• 한국항공우주학회지
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• 제33권1호
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• pp.20-25
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• 2005

본 연구에서는 UH-1H 헬리콥터의 축소 로터에 대한 두께소음과 하중소음, 그리고 와류흘림에 의한 광역소음을 각각 수치계산을 통해 얻어내고, 그 크기를 비교하였다. 로터의 후류형상은 Kocurek과 Tangler의 지정후류 방법을 사용하였으며, 팁 마하수 $M_{T}$의 범위는 0.2, 0.4, 0.8로 나누어서 유동장 계산과 그에 따른 소음해석을 시도하였다. 팁 마흐 수 $M_{T}$ = 0.8에서 와류 흘림에 의한 광역 소음은 가청주파수 대역 및 A-가중함수를 고려하였을 때에 상대적으로 저주파수 특성을 갖는 두께소음이나 하중소음에 비해 작은 값을 보이는 것으로 나타났다. 특히 광역소음은 가청주파수를 벗어난 초음파 영역에서 대부분의 음압을 방사하는 것으로 나타났다. 반면 $M_{T}$를 0.4 이하로 하였을 때에는 광역소음이 저주파수 영역으로 이동하면서 이산소음에 비해 더 소음레벨을 보이는 것으로 나타났다. 즉, 저속 회전하는 헬리콥터 로터의 경우에는 광역소음의 고려가 필수적임을 알 수 있다.

• 한국음향학회지
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• 제34권2호
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• pp.117-129
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• 2015

파라메트릭 어레이(parametric array)는 매질의 비선형성을 이용하여 고지향성 저주파를 발생시키는 현상이다. 발생된 저주파는 직접 발생된 1차 음파에 비해 음압이 상대적으로 매우 작다. 따라서 강력한 1차 음파를 지향성 있게 발생시킬 수 있는 트랜스듀서가 필수적으로 요구된다. 본 논문에서는 파라메트릭 어레이를 위한 음원으로써 다공진 트랜스듀서의 설계, 제작, 시험평가에 대해 연구하였다. 유닛 트랜스듀서 및 배열 트랜스듀서의 설계를 해석 모델에 근거하여 수행하였으며, 이 과정을 반복하여 최적의 트랜스듀서를 제작하였다. 제작된 배열 트랜스듀서는 6.3 m 거리에서 각각 189 dB, 190 dB의 1차 음파를 확인하였으며, 파라메트릭 어레이 현상을 이용하여 136 dB의 차주파수음 발생을 확인하였다. 차주파수음은 $12{\times}18{\times}10m$크기의 수조에서 15 kHz, $8^{\circ}$ half power beamwidth의 고지향성 저주파 특성을 가지고 있음을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제32권3호
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• pp.191-198
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• 2013

본 논문에서는 광대역 Tonpilz 트랜스듀서를 설계하고, 설계 결과의 타당성을 실험적으로 검증하였다. 광대역 주파수 특성을 이루기 위해서 전면추의 flapping 모드를 트랜스듀서의 종방향 공진 모드와 결합시켰으며, 유한요소 해석과 유전자 알고리즘을 이용하여 주어진 설계조건, 구동조건 하에서 가장 넓은 송신 비대역폭(fractional bandwidth)을 확보할 수 있는 트랜스듀서의 최적 구조를 설정하였다. 최적화된 구조는 단일모드 트랜스듀서에 비해 월등히 넓은 -6 dB 송신 비대역폭을 나타내었다. 설계 결과의 타당성을 검증하기 위하여 도출된 최적 구조대로 트랜스듀서 시험편을 제작하여 주파수 특성을 측정하였으며, 측정결과는 설계 결과와 잘 일치하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제19권3호
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• pp.207-216
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• 1999

일반적인 하나 또는 두개의 압전소자를 사용하는 트랜스듀서에 비하여 다수의 압전소자를 사용하는 어레이 트랜스듀서는 각 압전소자에 가해지는 펄스의 지연시간을 제어함으로써 초음파 빔을 임의의 지점에 집속시킬 수 있고 기계적 구동없이 임의의 방향으로 조향시켜 실시간 주사를 할 수 있는 장점이 있다. 페이즈드 어레이 트랜스듀서의 설계조건은 압전소자의 수. 압전소자의 크기 그리고 압전소자 사이 간격 등 여러가지가 있으며, 본 연구에서는 그 중에서 압전소자수의 변화에 따른 초음파 빔의 특성을 호이겐스의 원리를 이용한 수평횡파의 시뮬레이션을 통하여 평가하였다. 그 결과 초음파 빔은 조향각이 증가 할수륵 음압이 감소하며, 초음파 빔 특성도 점차적으로 분산됨을 알 수 있었고 또한, 초점거리가 증가할수록 초점에서의 집속효과는 감소하고, 압전소자의 수가 증가되면 집속효과는 향상됨을 알 수 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제37권6호
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• pp.412-421
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• 2018

