• Composites Research
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• 제37권1호
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• pp.21-31
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• 2024

이 리뷰 논문은 복합재에 함유되어 충격파를 감쇠하는 물질에 대한 탐구를 통해 폭발로 인한 외상성 뇌손상(bTBI)에 대비하여 인적자원을 보호하는 방법을 살펴보고자 한다. 이에 더하여 복합재의 충격파 감소의 정량화를 위한 충격파의 생성과 측정에 관련된 실험적인 방법들을 알아보고자 한다. 충격파는 고에너지 폭발물, 충격관, 레이저 및 레이저-플라이어 기술과 같은 다양한 접근법을 통해 생성이 가능하다. 충격파 전파 및 감쇠의 평가는 압전, 간섭계, 전자기 유도 및 스트릭 카메라 방법을 비롯한 첨단 기술을 활용하여 진행된다. 또한 충격파 압력감쇠 특성이 알려진 폴리우레아, 이온액체를 포함한 상분리 물질을 조사하였고 복합재 구조의 구성을 통해서 충격파를 감소시킬 수 있는 방법을 제시한다. 본 리뷰에서는 충격파 감쇠 물질 개발에 관한 연구를 종합하고 분석함으로써 폭발로 인한 외상성 뇌 손상에 대한 위험을 낮출 수 있는 재료적인 관점을 제시하고자 한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.5-11
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• 2023

수역 인근에서 산사태로 인해 발생되는 충격파는 인명과 주변 기반시설에 치명적인 피해로 이어질 수 있다. 이러한 충격파는 일반적으로 산사태 충격파라고 하며, 특정지역에 국한되지 않고 발생한다. 최근에는 이상기후의 영향으로 국지성 집중호우가 빈번하게 발생하면서 국내에서 발생하는 산사태의 발생빈도와 발생규모 모두 증가하고 있다. 이에 본 연구에서는 산사태 모형의 질량비 변화에 따른 실험을 수행하였으며, 생성되는 충격파의 특성 중 파의 진폭을 중점으로 관측 및 분석하였다. 본 연구에서는 5가지의 산사태 모형의 질량비, 3가지의 수로경사로 15가지의 케이스에 대하여 5회 반복실험하여 총 75회의 실험을 수행하였다. 산사태 모형의 질량비를 달리하며 실험을 해본 결과, 만약 초기 에너지가 동일한 산사태의 경우 순수한 입상, 순수한 블록 형태의 산사태에 의해서 생성되는 충격파의 크기보다 입상형태와 블록형태가 섞여 함께 거동하며 생성하는 충격파의 크기가 더 클 수 있다고 분석된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.44-44
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• 2015

저수지나 하천 사면에서 발생하는 산사태와 토석류는 저수지와 하천 수체에 충격을 가한다. 이로 인해 발생하는 수면 충격파는 전파되어 반대편 제방으로 파의 처오름 또는 댐 제체위로의 물넘이로 큰 피해를 줄 수 있다. 최근 외국에서는 2차원 충격파 생성 및 전파의 기본 과정을 구명하기 위한 실험적 연구가 이뤄지고 있으며, 이들 연구들은 충격파의 발생과 전파, 사면활동 물질과 수체의 상호작용 그리고 자유 수면과 유속분표의 발달에 대한 자세한 관측 자료를 제시하고 있다. 아울러 충격파에 영향을 주는 지배 매개변수를 제시하고 있다. 하지만, 이러한 실험적 연구의 최근 진보에도 불구하고, 이들 지배 매개변수를 고려한 충격파 지배공식들은 대상 지역의 복잡한 바닥 지형이나, 평면적 지형 변화를 단순한 추정치로만 고려하게 된다. 따라서 복잡한 지형조건에서 토석류와 수체의 상호작용과 수면 충격파의 전파를 합리적으로 해석하는 데는 한계가 있다. 이 경우 수치모델링 기법을 대안으로 적용할 수 있으나, 수치모델링은 수면에서 충격파의 전파와 수중에서 토석류의 전파를 동시에 모의해야 하고, 뉴턴 유체와 비뉴턴 유체의 특성을 동시에 고려해야하므로 수치해석 연구자들에게는 하나의 큰 도전사항이다. 이 연구는 경계면 포착기법을 이용한 계산유체동력학 기법을 이용하여 사면활동과 이로 인한 정지 수역에서의 충격파의 발생 및 전파를 재현하기 위한 수치 모델링 기법을 개발하는 것이 목적이다. 사면활동과 수면의 경계면을 포착하고 위치를 정립하기 위해서 VOF (volume of fluid) 경계면 재구축 기법을 이용한다. 지배 방정식은 비압축성(incompressible) 질량 보존방정식과 나비어-스톡스(Navier-Stokes) 방정식이며, 서로 다른 유체의 상(phase)애 대한 체적분할이송방정식을 이용한다. 큰와 모의 계열의 난류 모델링 기법을 적용하여 충격파의 전파와 붕괴에 대한 난류의 영향을 고려하였다. 토석류는 비뉴턴 흐름저항 관계식을 적용하여 그 흐름특성을 재현하였다. 이들 지배방정식은 2차 정확도의 유한체적법(finite volume method)을 이용하여 해석한다. 외국의 연구자들이 관측하여 제시한 길이 11 m 그리고 폭 0.5 m의 수로에서 발생한 충격파를 수치적으로 재현하여 개발된 모형의 실제 문제에 대한 적용성을 보여준다.

