• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.67-74
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• 2023

열대성 저기압으로 인한 높은 파도와 폭풍해일은 해안지역에 큰 피해를 준다. 따라서 태풍이 내습하기 전에 정확하게 예측해야 하는데, 기상 강제력은 예측에 중요한 요소이다. 본 연구는 정확한 폭풍해일 및 파랑예측에 요구되는 기상 강제력을 위한 개선방안을 제시한다. 2016년 남해안을 강타한 태풍 차바를 사례연구로 하여, 기상예측모델(MPAS)로 태풍 트랙 및 기상 강제력, 즉, 기상장을 예측했다. 예측된 MPAS 태풍 트랙 정보를 기반으로 한 태풍의 대칭형 및 비대칭형 파라미터 와류 모델을 이용하여 기상 강제력을 생성하는 한편, 베스트 트랙 기반 동일 한 파라미터 모델을 이용하여 기상 강제력을 생성하여, 둘을 비교했다. 또한, MPAS 예측 태풍 트랙 정보 기반 대칭형/비대칭형 와류 파라미터 모델에서 생성된 기상장은 MPAS에서 예측한 기상장과 블렌딩하여 예측기상장을 만들었다. 이렇게 제작된 MPAS 기반 forecast 기상장 4종 및 베스트 트랙 기반 hindcast 기상장 2종을 ADCIRC+SWAN ADCIRC+SWAN에 입력하여 남해안의 파랑 및 폭풍해일을 예측/재현하고 관측치와 비교·검증했다. MPAS 기반 forecast 기상장을 이용하여 예측된 폭풍해일과 파랑은 관측치와 거의 일치했으며, 베스트 트랙을 사용하여 재현한 결과와도 견줄 만했다. 유의파고는, 6종의 기상장을 이용한 실험에서 MPAS 예측 태풍 트랙 기반 대칭형 와류 파라미터 모델로 생성된 기상장과 MPAS 예측 기상장을 블렌딩한 실험이 예측 정확도가 높았으나, 비대칭형 와류 파라미터 모델과 블렌딩을 사용한 경우보다 약간 높은 정도였다. 폭풍해일은, MPAS 예측 태풍 트랙을 이용한 비대칭형 와류 파라미터 모델에서 생성된 기상장을 이용한 실험이 예측 정확도가 높았다. 폭풍해일과 파랑을 정확하게 예측하기 위해서는, 정확한 태풍 트랙 정보와 이 정보가 반영된 비대칭형 와류가 고려된 기상장, 이 태풍 트랙을 생산한 기상장이 필요한 것을 볼 수 있다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제13권3호
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• pp.209-229
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• 2001

옥계항 내외의 5개 정점에서 부이형 파향·파고계와 수압식 파고계를 사용하여 연속관측한 장·단주기파의 장기간 자료를 분석하여 옥계항 주변 해역에서의 장주기파 에너지의 공간적, 시간적 분포를 검토하였다. 장주기파 자료 분석에 일정평활화법, 점증평활화법 및 이동평균평활화법을 적용하여 각각의 장·단점을 검토한 결과 해당 항만의 제1 공진 모드의 주기와 사용하는 자료의 길이에 따라 적절한 에너지 평활화 방법을 사용해야 함을 보였다. 장기간 자료와 2일 길이의 자료들의 분석 결과를 비교하여 평상시와 폭풍시를 구분하여 해석하는 것이 타당함을 보였다. 한편, 관측 자료의 종합적인 분석 결과 옥계항의 Helmholtz 공진 주기는 약 9.6분(상대진폭비 9∼10)으로 제시되었으며 저중력파 주기대의 주기 1.2∼1.3분과 0.7분의 국부 부진동이 매우 뚜렷하게 나타났다. 그리고, 평상시 자료에서는 항입구와 항내 정점에서 주기 9분 이상에서의 에너지가 저중력파 주기대의 에너지에 비해 100배 이상으로 매우 크게 나타났지만, 폭풍시에는 주파수 대폭에 무관하게 에너지가 크게 나타났으며, 특히 항내에서는 국부 부진동의 에너지가 평상시에 비해 최소 100배 이상으로 제시되었다. 마지막으로 항내에서는 Helmholtz 공진 모드와 주기 1∼2분의 저중력파 에너지가 폭풍파고의 크기에 비례하는 것으로 나타났다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제19권4호
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• pp.462-468
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• 2016

