• 한국수자원학회논문집
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• 제55권12호
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• pp.991-998
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• 2022

본 연구의 목적은 넓은 지역의 고해상도 홍수모의를 위해서 2차원 모형의 GPU (Graphics Processing Unit) 가속 모의기법을 개발하고 이에 대한 효과를 평가하는 것이다. 음해법을 적용하고 있는 정형 사각형 격자 기반의 2차원 모형인 G2D (Grid based 2-Dimensional land surface flood model) 모형에서 CUDA를 이용하여 GPU 가속 모의 기법을 개발하였다. 개발된 기법을 진주시 홍수모의에 적용하였다. 모의 도메인의 공간해상도는 10 m × 10 m이고, 계산되는 격자의 개수는 총 5,090,611개이다. 홍수모의는 2019년 10월 태풍 미탁에 의한 홍수 기간에 대해서 수행하였다. 강우레이더 자료를 생성항으로 적용하였으며, 남강댐 일류문 계측 방류량과 진주시(옥산교) 계측 유량을 경계조건으로 적용하였다. 연구결과 진주시 남강에서의 관측수위를 재현할 수 있는 광역 2차원 홍수 모형을 구축할 수 있었다. 또한 GPU 가속 기법의 적용 결과, CPU (Central Processing Unit)를 이용한 순차계산 및 병렬계산에 비해서 빠른 홍수모의가 가능하였다. 본 연구의 결과는 음해법을 적용하고 있는 2차원 범람모형의 GPU 가속 기법의 개발과 광역 지표면 홍수해석에 대한 연구에 기여할 수 있을 것이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.405-411
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• 2016

본 논문에서는 풍력 블레이드와 같이 세장비가 크고 초기 비틀림이 존재하는 복합재료로 구성된 블레이드에 대한 이차원 단면의 차원축소와 복원관계를 이론적으로 기술하였다. 그리고 VABS 이용한 보의 차원축소모델에 대한 유효성을 검증하기 위해 선행연구 모델을 활용하여 기존 연구결과를 수치적으로 비교하였다. 실물과 가장 가까운 날개 구조물 2차원 형상에 단면해석을 적용하여 정밀한 단면의 이산화를 수행하고 VABS를 이용하여 블레이드의 특성(질량행렬, 강성행렬)을 포함한 1차원 보 모델링을 수행하였다. 1차원 보 모델을 통해 세장비가 큰 날개 구조물의 거동을 확인하고 내부하중을 계산하여 단면위치에서 변형률 복원을 수치적으로 계산하고 이산화된 단면에 수치적으로 매핑하여 시각적으로 확인하고 여유마진을 계산하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.50-60
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• 1999

안전하고 경제적인 쌍동선형을 설계하기 위해서는 횡갑판(cross deck)에 작용하는 파랑 동하중의 정확한 추정이 필요하다. 본 논문에서는 Lee 등[3]이 제시한 2차원 스트립 방법을 6자유도 운동을 갖는 3차원의 경우로 확장하여 임의 입사파에서 파랑하중(수직 및 수평 전단력, 굽힘모멘트 및 비틀림모멘트)을 추정하였고, 발표된 계산 결과(스트립 방법 및 3차원 패널법) 및 Wahab 등[2]의 실험 결과와 비교하였다. 일반적으로 2차원 결과보다 3차원 방법이 실험 결과와 잘 일치하였으나, 같은 이론을 사용한 3차원 방법에 있어서도 몇몇 경우에 계산값의 차이가 있었다. 파랑하중 추정의 정도를 향상시키기 위해서 점성항의 고려 및 엄밀한 속도항의 고려가 필요하다고 생각된다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제2권1호
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• pp.114-126
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• 1999