선 배열 소나는 배열 이득으로 인해 단일 소나에 비해 상대적으로 음압이 낮은 표적 신호일 경우에도 방위 추정이 가능한 장점이 있다. 하지만 선 배열 소나에서는 표적의 방향을 나타내는 표적 방위각과 음파의 다중경로에서 발생되는 수직각의 영향으로 방위 오차가 발생하며 이로 인해 수신 신호로부터 표적 방위를 추정하는데 어려움이 존재한다. 수중의 음파 전달 환경에 의해 발생하는 다중경로는 각 경로별로 상이한 수직각을 가지므로 이러한 특성이 선배열 소나의 방위 추정에 미치는 영향에 대해 고려할 필요가 있다. 본 논문에서는 선 배열 소나에서 다중경로의 영향으로 인해 발생하게 되는 방위 오차를 확인하며 해저면 반사 경로에서 수직각에 의한 오차를 모의하여 환경에 따른 방위 오차의 차이를 분석한다. 또한 추정된 방위각에서 거리에 따라 방위 오차를 고려한 예상 표적 방위선을 도출한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.251-251
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• 2021

최근 기후변화로 인한 집중호우의 영향으로 홍수 시 댐으로의 유입량이 설계 당시보다 증가하여 댐의 안전성 확보가 필요하다(감사원, 2003). 이에 건설교통부(2003)는 기후변화와 댐 노후화에 대비하여 치수능력증대사업을 추진하여 댐의 홍수배제능력을 확보하였고, 환경부(2020)에서는 40년 이상 경과된 댐을 대상으로 스마트 안전관리체계 구축을 통한 선제적 보수보강, 성능개선 및 자산관리로 댐의 장수명화를 목적으로 댐의 국가안전대진단을 추진하고 있다. 이에 본 연구에서는 댐 시설(여수로)의 노후도 평가 시 활용 될 수 있는 여수로 표면손상 원인규명에 대하여 3차원 수치모형(FLOW-3D 및 COMSOL Multiphysics)을 통해 검토하고자 한다. 연구대상 댐은 𐩒𐩒댐으로 지형 및 여수로를 구축하였으며, 계획방류량(200년 빈도) 및 최대방류량(PMF) 조건에서 모의를 수행하였다. 수치모의 계산의 정확도 검토를 위하여 Baffle의 설치를 통하여 시간에 따른 유량의 변화를 설계 값과 비교하였고 오차가 1.0% 이내를 만족하는 것을 확인하였다. 여수로 표면손상의 다양한 원인 중 기존연구(USBR, 2019)를 통하여 공동침식(Cavitation Erosion) 및 수력잭킹(Hydraulic Jacking)에 초점을 두었으며 방류조건 별 공동지수(Cavitation Index)산정을 통하여 공동침식 위험 구간을 확인하였다. 이음부의 균열 및 공동으로 인한 표층부 콘크리트의 탈락현상을 가속화시키는 수력잭킹 검토를 위하여 국부모형을 구축하였고 음압력(Negative Pressure), 정체압력(Stagnation Pressure), 양압력(Uplift Pressure)의 분포를 확인하였다. 최종적으로 COMSOL Multiphysics를 통하여 압력분포에 따른 구조해석을 수행하여 폰 미세스(Von Mises) 등가응력 및 변위를 검토하여 콘크리트의 탈락가능성을 확인하였다. 본 연구는 여수로 공동부 및 균열부에서의 손상메커니즘을 확인할 수 있는 기초적인 연구이지만 향후에는 다양한 지형조건 및 흐름조건에서의 압력분포 분석 및 유체-구조물 상호작용(Fluid-Structure Interaction, FSI)모의를 수행한다면 구조물 노후도 및 잔존수명 평가에 필요한 손상한계함수 도출이 가능할 것으로 기대된다.

• 대한공업교육학회지
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• 제34권2호
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• pp.331-345
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• 2009

본 연구에서는 변압기 열화 진단에 사용되는 Sagnac형 간섭계의 핵심 기술인 광섬유 음향 센서의 설계를 위하여 세 가지 서로 다른 형태의 맨드릴형을 제안하였고 이의 진동 특성을 살펴봄으로서 보다 뛰어난 감도를 가진 센서를 구현하고자 하였다. 광섬유 음향 센서용 맨드릴을 외경 요철형, 중공 원통형, 내경 요철형등의 세 가지로 분류하고 이의 고유진동수와 고유 모드를 해석하였다. 2kHz 미만의 고유진동수는 제외하고 주로 2~20kHz 범위 내에 속한 고유진동수를 검출하여 고유모드를 나타내었다. 설계된 맨드릴의 기본 형상 치수는 외경 30 mm, 길이 50mm이다. 원통의 두께는 1 mm이며 요철의 크기는 $2mm{\times}2mm$이다. 유한요소해석 결과 외부 음압 주파수가 2~20 kHz 범위에서 11 kHz 인근의 주파수인 경우 외경 요철형과 중공 원통형의 맨드릴을 선택하면 높은 감도를 얻을 수 있다. 17 kHz 인근 주파수에서는 외경 요철형과 내경 요철형이 유리하며 20 kHz인근에서는 중공 원통형과 내경 요철형이 높은 감도를 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 본 연구의 결과는 향후 변압기 내에 삽입되어 각종 열화 진단용 모니터링 센서로 활용되는 광섬유 음향 센서의 맨드릴 설계에 매우 효과적으로 이용할 수 있으며 본 연구에서 제시한 기법을 이용하여 MHz 단위의 초음파 감지에도 충분히 활용될 수 있으리라 기대된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제21권6호
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• pp.751-758
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• 2015

