• 디지털융복합연구
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• 제17권7호
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• pp.125-130
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• 2019

민감도 해석은 어떤 설계 변수의 변화가 전체 시스템에 미치는 영향을 확인하기 위한 방법으로, 계산된 민감도는 구조개선 시 중요한 지표가 된다. 본 연구에서는 유한요소해석을 이용하여 설계 변수에 대한 민감도 도출 및 분석 방법과, 민감도 결과를 활용한 구조개선 방법을 제안하였다. 구조 개선이 필요한 실제 반도체 검사 장비를 이용하여 경량화를 위한 설계 변수를 선정하고 설계 변수에 대한 민감도를 유한요소법과 유한차분법을 활용하여 계산하였으며, 장비가 요구하는 과도응답(Transient Response)은 유지하면서도 무게 감소가 가능한 개선 방안을 제시하였다. 유한요소해석과 유한차분법을 이용한 민감도 분석 결과를 이용한다면 구조물의 설계 개선 시 원하는 응력 또는 변위는 만족하면서도 구조적으로 향상된 설계를 할 수 있고, 이는 반도체 검사 장비뿐만 아니라 다양한 분야에서 활용이 가능하다.

• 한국전자파학회:학술대회논문집
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• 한국전자파학회 2005년도 종합학술발표회 논문집 Vol.15 No.1
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• pp.169-174
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• 2005

본 논문에서는 시간영역 유한차분법(FDTD: Finite-Difference Time-Domain Method)과 설계민감도법(Design Sensitivity Analysis)을 이용하여 유전체 산란체(Dielectric Scatterer)를 복원하기 위한 역산란문제(Inverse Scattering의 새로운 해석기법을 제안하였다. 이때 복원의 빠른 수렴을 위하여 도함수를 이용한 설계민감도법을 도입하였고 본 연구에서는 시간영역 유한차분법으로부터 직접 설계민감도 수식을 도출하였다. 계산의 효율성을 위하여 보조변수법(Adjoint Variable Method)을 도입하여 보조변수 방정식을 도출하고 최적화 알고리듬으로 최대경사도법을 이용하여 반복적인 추정을 통하여 유전체를 복원하였다. 본 연구의 타당성의 보이기 위하여 2차원 $TM^2$에서의 유전체 복원 사례를 제시한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.2330-2332
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• 2005

마이크로 스트립 선로는 제작상의 편의성으로 인해 많은 형태의 초고주파 회로에 다양한 구조로 적용된다. 하지만 실제 설계과정에서 다양한 형상에 따른 전자기적 해석이 쉽지 않고, 구조상의 불연속성은 시스템의 성능을 감쇄 시키는 원인이 된다. 본 논문은 마이크로 스트립 라인의 전자파 특성을 해석하고, 이로 인해 최적의 형상을 찾는 방법을 제시한다. 이 최적화 방법으로 유한 차분법 설계민감도 해석 방법을 도입하여 형상을 변화 시키며, 전자파 해석 툴을 이용하여 해석된 결과를 바탕으로 설계민감도를 계산하고 수정하므로 형상 최적화를 이룬다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권7호
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• pp.634-641
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• 2008

자동 미분은 기울기나 Jacobian과 같은 민감도를 자동으로 생성해주는 도구이다. 자동 미분은 수학적으로 정확한 민감도를 계산해준다. 본 논문에서는 자동 미분의 공학 계산에 대한 적용에 대해 살펴보았다. 자동 미분을 이용해 구조 해석 코드와 유동장 해석 코드의 미분 코드를 생성하였다. 본 논문은 자동 미분의 적용에 대해 기술하였으며 자동 미분의 정확성 검증을 위해 유한 차분과 비교하였다. 미분 코드의 결과는 유한 차분과 잘 일치하였으나 계산 시간이 증가하였다. 생성된 미분 코드의 추가적인 수정을 통해 계산의 단축이 가능함을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.131-134
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• 2009

Krylov 부공간 모델차수축소법은 초기 유한요소모델과 축소모델의 전달함수의 계수인 모멘트를 일치시키는 방법을 이용하는 축소기법으로 이미 대형 유한요소모델의 주파수응답 해석의 효율적인 계산에 많이 사용되고 있는 방법 중의 하나이다. 본 논문에서는 Krylov 부공간 축소기법을 이용한 관심 주파수영역에 대한 주파수응답 해석 및 이를 통하여 계산된 주파수응답의 여러 가지 설계변수에 대한 설계민감도 해석방법을 제안하였다. 일반적으로 구조물의 주파수응답을 고려한 최적설계를 위해서는 설계변수에 대한 관심 주파수영역에서의 주파수응답 및 그의 민감도 정보가 요구되므로, 고려하는 유한요소모델이 대형일 경우에 관심 주파수영역에서의 반복적인 해석으로 인한 계산비용의 문제가 대두된다. 본 논문에서는 축소모델을 이용하여 주파수응답과 주파수응답의 설계민감도 해석을 수행하여 계산의 효율성을 극대화하였다. 민감도 계산에는 시간측면과 구현의 용이성 측면에서 장점이 있는 준해석적 방법을 이용하였다. 수치 예제를 통하여 축소기법을 이용한 주파수응답의 설계민감도 해석 결과를 유한차분법에 근거한 민감도 결과와 비교하였다. 본 논문에서 제안된 방법을 이용하는 경우, 주파수응답을 고려한 최적설계를 계산비용 측면에서 매우 효율적으로 수행할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.183-187
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• 2011