• 한국추진공학회지
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• 제19권5호
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• pp.46-51
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• 2015

선형 화약 폭발의 전파 특성예측을 위해 다채널 동시 충격파 센싱 시스템을 개발하였다. 개발된 시스템은 펄스 레이저를 이용하여 초당 1000점에서 충격파 생성이 가능하며, 접촉식 센서를 이용하여 15개 채널에서 동시에 충격파 획득이 가능하다. 특히, 선형 화약의 폭파 시간에 상응한느 각 채널의 시간 지연을 사용자 요구에 따라 적절하게 적용할 수 있는 능력을 갖춤으로써 다양한 선형 화약의 폭발에 의한 충격파 전파를 예측할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.263-267
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• 2011

본 연구는 에틸렌-공기 혼합물로 채워져 있는 굽은 관에서의 충격파와 화염의 상호 작용, 화염 가속, 연소폭발천이 현상을 수치적으로 살펴보았다. 여기서 사용되는 모델은 지배방정식으로 Navier-Stokes 방정식과 경계조건 처리 방법으로 ghost fluid 기법을 사용하였다. 굽은 관에서 여러 충격파 강도를 이용한 모델링을 통하여 화염과 강한 충격파의 충돌에 의한 열점 생성과 화염 전파의 가속 현상을 확인하였으며 추가적으로 평균 화학적 열 발생률이 대략 20 MJ/($g{\cdot}s$)이 되는 지점에서 최초 폭굉이 발생한다는 것을 확인하였다. 즉, 우리는 복잡한 형상에 의한 효과를 포함하는 수치적 계산 결과를 기반으로 관에서의 강한 충격파, 충격파와 화염의 상호 작용, 열점, 연소폭발천이 현상 등의 발생을 확인하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제25권1호
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• pp.25-32
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• 2008

태양활동 극대기인 2000년의 ACE 위성 태양풍 관측자료를 이용한 행성간 충격파의 목록에서 충격파 유도체 따라 행성간 충격파를 분류하고 충격파 유도체별 물리적 특성을 조사하였다. 51개의 행성간 충격파 중에서 대부분은 자기구름 및 Ejecta로 대표되는 ICME와 고속풍(HSS)에 의해서 유도되었다. 산소이온비(O7/O6)로부터 유도된 온도 및 Thermal index($I_{th}$ 지수) 값 분석에 따르면, ICME는 태양 코로나의 고온물질 영역으로부터 생성됨을 알 수 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권6호
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• pp.20-28
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• 2021

극초음속 유동 시험에 활용되고 있는 충격파 터널 등은 원하는 시험 조건을 얻기 위해 격막의 파열 압력비를 맞추어 운용한다. 주로 금속 재질로 이루어진 격막은 정확한 압력비를 맞추기 위해 특정 형태로 가공하거나 강제 파열 장치를 사용하여 개방한다. 격막의 개방 과정은 수백 microsecond 동안 파열과 변형을 통해 이루어지는데, 동일한 압력비에서도 개방 정도와 개방 소요 시간에 따라 시험 조건이 달라질 수 있을 것으로 예상된다. 본 연구에서는 격막의 두께 및 재질 차이를 반영할 수 있는 파열모델을 적용하여 수치 해석을 수행하고 충격파의 형성과 정체 조건의 특성에 대해 살펴보았다. 격막 파열로 인해 생성된 충격파의 속도는 격막 개방 속도에 비례하였으며, 격막의 최종 개폐율 및 소요 시간에 따라 저압관 끝단에 형성되는 정체 압력과 시험 시간에 차이가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권10호
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• pp.1041-1046
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• 2011

본 연구에서는 레이저 쇼크 피닝으로부터 생성되는 마이크로 충격파를 정량적으로 측정하고 그 특성을 분석하였다. 레이저 쇼크 피닝은 금속 재료에서 압축 응력을 생성시키며 그 크기가 표면에서 극대화되는 특징을 가지고 있다. 펄스 Nd:YAG 레이저를 이용하여 스틸표면에 피닝 공정을 수행하였고 이에 따른 마이크로 충격파의 정량화 및 재료의 기계적 성질 변화에 대해 평가하였다. 실험적 접근으로 피에조소자를 사용하였으며 이를 통한 실제 충격파의 정량화를 제시하였다. 또한 재료 구조 특성, 재료 강도, 인장 시험 등의 기계적 특성을 분석하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권4호
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• pp.36-43
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• 2017

격벽착화기의 최적 설계를 위하여 여폭약에 의해 생성되는 충격파의 감쇄 특성과 수폭약의 민감도에 관하여 연구하였다. 충격파의 감쇄 특성은 레이저 광간섭계인 VISAR를 이용하여 측정한 격벽의 자유 표면 속도로부터 유도하였고 수폭약의 민감도는 SSGT (Small Scale Gap Test) 결과로부터 구하였다. 격벽착화기의 기폭시험을 통하여 SSGT로부터 구한 화약의 민감도가 격벽착화기와 같이 소량의 화약을 사용하는 시스템에는 충격파 지속 시간이 상이하여 적합하지 않다는 것을 밝혀내었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.440-444
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• 2017

격벽착화기의 기폭으로 인하여 발생하는 충격파가 격벽을 통과할 때의 감쇠 특성을 해석하기 위하여 2차원 하이드로다이나믹 해석을 수행하였다. HNS와 HMX가 적층되어 있는 기폭제와 STS 격벽간의 연동해석을 통해 폭압 생성 및 압력파 감쇠 현상을 정밀하게 모사하였다. VISAR로 측정한 시험 데이터와의 정량적인 비교를 위하여 격벽 끝단에서의 자유표면 속도를 계측하였다. 해석결과, 격벽 두께에 따른 충격파의 압력 감쇠 패턴이 지수적으로 감소하는 것을 확인하였으며, 시간에 따라 측정된 입자속도에서 관찰된 변곡 패턴은 기폭부와 격벽 사이의 충전면의 급격한 파쇄(spallation)에 의한 충격파의 잇따른 전파에 의한 것임을 규명하였다.