• 한국항공우주학회지
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• 제50권7호
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• pp.445-454
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• 2022

항공기가 빙점 이하의 습도가 높은 구름대를 지날 때 액적이 항공기와 충돌하면 날개, 동체 등 항공기 구성품에 결빙이 발생한다. 특히 항공기의 날개에 결빙이 증식되면 공력 성능의 저하와 비행 안정성의 감소 등의 치명적인 안전 문제를 초래할 수 있다. 본 연구에서는 항공기 날개에 적용되는 고양력 장치인 다중 익형의 결빙 증식량이 최소가 되도록 형상 최적설계를 수행하였다. 3차원 Reynolds-Averaged Navier-Stokes 지배 방정식을 이용하여 공력해석을 수행하였고, 다물리 전산해석을 통해 결빙의 형상 및 증식량을 예측하였다. 최적설계의 목적함수는 결빙 증식량 최소화로 설정하였고, 설계변수는 Slat과 Flap의 전개 각도와 위치를 정의하는 형상 변수 6개를 선정하였다. 설계 과정에서 목적함수의 평가는 크리깅 근사모델을 사용하여 대체하였고 유전자 알고리즘을 적용하여 최적 형상을 도출하였다. 최적화를 수행한 결과, Slat과 Flap에 최적의 전개 각도와 위치를 적용하였을 때 결빙 증식량이 약 8% 감소하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.293-299
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• 2016

본 논문은 확장된 프로젝션 기법을 사용한 위상 최적설계 방법을 다루고 있다. 다양한 형상과 길이 스케일을 가지는 프로젝션 함수를 개발해 위상 최적설계 기법에 적용시킴으로써, 복합재료의 설계에서 형상 및 크기가 미리 주어진 보강재의 최적 배치를 위상 최적설계를 통해 결정할 수 있음을 확인하였다. 또한 이와 같은 프로젝션 기법이 균질화법과 결합되어 체적탄성률 또는 전단탄성률 등의 유효 재료특성을 최대화시키는 단위 구조를 설계함으로써, 주기 구조를 가지는 복합재료에서 보강재의 최적 배치를 결정하고 그 유효 재료특성값을 수치적으로 계산할 수 있음을 여러 수치 예제들을 통해서 검증하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.47-50
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• 2005

본 연구의 목적은 차세대 대체에너지로 각광받는 풍력발전 중에서 육상발전보다 여러 가지 이점이 있는 해상에서의 한국형 풍력터빈 블레이드의 최적 형상을 위 한 알고리즘을 구현하는 것이다. 풍력터빈 블레이드에서 깃익형의 공기 역학적 특성은 매우 중요한 사항이다. 이를 위해서 익형 성능예측에 층류에서 난류로의 천이과정을 포함하는 XFOIL을 이용하여 블레이드 익형 단면의 양력과 항력 분포를 해석하였다. 첫 번째 수준의 설계변수는 운용범위내의 바람의 속도와 블레이드 지름, 축 회전수이며, 각 단면에서의 비틀림각과 시위길이는 두 번째 수준의 설계 변수이다. 운용범위 내의 각 설계점에서 익형의 공력 변수들과 최소에 너지손실 조건을 이용하여 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 각각의 설계점에서 결과를 바탕으로 풍력발전의 설계 운용범위에서 반응면을 구성하고 구배최적화 기법을 통해 요구동력의 제약함수를 만족하고 효율을 최대로 하는 블레이드 형상을 구현하였다. 최적형상에 대해 탈설계점 해석을 수행하여 그 성능을 구하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제39권4호
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• pp.17-23
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• 2002

2차원 익렬 익형의 표면에 목적하는 압력계수 분포를 설정하고 그 압력계수의 분포에 해당하는 형상을 설계하기 위해 임의의 초기형상으로부터 목적 형상에 근접해가도록 최적화 기법을 도입하여 역설계를 수행하였다. 목적함수인 표면압력계수를 구하기 위해 비직교 일반좌표계상의 2차원 비압축성 나비어-스톡스 방정식을 사용하였으며 목적함수의 감소를 위해서는 최속강하법과 공액 경사도 방법을 사용하였다. 해의 탐색방향을 위해 1차 정확도의 유한 차분화를 행하였고, 해의 탐색거리를 위해 황금분할법을 사용하였다. 본 연구의 결과, 목적한 형상으로의 수렴성이 뛰어남을 확인할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.27-34
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• 2016

시설물의 거동 파악을 위한 대표적인 방법으로는 가속도센서에서 측정되는 동적응답을 이용하여 역해석을 통해 구조변수를 추정하는 방법이 있다. 정확한 구조변수의 추정을 위해서는 최적화된 센서의 위치가 필요한데, 본 논문에서는 다양한 최적 센서위치를 추정하는 방법을 정리하였으며, 기존 시간영역에서만 사용되었던 Hankel matrix법을 주파수영역으로 확대 개발하여 기존 최적 센서위치 추정 방법들과 결과를 비교 분석하였다. 결과 비교 및 검증을 위해 지진동에 의한 동적 해석을 수행하여 기존 및 새로운 방법으로 선택된 최적 센서위치 에서의 가속도데이터를 활용하여 FFT(Fast Fourier Transform)를 통해 진동 형상의 크기를 구하고, spline function으로 전체 자유도에 대한 진동 형상을 추정하였으며, 추정된 진동 형상과 해석적으로 구해진 진동 형상과의 MAC 지수를 통하여 다양한 방법들의 모드 추정의 정확도를 비교하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권2호
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• pp.105-114
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• 2008

