• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.11-20
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• 2021

본 논문에서는 유한요소법과 경계요소법을 결합하여 기하학적으로 급변 부위가 있는 이차원 탄성 정적 문제에 대하여 효율적이고 정확한 해석 결과를 얻기 위한 유한요소법과 경계요소법의 근사 결합 방법을 제시한다. 이차원 문제의 유한요소로서는 3절점, 4절점 평면응력 요소를 적용하고, 이차원 문제의 경계요소로는 3절점 경계요소를 적용한다. 모델링 단계에서는 우선 전체 해석 대상을 유한요소로 모델링한 후에 기학학적 급변 부위를 경계요소로 모델링 하는데, 유한요소의 모델링을 위하여 정의된 절점을 이용하여 경계요소를 정의한다. 해석 단계에서는 전체 해석 대상에 대하여 유한요소 해석을 우선적으로 수행하고, 이후에 경계요소 해석을 자동으로 수행하는데, 경계부에서의 경계조건은 유한요소 해석 결과인 변위 조건과 응력 조건을 적용한다. 수치예제로서 이차원 탄성 정적 문제인 균열이 있는 평판에 대한 해석 결과를 제시하고 고찰한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.79-85
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• 2000

본 논문에서는 사질토 지반에 일정기간 계속하여 증가되는 단계별 하중이 작용할 때 발생할수 있는 지반의 밀도화 현상을 hyperbolic model의 매개변수 변화를 고려한 방법으로 유한요소법에 의한 수치적 침하해석에 반영해 주었다. 이를 위해 사질토의 상대밀도별 삼축압축실험을 실시하여 매개변수를 산정하였으며, 이를 토대로 각각의 상대밀도의 변화에 따른 매개변수값을 Lagrange의 다항식 수치보간법으로 프로그램에 반영하였다. 또한 유한요소프로그램 내에서 요소의 체적을 계산하고 체적의 변화를 상대밀도 개념으로 접근함으로서 지반의 밀도화를 프로그램내에서 모사할수 있도록 하였다. 본 연구에서 개발한 해석 프로그램에 의한 지반의 밀도화현상의 모사 결과를 실내 모형기초재하실험에 의하여 비교 분석해 본 결과 기존의 해석 보다 향상된 결과를 나타냄을 알 수 있었다.

• 기계저널
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• 제24권4호
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• pp.275-283
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• 1984

유한요소기법은 원만한 온도변화를 갖는 이동경계문제에 대해 적용할 수 있음을 설명하였다. 상변화가 일어나는 요소에서 어느 한 시간 단계에 변화할 수 있는 온도의 범위는 상변화 온도 구간 보다 적어야 원만한 수치해를 얻을 수 있음을 소개하였다. 잠열의 효과를 엔탈피의 온도에 대한 변화율로 처리하여 열용량 행렬을 계산할 수 있음을 설명하였다. 급격한 변화를 갖는 온 도분포를 수치적으로 근사해를 구할 때 나타나는 파동형상은 연속적인 변수를 부분적으로 근사 해를 가정 하는데서 포함되는 오차에 기인한다. 따라서 이러한 급격한 변화의 변수를 취급하는 기법이 요구된다. 상변화를 수반하는 이동경계문제는 물의 결빙금속의 열처리, 용접, 고체연료의 연소 등에서 많이 접하게 되나 전문적인 프로그램이 없으므로(저자가 조사한 바에 의하면) 온 도분포를 요구하는 문제에서는 이의 선결이 요망되고 있다. 특히 구조해석문제에서 시간에 따라 온도조건이 변화는 경우가 많아 온도분포에 대해 따로 계산하고 그 후 구조해석을 하는 방법이 있으나, 이는 상변화와 같은 물성의 큰 변화가 없는 경우에만 가능하다. 따라서 상변화가 있는 문제에서 열탄성(thermo-elasticity)이나 열탄소성(thermoelasto-plasticity)해석을 하기 위해서는 이동경계와 구조해석을 동시에 하여야 한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.573-580
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• 2007

