• 대한토목학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.307-318
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• 2015

본 연구에서는 도시지역의 침수해석시간 단축을 위하여 도로네트워크를 활용한 2차원 침수해석의 효용성을 살펴보고자 한다. 이를 위하여, 세가지의 모의조건을 설정하였으며, Case 1은 도로만 침수가 발생하는 조건, Case 2와 3는 도로 및 건물지역 모두 침수가 발생하는 조건이다. 따라서 Case 1은 수치지형도로부터 추출한 도로네트워크를 따라 격자를 구성하였으며, Case 2와 3는 각각 전체 연구유역에 대해 정형격자 및 비정형격자로 구성하였다. 각 조건을 2010년 9월 21일 발생한 집중호우로 인하여 침수피해가 발생한 삼성배수분구에 적용하였다. Case 2와 3의 정확도 및 계산시간을 Case 1과 비교함으로써, 본 연구에서 제안한 도로네트워크를 활용한 2차원 침수해석기법의 효율성을 검증하였다. 해석 결과, 총 침수해석시간은 Case 1, Case 2, Case 3 순으로 빨랐으며, 각 조건별 도로영역 내 침수 적합도는 85% 이상을 보여주었다. 그리고 건물 영역에 대한 침수는 본 연구에서 제시한 건물영역 침수등급지수로 산정하였으며, 세 조건 모두 유사한 결과를 보여주었다. 그러므로 본 연구에서 제안한 도로네트워크를 활용한 침수해석방법과(Case 1), 건물영역 침수등급지수는 도시지역의 실시간 침수예경보 연구에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권2호
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• pp.41-50
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• 2003

본 논문에서는, 병렬 다중 프런트 해법을 이용한 비선형 병렬 구조해석 과정을 소개하고 이의 응용예제로써 2차원 및 3차원 균열 모델에서의 손상 국부화를 모사하였다. 비선형 유한요소 해석과 연속체 손상역학과 관련된 병렬 알고리듬을 구현하였고, 비선형 손상해석에서 사용되는 많은 변수들을 저장하기 위해서는 메모리가 많이 필요하므로 이를 줄이는 방안을 고려하였다. 그리고 손상 진전으로 인한 변형도 연화가 발생할 때 해를 구하기 위해 사용한 Riks의 연속법도 병렬 계산에 맞도록 수정하였다. 수치예제로써, 최대 약 1백만 자유도를 가진 모델들을 사용하여 손상 국부화 문제를 해석하였는데, 이 예제에서 비선형 병렬 알고리듬의 병렬효율과 자유도 변화에 따른 균열 끝단에서의 손상 변화를 살펴보았다.

• 한국도로학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.47-55
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• 2008

본 논문에서는 3차원 유한요소법과 층탄성프로그램인 BISAR를 통해 얇은 아스팔트 콘크리트 표층의 피로균열 수명에 영향을 줄 수 있는 아스팔트 표층에서의 예측 인장변형률 결과를 광폭타이어와 바이어스 프라이 타이어를 이용하여 비교하였다. 본 논문에서는 11R22.5와 $10{\times}20$ bias ply 타이어의 접지압력 분포도를 분석하였으며, 서로 다른 해석방법을 이용하여 아스팔트 표층 하단부와 상단부에서의 예측인장변형률을 비교하였다. 분석결과, 두 타이어의 접지압 분포는 유사했지만 11R22.5광폭타이어가 $10{\times}20$ bias ply타이어와 비교해 상당히 큰 연직방향 접지압력을 보였다. 타이어 중앙에서 아스팔트 콘크리트 표층 하단부에서의 예측 인장변형률은 타이어 접지면적을 측정하여 충탄성프로그램인 BISAR에 적용한 BM해석법이 컸으며, 타이어 가장자리로부터 3.5cm 떨어진 곳에서의 상층부 예측 인장변형률은 3차원 접지압을 이용한 3차원유한요소법에 의한 해석이 가장 큰 값을 보였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제17권2호
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• pp.95-103
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• 2014

MT 자료에서 3차원 전기비저항 구조와 정적효과를 동시에 구하기 위한 실용적인 역산법을 소개한다. 이 방법은 감도행렬이 필요한 Gauss-Newton법을 기반으로 하고 반복과정에서 Broyden의 방식으로 감도를 수정하는 것을 기본으로 하고 있다. 이 논문에서는 합성 MT 자료에 대한 역산실험을 통해 근사역산법의 성능과 정적효과에 대한 가중치에 대해 검토하였다. 해석적으로 구해지는 초기감도를 Broyden의 방식으로 수정하는 역산법은 초기감도를 끝까지 쓰는 역산법보다 자료오차를 줄이는데 효과적이었다. 그리고 완전한 감도행렬을 반복 중간에서 단 한번만 사용하는 근사역산법으로서는 반복 전반부에서 완전한 감도를 사용할 때 자료오차를 가장 많이 줄이는 것으로 나타났다. 정적효과에 대한 가중치는 어느 특정 한계값 이하로 선택하면 최종 자료오차에는 결정적인 영향을 주지 않는다. 합성 MT 자료에 대한 실험 결과 이 역산법은 정적효과가 포함된 MT 자료로부터 3차원 전기비저항 구조를 재현하는데 효과적임을 확인하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제6권4호
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• pp.195-198
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• 2003

