• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.279-282
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• 2009

본 논문에서는 행렬응축기법 및 부구조기법을 이용하여 가변형 입체 복합 공간 구조물을 효율적으로 해석할 수 있는 해석기법을 제안하였다. 최근 구조공학의 발전과 더불어 다양한 사회적 경제적 요구에 의해 가변형 입체 복합 공간 구조물에 대한 연구가 진행되고 있다. 가변형 입체 복합 공간 구조물은 많은 구조부재가 필요 하며, 부재 수가 많아짐에 따라 각 절점이 가지는 자유도수가 크게 증가하여 초기 해석 과정에서 많은 시간이 요구된다. 또한 구조물이 변경되는 경우에는 변경되는 부분의 강성의 변화에 따라 전체 구조물의 강성이 변경되므로 이에 따른 전체 구조물의 재해석 과정이 필요하다. 이러한 점에서 구조물의 자유도수를 줄여주는 행렬응축기법과 반복적인 해석과정을 줄여주는 부구조기법은 가변형 입체 복합 공간구조물을 효율적으로 해석 할 수 있는 방법이 될 수 있다. 본 논문에서는 행렬응축기법과 부구조기법을 이용하여 가변형 입체 복합 공간 구조물을 효율적으로 해석할 수 있는 해석기법을 제안하고, 이를 토대로 구체적인 알고리즘을 작성하였다. 또한 알고리즘을 구체화시켜 가변형 입체 복합 공간 구조시스템에 적합한 구조해석 프로그램을 개발하여 예제 구조물에 대하여 구조해석을 수행하였으며, 구조해석 결과를 상용프로 그램의 구조해석 결과와 비교하여 해석기법에 대한 정확성 및 효율성을 검토하였다.

• Computational Structural Engineering
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• v.11 no.1
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• pp.90-95
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• 1998

본 고에서는 비압축성 점성유체의 유한요소해석 기법을 소개하였다. 대류항의 상류화 기법으로 안정된 해를 도출할 수 있으며 Penalty 방법에 기반하여 압력항을 지배방정식으로부터 소거함으로써 해석시간과 요구저장공간을 감소시켰다. 실린더 주변의 유동장을 해석하여 와의 방출을 성공적으로 묘사하였으며 항력계수를 17%정도의 오차로 계산하였다. 적응적 요소세분화 기법에 대한 연구를 통해 적절한 오차평가 기법 및 최적의 체눈을 형성하는 기법을 제시하였다. 또한 동적 해석에 적합한 요소재결합 알고리즘에 대한 연구가 진행중이다. 본 고의 결과는 직접적으로 풍공학분야에 사용하기에는 아직 계산 시간의 효율성이나 해의 정확도 및 안정성면에서 무리가 있으나 추가적인 연구를 통하여 해석기법의 개선을 도모하고 컴퓨터 등 계산장비의 급속한 발전으로 장래에 경쟁력을 획득할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.424-428
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• 2005

본 연구에서는 임의로 변화하는 지형상에 적용시에 보존 특성이 성립하는 쌍곡선형 천수방정식 해석 기법을 개발하였다. 일반적으로 쌍곡선형의 천수방정식은 상류와 사류를 쉽고 정확하게 해석할 수 있고, 또한 Euler 방정식 해석기법을 이용한 다양한 해석기법이 개발되어 있다는 장점을 지니고 있다. 그러나 바닥지형이 변화하는 경우, 생성항과 플럭스항 사이에 수치적 해석기법 차이에서 발생하는 수치적 불균형이 발생하여 수치모형의 적용성이 현저하게 저하된다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 현상을 개선하기 위하여, 기존의 표면경사법을 개선한 기법을 제시하였다. MUSCL-Hancock 기법과 HLLC 근사 Riemann 기법을 이용하였으며, 플럭스항과 수치적 균형을 이루기 위한 이산화기법을 제안하였다. 모형의 검증을 위하여 정상류 상태의 상류와 사류 해석을 수행하였고, 마른바닥에서의 댐붕괴파와 수직한 지형 변화를 갖는 수로상의 서지의 진행 등과 같은 부정류에 대하여 적용하였다. 적용결과, 매우 정확하고 수치적으로 안정된 계산결과를 얻었다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.660-663
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• 2011