In this paper, we present the results of the numerical analysis employing CONWEP, LS-DYNA FSI(Fluid Structure Interaction), AUTODYN FSI, LS-DYNA ALE(Arbitrary Lagrange Eulerian) and combination of CONWEP and LS-DYNA ALE for blast door fracture and wave propagation through the tunnel by the external explosion. We compared the numerical analysis results with the subscale test data and selected combination of CONWEP and LS-DYNA ALE method as adequate data generation method for the FRM(Fast Running Model) software development. It is expected to save much time and costs by using the numerical simulation data for the various test conditions.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제1권3호
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• pp.41-48
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• 2010

본 논문에서는 폭발하중으로 발생하는 폭풍파의 충격하중과 폭풍파로 초래된 파편의 충돌하중을 동시에 받는 철근 콘크리트 벽체 구조물의 비선형 충돌 손상거동 해석이 수행된다. 이를 위해 먼저 가상 폭발사고 시나리오로부터 철근 콘크리트 구조물에 충격과 충돌 하중이 복합적으로 작용하는 경우를 선정한다. 폭발하중으로 인한 구조물의 저항성능을 확보하기 방안으로는 복합신소재를 보강하는 경우가 고려되고, 복합신소재를 보강하지 않은 철근 콘크리트 벽체 구조물과 보강성능을 비교하여 제시한다. 또한, 막대한 시설과 비용 투자가 요구되는 폭발실험과 근접한 해석을 도출하기 위하여 실제 충격과 충돌 현상을 정확하게 묘사한 구성방정식과 상태방정식을 포함시킨 정교한 해석을 수행한다. 폭발하중과 같은 순간적인 동적 문제를 해석하기 위하여 외연적 고속충돌 해석 프로그램인 AUTODYN-3D을 활용하여 두 가지 대상구조물에 대한 수치 모의실험을 수행하고 복합신소재로 보강된 철근 콘크리트 벽체 구조물의 보강성능을 입증한다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.109-115
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• 2019

격실 내 인명 살상확률을 계산하는 문제는 무기체계의 효과분석에 있어서 중요한 문제이다. 본 연구에서는 바닥 면이 정사각형인 직육면체 형태의 격실에서 격실 크기에 따른 인명 살상확률 100%를 만족하는 최소 화약량을 산출하는 식을 개발한다. 내부 폭발로 인해 생성된 폭풍파의 압력 이력은 고속 계산 폭압 모델로 계산하였고, 폭풍파에 노출된 인명의 살상확률은 Axelsson SP 방법론을 적용하여 계산하였다. 한 변의 길이가 5m에서 15m인 정사각형을 바닥 면으로 하는 격실 안에서 무게 20kg에서 170kg의 TNT가 폭발하는 총 176 가지의 시나리오들에 대해 시뮬레이션이 수행되었다. 선형 모델 및 화약밀도기반 모델을 개발하여 표적 격실의 바닥 면의 한 변의 길이에 따른 인명피해 100%를 만족하는 최소 폭약량을 예측하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권1A호
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• pp.25-33
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• 2011

본 논문에서는 폭발에 의한 폭풍파 및 파편 충돌하중을 받는 강판보강 콘크리트 패널의 충돌손상거동 수치해석이 수행된다. 폭발로 인해 발생되는 순간 동역학적인 충돌손상 메커니즘은 매우 복잡하며, 이에 대한 실험적 연구 또한 막대한 비용과 시설이 요구되기 때문에 explicit 유한요소해석 프로그램인 AUTODYN을 이용하여 수치적 연구가 수행된다. 그러나, 단일의 수치해석기법을 적용하여 폭풍파 및 파편의 충돌에 의한 손상거동을 명확히 모사하기에는 한계가 있다. 따라서 수치해석의 정확성 및 효율성을 높이기 위해 Euler-Lagrange, SPH(smoothed particle hydrodynamics)-Lagrange 기법을 커플링하는 복합적 수치해석(multi-solver coupling) 기법이 제안된다. 제안된 해석기법과 2차원 축대칭 모델을 적용하여 강판보강 유무에 따른 콘크리트 패널의 충돌손상거동 해석이 수행된다. 수치해석 결과 무보강 콘크리트 패널의 경우, 파편 충돌에 의해 파쇄 및 관통이 발생되었고 강판보강 콘크리트 패널의 경우 강도 및 강성의 증가로 인해 관통이 발생되지 않았고 최대처짐 및 파편억제효과가 나타났다. 해석결과는 기존의 실험결과와 비교하여 잘 일치되었고 제안된 복합적 수치해석 기법은 충돌손상에 대한 보강성능을 평가하는데 효과적으로 적용가능하다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.305-318
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• 2012

