로써 계산과정의 유효성과 용이성을 검증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.68-75
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• 2021

본 연구에서는 콘크리트의 균열조건에 따른 수분 흡수 현상을 해석적으로 분석하였다. 흡수 시간의 증가에 따라 콘크리트 표면을 통해 흡수되는 수분의 양을 실험적으로 분석한 기존 연구 결과들을 바탕으로 2차원 유한요소해석 모델을 개발하였다. 고려된 균열조건은 균열 폭(0.1 mm, 0.3 mm), 균열 깊이(0 ~ 250 mm), 균열 간격(0 ~ 200 mm)이며 총 30개 모델에 대한 유한요소해석을 수행하였다. 유한요소해석을 수행한 결과, 콘크리트 균열부의 수분 흡수량 증가에 중요한 영향을 미치는 조건은 균열 폭 및 균열 깊이의 변화로 확인되었다. 또한 비균열 조건의 콘크리트에 비해 균열부에서 추가로 흡수되는 물의 양을 정량적으로 분석하기 위하여, 균열부 수분 흡수계수(S_crack) 개념을 도입하고 이를 추정하기 위한 예측 식을 제안하였다. 균열 깊이에 대한 분석 결과, 콘크리트 균열 폭과 관계없이 균열 깊이 150 mm 이하에서는 균열로 인한 수분 흡수가 활발하게 발생할 수 있음을 확인하였다. 따라서 외부에 노출된 철근콘크리트 구조물은 제설제와 같은 수용액 등의 흡수로 인하여 철근 부식이 발생할 수 있음을 고려하면, 실제 시설물의 균열 조건을 파악하기 위해서는 시설물의 점검 및 진단 시에 기존 균열 폭에 대한 조사뿐만 아니라 균열 깊이에 대한 조사도 함께 수행되어야 할 것으로 판단된다.

• 비파괴검사학회지
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• 제26권2호
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• pp.115-121
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• 2006

유한 요소 해석을 위해서는 형상과 경계, 하중 조건 그리고 물성을 결정하여야 한다. 그러나 살아 있는 인체에 대해서는 실험이 어렵기 때문에 정확한 형상과 물성을 얻기가 매우 어렵다. 본 논문에서는 한국인 표준체형을 가진 젊은 남성의 생체 자기 공명 영상(MRI : magnetic resonance imaging)을 이용하여 내부 장기를 38가지로 구역화 하고 이것을 이용하여 정밀 유한 요소 모델을 만들었다. 또한 인체를 이루고 있는 다양한 물질들 가운데 뼈에 대한 물성을 얻기 위한 연구를 시행하였다. 인체 뼈의 이방성을 표현할 수 있는 물성을 얻기 위해 성인 남성과 여성의 사체에서 얻은 대퇴골두 시편을 RUS(resonant ultrasound spectroscopy)를 사용하여 탄성 계수 행렬을 얻을 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.609-616
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• 2011

콘크리트와 철근의 재료모델 그리고 스톡앵커의 낙하거리 변화에 따른 아치형 해저 케이블 보호구조물의 충돌특성을 분석하였다. 콘크리트의 재료모델로는 plastic kinematic모델과 Johnson-Holmquist Concrete모델이, 철근의 재료모델은 선형탄성모델과 plastic kinematic모델이 고려되었다. 스톡앵커의 무게는 2ton이며 낙하거리는 3, 5, 8.83m로 선정되었다. 충돌해석을 위해 유한요소해석 프로그램 ANSYS가 사용되었고, 해석시간 단축을 위해 낙하거리를 초기속도로 변화하는 기법을 사용하였다. 낙하거리 변화에 따른 재료모델의 민감성을 분석한 결과, 콘크리트의 충돌응답은 콘크리트모델에 민감하고 철근의 충돌응답은 일차적으로 철근모델에 이차적으로 콘크리트모델에 민감함을 알 수 있었다.