공조시스템의 소음 예측은 주로 NEBB에서 제안한 경험적인 방법에 의해 수행된다. 그러나, NEBB에서 제안한 방법은 선박에만 있는 대형 덕트의 요소를 반영하지 못하므로 선박에 적용하는데 한계가 있다. 본 논문에서는 선박용 대형 덕트의 소음 예측을 위한 전산해석방법을 연구하였다. 경계요소법을 사용하여 대형 덕트의 단위 길이당 소음 감소량에 대한 추정식을 개발하였고, 경계요소법과 전산유체역학을 사용하여 보강재가 설치된 대형 덕트에서의 유동기인소음을 예측하였다. 유입 유속이 10m/s, 보강재의 종류가 200플랫 바인 경우 100 dB 이상의 큰 소음이 발생하는 것을 알 수 있었다. 또한, 경계요소법과 유한요소법을 사용하여 덕트 투과 소음을 예측하였다. 덕트 내부와 외부의 음압 값 차이는 대략 10~15 dB정도 인 것을 알 수 있었다. 이를 통해 조선소에서는 대형 덕트를 포함한 선박 HVAC 소음 예측을 할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.8-15
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• 2020

이 논문에서는 최근 사회적인 이슈로 대두된 바닥충격음 중 특히 중량충격음을 저감시키기 위한 방법의 일환으로, 바닥슬래브의 두께를 증가시키는 기존의 방식과는 달리 평판형 슬래브에 장선을 설치하여 바닥슬래브의 강성을 증가시킴으로써 고유진동수의 이동을 통한 중량충격음의 저감 효과를 기대할 수 있는 장선바닥슬래브를 제안하고, 장선의 춤과 간격에 따른 중량충격음 특성을 해석적으로 분석하였다. 해석결과, 장선슬래브의 슬래브 두께가 증가할수록 음압레벨이 감소하는 경향을 나타내었으나 일정 두께 이상에서는 큰 차이를 보이지 않아 바닥두께 증가로 인한 중량충격음 차단 기대효과에는 임계치가 있을 것으로 판단된다. 또한 장선 춤의 증가와 간격 감소에 따른 바닥강성의 증가는 일관된 중량충격음 차단성능의 증가로 이어지지 않아 최적의 중량충격음 차단성능을 기대하기 위해서는 주택의 유형별로 각기 다른 장선 춤과 간격이 적용되어야 할 것으로 판단되며, 100mm 정도 장선 춤의 증가나 간격 감소로 약 1dB~2dB정도의 중량충격음 감소효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.390-395
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• 2019

수중운동치료는 물의 저항을 이용하여 충분한 운동 효과를 낼 수 있어서 관절염이나 재활치료를 받아야하는 환자들에게 긍정적인 효과를 가진다. 하지만 효과에 대한 국내 연구는 미비한 실정이고, 그 효과에 대한 근본적인 원인규명은 아직까지 확실하지 않다. 따라서 본 연구에서는 수중운동 효과의 근본적인 원인을 파악하기 위해 실제 환경과 비슷한 조건으로 Unsteady fluid flow simulation을 진행했다. 해석 모델은 실제 손을 모델링하였고, 손가락 마디에 가해지는 압력변동을 the methods of computational fluid로 분석했다. 손의 수중운동 시, 피부 표면속도와 유동 저항에 의하여 손가락 사이에 다양한 크기의 와류가 발생한다. 와류에 의해 약 -500Pa부터 +500Pa 정도의 압력이 가해지고, 방향을 전환하는 부분에서는 최소 -2000Pa에서 최대 +2000Pa까지의 양압과 음압이 지속적으로 반복됐다. 또한 손가락 마디마다 20Hz ~ 70Hz의 진동수를 가진 압력 변동이 지속적으로 가해졌다. 이러한 지속적인 압력 변동은 손가락 마디에 직접적인 마사지 효과를 제공하고, 관련 부위의 혈액순환에 긍정적인 영향을 미친다고 판단된다.