본 연구에서는 고정익과 회전익의 두 가지 모드로 운용되는 canard rotor wing(CRW) 항공기에 대한 사이징과 성능해석 프로그램이 개발되었다. 개발된 프로그램은 기존의 항공기 데이터를 이용하여 각 모드에 대한 검증을 수행하였고 정찰 임무형상에 대해 최적설계 문제를 정의하였다. canard rotor wing의 로터 최적화를 위해 고정익 모드와 회전익 모드에 대해 가중치를 이용한 다중목적함수를 구성하였다. 6개의 서로 다른 가중치와 설계제약조건에 대해 최적설계가 수행되었고 그 결과 개선된 로터형상을 도출하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권8호
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• pp.763-771
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• 2011

본 연구에서는 환기용 축류송풍기에 대하여 효율을 목적함수로 하는 수치최적설계를 수행하였다. 유동해석은 삼차원 Reynolds-averaged Navier-Stokes(RANS) 방정식을 통하여 이뤄졌으며, 난류모델로는 Shear Stress Transport 모델을 사용하였다. 최적설계를 위한 설계변수로는 허브비, 날개의 중간 및 팁 스팬에서의 엇갈림각을 사용하였다. 실험계획법으로 라틴하이퍼큐브 샘플링 방법을 사용하여 설계영역 내에서 25개의 실험점을 추출하였다. 최적설계기법인 가중평균대리모델과 삼차원 RANS 해석을 결합하여 수치최적설계를 수행하였으며, 가중평균대리모델로는 WTA1, WTA2 및 WTA3 모델을 사용하였다. 수치 최적설계에 의해 얻어진 최적형상들의 성능을 기준형상과 비교하였으며, 성능이 가장 좋은 모델에 대하여 기준형상과의 내부유동장 비교 및 분석을 통해 성능이 향상된 원인을 규명하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.2
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• pp.780-783
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• 2004

본 논문에서는 유한요소법과 등가회로법을 이용하여 윤곽 진동형 압전변압기의 특성을 해석하고 이를 통해 압전변압기의 매칭 임피던스와 기계 및 전기적 결합계수를 계산하였다. 실험적 결과를 통하여 수치해석의 타당성을 검증한 후, 진화 전략에 기초한 멀티 모드 함수의 최적 알고리즘을 이용하여 고효율 고전압 밀도 압전 변압기의 형상 최적화를 수행하였다. 최적화 과정에서의 계산 시간을 단축시키기 위하여 AWE(Asymptotic Waveform Evaluation)를 적용한 유한요소법을 사용하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.9-18
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• 2007

본 연구에서는 위상최적화 알고리즘의 수렴성을 개선하기 위해 설계영역에 초기 구멍을 도입하는 방법을 제시하는데, 이것은 경계면에 기초한 최적화 방법의 느린 수렴성을 완화하기 위해, Eschenauer et al.에 의해 고안된 버블 방법의 설계영역 안에 구멍을 도입하는 개념과 연계된다. 버블 방법과 달리, 제안된 방법에서는 최적화 과정동안 구멍의 위치를 정의하는 특성함수를 이용하지 않고, 최적화 초기화 단계에서만 초기 구멍을 도입하는데, 이러한 초기 설계영역 안의 솔리드와 보이드 영역들은 고정되는 것이 아니라 합쳐지거나 쪼개지면서 변화된다. 따라서 위상최적화 알고리즘에서 구멍의 이동에 관련된 복잡한 수치적인 계산 없이 자동적으로 설계변수의 유한변화를 더욱 강화시키기 때문에 목적함수 값의 수렴성을 개선할 수 있다. 본 논문에서는 다양한 치수와 형상의 구멍을 포함하는 초기 설계영역을 가지는 Michell형 보의 위상 최적설계를 밀도분포법으로 불리는 SIMP를 이용하여 수행하였다. 이를 통해 위상최적화의 수렴성을 개선하고 최적위상과 형상에 영향을 미치는 초기 구멍의 효과를 검증하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.788-789
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• 2015

본 논문에서는 사이클로트론 전자석의 설계과정을 체계화하고, 자기장 최적화 과정을 순차적 근사화 기법을 이용하여 설계를 진행하였다. 설계하는 전자석은 방사성동위원소생산을 목적으로하는 PET(Positron Emission Tomography) 사이클로트론 이며, 크기를 줄이고 동위원소의 효율적인 생산을 위해 에너지대역은 10MeV로 선정하였다. 설계과정은 실험계획법 중 하나인 LHS(Latin Hypercube Sampling) 기법을 통해 샘플 데이터를 구성하고, 이를 바탕으로 크리깅을 이용해 근사모델을 구성한다. 근사 모델과 진화 알고리즘을 이용해 목적에 맞는 최적의 형상을 찾을 수 있다. 이러한 과정을 반복함으로써 점진적으로 목적에 부합하는 형상을 찾을 수 있다. 각각의 형상의 성능을 판단하는 목적함수를 단계별로 규칙을 정함으로써 결과의 신뢰도를 높인다. 이로써 시간적 효율을 증대시키고 전문지식이 부족한 설계자도 고성능의 형상을 얻을 수 있다. 최적화과정은 STEP1과 STEP2로 나누어 진행되며, STEP1에서는 초기사이클로트론 전자석을 설계하고, 자기장 최적화를 진행한다. STEP2에서는 빔 시뮬레이션 및 분석을 통하여 최적화를 진행하고, 최종적으로 전자석모델을 완성한다.