본 논문은 선박용 엔진인 S60MC-C의 프레임 박스 용접부에 대한 피로수명 예측을 위한 수치적 기법을 제시한다. 피로 수명 평가를 위해 싸이클 동안의 동적인 응력변화를 계산해내야 하며, 이에 따라 선행된 연구에서 얻은 엔진의 한 싸이클 동안의 하중 조건으로 상용 유한요소해석 프로그램을 이용한 구조해석을 실시하였다. 구조해석은 8단계에 대해 이루어 졌으며, 그 결과를 바탕으로 프레임 박스 용접부의 피로수명 평가를 위해서 HSS(Hot spot stress), Reservoir counting method, Palmgren-miner's rule을 적용하였다. 결과적으로 구조해석을 통한 대상 엔진의 취약부와 과잉 설계부를 확인하였고, 피로수명의 평가를 통해 설계의 적절성 여부를 평가하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1991년도 춘계학술대회논문집; 한국해사기술연구소, 대전; 1 Jun. 1991
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• pp.23-27
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• 1991

각종 홀 (음악홀, 극장, 사무실건물)의 공조 덕트계에는 미로형소음챔버가 설 치되는 경우가 많다. 이러한 소음장치를 건물내부에 설치하는 경우에는 건물 설계단계에서부터 소음챔버로 인한 감음양(투과손실 : Transmission Loss)의 예측계산이 중요하다. 그렇지만, 일반적인 소음장치는 그 형상이나 내표면의 흡음조건이 아주 복잡하기 때문에, 현단계에서는 간단한 이론만으로 투과손 실예측이 거의 불가능하다. 지금까지 이 문제에 대해서 유한요소법(Finite Element Method : FEM)을 이용해 검토한 예가 종종 소개되었으나, 대부분 소음챔버의 입구와 출구에서의 임의의 점에 대한 음압비를 투과손실로서 구 하고 있다. 그러나, 소음기자체의 실질적인 투과손실특성을 알기 위해서는 소음기의 입력 파워에 대한 출력파워의 비로서 구하지 않으면 안된다. 따라 서, 본 연구에서는 유한요소법에 의한 복소음향인텐시티(Complex sound intensity)의 수치계산법을 각종소음기 (팽창형, 미로형)의 투과손실해석에 적 용하기 위하여 이론적인 면에서 고찰했으며, 프로그램도 개발하여 모델해석 에 적용하였다. 또한, 위에서 언급된 수치해석법의 타당성의 검증을 위하여, 측정에 의한 투과손실예측방법으로서 크로스스펙트럼(Cross Spectrum)법에 의한 음향인텐시티계측법의 이용에 대해서 이론적으로 고찰했으며, 그 이론 을 기초로 한 축척 모형실험을 병행하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1993년도 추계학술대회논문집; 반도아카데미, 26 Nov. 1993
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• pp.107-111
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• 1993

본 논문에서는, 특히 고효율에 따른 소음 증가문제를 해결하기 위해 실험계획법을 이용한 머플러를 설계하였고, 설계단계에서부터 시뮬레이션 검증을 통해 효율을 고려한 저소음 머플러 설계가 가능하도록 머플러의 형상을 유한요소법에 의해 모델링한 후에, 소음해석 PACKAGE인 SYSNOISE를 이용하여 전달손실(TRANSMISSON LOSS) 해석을 해석하였고, 유동해석 PACKAGE인 PHONEMICS를 이용하여 압력손실을 최소화함으로써, 효율 및 소음측면에서 기존머플러보다도 더 우수한 머플러를 설계할 수 있는 PROCEDURE를 개발하였다. 이에 따라 차후 머플러내의 냉매유동특성과 소음특성을 동시에 고려한 머플러가 설계가능하리라 생각한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1062-1066
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• 2004

암반 내에 공동을 굴착하여 LPG 혹은 원유를 저장하는 경우 공동에서의 지하수 유입량은 공동상부의 수압과 공동내의 가스압과의 관계를 파악할 수 있는 정량적인 지표가 된다. 공동내의 유입량은 되도록 일정하게 유지되는 것이 굴착등의 시공단계와 공동 운영 및 유지관리면에서 유리하며, 유입량의 급증 혹은 급감이 일어나는 경우는 그 원인을 조기에 규명하여야 한다. 이를 위해서는 지하수위, 가스저장압, 수막공 주입압 등에 따른 공동주변의 유동장 해석, 공동내로의 지하수 유입량 해석을 실시해야 한다. 지하저장공동의 유입량 해석에 있어서는 공동의 정확한 형상을 반영하기 위해서 유한요소법이 보편적으로 사유되어 왔으나 한번 설정한 유한요소망으로부터 공동의 설계요소를 변경하는 작업은 수원하지 않아 설계전단계에서 공동 및 수막 시설의 다양한 배치에 따른 모의를 수행하는데는 다소 무리가 있다. 이러한 불편함은 경계부의 형상과 조건만으로 내부점에서의 미지변수 계산을 효과적으로 수행할 수 있는 경계요소법을 도입함으로써 극복할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 지하공동으로 배수되는 유입량 산정을 위해 경계요소법을 근간으로 한 2차원 지하수 흐름모형을 구성하였고, 이를 지하저장공동이 위치한 A기지에 적용하여 상부경계조건인 지하수위의 변화, 수막공 주입압 등에 따른 공동내의 유입량과 공동저장압과의 관계를 정량적으로 분석하였다. 분석 결과를 지하저장공동의 운영 및 유지관리에 활용될 수 있도록 수식화하여 제시하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.76-84
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• 1997