터보기계내의 유동은 복잡하며 3차원적 현상을 나타낸다. 3차원 설계에 대한 개념은 간단한 모델로부터 유도될 수 있다. 날개의 스윕, 린, 엔드벤드 기법들은 성능을 개선하는데 사용될 수 있지만 만능적인 도구가 아니라 필요할 때 설계자가 채택할 수 있는 추가적인 설계도구로서 생각해야 한다. 이들을 성공적으로 응용하기 위해서는 이들의 영향에 대한 물리적인 이해를 필요로 한다. 설계된 날개로 흘러가는 유동을 상세하게 연구하는데 3차원 Navier-Stokes 수치계산방법이 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1999년도 하계학술대회 논문집 A
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• pp.327-329
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• 1999

본 논문은 3차원 유한요소 프로그램을 이용한 농형 유도전동기의 정자장을 해석한 것이다. 2차원영역에서 해석하기 어려운 누설 인덕턴스를 3차원으로 해석하여 설계 파라미터 선정에 도움을 주고자 하였다. 유도전동기의 공극 자속밀도 분포와 누설 자속밀도 분포를 고찰하고 1[turn]의 coil에 의해 발생하는 자속의 량과 전동기 내부로 통과하는 자속의 량을 비교하여 누설 인덕턴스를 계산할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권7호
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• pp.599-614
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• 2014

본 연구에서는 삼각형 및 사각형 혼합격자의 적용이 가능하도록 기 개발된 2차원 유한체적모형의 계산속도를 개선하기 위해 모형의 병렬화를 수행하였다. 모형의 병렬화를 위해 코어 수의 제약에 자유로운 MPI 기법을 이용하였고, 프로그램 내의 흐름률 및 계산시간간격의 계산영역에 대해 논블록킹 점대점통신을 이용하였다. 병렬화 된 개발모형의 기존모형에 대한 계산결과의 일치성을 검증하고, 계산시간에 대한 성능향상도와 효율성을 검토하기 위해, $90^{\circ}$의 만곡이 존재하는 L자형 실험하도에 대한 댐 붕괴해석과 자연하천인 Malpasset 댐의 붕괴사상에 대해 모형을 적용하였다. 또한 격자수에 따라 4개의 Case로 구분하여 각각 모의함으로써, 입력규모의 크기에 따른 계산시간의 성능향상도를 함께 검토하였다. 분석결과 병렬화 모형에 의한 모의 결과는 기존모형 및 실측치와 비교하여 만족할 만한 정확도를 확보하였고, 기존모형에 대비해 약 3배 정도의 계산시간에 대한 성능이득을 얻을 수 있었다. 또한 입력자료 규모에 대한 Case별 모의 결과를 통해 적절한 입력자료의 규모와 프로세스 개수를 사용하는 것이 통신부하를 최소화할 수 있는 방안임을 확인할 수 있었다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제7권2호
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• pp.176-197
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• 1995

한국경남해역의 2차원 및 3차원적 조류구조를 동적원리에 근거한 수치모형을 통하여 조사하였다. 2차원 수치모형을 이용하여 주 8개 분조(M$_2$, S$_2$, $K_1$, $O_1$, $N_2$, $K_2$, P$_1$, Q$_1$)에 대한 조석체계를 계산하였다. 계산결과는 해안의 관측치와 비교하여 만족할만한 일치를 보였다. 이러한 결과를 토대로 하여 매년 적조등으로 인해 심각한 오염이 발생되고 있는 진해만과 마산만의 3차원적 조석순환구조를 조사하기 위하여 기 수립된 2차원 모형과 내만의 3차원 모형을 연결시키도록 개선하였다. 그 방법으로 Davies(1980)가 제시한 2차원 수심적분 모형과 3차원 Galerkin-Spectral 모형과의 동적연결방법을 이용하였다. Davies의 연구에 추가하여 본 연구에서는 3차원 수치모형에 자승형마찰항과 비선형 이류항을 추가하였다. 3차원 모형에서 산정된 각 수심별 M$_2$ 분조의 조류타원도는 KORDI(1990)가 수행한 수심별 조류관측치와 양호한 일치를 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.709-713
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• 2008

