• 대한토목학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.21-30
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• 1985

Tension Leg Platform (TLP)이란 평행위치로부터 일정 범위내에서 움직임으로 인하여 외 력의 효과를 완화시키는 compliant 구조물인 동시에, 기인장력을 받고 있는 연직 anchor cable 이 있으므로 부력이 자중을 초과하게 되는 안정한 platform 이다. 일반적으로 부체는 해상조건이 험할수록, 그리고 수심이 깊어질수록 동요가 심해지는데 TLP는 기인장 cable로 인하여 심해에서도 비교적 동요가 작아서 최근 대수심구조물의 총아로 각광받고 있다. 일찌기 Paulling 등이 TLP 거동의 예측을 위하여 수정된 Morison 방정식을 사용하는 선형동유체력합성방법을 발표하였다. 그러나 만일 TLP의 각 부재가 Morison 방정식의 가정이 성립할 수 없을 정도로 크다면 새로운 해석이 필요하다 하겠다. 일본의 Tanaka는 이런 경우에 McCamy-Fuchs 이론의 결과치를 이용하였으나, 완전한 해석이라기 보다는 일종의 간편법이라 하겠다. 본고에서는 큰 배수용적을 가진 연직부체가 있고, 이론적 해석의 결과를 검토해 볼 수 있는 수리모형 실험 결과가 있는 Deep Oil Technology (DOT) 회사의 TLP를 대상으로 하였다. 이 TLP는 부력을 전담하고 있는 연직축대칭 원통과 이들을 연결하고 있는 세부재로 이루어져 있어 축대칭부분에는 축대칭 Green 함수를 사용하여 동유체력을 구하고 세부재는 종래의 수정된 Morison 방정식의 항력항을 선형화하여 동유체력을 구하였다. 그리하여 부재의 각 미소부분에서 구한 힘들을 TLP의 중심에 원점을 둔 좌표계로 옮겨 동적응답을 구한 것이다. 본 해석에서 부재 상호간의 작용은 무시하였으며 단지 부재간의 거리효과만 고려하였다. 따라서 사용된 좌표계는 전체 (Global) 좌표계, 지점 (Local) 좌표계 및 파랑 (Wave) 좌표계 등이었고 각 좌표계간의 변환식이 필요하였다. 전체적인 해석정도는 선형이론으므로 케이블의 강성도 역시 선형적으로 구하였으며, 앞서 언급했다시피 Morison 방정식의 비선형항인 항력항은 Fourier 해석으로 선형화 하였다. 이러한 Fourier 해석은 잘 알려져 있는 Lorentz 원리와 같다고 볼 수 있다. 세부재의 경우 접선력은 무시하였고 수입자의 운동에 의한 부채에 대한 수직력만 고려하였다. 여기서 파랑좌표계에서 지점좌표계로의 좌표변환이 주의를 요하고 있다. 이제 이렇게 구한 각 힘들을 전체좌표 계에서 6개의 자유도별로 운동방정식에 대입하면 각 자유도별 동적응답이 구하여지는 것이다. DOT TLP의 Surge mode에 대한 동적응답을 실험치와 비교하여 본 결과, 세부재에 대한 고려를 뺄 수 없음을 알 수 있었다. 이는 연직축대칭 부체의 크기가 그리 크지 않으므로 인한 것이며, TLP의 원형의 경우에는 보다 더 관성력이 지배적일 것으로 사료된다.

• 태양에너지
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• 제10권3호
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• pp.3-12
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• 1990

본 실험연구에서는 탱크의 직경에 대한 높이의 비(H/D)가 3이고 유입 유량이 8LPM, 유입수의 온도와 기존 저장수와의 온도차, ${\Delta}T=30^{\circ}C$일때, 운동량교환을 최소화하여 가장 좋은 성층을 얻었고 또한 실험에서 사용한 유입구(Inlet Port)의 경우 수정 Richardson수(Modified Richardson Number), Ri가 0.004(Q=10LPM, ${\Delta}T=30^{\circ}C$) 이하의 값에서는 완전 혼합(Fully Mixing)이 발생하고 H/D가 작아질수록 혼합층의 두께($H^*/H$)가 증가하여 성층 축열에는 바람직하지 못하였다. 그리고 성층은 성층을 촉진시키기 위하여 Distributor를 사용했을 때가, Distributor를 사용하지 않은 유입구(Inlet Port)의 경우 보다 잘 형성되어 저장효율이 Distributor를 사용한 경우(Q=8LPM, ${\Delta}T=30^{\circ}C$, H/D=3)에 Distributor를 사용하지 않은 유입구(Inlet Port)의 최저효율 63%(Q=12LPM, ${\Delta}T=30^{\circ}C$, H/D=3인 경우)보다는 31% 정도, 최대효율 84%(Q=8LPM, ${\Delta}T=30^{\circ}C$, H/D=3인 경우)보다는 11% 정도 높은 95%까지 저장 효율을 증가시킬 수 있었다. 더 나아가서 단면이 균일한 원형 Distributor(A=D=Constant)의 경우에, 유량이 8LPM인 경우에 관내의 압력차가 작아 부분혼합(Partial Mixing)이 감소하여 안정된 성층을 얻을 수 있었다. 그리고, Distributor의 직경을 다음식과 같이 $$\frac{D}{D_L}=(\frac{x}{L})^{1/2}(1+\frac{fL}{2D})-\frac{fx}{2D_L}$$ 길이에 대하여 변화시켜 Distributor를 제작함으로써, 보다 안정된 열성층과 높은 열저장 효율을 얻을 수 있을 것으로 예상한다.