폭발하중은 매우 짧은 시간 내에 순간적인 높은 압력으로 발생된다. 따라서 폭발하중을 받는 구조물은 매우 복잡한 순간 동역학적 손상 거동을 나타낸다. 이러한 외부 하중에 대한 실험적 연구는 큰 비용, 시설, 그리고 군사적 보안 문제가 요구되기 때문에, 고성능 컴퓨팅 기술을 이용한 수치적 기법을 통해 구조물의 동적 비선형 해석을 수행하였다. 수치해석의 정확성을 높이기 위해 폭풍파와 같은 대기전파의 경우 Euler 기법, 콘크리트 재료의 경우 Lagrange 기법을 적용한 복합적 수치해석 (multi-solver coupling) 기법이 적용되었다. 제안된 수치해석 기법은 explicit 유한요소해석 프로그램인 AUTODYN을 이용하여 수행되었다. 그리고 클러스터 (cluster) 내 병렬 알고리즘 (parallel algorithm)을 이용하여 수치해석의 효율성을 높였다. RC 구조물의 수치해석 결과, 기존 실험 결과와 비교하여 잘 일치되었다. 또한 영역분할 개수가 증가할수록 수행시간은 감소되었고 Speed-up과 효율성은 높아졌다.

• Computational Structural Engineering
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• v.10 no.3
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• pp.46-51
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• 1997

본 고에서는 3차원 전선구조해석에 사용하는 직접구조해석기법 및 준직접구조해석기법에 대하여 설명하고 실선계산을 통하여 두 기법의 차이를 비교하였다. 직접구조해석은 준직접구조해석에 비하여 방대한 시간 및 노력이 요구되기 때문에 전선구조해석의 목적으로 사용하기에는 추천할 기법은 아니나 준직접구조해석의 검증, 피로해석 및 신로도 해석 등 응력의 확률 기준이 필요한 경우에는 필수적으로 수행해야 할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.207-207
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• 2020

하천으로 유입된 오염물질의 거동을 정확하게 예측하는 것은 하천 시스템의 수질 유지관리에 매우 중요하다. 본 연구에서는 1차 감쇠율(decay rate)을 가진 비보존성 오염물의 비정상 이송해석 방정식의 해를 위해 유한체적기법이 개발되어졌다. 하천 흐름 해석을 위해 자연형 단면에서의 마름-젖음 해석이 가능한 기법이 도입되었다. 이 기법은 2차-정도의 정확성와 Courant 수가 1 까지 안정함을 보장한다. 도입된 기법은 Godnov 형의 유한체적기법을 이용하여 St. Venant 방정식들을 해석하였고 질량 및 운동량 플럭스는 Roe 형의 Riemann Solver 를 사용하여 연산하였다. 오염물의 이송 해석은 추가적인 이송-확산 방정식을 도입을 통해 기존의 St. Venant 방정식과 함께 풀려질 수 있다. 추가된 방정식과 St. Venant 식은 3×3 eigenstructure를 구성하였고 이는 2차원 흐름해석 기법과 유사하게 해석될 수 있었다. 본 연구 모형의 검증을 위해 오염물의 계속적 주입을 가정한 가상 및 실제 하천에 적용되었다. 연구된 기법은 모든 적용에서 합리적 정확도를 가지고 오염물질의 연속적인 특성을 잘 모의하고 있었다.

• Water for future
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• v.29 no.1
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• pp.141-150
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• 1996

Steady state analysis of pressure and flow in water supply piping systems is a problem of great importance in hydraulic engineering. The basic equations consist of continuity equation and energy equation. The network equations are solved iteratively by using linear solution method. The resulting linear simultaneous equations are solved by frontal method. Frontal method, which is suitable to sparse matrix, gathers only non-zero entries in coefficient matrix. The suggested methodology can analyze faster than the existing routines by using smaller computer memory. The model presented in this study shows accurate and efficient results for various piping systems.

• Computational Structural Engineering
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• v.10 no.1
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• pp.7-18
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• 1997

본 고에서는 컴퓨터를 이용하여 비선형문제를 어떻게 다룰 것인가에 관해 기초 지식에서부터 응용까지를 간단히 설명한다. 먼저 기하학적 비선형 문제를 중심으로, 기존의 비선형 해석기법에 관해 기초적인 기법부터 고난도의 기법까지 일반적으로 많이 사용되는 것을 자세히 소개한다. 또 대공간 구조물의 비선형 해석기법에 관한 이해를 돕기 위해 비교적 간단한 부재인 케이블/트러스 요소를 이용한 몇몇 예제와 비선형해석으로 인한 구조물 거동의 특성도 다룬다.

• Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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• 2010.05a
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• pp.485-486
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• 2010

In this research, a new analysis method which is able to examine the safety and to assess the serviceability of high-rise buildings from construction period to service life has been developed. The effect of both construction sequence and inelastic behavior of concrete has been considered in the developed analysis method in three dimensions. The more efficient analysis technique and modeling method for practical use were also suggested. For verification of the developed analysis method, the data measured in a high-rise building under construction was compared with the analysis results. Through comparison of the analysis results with the measured data, it was found that the analysis results generally simulated the trend of the measured data well in all cases.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.74-74
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• 2016

복잡한 지형에서 컴퓨터를 이용한 물리적 기반 수치모의는 합리적인 시간내에 연산을 완료하기 위해 대개 큰 연산장비 들을 요구한다. 더욱이 모의되는 현상이 시간단계마다 갱신되어지는 동역학적 현상에 기반된 비정상상태일 때 연산성능은 고려되어지는 가장 중요한 주제가 될 수 있다. 연산 시간을 줄이기 위한 가장 널리 이용되는 전략중의 하나는 적절한 수의 프로세서를 이용하는 병렬 기법이다. 최근 들어 연산속도를 가속화하기 위해 다수의 코어를 이용한 OpenMP 와 MPI 기법들이 병렬해석기법으로 대두되었고 그래픽 연산장치를 이용한 병렬처리 해석기법도 소개되고 있다. 본 연구에서는 중앙연산장치를 이용한 병렬 해석기법을 이용하여 제내지 침수해석의 적용성을 검토하고 그 결과을 비교하였다. 본 연구를 위해 OpenMP 병렬기법을 이용하여 확산파 침수해석 프로그램의 원시코드를 재작성하여 가상 및 실제 유역에 적용하였다. 해석결과는 분산메모리 병렬해석 기법인 MPI를 도입한 모형의 결과와 비교되었다. OpenMP를 도입한 모형과 MPI를 도입한 경우 유량 및 수심의 경우 오차 허용 한계내에 수렴되어 만족되었으나 그러나 연산 속도의 경우 두 기법간의 자료의 저장 방법 차이로 인해 차이를 나타내었다. 가상 유역에 적용된 결과로 검토된 각 기법의 증속(speedup) 효과는 MPI의 경우 4 코어를 이용하였을 때 최고 2.62 배 정도에 도달하는 것으로 나타났다. OpenMP 를 적용한 경우 2.87 배 정도로 나타나 OpenMP 를 이용하였을 때 증속효과가 조금 더 뛰어났다. 이는 두 기법의 메모리 저장방식의 차이로 인해 자료의 전송량과 전송 시간이 적은 OpenMP 를 도입한 모형에서 MPI 모형 보다 상대적으로 뛰어난 결과를 나타내었다. 실제 유역의 적용을 위해 상대적으로 우수한 증속결과를 나타낸 OpenMP를 도입한 모형을 Malpasset 댐 붕괴 유역에 적용하였다. 적용된 요소의 수는 각각 45254, 11352 개로 비교적 많은 요소를 가진 하류지역에 적용하여 병렬효과를 극대화하고자 하였다. 적용결과 두 경우 모두 병렬 해석 기법을 도입한 모형에서 유속과 침수심 등은 순차적 모형과 동일한 값을 나타내었으나 증속효과로 인한 연산시간은 순차적 모형에서 8.57 배로 나타나 병렬 모형의 상대적으로 빠른 연산속도를 판단할 있었다. 위의 적용결과를 통해 계산 요소들이 많은 2 차원 해석의 경우 기존의 단일 코어를 이용한 순차적 해석은 장시간에 걸치 연산시간으로 인해 작업효율이 낮아지는 결과를 발생시킬 수 있으며 병렬 해석을 도입할 경우 주어진 컴퓨터 자원를 효율적으로 이용가능하여 합리적인 연산시간으로 연산결과를 얻는 것이 가능하여 반복적 통계 기법/Ensemble 해석 등을 이용한 종합적 해석이 좀 더 실용적으로 이루어 질 수 있을 것이라고 판단되었다.