관로의 수리학적 홍수추적은 정확성을 기할 수 있다는 장점이 있으나 2차원 해석을 할 경우 광범위한 관망의 개별적인 계산이 요구되어 계산시간이나 수월성 측면에서 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 2차원 관망을 1차원으로 전환시키는 방법인 등가하천 개념을 도입하여 도시유역의 유출량 산정에 있어서 여러 지선들을 개별적으로 모의하지 않으면서도 실제 존재하는 지선들의 효과를 고려할 수 있는 방법을 개발하고자 하였다. 등가하천 개념의 관망 적용을 통해 등가관로의 수리기하조건을 유도하였으며 이를 이용하여 관망 간략화 홍수추적을 수행하였다. 등가관로 홍수 추적을 위해 Saint-Venant 방정식에서 유도된 비선형 확산파 방정식이 사용되었으며 이의 수치모의를 위해 양해법을 이용하였다. 본 연구에서는 등가하천 개념 적용을 통해 결정된 군자배수구역의 등가관로 수리매개변수인 파속 및 확산계수를 이용하여 확산파 방정식에 의해 홍수추적을 실시하였고, 그 결과를 SWMM에 의한 2차원 관망 해석결과와 비교하였다. 검토결과 등가관로를 통한 홍수추적결과가 실제 관망분포를 그대로 고려했을 경우를 잘 재현하는 것으로 나타나 등가하천개념의 도시유역 적용성을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.474-474
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• 2023

최근 기후변화로 강우량이 증가하면서 복잡한 수위, 소류력, 유속이 나타나는 하천의 만곡에서 여유고를 초과하여 호안의 유실 및 제방의 파괴가 발생하고 있다. 이러한 현상을 예방하기 위해 1차원 홍수유출 모형을 이용하여 직선하도의 수위와 유속 등을 계산하고 분석할 수 있으나, 주로 만곡부가 나타나는 사행하도의 편수위와 소류력, 유속을 고려하지 못한다. 따라서 만곡부의 수리 특성을 해석하기 위해서는 2차원의 수위, 유속의 급격한 흐름변화를 효과적으로 계산할 수 있는 홍수유출 모형이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 강원도 삼척시에 위치한 오십천을 연구대상 지역으로 하여 2차원의 수리특성 분석이 가능한 Iber 모형을 적용하였다. 연구대상 하천을 5m 간격의 유한요소망으로 구성하고 DEM의 고도 값을 입력 하였으며, 하천정비기본계획에서 제시한 빈도별 홍수량을 적용하여 편수위, 소류력, 유속 등의 수리특성을 분석하였다. 그 결과 만곡부에서 최대 1.7m의 편수위가 발생해 여유고를 초과하는 결과가 나타났다. 유속과 소류력은 비례하는 경향을 나타내면서 만곡의 중앙보다는 외측에 집중되는 특징이 나타났다. 향후 하천의 만곡부에서 범람이 발생하면 하천 인근 지역의 피해를 예방하는 방안으로 2차원 모형이 도입되면 피해를 저감 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.119-126
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• 1985

형상은 3차원이지만 2차원 문제로 이상화하여 해석할 수 있는 탄성구조물의 최적설계를 내연기관 연결봉(Connecting Rod)을 예제로 사용하여 진행하였다. 연결봉은 각 부위에서의 두께는 다르나 평면응력상태에 있다고 가정하였다. 연결봉의 질량을 최소화하기 위해 두께의 분포 및 2차원 모델 경계의 모양을 설계변수로 채택하였고 설계변수 및 응력치에 대한 제한조건을 적용하였다. 설계감도계수 계산을 위해 Variational Formulation, Material Derivative, Adjoint Variable이론을 도입하였고 최적화 방법으로는 Gradient Projection Method를 사용하였다. 최적설계 결과 현재 사용중인 연결봉 무게의 20%를 줄일 수 있음이 밝혀졌다.