• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.419-423
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• 2005

2차원 하천흐름. 유사이동, 오염확산 해석을 위해서는 유한요소법(FEM) 등을 활용한 수치해석 모델이 사용되며, 이 때 모델링을 위해서 모의영역은 2차원의 요소망으로 구성하게 된다. 기존 국내 연구에서는 이러한 2차원 요소망 생성 및 수치해석을 위해 SMS 및 CCHE2D와 같은 외국의 상용 프로그램을 이용하였으나, "수자원의 지속적 확보기술개발 사업"의 일환으로 수행중인 "RAMS(River Analysis and Modeling System) 개발" 과제를 통해 순수 국산 2차원 수리해석 소프트웨어가 개발 중에 있다. 본 연구에서는 RAMS를 비롯한 기타 수리해석 모델에서 사용 가능한 2차원 범용 요소망 생성 프로그램을 개발하고자 다양한 요소망 생성 기법 및 국외 상용 2차원 수리해석 모델 프로그램에서의 메쉬 생성방법 등을 분석하여 프로토타입 메쉬 생성기를 개발하였다. 현재 개발 중인 요소망 생성 프로그램은 요소망 생성을 위한 기본 기능 외에도 생성된 요소망 데이터를 RAMS에 포함되어 있는 다양한 2차원 유한요소 모형의 입력자료 형태로 변환함으로써 수리해석에 적용가능하다. 이러한 범용 2차원 요소망 생성 프로그램의 개발은 안정적인 수치해석의 기반을 제공하고 다양한 하천흐름, 유사, 수질 해석 모델과 연계함으로써 하천의 수리학적인 거동을 보다 정확히 모의할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.815-821
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• 2009

하천의 2차원 흐름 및 하상변동, 오염확산 해석을 위한 유체의 수치해석법에는 유한요소법, 유한차분법, 유한차분법의 변형인 유한체적법, 경계적분법 등이 있으며, 국내의 경우 비구조적 요소망(unstructured mesh)을 이용하여 복잡한 형상을 표현하기가 상대적으로 용이한 유한요소법이 널리 사용되고 있다. 하천을 유한 요소화 하는 전처리 과정은 전체 해석 과정을 자동화 하는데 있어 필수적인 요소이며, 주로 삼각 요소망 또는 사각 요소망을 이용하여 해석을 수행하게 된다. 삼각 요소망의 경우 상대적으로 자동화하기 쉬운 반면 사각 요소망의 생성은 절점 생성 자체가 삼각 요소망 보다 더 많은 기하학적 제한 요소를 가지고 있기 때문에 상대적으로 완성도 높은 알고리즘을 구현하기가 어렵다 할 수 있다. 이에 따라 본 연구에서는 2차원 상에서 사각 요소망(quadrilateral elements)을 생성할 수 있는 Paving method를 중심으로 한 요소망 생성 알고리즘에 대해 고찰하고, 국내 최초의 범용 수치해석 모형인 RAMS(River Analysis and Modeling System)에 적용하였다. Paving method는 1990년에 Blacker and Stephenson에 의해 제안되었으며, Sandia National Laboratories에 의해 완성되었다. Paving Method는 advancing front style의 요소망을 생성하게 되고, 바깥쪽에서 안쪽으로 element layer를 생성하면서 채워나간다. 본 연구에서는 기존의 요소망 생성 프로세스에서 element 삽입 전의 검증 기능을 강화한 새로운 버전의 paving method를 적용하엿다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.12 no.4
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• pp.591-597
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• 1999

본 연구에서는 비 균질 퇴적층으로 인한 지진파의 증폭에 대한 경계/유한요소 해석을 수행하였다. 수치해석을 위해, 비 균질 퇴적층은 8절점 등 매개 변수 유한요소 사용하여 모델링하였고, 그 주위의 균질 반무한 지반은 3절점 등매개 변수 경계요소를 사용하여 모델링하였다. 경계요소와 유한요소의 접촉면에서, 표면 력의 평형조건과 변위의 적합 조건에 의해 두 개의 요소를 결합하는 알고리듬을 개발하였다. 수치해석의 영향인자로서 SH파, P파와 SV파의 입사각, 무 차원 진동수 그리고 반무한 지반과 퇴적층사이의 전단 파 속도 비와 질량밀도 비를 고려하였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.12 no.2
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• pp.119-128
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• 1999

본 연구는 등방탄성체에 고속충격하중이 작용하는 경우에 대한 유한요소해석에 관한 것으로 대상구조는 여러 가지 모양의 2차원 평면구조를 택하였다. Galerkin 방법을 이용하여 유한요소 정식화하였으며 직접시간적분법에 의해 수치해를 구하였다. 본 해석에서는 균열이 없는 평판으로 수치해와 이론해를 비교하여 수치해의 신뢰성을 확인하였으며, 0°, 30°, 45°경사 균열이 없는 평판에 적용한 3가지 예를 분석하였다. 수치해석 결과는 이론해의 결과와 상호 잘 일치하였다.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.19 no.5
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• pp.233-241
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• 2003

Geotextile tube is hydraulically filled with dredged materials and has been applied to coastal protection and scour protection, dewatering method of slurry, and isolation of contaminated material. Recently, geotextile tube technology is no longer alternative construction technique but suitable desired solution. In this paper, the numerical analysis was performed to investigate the behavior of geotextile tube with various properties of geotextile sheet and hydraulic pumping conditions. Numerical analysis was executed to compare with the results from the large-scale field model tests, and also with those of plane strain analysis and 3-D FEM analysis. A geotextile tube was modeled using the commercial finite element analysis program ABAQUS and the one-quarter of tube was modeled. Behavior of geotextile tube during the hydraulic pumping procedure was analyzed by comparing the large-scale field model test and numerical analysis. The shape variation and maximum tube height between the numerical analysis results and large-scale filed test results are turned out to be in a good agreement.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1634-1638
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• 2008

