• 제목/요약/키워드: Dimensional Design

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U-net 딥러닝 기법을 활용한 PVA 섬유 보강 시멘트 복합체의 섬유 분리 (Phase Segmentation of PVA Fiber-Reinforced Cementitious Composites Using U-net Deep Learning Approach)

  • 서지우;한동석
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제36권5호
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    • pp.323-330
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    • 2023
  • PVA 섬유 보강 시멘트 복합체는 매우 복잡한 미세구조를 가지고 있으며, 재료의 거동을 정확히 평가하기 위해서는 미세구조 특성을 반영하여 실제 실험과 시너지효과를 내며 효율적인 재료 설계를 가능하게 하는 해석 모델의 개발이 중요하다. PVA 섬유 보강 시멘트 복합체의 역학적 성능은 PVA 섬유의 방향성에 큰 영향을 받는다. 그러나 마이크로-CT 이미지로부터 얻은 PVA 섬유의 회색조 값을 인접한 상과 구분하기 어려워, 섬유 분리 과정에 많은 시간이 소요된다. 본 연구에서는 섬유의 3차원 분포를 얻기 위하여 0.65㎛3의 복셀 크기를 가지는 마이크로-CT 이미지 촬영을 수행하였다. 학습에 사용될 학습 데이터를 생성하기 위해 히스토그램, 형상, 그리고 구배 기반 상 분리 방법을 적용하였다. 본 연구에서 제안된 U-net 모델을 활용하여 PVA 섬유 보강 시멘트 복합체의 마이크로- CT 이미지로부터 섬유를 분리하는 학습을 수행하였다. 훈련의 정확도를 높이기 위해 데이터 증강을 적용하였으며, 총 1024개의 이미지를 훈련 데이터로 사용하였다. 모델의 성능은 정확도, 정밀도, 재현율, F1 스코어를 평가하였으며, 학습된 모델의 섬유 분리 성능이 매우 높고 효율적이며, 다른 시편에도 적용될 수 있음을 확인하였다.

450 N급 메탄-산소 로켓 엔진을 위한 스파크 토치 점화기 개발 (Development of the Spark Torch Igniter for the 450 N-scale Methane-Oxygen Rocket Engine)

  • 박신영;최이담;한은조;김진건;이다혜;이은광;이민우
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제18권1호
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    • pp.53-63
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    • 2024
  • 액체 로켓 엔진의 작동 신뢰성 확보를 위하여 높은 효율과 점화 성능을 가진 점화기가 필수적이다. 본 연구에서는 450 N급 메탄-산소 액체 로켓 엔진에 사용할 수 있는 스파크 토치 방식의 점화기를 개발하였으며, 이를 위해 수치해석, 제작 및 검증을 수행하였다. 구체적으로, 점화 성능 확보를 위해 점화기 출구에서의 엔탈피를 최대화하도록 질량 유량, 노즐 면적비, 연료-산화제 혼합비 및 세장비를 설계변수로 설정하고 파라메트릭 해석을 수행하였으며, 3차원 반응 유동 수치해석을 통해 출구 열량을 산출하였다. 나아가, 도출된 설계를 바탕으로 점화기를 제작하여 연소 실험을 수행하였으며, 안전을 고려하여 설정한 최대 압력 이내에서 수치해석 결과에 부합하는 점화 성능 확보가 가능한 것으로 확인되었다. 본 연구를 통해 설계 및 제작한 점화기는 차후 소형 우주발사체 상단 엔진 등 실제 추진 시스템 구성에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

도시 공간 속 옥외 광고에서 활용되는 미디어 파사드특성 - K-Pop Square Media를 중심으로 (Media Facades Used in Urban Outdoor Advertising - Focused on K-Pop Square Media)

