• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.200-200
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• 2021

하천은 용수공급, 관개, 친수활동, 산업활동 등 인간의 활동에 중요한 역할을 한다. 이에 따라 수질관리는 필수적이며 유기물, 중금속, 화학물질 등의 용존물질들은 수질문제에 직접적으로 영향을 미친다. 따라서 하천에서의 용존물질의 혼합 거동을 파악하기 위한 연구가 지난 수십년간 이루어지고 있다. 하천 흐름에 따른 오염물질의 이동 및 확산 거동을 예측하기 위하여 1차원 추적모형이 활용되는데, 그 중 하천저장대 모형(Transient Storage Model, TSM)은 자연하천의 복잡하고 불규칙한 수리·지형적인 특성을 단순하게 반영할 수 있다는 장점때문에 가장 많이 사용된다. 하지만 TSM은 매개변수에 대한 의존성과 불확도가 크며, TSM의 저장대에서의 농도분포에 대한 지수함수형태의 모델링이 하상간극수역(Hyporheic zone)에서의 저장대 특성을 반영하기에 구조적으로 부정확하다는 단점이 제기되고 있다. 최근 이러한 TSM의 단점을 보완하고 하천에서의 저장대 메커니즘을 보다 정확하게 구현하고자 체류시간분포(residence time distribution)를 이용한 확률론적 저장대 모델링 프레임워크가 등장하고 있다. 본 연구에서는 본류대와 저장대에서의 오염물질의 체류시간분포를 분리하여 해석하고 이를 전달함수(transfer function)를 이용한 합성곱으로 결합한 형태의 프레임워크를 적용하여 모델링하였다. 상기의 모형을 검증하기 위하여 2019년 감천의 4.85km 구간에서 추적자 실험을 실시하였다. 실험 당시 유량은 12.9 m³/s로 풍수기에 해당되며 평균 유속은 약 0.6 m/s로 측정되었다. 모형의 매개변수는 추적자 실험으로부터 최적화 기법을 통해 역모델링기법으로 결정하였다. 제안된 모형에 의한 모의 결과를 추적자 실험에서의 농도측정자료와 비교한 결과, 평균 0.988의 결정계수를 보여 매우 높은 정확도를 보이고 있음을 알 수 있었다. 저장대특성을 나타내는 농도곡선의 꼬리부에 대하여 같은 조건에서 1차원 이송-분산(ADE) 모형, TSM의 모의결과와도 비교한 결과 본 모형은 추적자 실험 농도측정 결과와 평균 0.195의 오차율을 보이며, 이는 ADE 모형과 TSM의 오차율인 14.03과 1.866에 비해 매우 정확한 것으로 나타났다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2000년도 가을 학술발표논문집 Vol.27 No.2 (2)
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• pp.499-501
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• 2000

음함수 곡면 모델의 대표적인 구조 요소인 메타볼은 다양한 형태의 곡면을 모델링하는데 뛰어난 성능을 갖는다[1]. 그러나 복잡한 형태의 물체는 곡면 뿐 아니라 평면적인 요소를 포함하기 때문에 메타볼만으로 부정형 물체를 모델링하는 데에는 많은 어려움이 따른다. 메타큐브는 메타볼의 장점을 수용하면서 적은 수의 데이터로 평면 형태의 물체가지 모델링할 수 있는 메타볼의 확장 형태로서, 두 개의 매개변수만으로 구에서 정육면체까지 자유로운 확장이 가능하다[2]. 본 논문은 메타큐브를 이용하여 볼륨 데이터로부터 3차원 물체를 자동 모델링하는 방법을 제안한다. 제안 방법은 볼륨 데이터의 형태에 기반하여 분할된 볼륨 트리를 이용하여 비교적 빠른 시간에 볼륨 데이터로부터 비슷한 형태의 3차원 물체를 재구성하는 메타큐브 집합을 추출한다. 다양한 볼륨데이타에 대한 실험 결과를 제시함으로써 제안 방법의 효용성을 증명한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.591-597
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• 1999

