• 한국해양공학회지
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• 제36권5호
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• pp.340-352
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• 2022

This article presents a modeling method for the uncorrelated measurement error of the ultra-short baseline (USBL) acoustic positioning system for aiding navigation of underwater vehicles. The Mahalanobis distance (MD) and principal component analysis are applied to decorrelate the errors of USBL measurements, which are correlated in the x- and y-directions and vary according to the relative direction and distance between a reference station and the underwater vehicles. The proposed method can decouple the radial-direction error and angular direction error from each USBL measurement, where the former and latter are independent and dependent, respectively, of the distance between the reference station and the vehicle. With the decorrelation of the USBL errors along the trajectory of the vehicles in every time step, the proposed method can reduce the threshold of the outlier decision level. To demonstrate the effectiveness of the proposed method, simulation studies were performed with motion data obtained from a field experiment involving an autonomous underwater vehicle and USBL signals generated numerically by matching the specifications of a specific USBL with the data of a global positioning system. The simulations indicated that the navigation system is more robust in rejecting outliers of the USBL measurements than conventional ones. In addition, it was shown that the erroneous estimation of the navigation system after a long USBL blackout can converge to the true states using the MD of the USBL measurements. The navigation systems using the uncorrelated error model of the USBL, therefore, can effectively eliminate USBL outliers without loss of uncontaminated signals.

• 한국음향학회지
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• 제16권5호
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• pp.76-82
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• 1997

본 논문은 음원의 절대위치를 정확하게 추정할 수 있는 음향홀로그래픽법에 관하여 계산기상의 시뮬레이션 및 측정시스템을 이용한 실험과결과에 대하여 서술한다. 이 연구에서는 원거리 음장을 만족하도록 측정면을 설정하여 7개의 마이크로폰을 직선으로 배열한다. 음원의 측정은 음원면에 근접한 위치에 한 개의 기준 마이크로폰을 설치하고 측정면의 마이크로폰들을 등간격으로 스캐닝하면서 각지점의 음을 동시 기록한다. 수음한 기준음과 측정음간의 크로스 스펙트럼 알고리즘에 의하여 음원의 절대위치를 측정한다. 그리고 각 마이크로폰의 위상차는 기준 마이크로폰을 대상으로 위상보상 하였으며, 측정시의 시간지연은 제 1열 측정시점을 기준으로 시간보상을 행하였다. 측정면에 설정한 마이크로폰들의 최적 간격은 수치 시뮬레이션에 의하여 정한다. 음원신호는 정현파를 이용하고 S/N비를 30dB의 조건하에서 각각 실험을 행하였다. 시뮬레이션과 실험에서 결정한 최적 마이크로폰 간격은 2KHz인 정현파 음원을 기준으로 하여 공간상의 나이키스트 조건을 만족하도록 설정하였다. 무향실에서 측정한 실험결고, 500Hz 와 1KHz의 신호원에 대한 음원이 2KHz인 경우의 추정된 3차원 홀로그램의 주극폭이 각각 87%와 30%씩 감소하였고, 그 결과 수치 시뮬레이션의 타당성을 확인할 수 있었다. 그러므로 본 연구에서 제안하는 3차원 음향 홀로그래픽법을 이용한 음원위치 추정에 관한 연구의 유용성을 검증하였다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제29권2호
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• pp.21-33
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• 2020

본 연구에서는 무인잠수정의 효과적인 대잠전 수행을 위해, 시나리오 기반의 무인잠수정 소나 센서 배열 선정을 위한 시뮬레이터를 개발하였다. 먼저, 대잠전 분야에서 무인잠수정의 임무 및 운용개념을 분석하고, 가장 주요한 임무 중 하나인 위험제어(Hold at Risk)를 시뮬레이션 시나리오로 선정하였다. 다음으로, 시뮬레이터 구성요소 모델을 위하여, 플랫폼별(무인잠수정, 표적 잠수함) 운동모델, 음향모델 및 환경모델을 제시하였다. 특히 음향모델에서는 센서 배열에 따른 빔패턴을 기반으로 수동 소나방정식을 이용하여 탐지여부를 판단하였다. 또한, 표적의 방위 및 고각 추정을 위하여 진폭기반 방위 추정법과 위상 모노펄스 추정기법을 각각 적용하였다. 개발된 시뮬레이터를 통해 센서 배열 변화에 따른 결과의 경향성이 기본적인 빔패턴 이론과 일치하는 것을 보여주며, 다양한 시나리오에 대한 적용 가능성을 시사한다.

