하천에서 위어 하류단의 세굴은 매우 중요한 현상이며 위어 형상에 따른 수리학적 흐름특성이 세굴거리 및 세굴심에도 영향을 미치므로, 적절한 하상보호공 설계를 위해 다양한 위어 하류단의 세굴 규모 및 세굴 형상을 산정하는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 사다리꼴 래버린스 위어를 적용하여 일반적인 직선형 위어와 비교하였으며, 3차원 수치모의를 통해 하류단의 세굴 규모를 분석하였다. 현재 세굴 방지를 위하여 설치되는 위어 하류부 물받이 및 하상보호공의 설계 기준은 월류흐름에 의해 발생되는 하류부 세굴영향에 대한 고려가 미흡하며, 대부분 설계자료가 광정위어 및 예연 위어 형태만을 고려하고 있어 위어의 형상변화에 따른 고려 또한 부족한 실정이다. 따라서 하류부 세굴방지공의 안전하고 경제적인 설계를 위하여 위어의 형상 변화에 따른 위어 하류부 세굴 특성 분석에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서 적용한 래버린스(labyrinth) 위어는 수로 내에 설치된 횡방향 직선형 위어의 단면 형상을 변경하여 월류길이를 증가시킨 긴 마루(long crested) 위어 형태의 일종이다. 일반적으로 래버린스 위어는 월류량 증대, 수질개선 및 수심유지 효과가 필요한 수공구조물에 이용되어 하천에 적용될 경우, 관련 수공구조물의 수심 확보 측면에서 기여할 수 있는 구조물로 잘 알려져 있다. 수로폭과 유입유량을 알고 있을 경우 기존 연구자들에 의해 제시한 공식에 의해 직선형 위어의 하류단의 세굴거리와 세굴심을 산정할 수 있으며, 본 연구에서 제시한 세굴거리 비와 세굴심 비를 통해 래버린스 위어의 세굴거리 및 세굴심을 예측할 수 있었다. 분석결과 래버린스 위어의 하류단의 세굴거리는 직선형 위어에 비해 감소하고 세굴심은 증가하였으며, 총 마루길이 당 유입유량과 유입유량 조건에 따른 세굴거리 비 및 세굴심 비 변화를 통해 통수능 및 래버린스 위어의 마루길이 변화에 따른 세굴 영향범위를 조절할 수 있는 것으로 분석되었다. 추후 다양한 유량조건과 확폭비를 고려한 연구를 수행한다면 래버린스 위어의 마루길이에 따라 하상보호공 설계시 중요한 인자인 세굴거리와 세굴심을 조절할 수 있으며, 위어 형상에 따른 하류단 세굴 규모를 산정과 더불어 확장된 하상보호공 설계자료로 이용할 수 있을 것이다.
직선형 진동모터가 휴대전화의 알림용이나 햅틱 인터페이스의 구동기로 적용되려면 빠른 응답속도와 긴 수명을 제공하여야 한다. 본 논문에서는 기존 직선형 진동모터를 개선하여 보이스 코일 구동기와 영구자석 스프링을 이용한 직선형 진동모터를 제시하고, 설계 제작하여 그 가능성을 검증하였다. Halbach 배열의 영구자석에 의해 구동되는 보이스 코일 구동기와 영구자석 간의 반발력을 이용하는 영구자석 스프링을 해석하고 설계하기 위해, 등가전류판 방법과 이미지 방법을 사용하였고, 방법의 적절성을 유한요소해석을 통해 검증하였다. 시작품 모터를 설계하고 제작하고, 실험을 통해 진동모터의 특성을 확인하였다.