본 연구에서는 비 균질 퇴적층으로 인한 지진파의 증폭에 대한 경계/유한요소 해석을 수행하였다. 수치해석을 위해, 비 균질 퇴적층은 8절점 등 매개 변수 유한요소 사용하여 모델링하였고, 그 주위의 균질 반무한 지반은 3절점 등매개 변수 경계요소를 사용하여 모델링하였다. 경계요소와 유한요소의 접촉면에서, 표면 력의 평형조건과 변위의 적합 조건에 의해 두 개의 요소를 결합하는 알고리듬을 개발하였다. 수치해석의 영향인자로서 SH파, P파와 SV파의 입사각, 무 차원 진동수 그리고 반무한 지반과 퇴적층사이의 전단 파 속도 비와 질량밀도 비를 고려하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3A호
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• pp.439-445
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• 2006

터널과 같이 구조물의 크기가 매질의 영역에 비하여 상대적으로 작은 경우와 같은 무한영역의 문제는 유한요소법을 적용하여 해석할 수 있으나 해석의 정밀도를 높이기 위해서는 해석영역을 크게 선정하게 되어 계산량이 증가하고, 인위적인 경계조건에 의한 오차의 영향을 피할 수 없다. 이를 개선하기 위해 관심영역은 유한요소로 모델링하고 무한영역은 무한요소로 모델링하는 혼합법을 적용하면 보다 효과적이다. 본 연구에서는 다양한 감쇠함수를 적용한 등매개변수형 무한요소를 제안하였고 매개변수해석을 통하여 터널해석에 적합한 감쇠함수의 특성치를 제시하였다. 또한 이를 적용한 3차원 혼합모델이 터널 해석에 유효함을 입증하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제2권2호
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• pp.32-40
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• 2000

본 논문에서는 수평보강재로 보강된 터널 막장의 거동에 대한 매개변수 연구를 다루었다. 매개변수 연구에서는 축소모형실험을 수행하였으며 실험 결과를 이용하여 보강막장의 거동을 고찰하였다. 실험결과 터널 막장은 수평보강재로 보강함에 따라 변형이 억제되어 안정성이 증대되는 경향을 보였으며, 이러한 결과는 3차원 유한요소해석 결과와 정성적인 면에서 좋은 일치를 보였다. 따라서 막장 수평보강 공법은 막장의 안정성을 향상시키는 매우 유용한 공법으로 적용될 수 있을 것으로 판단되며, 일반적인 설계법을 개발하기 위해서 3차원 유한요소해석 모델링이 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.234-237
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• 2010

본 연구에서는 변단면을 갖는 FCM(Free Cantilever Method) 교량의 설계 단계에서 교각 위치 변경에 따른 경간장 변화와 그로 인한 박스 거더의 형상을 자동 조정하여 설계단계에서의 효율성 향상을 위해 3차원 파라메트릭 모델링 방법을 적용하였다. 이를 위해 FCM 교량 설계 지침서를 분석하여 경간장 변화와 관련된 매개변수들을 추출하고 이들의 관계를 구속조건으로 정의하였다. 또한, 정의한 구속조건의 적용을 통해 대상교량의 파라메트릭 모델링을 수행하여 그 적용 가능성을 검증했으며 결과로 생성된 교량 모델의 물량산출을 수행하여 모델의 정확성을 검증했다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권8호
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• pp.1377-1383
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• 2008

3차원 메쉬 매개변수화는 기하학적 모델링과 컴퓨터그래픽스의 여러 응용분야에서 핵심적인 문제이다. 메쉬 매개변수화 방법에는 크게 두 가지의 패러다임, 에너지 최소화 방법과 볼록 조합법이 있다. 일반적으로 볼록 조합법은 간단한 개념과 일대일 대응 때문에 널리 이용되고 있다. 그러나 이 방법은 경계선 근처의 높은 왜곡이 생긴다는 문제와 선형 시스템 구성에 있어 다소 많은 시간이 소요되는 문제를 가지고 있다. 또한 이 방법은 다루는 메쉬 의 기하학 정보에 따라 선형시스템의 안정성이 해손 될 수도 있다. 본 논문에서는 볼록 조합법이 갖고 있는 선형시스템 안정성 문제와 시간 복잡도 문제를 중간값 좌표계를 이용하여 해결한다. 빠른 시간에 안정적으로 처리가 가능하기 때문에 보다 실용적이라 할 수 있다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.117-123
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• 2000