• 전자공학회논문지
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• 제52권11호
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• pp.127-134
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• 2015

초음파를 이용한 조직 자극 기법은 지속적으로 연구, 개발되고 있으며, 최근 미용 및 비만 치료에 대한 관심이 높아짐에 따라 초음파 지방 제거술에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 초음파 지방 제거술을 위한 초음파 변환기를 설계하고, 조사조건에 따른 집속영역의 형태와 열 변성 영역을 시뮬레이션 하였다. 이를 통하여 제원을 검증하였으며, 제작된 변환기의 초음파 방사 특성 및 가열 특성을 측정하여 유효성을 평가하였다. 또한 복합 구조의 매질을 대상으로 초음파 가열 특성을 예측하였으며 제작된 변환기의 집속점 형태 및 가열 특성이 지방층을 충분히 유화시킬 수 있을 것으로 판단하였다. 본 연구의 결과는 보다 효율적이고 안전한 초음파 지방 제거술의 기초 연구로 활용될 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.1753-1764
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• 2014

하천의 흐름장을 모의하는 수치모형들은 연구 및 실무에서 다양한 목적의 유동해석에 광범위하게 활용되어오고 있다. 그러나, 수치모의 결과에 대한 검증은 현장 실측자료의 한계로 수리모형실험이나 매우 제한된 현장자료를 기반으로 수행되어 보다 정밀한 검증이 요구되어 왔다. 특히, 사행하천과 같이 기하학적 구조 및 흐름이 복잡한 형태를 갖는 경우는 수치모형이 얼마나 정확한 유속분포 모의를 할 수 있는지 알기 힘들었다. 최근, 초음파도플러유속계(ADCP) 등 최신 현장 계측기기의 발달로 하천 흐름의 정밀한 유속 및 하상 자료를 매우 효율적으로 측정 가능하게 되었다. 따라서, 기존 수치모형들을 실제 하천에서 공간적으로 정밀하게 측정된 유속자료를 기반으로 성능을 검증할 수 있는 기술적인 기반이 마련되었다고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 사행하천에서 정밀하게 측정된 ADCP 유속 자료를 기반으로 최근 국내에 도입된 FaSTMECH 모형을 대상으로 사행하천의 수위와 유속 분포 모의 결과를 검증하였다. 적용 구간은 한국건설기술연구원 하천실험센터의 폭 6.5 m, 평균수심 0.38 m, 유량 $1.54m^3/s$, 평균유속 0.61 m/s, 만곡도 1.2의 실규모 사행하천이다. FaSTMECH 모형의 적용성을 검토한 결과, 사행수로에 대한 수위 모의는 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났으나, 만곡부에서 편향되는 횡방향 유속 분포를 잘 모의하지 못하는 것으로 나타났다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.205-212
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• 2014

이 연구에서 현대자동차의 단순실험모델(HSM)에 대한 썬루프 버페팅에 대한 수치해석이 수행되었다. 검증을 위하여 HSM 목부위의 경계층에 대한 속도분포 해석결과를 실험결과와 비교하였다. 썬루프 해석은 두 단계로 이루어졌다. 첫 번째로 난류 RANS 모델을 이용하여 정상상태 해석이 수행되었으며, 해석결과는 CAA++의 입력값으로 사용된다. 두 번째 단계는 유동속도에 대한 1차 최대 압력피크와 버페팅 주파수 해석을 위한 비정상상태 해석이 CAA++에서 이루어졌다. 주파수와 음향압력의 수치해석 결과는 타당한 물리적 현상을 보여주고 있으며, 현대 자동차의 실험결과와 잘 일치하는 결과를 보여주었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2003년도 춘계학술대회논문집
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• pp.1026-1031
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• 2003