본 연구에서는 주거지에서 발생한 지반침하의 원인규명과 대책수립을 위해 다양하게 획득된 지반조사 자료 중 지구물리탐사 자료와 지질자료를 조사자 등 사용자가 쉽게 비교할 수 있도록 보조하는 3차원 가시화 프로그램을 개발하였다. 프로그램은 사용자의 편의성을 고려해 Windows 운영체제에서 OpenGL을 사용하여 Visual C++로 개발하였다. 본 연구에서 개발된 프로그램은 사용자에게 필요한 기능 위주로 개발되었기 때문에 편리하고 소용량이며 GIS나 CAD 등을 모르는 사용자도 쉽게 사용할 수 있는 장점이 있다. 개발된 프로그램을 통해 지반침하지역 지반조사 자료 중 시추자료와 전기비저항 토모그래피 자료를 3차원으로 가시화 시켜 현장 적용성을 살펴보았으며, 그 결과 사용자에게 지하구조 파악을 위한 두 자료의 상호비교가 용이해져 지하구조 해석에 도움을 줄 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.1120-1121
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• 2015

대용량 SMES(Superconducting Magnetic Energy Storage)를 제작하기 위해서는 높은 자장특성을 가고 있는 2세대 HTS(High-Temperature Superconductor) 선재를 사용하는 것이 효율적이다. SMES의 에너지밀도를 높이기 위해서는 선재에 많은 전류를 흘려야 하는데, 수직자기장이 커지면 임계전류가 작아지는 2세대 HTS 선재의 특성상 토로이드형태의 SMES가 유리하다. SMES를 설계하기 전에 선재의 사용량을 줄이고 체적을 줄이기 위해서 정확한 설계와 평가가 필요하다. 유한요소법을 사용한 상용프로그램을 이용하여 쉽게 해석할 수 있으나 토로이드 형태의 SMES는 대칭성의 문제로 3차원 해석을 해야만 한다. 그러나 2차원 해석에 비해 여러 가지 제약조건이 따르며 해석 시간이 많이 소요된다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 분석적이고 통계적으로 고온 초전도 코일에서 작용하는 최대 수직자장을 결정하는데 이해하기 쉽고 효율적으로 계산하는 방법을 제시했다. 본 논문에서는 싱글펜케이크코일의 크기에 따른 최대 자장값을 계산하였고 싱글펜케이크코일이 토로이드형태로 배치된 토로이드 모델에서 주변코일이 싱글펜케이크코일의 미드포인트에 미치는 자장값을 계산하여 두 계산값을 합하는 방식으로 최대 자기장을 계산하였다. 이 방법은 현저한 시간단축과 효율적인 설계를 할 수 있는 새로운 계산 방법으로 기존 FEM을 사용해 걸리는 시간에 비해 1/1000정도의 시간단축을 할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.413-413
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• 2020

Godunov형 모형을 이용한 홍수모델링에서는 일반적으로 구조적 사각격자나 비구조적 삼각격자가 주로 적용된다. 2차원 수치모형을 이용한 홍수모델링에서 연구유역의 정보가 격자의 노드나 중심에 입력되므로 적용격자의 유형과 생성방법에 따라 모형의 입력자료 오차에 영항을 줄 수 있다. 따라서, 연구유역이 지형 변동성이 심한 지역이거나 흐름형상이나 흐름변동이 심한 구간이라면, 고해상도 격자를 통해 모형의 입력자료 오차를 최소화할 할 수 있다. 본 연구에서는 2가지 유형에 대한 연구를 수행하였다, 첫 번째는 홍수해석을 위한 2차원 모형의 격자형상과 해상도에 따른 홍수위 및 홍수범람범위를 비교·분석하는 연구를 수행하였다. 연구유역은 2000년 10월 29일부터 11월 19일까지 홍수가 발생한 영국의 Severn 강 유역이다. 연구유역의 홍수 모델링을 위한 지형자료는 3m 해상도의 LiDAR(Light Detection And Ranging)를 이용하여 구축하였으며, 격자유형 및 해상도에 따른 2차원 홍수위 및 홍수범람범위를 비교·분석하기 위해서 홍수 발생기간 동안 촬영된 4개(2000년 8월 11, 14, 15, 17일)의 ASAR(Advanced Synthetic Aperture Radar) 영상자료를 활용하였다. 즉, ASAR 영상으로 촬용된 최대범람시기 및 홍수류의 배수기를 활용하여 최대범람범위뿐만 아니라 홍수가 증가하는 시기와 하류단 배수로 인해 홍수가 감소하는 시기를 모두 포함하는 홍수범람범위에 대한 격자유형별 2차원 홍수범람모형의 계산 결과에 대해 비교하였다. 두 번째는 아마존 강 중류유역의 2,500K㎡ 면적에 해당하는 대규모 유역에 대해 SRTM(Shuttle Radar Topography Mission) 지형자료를 이용하여 홍수기와 갈수기에 대해 2차원 모델링을 수행하고 그 결과를 위성자료와 비교하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1205-1208
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• 2007