직립 케이슨 방파제에 대한 기존의 성능설계법은 임의의 시간 동안의 평균활동량을 산정하지만 허용활동량을 최초로 초과하는 사건의 발생확률(최초통과확률)은 계산하지 못한다. 설계자는 구조물이 최초로 피해를 입을 확률에 대한 정보를 구조물의 설계 단계뿐 아니라 관리 및 운영에서도 필요로 한다. 따라서 본 연구에서는 케이슨 활동의 최초통과확률을 산정하기 위해 확률과정에 기반한 시간의존 신뢰성 설계법을 개발하였다. 방파제의 활동을 일으키는 폭풍파는 발생 시간과 강도의 임의성의 특징이 있기 때문에 Poisson spike process를 사용하여 케이슨 활동을 정식화할 수 있다. 여기서 방파제의 활동을 일으키는 폭풍파의 발생률은 활동량분포함수와 폭풍파의 평균발생률로 표현된다. 성능설계법으로 모의된 이들은 설계변수들의 다변량 회귀함수로 나타내진다. 결과적으로 활동량분포함수와 폭풍파의 평균발생률은 유의파고, 케이슨 폭, 수심의 함수로 표현되어 케이슨 활동에 대한 최초통과확률을 손쉽게 산정할 수 있다.

• 한국음향학회지
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• 제34권1호
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• pp.60-65
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• 2015

본 논문은 다수의 마이크로폰에서 측정된 총소리를 이용하여 총구와 마이크로폰 어레이 중심의 거리를 추정하는 방법을 개선하는 것이다. 은폐된 적의 위치인 총구와 마이크로폰 어레이 사이의 거리 추정은 군사적 목적 달성을 위하여 매우 중요하다. 총소리는 총구에서 추진가스의 팽창에 의해 발생하는 폭발음인 총구 폭풍파와 초음속으로 비행하는 탄환의 공기 파열음인 탄환 충격파로 구성된다. 현재까지 알려진 방법은 두 신호의 입사각과 도달 시간차를 이용하여 저격수의 거리를 추정한다. 그러나 이러한 기존 거리 추정 방법은 두 신호의 측정 입사각이 같은 경우에 거리추정이 불가능한 단점이 있다. 이러한 한계점을 해결하기 위한 방법으로써 탄도 수직거리 증가에 따른 탄환 충격파의 특징 변화를 이용한 새로운 거리를 추정 방법을 제안하였으며 이를 사격 실험을 통해 증명하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.252-261
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• 2020

2018년 남해안에 내습한 태풍 콩레이에 의해 발생한 폭풍해일과 파랑을 일본 기상청의 기상자료인 JMA-MSM 기상 예보 자료를 이용하여 수치모의하고 남동 해안의 항만에서 관측된 폭풍해일 시계열 자료와 비교 검증하였다. 폭풍해일과 동시에 발생하는 파랑에 대해서는 국립해양조사원과 기상청에서 운영하는 해상 파고부이 자료 및 한국해양과학기술원에서 관측한 연안 AWAC 파고계 자료와 비교하여 검증하였다. 기상자료에 따른 폭풍해일과 파랑의 정밀도를 파악하기 위해 미국 합동태풍경보센터인 JTWC에서 제공하는 best track을 이용하여 생성된 기압장과 바람장을 이용한 수치모의를 수행하고 비교 분석하였다. 이 연구를 통하여 정도 높은 폭풍해일과 파랑을 추산하기 위해 신뢰도 높은 기상장이 필수적임을 알 수 있었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.361-362
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• 2013