배전선로는 항상 각종 공작물과 아주 가까운 상태에서 존재하고 있어 배전선로 근접 작업 시 전력선에 근접으로 인한 섬락 또는 접촉으로 작업원이 감전 재해를 입을 수 있으며 또는 비, 바람, 조류 등에 의한 이물 접촉으로 설비 고장을 유발 시킬 수 있다. 이러한 감전재해 및 설비고장을 예방하기 위하여 22.9kV-y 전력선의 직선부분에 사용할 수 있는 직선형 방호관을 개발하여 건설현장 주변의 전력선에 방호조치 함으로서 전력선 근접 작업 시 작업종사자의 안전 확보에 이바지함은 물론 정전사고방지에도 크게 기여하여 왔다. 그러나 22.9kV-y 배전선로의 점퍼선부분과 변압기의 인상선 등 곡선으로 되었거나 구불구불한 형상으로 된 부위는 직선형 방호관으로는 방호조치가 불가능하여 산업안전보건법이 정한 산업안전기준에 관한 규칙 제327조 제2호에 의한 방호조치를 취하지 않고 근접작업이 진행되어 감전재해와 정전사고가 발생되어 왔었다. 한전에서 협력업체와 공동으로 연구개발한 소용돌이형 점퍼선방호관을 그동안 방호조치를 취하지 못한 점퍼선이나 구불구불한 전력선부위에 방호조치를 함으로서 감전재해의 예방과 정전사고 발생을 획기적으로 감소시킬 것으로 기대된다.
본 연구에서는 온실의 난방에 사용되는 열풍식 난방기 등의 배기 연통에 부착하여 배출되는 가스로부터 열을 회수할 수 있는 장치를 개발함에 있어서 연통과 열회수 장치간의 열 교환 성능을 3가지 상이하게 설계된 열 교환 장치(Fig. 1 참조)에 대하여 실험적으로 비교 분석하였다. Fig. 1-(a)는 열 교회수기 개발을 위해 기존에 사용한 장치로서 회수용 공기의 흐름방향이 배기 연통과 직각을 이룬 형식이며, Fig. 1-(b) 및 (c)는 열 회수 성능 개선을 위해 새로 설계된 형식으로서 각각 열 교환 파이프의 배치형식이 상이하나 회수용 공기의 흐름방향이 180도로 굴곡되는 U-자형 흐름이 이루어지도록 하였다. 실험에 사용된 공기 순환 펜의 용량은 AB-형의 경우에는 최대 25㎥/min이고, C-형 및 D-형의 경우는 공히 최대 42㎥/min으로서 송풍전압 조절장치를 이용하여 풍량을 연속적으로 조절할 수 있도록 하였다. U-자형 흐름형식인 C-형 및 D-형의 경우 흐름 방향의 굴곡으로 인한 마찰저항이 있을 것으로 예상은 했으나 당초 예상했던 것에 비해 마찰 저항이 지나치게 큰 것으로 밝혀졌다. 비록 설계된 열교환 튜브의 배열형식별 열 교환기의 외부 모양이 달라 회수기의 표면을 통한 대류 열 교환이 다소 차이를 보일 것으로 예상되지만 본 연구에서는 열 회수장치에 내장된 열 교환 튜브부분만을 통한 열 회수율을 중심으로 형식간의 성능을 비교하였다. 실험을 통하여 측정된 자료중 대표적인 예는 Fig-2와 같으며, 측정자료를 기준으로 분석된 열회수 성능에 대한 설계형식별 비교 결과는 Table-1과 같으며, 분석된 결과를 요약하면 다음과 같다: 1. AB-형 열회수시스템의 경우, 초기 투자비용과 현재의 농용 전력요금 하에서 에너지 절감규모를 비교하면, 대체로 1년을 전후하여 투자에 대한 보상이 충분히 가능할 것으로 판단된다. 2. C-형 및 D-형 열회수시스템의 경우, 열 회수용 공기의 흐름방향이 동일 공간내에서 180도 굴절됨으로서 저항이 크게 발생되어 송풍 펜의 전압 증가에 따른 유속증가가 미미하였으며, 굴절형의 열교환장치는 비록 열교환면적은 직선형과 유사하더라도 송풍 펜의 공기저항이 커져서 결국 열 회수성능이 기대했던 것만큼 크게 개선되지는 못했다. 3. 송풍펜의 용량은 AB-형에 사용된 용량인 25㎥/min 전후가 적절할 것으로 판단되며, 적정 송풍 펜용량 하에서 열 회수성능은 굴절형이 직선형보다 효과적인 것으로 나타났다. 다만, 곡선형은 물론 직선형에서도 열교환 튜브의 배치밀도, 튜브 길이 및 두께 등의 변화에 따른 최적화 연구가 수반되어야 할 것으로 판단된다.