본 연구에서는 3차원 CFD 모형인 FLOW-3D 모형을 이용하여, 군남 홍수조절지 접근수로의 안정성과 웨어의 월류능력을 검토하였다. 이를 위해서 현지측량자료와 1:5,000도의 수치지도를 이용하여 지형과 기본계획 설계(안)의 여수로를 구성하였다. 지형은 모델링 범위를 충분히 포함하도록 홍수조절지의 상 하류에 걸쳐 작성하였으며, 연직범위는 가능 최대 홍수량(PMF)시 저수지의 최고수위를 초과하는 범위까지 재현하였다. 모델링 범위는 웨어와 같은 구조물 주변에서는 조밀한 격자를 사용하여 정밀한 흐름현상을 재현토록 하였으며, 저수지 부분과 하류하천 부분에 대하여는 느슨한 격자망을 적용하여 최종적으로 2가지 격자망으로 모델링 전체범위에 대하여 격자를 구성하였다. 상류 경계조건으로는 저수지 수위를 경계조건으로 설정하였고, 하류 경계조건으로는 군남 홍수조절지가 일반댐과 달리 상 하류의 표고차가 크지 않아 방류시 하류하천 수위 상승으로 인하여 통수능에 영향을 줄 것으로 판단되므로, 방류량 대 하류하천 형성수위 관계식을 산정하여 방류량에 따른 하류하천의 수위를 하류경계조건으로 설정하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권spc2호
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• pp.855-863
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• 2019

어류의 어도 이용효율평가를 위해서는 유인효율과 통과효율로 분리하여 분석할 때, 각각의 효율을 증대시킬 수 있는 방향으로 어도 설치 및 관리 계획이 수립될 수 있다. 기 설치된 어도는 어류 모니터링을 통해 보다 직접적으로 각각의 효율을 평가할 수 있다. 반면 어도를 계획할 때, 또는 여건상 어류 모니터링이 어려운 경우, 수리해석을 통해 간접적으로 어도 효율을 평가할 수 있다. 본 연구에서는 어도의 효율평가가 가능한 수리해석 기법을 제시하였다. 유인효율 분석에는 어류 물리서식처 모듈이 장착된 River-2D모형을 사용하였고, 효율의 지표로 가중가용면적을 제안하였다. 통과효율 분석에는 자유 수면을 가지고 수리구조물상의 유체거동을 해석할 수 있는 3차원 모형(Flow-3D)을 해석 도구로 이용하였다. 그리고 덕천강 백곡보에 설치된 아이스하버 어도를 선택하여 어도 효율을 가늠해 보았고, 실제 어류 모니터링자료와 비교해 보았다. 그 결과 수리해석 자료를 정량적으로 어도 효율로 치환하기는 어렵지만, 대체적인 경향성 파악에는 도움을 줄 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제7권2호
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• pp.136-147
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• 2004

본 논문에서는 자기지전류 탐사법에 대한 3차원 이상체의 모형 반응 결과를 분석하였다. 분석에 이용된 3차원 모형은 비전도성 배경 매질 내에 전도성 고립이상체가 존재하는 모형과, 같은 모형에 전도성 표토층을 추가한 모형이다. 지하의 전도성 이상체에 의한 겉보기 전기비저항 이상에는 뚜렷한 주파수 의존성이 존재하며, 이는 이상체 주변에 발생되는 전류 집중 및 유도 전류 거동의 주파수 의존성 때문이다. 지표에서 tipper와 induction vector의 반응에도 뚜렷한 주파수 의존성이 존재하였으며, 그 외에도 tipper와 induction vector의 반응은 이상체의 위치와 직접적인 연관성이 존재하였다. 또한, 2차원 탐사를 가정하여 한 측선에서 겉보기 전기비저항과 위상, induction vector를 분석하면, 3차원 이상체의 존재 여부 및 위치 파악에 도움을 줄 것으로 판단되었다. 전도성 표토층을 추가한 모형의 반응은 대체적으로 고립이상체 모형의 반응과 비슷한 양상을 나타내었지만, 전도성 표토층의 영향으로 이상체에 의한 반응의 크기가 감소하였으며, 이상체의 영향이 나타나는 영역도 크게 감소하였다. 위와 같이 본 연구에서 논의된 3차원 모형 반응에 대한 분석 결과 및 그 방법은 지하 구조의 3차원 반응의 이해와 MT 탐사 자료의 해석에 효과적인 지침이 될 것으로 생각된다.