열차와 교량의 3차원 모델링을 사용한 고속철도 교량의 동적해석이 수행되었다. 철도교의 모델인은 판요소와 3차원 뼈대요소로 모델링되었다. 상판과 주형 사이의 offset은 기하학적인 구속조건을 사용하여 고려하였다. 본 연구에서 사용된 고속철도는 2량의 동력차와 2량의 모터차와 16량의 객차로 구성되어 있다. 관절형 대차로 연결되어 전체 열차계의 운동방정식은 Lagrange 방정식을 이용하여 유도되었으며, 차제와 대차 그리고 자축의 3차원인 운동을 고려하였다. 이동 열차에 의한 교량의 응답은 predictor-corrector 반복법에 의한 Newmark-$\beta$ 법에 의해서 그 해가 구해진다. 매개변수해석에 의해서 열차의 이상화방법, 열차의 제동, 철도교량의 주행면 조도에 의한 영향이 고찰되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.43-52
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• 1990

3차원 구조물이 형상모델링과 유한요소망 자료의 생성을 위한 복합곡면모델링시스템의 기본적인 논리체계를 제안한다. 본 모델러는 경계표현방식을 바탕으로 곡선망모델과 곡면모델의 이중적인 계층적 구조로 이루어져 형상의 생성과 수정시 그 작업과 자료처리를 간편하고 신속하게 수행한다. 곡선망모델의 모델링요소로서 새로운 개념의 모델링곡선을 정의하며, 모든 곡선분절의 표현은 호길이매개변수를 사용한다. 이는 초유한사상 또는 쿤즈 패취에 의한 곡면모델링시 다중연결 곡면의 정의를 가능하게 하고, 내부 격자망의 적합성을 유지할 수 있는 근거가 된다. 생성된 곡면은 곡면모델의 논리체계에 의해 자동적으로 꼭지점, 모서리와 패취의 위상학적 요소로 표현되어 내부자료로 저장된다. 모든 작업은 컴퓨터 그래픽스를 이용한 대화식 방식으로 수행된다. 유한요소망의 자동생성과 시스템의 운용에 관한 사항은 계속될 논문에서 다룬다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1209-1213
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• 2007

하천 수치모델링을 통한 흐름, 오염물질 거동, 지형변화 해석 등은 효율적인 하천 수질 관리를 위해서 상당히 중요한 부분은 차지한다. 수질이나 지형변화를 보다 정확하게 예측하기 위해서는 하천 흐름 예측의 정확도 향상이 중요한 역할을 하게 된다. 본 연구는 평면 이차원 하상변동 및 수질예측 수치모형인 KU-RLMS 모형을 이용하여 낙동강 상류의 반변천 합류부의 흐름 특성을 규명하고, 수질 모형을 수행하기 위한 흐름 계산 결과를 제공하기 위해 수행하였다. KU-RLMS 모형은 하천 및 저수지의 국부적인 수리, 수질, 유사이동 해석을 위해 개발된 평면 이차원 비정상 수치모형이다. 직사각형 격자를 사용하는 유한차분법의 단점을 보완하기 위해, 흐름 계산을 위한 지배방정식은 3차원 Reynolds 방정식으로부터 수심적분된 2차원 연속방정식과 운동량방정식을 불규칙한 경계를 현실적으로 모사할 수 있는 직교곡선 좌표계로 변환한 방정식을 사용한다. 수치모형 적용을 위한 현황분석으로 안동 및 임하 조정지댐의 방류량, 안동 수위관측소의 자료를 분석하였다. 흐름 모형을 보정하기 위해 안동대교 지점에서 횡유속 분포를 측정하였으며, 이 결과를 사용하여 흐름 모형의 매개변수인 Manning 계수와 공간가중계수를 추정 및 검증하였다. 안동다목적댐과 임하다목적댐의 방류량을 고려하여 수치모의조건을 결정하였으며, 각 조건에 대한 흐름 변화 특성을 분석하였다.