  • 박보은;이현석
    • 문화기술의 융합
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    • 제10권1호
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    • pp.345-352
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    • 2024
  • 삼성동 코엑스에 위치한 'K-Pop Squre Media'는 대형 전광판에 다양한 입체 동영상을 상영하며, 대중적 이목과 매스미디어의 주목을 받게 되었다. 기존과 차별화된 대형 곡면 LED 전광판의 영상은 미디어 파사드 기법의 일종으로 코엑스 광장의 공간적 특성과 함께 새로운 랜드마크이자 명소로 자리 잡고 있다. 이에, 본 연구는 도시 공간 속 옥외 광고에서 활용되는 미디어 파사드에 대해서 K-Pop Squre Media를 중심으로 그 특성을 살펴보고자 한다. 이를 위한 연구의 접근은 첫째, 도심의 공공 공간을 중심으로 '공간적 특성'에 대해 케빈린치(Kevin Lynch)의 도시 공간을 구성하는 5가지 요소, 월리엄 미첼(William J. Mitchell)이 제시한 스마트 스페이스와 공간 패러다임의 변화를 중심으로 살펴본다. 둘째, 옥외 광고의 '뉴미디어성'을 중심으로 Digital OOH(Out-Of-Home) Media의 세 가지 유형에 대해 분석하고 셋째, '미디어 파사드의 신기술과 내용구성'에 대해 전시 매체 (프로젝션, LED 스크린)의 유형, 미디어 파사드의 시초, 최신 전시 기술인 아나몰픽(Anamolphic)에 대해 살펴본다. 본 연구를 통해 K-Pop Squre Media는 스마트 스페이스의 공간적 특성, Digital OOH의 뉴미디어 특성, 그리고, 미디어 파사드의 내용 구성을 통해 공공성, 소통성, 예술성, 장소성의 특성을 보이고 있음을 알 수 있다.

암반의 이방성이 터널 굴착에 미치는 영향에 대한 수치해석적 연구 (A numerical analysis study on the effects of rock mass anisotropy on tunnel excavation)

  • 윤지석;신상혁;김한얼;유한규
    • 한국터널지하공간학회 논문집
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    • 제26권4호
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    • pp.327-344
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    • 2024
  • 일반적인 터널 설계 및 해석 시 암반을 등방성으로 가정하나, 등방성 조건에서는 재료특성이 모든 방향에서 균일하므로 터널의 안정성이 높게 평가되는 경향이 있다. 그러나 실제 암반은 절리, 층리, 단층 등 불연속면이 존재하며 방향에 따라 재료의 특성이 다른 이방성 특징을 가진다. 이러한 암반의 이방성은 터널 굴착 시 발생하는 응력 분포에 큰 영향을 미쳐, 불균일한 터널 변형을 유발하고 손상 위험을 증가시키기 때문에 사전에 철저한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 암반의 이방성에 따라 굴착 과정에서 발생하는 막장면과 터널이 굴착된 후 수렴된 위치에서 발생하는 변형과 응력 변화에 초점을 두었다. 탄성계수의 비율(E1/E2)에 따른 이방성지수(IE)와 경사각을 변수로 선정하여 3차원 수치해석을 수행하였다. 결과적으로 이방성 지수가 증가할수록 터널에서 발생하는 변위가 증가하고 응력집중 현상이 크게 발생하였으며, 경사면이 터널과 접하는 부분에서 최대 변위가 발생하고 전단응력이 가장 크게 발생하는 것을 확인하였다.

수직증축 리모델링 시 말뚝지지 조건에 따른 말뚝기초 거동 분석 (Analysis of Pile Behavior according to Bearing Condition for Vertical Extension Remodeling)

  • 노유진;박종전;오경석;장서용;고준영
    • 대한토목학회논문집
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    • 제44권2호
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    • pp.191-201
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    • 2024
  • 본 연구에서는 3차원 유한요소 해석을 이용하여 기존 건축물의 수직증축 리모델링을 위한 말뚝지지 조건에 따른 기존 및 보강말뚝의 거동에 대해 분석하였다. 수치해석에서 기존 및 보강말뚝 거동의 영향인자로는 캡지지 조건(군말뚝 기초, 말뚝지지 전면기초)과 기존말뚝의 선단근입조건(암반근입, 토사근입)을 고려하였다. 기존말뚝과 보강말뚝의 정량적 거동 분석을 위해 침하량, 하중분담률, 해석 단계에 따른 심도별 축력을 결과로 도출하였다. 분석 결과, 선재하공법 적용에 기인하여 보강말뚝에서 가장 큰 침하량이 발생한 것을 확인하였다. 특히 선단근입조건에 관계없이 군말뚝에서 큰 침하량이 발생하였다. 말뚝지지 전면기초에서는 기초판(Raft)의 영향으로 인해 침하량 및 기존말뚝과 보강말뚝의 하중분담률이 작아지는 것을 확인하였다. 심도별 축력 분포도에서는 군말뚝과 말뚝지지 전면기초 간의 축력 분포에 차이가 나타났으며, 이는 침하량과 하중분담률에 영향을 미치는 주요 요소로 작용하는 것으로 보인다. 수치해석 결과를 바탕으로 수직증축 리모델링을 위한 말뚝기초 설계에 있어서 캡지지 조건과 선단근입 조건을 고려해야 함을 확인하였다.