하천의 2차원 흐름 해석, 유사이동 해석, 오염확산 해석을 위한 유체의 수치해석법에는 유한요소법, 유한차분법, 유한차분법의 변형인 유한체적법, 경계적분법 등이 있다. 유체에 대한 수치해석 기법으로 전통적으로 가장 많이 사용되고 있는 방법은 유한차분법이지만, 비구조적 요소망(unstructured mesh)을 이용하여 복잡한 형상을 표현하기가 상대적으로 용이한 유한요소법이 다양한 형태의 하천 해석에는 더욱 적합할 것이다. 본 연구에서는 비구조적 요소망을 advanced front method를 이용하여 생성해 보았다. Advanced front method는 해석하고자 하는 영역에 적절한 절점들을 생성한 후 삼각 요소망을 구성하는 grid based advanced front method와 절점들을 생성하지 않고 해석 영역에 삼각 요소를 바로 구성하는 element based advanced front method로 나눌 수 있다. Grid based advanced front method에서 해석 영역에 적절한 절점을 생성하는 방법으로는 일반적인 격자 구조의 절점 생성 방법을 적용하였으며 경계와의 거리가 가까운 절점은 생성되지 않으며, 삼각 요소를 구성할 때에는 두 개의 인접 절점을 비교하여 최적의 삼각 요소를 구성하게 된다. 단 두 개의 인접 절점만을 비교함으로서 비교적 빠른 시간 안에 최적의 삼각 요소망을 구성할 수 있다. 삼각 요소망을 생성한 후에는 Laplacian smoothing을 이용하여 삼각 요소망의 형질을 개선하였다. Element based advanced front method는 외부 경계에서부터 시작된 Front가 내부 영역으로 확대되어지며 각 Front에서 적절한 절점을 직접 생성하여 바로 삼각 요소를 구성하게 된다. Front에서 생성된 절점은 인접 절점들이 있는지 검색하여 인접 절점이 있다면 생성된 절점은 삭제되어지며 인접 절점이 삼각 요소를 위한 나머지 한 점으로 채택되어진다. Front는 외부 경계와 교차되어지지 않아야 하며 또한 연속된 Front를 효율적으로 관리하기 위해 list 자료 구조를 활용하였다.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.14 no.6
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• pp.21-29
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• 2013

This paper presents computed frost penetration depths for a number of cross sections of multilayered system including insulation. Results of Modified Berggren method were compared with those of numerical analysis which is based on finite element method with phase change. For the homogeneous single layer medium, Modified Berggren method gives almost the same results as finite element based numerical method. For the multilayered systems with insulation, Modified Berggren method shows, however, inaccurate results compared with FEM results. Therefore numerical solution based on finite element or finite difference should be used in place of Modified Beggren method to estimate the frost penetration depth for the layered medium with insulation.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.14 no.2
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• pp.117-125
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• 2001

본 논문에서는 케이블 지지구조물의 비선형 정적해석과 동적해석에 사용할 수 있는 개선된 유한요소가 제시되었다. 케이블의 모델화를 위해 등가탄성계수를 사용하고 처짐곡선을 현수선함수로 가정한 케이블요소가 제안되었다. 프레임 부재에 사용되는 안정함수는 수치적으로 안정한 해를 얻기 위하여 수정되었다. 본 논문에서 제안한 요소의 유용성과 효율성을 검토하기 위하여 다양한 검증문제에 대한 수치해석이 수행되었다. 해석결과 본 논문에서 제시한 유한요소는 케이블 지지구조물의 모델화에 매우 유용하고 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.635-638
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• 2011

유한요소법은 편미분방정식(Partial Differential Equation)의 수치적 근사 해를 구하기 위한 가장 일반적이고 효율적인 방법으로 다양한 공학 분야에서 널리 사용되어지고 있다. 유한요소법의 해석은 연속적인 범위를 가지는 문제를 여러 개의 요소로 나누어 다항식의 형상함수를 만들게 되며 결과적으로 근사 해를 구하게 된다. 이때 해석의 정확성을 높이기 위하여 형상함수의 차수를 높이고 요소의 개수를 늘리게 되면, 이에 따른 수치 계산량의 급격한 증가로 인해 수치해석의 효율성은 떨어지게 된다. 이를 보완하기 위해 유한요소법에 영역분할기법을 적용하여 병렬해석을 수행하면 해의 정확성과 효율성을 동시에 높인다. 병렬해석을 수행하는데 있어서 클러스터의 구조적 특성은 해석의 효율성에 영향을 미치게 된다. 따라서 본 논문에서는 일반적인 모델에 대하여 병렬해석의 수행을 통하여 클러스터의 구조적 특성이 병렬해석의 효율성에 미치는 영향에 대해 확인한다.

• Journal of the KSME
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• v.33 no.7
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• pp.600-613
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• 1993

유한요소법은 구조공학분야에서 발전하여 과학기술 전반에 통용되는 수치해석의 한 방법 또는 기술로서 각광받고 있다. 이 기법은 변분원리에 수학적 기초를 두는 미분 방정식의 수치해법의 하나라고 할 수 있다. 이 글에서는 고체역학 부문에 한정하여 유한요소법의 기본체계, 응력계산과 관련하여 중요 수치현상, 그리고 최근 국내외학계의 연구동향 및 상용 패키지 사용시 주의 사항에 관하여 언급한다.