본 논문에서는 2차측이 평판형 구조를 갖는 선형유도전동기를 대상으로 하여 유한요소법을 이용한 수치해석방법과 기자력발생의 개념적인 기본단위가 되는 하나의 전류도체를 등가표면전류밀도로 치환하여 해석하는 공간고조파해석 방법[10]과, 영구자석 계자형 선형동기전동기의 공간고조파 해석방법에 대하여 소개하겠다.
반경험적 퍼텐션 에너지 함수를 기초로한 스테틱스(statics) 시뮬레이션에 의하여 여러가지 형태의 $C_{6}$클러스터들의 결합길이, 결합각 및 에너지를 구한 결과 $C_6$의 평형구조는 정 6각형임을 발견하였다. 직선형과 사이클형의 $C_7-C_{10}$구조에 대해서도 결합길이, 결합각 및 에너지들을 구한 결과 정7각형, 정8각형, 정9각형 및 정10각형이 각각 직선형 구조보다 더 안정함을 발견하였다. 이 결과는 본 논문 1편에서 보고한 $C_2-C_5$의 평형구조가 직선형이라는 점과 관련시켜 볼 때 클러스터의 크기가 증가함에 따라 1차원적인 구조로부터 2차원적인 구조로 발전하며, 그 임계크기가 $C_6$ 임을 시사하는 것이다.
이 연구에서는 2차원 삼각형 격자모양의 광결정(photonic crystal) 슬랩위에 형성된 막대형 공진기를 이용한 레이저 발진을 보고한다. 막대형 공진기란 그림 1과 같이 광결정 도파로(waveguide)를 기반으로 하여 만들어진 것으로, (a)와 같이 직선형으로 된 공진기, (b)와 같이 도파로의 진행방향에서 60도 꺾인 공진기, (c)와 같이 120도 꺾인 공진기의 세 가지 형태에 대하여 연구하였다. 이와 같은 형태의 공진기는 기본적으로 광결정 도파로와 형태가 비슷하므로, 공진 모드도 광결정 도파로의 도파모드와 비슷한 성질을 가질 것으로 추측해볼 수 있다. (중략)
본 연구에서는 등부표를 이용하여 외해에서 입사되는 파랑에너지를 전기에너지로 변환시키는 파력발전 방식에 대하여 연구하였다. 등부표와 직선형과 시소형 자가 발전체를 1/10 축소 모형으로 제작하고, 파랑수조에서 실험을 실시하였다. 이러한 시스템에서 서로 다른 파고와 주기를 갖는 파랑을 대상으로 등부표의 수평 및 수직 경사, 발생 전류와 에너지를 측정하였다. 이를 통하여 전기 에너지 획득 가능성을 확인하였고, 차후 연구 과제를 제안하였다.
인공조명의 특징은 중앙을 기준으로 수많은 방사형과 직선형 빛을 방출한다. 이러한 빛의 퍼짐을 3D로 표현하기는 매우 어렵고 복잡하다. 또한 빛의 효과에 따른 물체의 색상은 매우 다양하고 많은 변수 값 때문에 사용자가 정확히 물체를 표현하기 어렵다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 논문에서는 방사형과 직선형 빛을 손쉽게 표현하기 위한 모델을 제시하고 X3D를 사용하여 인공조명을 설계하였다. 그리고 사용자가 3D 물체의 색상을 정확하고 쉽게 표현할 수 있도록 물체의 색상을 요소별로 분리한 후 사용자가 직접 육안으로 각 요소의 색상 값을 관찰하며 조정하도록 온라인 시스템을 제안하였다. 제안된 시스템을 사용하여 다양한 인공조명을 손쉽게 생성할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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