3D 다공성 구조의 Ag-VGCF 코팅 분리막을 이용한 리튬금속 이차전지 수명향상 (Improving the Cycle Performance of Li Metal Secondary Batteries Using Three-Dimensional Porous Ag/VGCF-Coated Separators)

  • 이범희;함동완;;김정태;유선율
    • 전기화학회지
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    • 제27권3호
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    • pp.88-96
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    • 2024
  • 리튬금속(Li metal)은 높은 비용량과 에너지 밀도, 낮은 표준 전극 전위로 인해 유망한 음극활 물질로 각광받아온 재료이지만, 충·방전 시 발생하는 수지상 결정인 덴드라이트(dendrite)로 인해 안전성 및 수명안정성에 한계가 있었다. 본 연구에서는 나노 파이버(Nano Fiber) 형태의 도전재인 vapor grown carbon fiber (VGCF)와 은(Ag)의 복합체가 코팅된 분리막을 개발하였으며, 해당 분리막이 리튬금속 음극의 전기화학 특성에 미치는 영향을 연구하였다. VGCF와 Ag의 시너지 효과를 확인하기 위하여 표면 처리되지 않은 분리막, VGCF만 단면 코팅 처리된 분리막을 각각 준비하여 Ag-VGCF 분리막과 비교 평가하였다. Bare 분리막의 경우, 초기 충·방전 과정에서 리튬금속 표면이 덴드라이트로 뒤덮인 반면, VGCF 분리막 및 Ag-VGCF 분리막 모두 분리막 표면에 코팅된 전도성 코팅층 내부에 리튬이 석출되는 거동을 보였다. 또한 Ag-VGCF 분리막은 VGCF 분리막 대비 더욱 균일한 형상의 석출 형태를 보였다. 그 결과 Ag-VGCF 분리막은 Bare 분리막 및 VGCF 분리막 대비 향상된 전기화학적 특성을 보였다.

강사장교 비선형거동과 하모니 서치 알고리즘에 기반한 사장교 구성 단면 결정 (Determination of Structural Member Section based on Nonlinear Behaviors of Steel Cable-Stayed Bridges and Harmony Search Algorithm )

  • 마상수;권태윤;이원홍;안진희
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제28권4호
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    • pp.1-12
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    • 2024
  • 본 연구에서는 강사장교의 비선형 거동과 하모니 서치 알고리즘에 기반한 사장교 부재 단면 결정 방법을 제시하였다. 하모니 서치 알고리즘은 초기값 설정, 하모니 메모리 초기화, 새로운 하모니 메모리 구성 및 하모니 메모리 업데이트의 과정을 반복하여 최적값을 탐색함으로써 사장교 부재 단면을 결정한다. 하모니 서치 알고리즘으로 선정된 주요 부재 단면으로 3차원 강사장교의 비선형 초기형상해석을 수행하였으며, 초기장력과 형상을 고려하여 복잡한 거동특성과 각 부재의 비선형성을 반영한 사장교 주요 부재인 주탑, 보강거더, 가로보 및 케이블의 최적 단면을 결정하였다. 사장교 주요 부재의 단면 결정을 위한 목적함수로는 전체 중량을 사용하였으며, 제약조건으로 한계상태설계법을 바탕으로 하중저항능력과 사용성에 대한 제약조건식 및 보강거더와 가로보 단면의 폭과 높이의 비율을 추가적인 제약조건으로 고려하고, 주탑, 보강거더 및 가로보의 기하 및 재료 비선형성과 케이블 부재의 비선형성에 따라 부재 단면을 결정할 수 있도록 하였다. 최적 단면 결정 결과, 제안한 해석 방법은 사장교의 다양한 설치조건에 따라 최적 단면을 결정할 수 있으며, 비선형성을 고려한 사장교 부재 단면제원을 하모니 서치 기법을 통하여 결정할 수 있음을 확인하였다.