본 연구에서는 3차원 수리해석과 함께 유사의 이송, 침식, 퇴적 현상을 연동하여 모의할 수 있는 유한차분 수치모형인 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)를 이용하여 주운하천 구간으로 유입되는 다입경 혼합유사의 입경별 시 공간적 퇴적분포 특성을 고찰하고, 하상변동 예측에 있어서 유사의 밀도와 모델의 유한차분 격자 구조에 의한 불확실성 해석을 수행하였다. 유입 유사의 입경별 공간적 퇴적특성은 하천 하류부와 단면 확대부에서 발생하는 3차원적 수리현상과 매우 밀접한 상관성을 보였으며, 굴포천과 합류하는 주운수로 유입부에서는 대부분 입경이 큰 비점착성 유사($63{\mu}m$ 이상)인 사질(sand)입자들이 주로 퇴적되는 것으로 나타났으며, 주운하천 합류부로부터 하류구간까지는 $4\sim63{\mu}m$ 입자의 실트질(silt) 유사가 대부분 이송되어 퇴적되는 것으로 분석되었다. 점착성 유사인 $4{\mu}m$ 이하의 점토(clay)는 단면이 확대되어 유속이 매우 느린 구간이나 사수역을 중심으로 퇴적되는 것으로 나타났다. 단면 횡방향 분포특성은 굴포천과 주운하천이 합류하는 합류부 구간의 주흐름 방향 남쪽에서 흐름의 정체구간이 발생되어 퇴적이 발생하고, 단면 급확대부 양안에서 사수역이 형성되므로 퇴적이 지배적으로 발생되었다. 하상변동 예측의 불확실성 해석을 위해 유사 밀도값에 대한 민감도 분석결과, 하상변동량은 유사밀도($1.3ton/m^3\sim2.65ton/m^3$)가 감소됨에 따라 약 2배까지 증가하는 것으로 분석되어 민감도가 매우 크게 나타났다. 또한 수치격자 구조의 민감도 분석결과, 수층을 3개 층으로 분석한 결과가 단일층 분석결과보다 최대 6배의 하상변동량이 많게 산정되었다. 이는 수심방향의 유속과 부유사 농도의 불균등 분포특성이 실제 자연현상에 더 가깝게 모의되기 때문으로 판단되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.297-303
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• 2014

페리다이나믹스 이론과 이진분해 기법의 병렬연산을 이용하여 동적 균열진전 문제에 대한 애조인 형상 설계민감도 해석법을 개발하였다. 페리다이나믹스에서는 균열의 연속적인 분기를 다룰 수 있으며, Explicit 시간적분법을 채택한다. 설계민감도 해석은 애조인 변수법은 경로의존성 문제에는 적합하지 않으나 여기서는 응답해석의 경로를 이미 알고 있으므로 채택하여 사용할 수 있었다. 얻어진 해석적 설계민감도는 유한차분과 비교하여 그 정확성을 검증하였다. 유한차분법은 설계섭동량에 민감하여 비선형성이 강한 페리다이나믹스 문제에서 부정확한 설계민감도를 제시할 수 있다. 정확한 설계민감도 해석을 위해서는 이산화과정에서 $C^1$ 연속성을 가지는 체적율이 필요함을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.443-452
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• 1992

본 연구에서는 소성가공 공정의 최적설계를 위한 새로운 접근 방법이 소개 된다.이방법은 소성가공 공정의 유한요소해석 기술과 기계시스템의 최적설계 기술 에 바탕을 두고 있다. 벌칙 강소성유한요소법, 정상 상태의 소성가공 공정(steady -state metal forming process)을 위한 최적설계 문제의 수식화, 설계민감도의 해석 방법, 설계민감도의 정확성에 관한 고찰, 구배투영법(gradient projection emthod)등 이 본 논문에서 상세하게 소개된다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.909-914
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• 1998

제어봉구동장치는 원자력발전소에서 사용되는 기기로서, 가늘고 긴 수직 외팔보의 형상을 하고 있어 지진과 같은 동적하중에 취약한 구조를 갖고 있다. 따라서 발전소가 건설되는 지반의 다양한 지진하중에 대한 동적해석이 중요한 설계요건으로 되어 있다. 본 논문에서는 제어봉구동장치의 고유진동수를 제어하기 위한 기초연구로써 제어봉구동장치의 설계변경이 동적특성에 미치는 영향, 즉 고유진동수에 대한 설계 민감도 해석을 수행하였다. 해석 방법으로는 유한요소 프로그램의 구조 해석 결과에 변분법을 이용한 설계 민감도법을 사용하였다. 해석 결과는 유한차분에의한 결과와 일치함을 보였고, 제어봉구동장치의 초기설계 단계에서 유용한 정보로 활용할 수 있음을 확인하였다. 또한 이러한 결과는 최적설계 프로그램등과 연계되어 구조물의 설계 개선에 많은 도움을 줄 것으로 판단된다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제16권3호
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• pp.141-147
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• 1998

Design sensitivity analysis of a vehicle system is an essential tool for design optimization and trade-off studies. Most optimization algorithms require the derivatives of cost and constraint function with respect to design in order to calculate the next improved design. This paper presents an efficient algorithm application for the design sensitivity analysis, using the direct differentiation method. A mounting area of suspension that welded on chassis frame is analyzed to show the validity and the efficiency of the proposed method. A mounting area of suspension that welded on chassis frame is analyzed to show the validity and the efficiency of the proposed method.