Numbers of people living in high rise apartments are growing due to the overcrowding in urban area. Acoustic environment in those residential buildings has been seriously deteriorated by the increase of wheeled transports. Commonly used sound barriers have a limitation in controlling noise influencing higher part of a residential building. The use of noise barrier tunnels can be an alternative to supplement the defects of conventional noise barriers. But intensive measurements on noise levels at apartments vicinity of current noise barrier tunnels show that the tunnel now has a limited advantage on reducing the noise levels from arterial roads. The present work aims at providing an useful design tool In designing noise barrier tunnels for residential areas adjacent to roads. Number of field measurements, scale model measurements, and computer simulations were performed to ensure whether the prediction from scale model and computer simulation are appropriate. Result shows that the predictions from scale models and computer simulations could be valid prediction tools for designing sound barrier tunnels.

• 로봇학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.94-102
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• 2021

This study addresses a method for 3D reconstruction using acoustic data with heterogeneous sonar devices: Forward-Looking Multibeam Sonar (FLMS) and Profiling Sonar (PS). The challenges in sonar image processing are perceptual ambiguity, the loss of elevation information, and low signal to noise ratio, which are caused by the ranging and intensity-based image generation mechanism of sonars. The conventional approaches utilize additional constraints such as Lambertian reflection and redundant data at various positions, but they are vulnerable to environmental conditions. Our approach is to use two sonars that have a complementary data type. Typically, the sonars provide reliable information in the horizontal but, the loss of elevation information degrades the quality of data in the vertical. To overcome the characteristic of sonar devices, we adopt the crossed installation in such a way that the PS is laid down on its side and mounted on the top of FLMS. From the installation, FLMS scans horizontal information and PS obtains a vertical profile of the front area of AUV. For the fusion of the two sonar data, we propose the probabilistic approach. A likelihood map using geometric constraints between two sonar devices is built and a monte-carlo experiment using a derived model is conducted to extract 3D points. To verify the proposed method, we conducted a simulation and field test. As a result, a consistent seabed map was obtained. This method can be utilized for 3D seabed mapping with an AUV.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.25-34
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• 2010

본 연구에서는 펄스 방전 기술의 적용에 따른 지반 확공 현상에 대한 수치해석적인 연구를 수행하였다. 실내 펄스 방전 시험을 통하여 충격파 발생을 측정하였으며 수중 폭발 모델을 바탕으로한 유제-구조물 유한요소해석을 통해 실내 시험에서 계측된 충격파를 모사하였다. 이를 바탕으로, SPT N값으로부터 경험적으로 얻어지는 지반 물성이 적용된 점성토 지반에 대한 확공 해석을 수행하였으며 현장 시험과 유사한 예측 결과를 얻을 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권5호
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• pp.342-350
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• 2008

The effects of combustion instability on flow structure and flame dynamics with the inlet configurations in a model gas turbine combustor were investigated using large eddy simulation (LES). A G-equation flamelet model was employed to simulate the unsteady flame behaviors. As a result of mean flow field, the change of divergent half angle($\alpha$) at combustor inlet results in variations in the size and shape of the central toroidal recirculation (CTRZ) as well as the flame length by changing corner recirculation zone (CRZ). The case of ${\alpha}=45^{\circ}$ show smaller size and upstream location of CTRZ than those of $90^{\circ}$ and $30^{\circ}$ by the development of higher swirl velocity. The flame length in the case of ${\alpha}=45^{\circ}$ is shorter than other cases, while the case of ${\alpha}=30^{\circ}$ yields the longest flame length due to the decrease of effective reactive area with the absence of CRZ. Through the analysis of pressure fluctuation, it was identified that the case of ${\alpha}=45^{\circ}$ shows the largest damping effect of pressure oscillation in all configurations and brings in the noise reduction of 2.97dB, compared to that of ${\alpha}=30^{\circ}$ having the largest pressure oscillation. These reasons were discussed in detail through the analysis of unsteady phenomena related to recirculation zone and flame surface. Finally the effects of flame-acoustic interaction were evaluated using local Rayleigh parameter.