구글 스트리트 뷰와 딥러닝을 활용한 보행 친화적 환경이 여가보행에 미치는 영향 평가 - 서울특별시 용산구를 대상으로 - (Evaluating the Impact of Walkability Environments on Leisure Walking Using Google Street View and Deep Learning - A Case Study of Yongsan District, Seoul -)

  • 이다연;이지윤;이재호
    • 한국조경학회지
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    • 제52권4호
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    • pp.45-55
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    • 2024
  • 본 연구는 보행 활동을 일상보행(utilitarian walking)과 여가보행(leisure walking)으로 구분하고, 보행 유형과 보행 환경 간의 상관관계를 분석하고자 한다. 연구 대상지는 서울특별시 용산구로, 보행환경 측정을 위해 구글 스트리트뷰(Google Street View: GSV)와 의미론적 분할(semantic segmentation) 딥러닝 기법을 활용하여 보행자가 실제로 체감하는 도시 보행환경 요소들을 정량적으로 산출하였다. 일상보행과 여가보행, 인지적 보행환경 만족도를 측정하기 위해 설문조사를 실시하여 192명의 유효 응답을 수집하였고, 설문 응답 데이터를 바탕으로 일상보행, 여가보행, 보행환경 만족도를 시각화하고, 보행친화도 값 간의 상관관계를 분석하였다. 연구 결과, 여가보행과 보행친화도는 유의미한 양의 상관관계를 보였으나(Pearson's r= 0.121, p-value= 0.012), 일상보행과 보행친화도 간에는 유의미한 상관관계가 없었다(Pearson's r= 0.093, p-value= 0.055). 이는 사람들이 일상보행에서는 보행환경보다 이동 효율성을 더 중요하게 고려하지만, 여가보행에서는 보행환경의 질을 고려하여 보행 빈도가 결정된다는 결과를 보여준다. 이러한 결과를 바탕으로 본 연구는 여가보행을 증진시키기 위해 주거지 주변의 보행환경을 개선하는 방안으로, 좁은 보행로에 수직 정원이나 다양한 형태의 입체적 정원을 조성하고, 보도 디자인을 개선하는 등의 구체적인 전략이 필요함을 제시한다. 본 연구 결과는 보행 친화적인 환경 조성을 통해 여가보행을 활성화하고, 궁극적으로 서울시의 지속 가능성과 주민들의 삶의 질을 향상시키는 데 기여할 수 있을 것이다.

설비공학 분야의 최근 연구 동향 : 2016년 학회지 논문에 대한 종합적 고찰 (Recent Progress in Air-Conditioning and Refrigeration Research : A Review of Papers Published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering in 2016)