초기설계 단계에서는 선체구조 강도의 신속한 해석을 위해 보요소를 사용한 유한요소 해석이 일반적으로 사용된다. 선체구조를 보요소로 모델링할 때, 브라켓은 해석의 간편화를 위해 강체 요소로 표시된다. 강체 단부의 길이(=span point)는 세 가지 관점 - 굽힘, 전단, 축 변형 - 에 따라서 결정된다. 본 논문에서는, 새로운 2차원 보요소를 개발하였고, 2차원 해석으로 3차원 해석을 대신할 수 있는 방법을 제안하였다. '강체 단부 보요소' 라고 명명된 이 보요소는 한 요소 내에서 세 종류의 span point 효과를 모두 고려할 수 있는데, 이것은 보통의 보요소에서는 불가능한 것이다. 강체 단부 보요소를 사용한 Portal frame 해석결과는 membrane 해석결과와 잘 일치한다. 그리고, 영향계수를 사용한 2단계 해석을 포함하는 준 3차원 해석결과는 좋은 정확도를 보이고 있다. 강체 단부 보요소와 준 3차원 해석방법을 사용한 구조해석은 브라켓에 해당하는 요소가 필요치 않고, 3차원 해석을 단순화시킬 수 있었기 때문에 좋은 계산효율을 가진 것으로 판명되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.289-296
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• 2009

건축구조물의 고유진동수는 지진하중 혹은 풍하중의 크기를 결정하고 바람에 의한 진동을 예측하여 사용성조건을 검토하기 위해 반드시 필요하다. 본 논문에서는 철근콘크리트조 주상복합건물을 대상으로 현장계측을 통해 얻은 데이터와 시스템 식별기법을 사용하여 얻은 고유진동수와 모드형상을 해석모델에 의한 결과와 비교하였다. 해석모델은 실무에 일반적으로 사용되어지는 PC기반의 유한요소해석 프로그램을 사용하여 작성하였으며, 골조만을 모델링한 기본모델로부터 계측당시 구조물의 강성에 영향을 미칠 것으로 판단되는 요소들을 단계적으로 포함시켜 가면서 그 결과를 계측치에서 얻은 값과 비교하였다. 기본모델로부터 수정된 사항은 1) 콘크리트 배합강도를 고려한 탄성계수의 보정, 2) 바닥 슬래브의 휨강성, 3) 비구조벽이다. 이와 같은 요소를 모두 포함한 해석모델은 실제 계측치로부터 얻은 고유진동수, 모드형상과 가장 유사한 결과를 나타내었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권7호
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• pp.537-544
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• 2005

LPG등 고압가스를 지하에 저장하는 저장공동의 효과적인 관리를 위해서는 지하수위, 가스저장압, 수막공 주입압 등에 따른 공동주변의 유동장 해석, 공동내로의 지하수 유입량 해석을 실시해야 한다. 기존에는 공동의 정확한 형상을 반영하기 위해서 유한요소법이 보편적으로 사용되어 왔으나 한번 설정한 유한요소망으로부터 공동의 설계요소를 변경하는 작업은 수월하지 않아 설계전단계에서 공동 및 수막시설의 다양한 배치에 따른 모의를 수행하는데는 다소 무리가 있다. 이러한 불편함은 경계부의 형상과 조건만으로 내부점에서의 미지변수 계산을 효과적으로 수행할 수 있는 경계요소법을 도입함으로써 극복할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 지하공동으로 배수되는 유입량 산정을 위해 경계요소법을 근간으로 한 2차원 지하수 흐름모형을 구성하였으며 지하공동으로 배수되는 정확한 유입량 산정을 위해 해석해 및 기존의 유한요소해석결과와 비교하여 수치해석의 타당성을 제시하였다. 이 모형은 공동의 설계단계에서 수막공의 간격과 배열형태, 공동의 최적형상을 결정하기 위한 모의실험에서 기존의 유한요소해석의 단점을 극복하는 대안으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.