  • 이대영;김사량;김현정;김동선;박준석;임병찬
    • 설비공학논문집
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    • 제29권6호
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    • pp.327-340
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    • 2017
  • This article reviews the papers published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering during 2016. It is intended to understand the status of current research in the areas of heating, cooling, ventilation, sanitation, and indoor environments of buildings and plant facilities. Conclusions are as follows. (1) The research works on the thermal and fluid engineering have been reviewed as groups of flow, heat and mass transfer, the reduction of pollutant exhaust gas, cooling and heating, the renewable energy system and the flow around buildings. CFD schemes were used more for all research areas. (2) Research works on heat transfer area have been reviewed in the categories of heat transfer characteristics, pool boiling and condensing heat transfer and industrial heat exchangers. Researches on heat transfer characteristics included the results of the long-term performance variation of the plate-type enthalpy exchange element made of paper, design optimization of an extruded-type cooling structure for reducing the weight of LED street lights, and hot plate welding of thermoplastic elastomer packing. In the area of pool boiling and condensing, the heat transfer characteristics of a finned-tube heat exchanger in a PCM (phase change material) thermal energy storage system, influence of flow boiling heat transfer on fouling phenomenon in nanofluids, and PCM at the simultaneous charging and discharging condition were studied. In the area of industrial heat exchangers, one-dimensional flow network model and porous-media model, and R245fa in a plate-shell heat exchanger were studied. (3) Various studies were published in the categories of refrigeration cycle, alternative refrigeration/energy system, system control. In the refrigeration cycle category, subjects include mobile cold storage heat exchanger, compressor reliability, indirect refrigeration system with $CO_2$ as secondary fluid, heat pump for fuel-cell vehicle, heat recovery from hybrid drier and heat exchangers with two-port and flat tubes. In the alternative refrigeration/energy system category, subjects include membrane module for dehumidification refrigeration, desiccant-assisted low-temperature drying, regenerative evaporative cooler and ejector-assisted multi-stage evaporation. In the system control category, subjects include multi-refrigeration system control, emergency cooling of data center and variable-speed compressor control. (4) In building mechanical system research fields, fifteenth studies were reported for achieving effective design of the mechanical systems, and also for maximizing the energy efficiency of buildings. The topics of the studies included energy performance, HVAC system, ventilation, renewable energies, etc. Proposed designs, performance tests using numerical methods and experiments provide useful information and key data which could be help for improving the energy efficiency of the buildings. (5) The field of architectural environment was mostly focused on indoor environment and building energy. The main researches of indoor environment were related to the analyses of indoor thermal environments controlled by portable cooler, the effects of outdoor wind pressure in airflow at high-rise buildings, window air tightness related to the filling piece shapes, stack effect in core type's office building and the development of a movable drawer-type light shelf with adjustable depth of the reflector. The subjects of building energy were worked on the energy consumption analysis in office building, the prediction of exit air temperature of horizontal geothermal heat exchanger, LS-SVM based modeling of hot water supply load for district heating system, the energy saving effect of ERV system using night purge control method and the effect of strengthened insulation level to the building heating and cooling load.

입체선형의 주행속도를 고려한 편경사 안전율 산정에 관한 연구 (Estimation of the Superelevation Safety Factor Considering Operating Speed at 3-Dimensional Alignment)

  • 박태훈;김중효;박제진;박주원;하태준
    • 대한교통학회지
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    • 제23권7호
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    • pp.159-163
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    • 2005
  • 도로를 건설하는 궁극적인 목적은 운전자의 편의성을 고려해야 함에도 불구하고 지금까지의 도로선형설계시 도로 이용자인 운전자를 고려하지 않고 있는 실정이다. 운전자의 편의성은 시간적 측면에서 정시성 및 신속성을 고려하고 있지만, 더불어 부가적으로 고려되어야 할 요소로서 사고에 대한 안전성을 감안해야만 한다. 본 연구에서는 지방부 일반국도 4차선 단곡선부의 1차로를 대상으로 입체선형의 주행속도특성을 고려한 편경사 안전율을 산정하고자 한다. 첫째, 기하구조의 영향을 분석하기 위해 선행차에 의해 영향을 받지 않은 승용차의 주행속도를 조사하였다. 둘째, 종단선형의 영향과 평면선형의 영향을 조합하여 6개 구간, 즉 12개 지점에서 주행속도를 측정하여 주행속도 특성을 기초 통계 분석하였다. 섯째, 기초 통계 분석 결과를 바탕으로 최대편경사를 새로운 안전율(${\alpha}$)개념을 도입하여 주행속도를 고려한 편경사값을 산정하였다. 연구결과, 입체선형에서 승용차의 주행특성을 알 수 있었고, 이를 고려한 안전율을 제시할 수 있었다. 최대편경사를 산정함에 있어 본 연구의 결과인 3차원적 입체선형을 고려한 안전율을 적용한다면 도로설계시 운전자의 안전성을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다. 더불어, 본 연구의 범위를 확장하여 다양한 기하구조를 가진 도로구간에 대한 수집 분석한 후, 3차원적 입체선형을 고려한 모델이 개발되어야 할 것으로 판단된다.