• 터널과지하공간
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• 제22권2호
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• pp.77-85
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• 2012

피로파괴는 반복적인 하중에 의해 재료 내에 균열이 발생하고, 진전함에 따라 재료의 물성이 약화되어 최종적으로 파괴에 이르는 현상을 말하며, 일반적으로 반복적인 하중이 가해지는 기계나 구조물 등은 피로파괴를 고려한다. 암반구조물의 경우 일반적으로 동적인 반복하중에 의한 피로파괴보다는 정적인 크립에 의한 피로 파괴를 경험하는 경우가 대다수이다. 그러나 압축공기와 같은 물질을 지하에 저장하는 경우 물질의 입 출에 의한 내부 압력의 변화가 발생하기 때문에 지하저장시설이 위치하는 암반과 내부 콘크리트의 동적 피로파괴 특성을 검토해야한다. 본 연구에서는 복공식 지하 압축공기에너지 저장공동 내부에 설치되는 콘크리트 라이닝의 반복굴곡하중에 대한 물성변화와 플러그가 설치된 경계에서의 반복전단하중에 대한 물성변화를 실험적인 방법에 의해 알아보았다. 반복전단시험을 통해 적절한 수직응력에서 평면 인터페이스의 플러그도 역학적인 안정성을 확보할 수 있음을 알 수 있었다. 반복굴곡시험에서는 반복재하에 따른 콘크리트 라이닝의 강도저하 현상을 확인하였으며, 이로부터 S-N 곡선을 구하였다.

• 한국음향학회지
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• 제39권6호
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• pp.524-532
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• 2020

본 논문에서는 무선진공청소기용 팬 모터 단품으로부터 방사되는 공력소음을 저감하기 위하여 팬 모터 단품 내부의 기존 임펠라에 스플리터 날개를 설계하였다. 우선, 팬 모터 단품, 특히 임펠라의 유동장을 분석하기 위하여 전산유체역학 기법을 사용하여 비정상, 비압축성 Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS) 방정식을 수치적으로 해석하였다. 예측한 유동장 결과를 입력값으로 Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H) 적분 방정식을 풀어 임펠라로부터 방사되는 소음을 수치적으로 예측하였다. 예측한 음압스펙트럼과 측정값의 비교를 통하여 수치해석방법의 유효성을 검증하였다. 예측한 유동장 결과에 대한 추가 분석을 통하여 임펠라 날개 사이에서 강한 와류가 형성되는 것을 확인하였다. 와류는 유동에는 손실로 소음에는 소음원으로 작용하기 때문에 기존 임펠라에 스플리터 형상을 추가 설계하여 와류를 억제하고자 하였다. 스플리터의 길이와 위치를 설계 인자로 선정하였으며, 다구찌 기법을 사용하여 각각의 설계 인자가 공력소음에 미치는 영향도를 살펴보았다. 이 결과로부터 최소소음을 나타내는 스플리터의 최적 위치와 길이를 결정하였다. 최종 선정된 설계안에 대한 추가 해석을 통하여 소음성능이 개선됨을 확인 하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.305-314
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• 2017

단독의 파력발전변환장치를 설치하는 경우 경제성이 떨어지는 문제점이 있으므로 기존 혹은 신설의 방파제에 적용하여 파랑제어와 파랑에너지의 이용을 동시에 도모하는 방식이 많이 추진되어 왔다. 본 연구는 전편의 연구(Lee et al., 2014)에서와 같이 부유식방파제로 연구 개발된 공기주입식 부유식방파제에 진동수주형 파력발전시스템을 탑재한 경우를 대상으로 부유식방파제로의 기능과 파력발전장치로의 기능을 병행하여 검토하였다. 여기서, 전편의 연구(Lee et al., 2014)에서는 공기실내에서 공기의 동적거동에 단열변화에 따른 압축성을 고려한 반면에 본 연구에서는 비압축성의 경우에 구조물의 고정시 혹은 부유시에 각각에 대한 파랑변형율, 공기흐름속도 및 구조물의 운동을 검토하였으며, 공기의 동적거동에 대한 압축성의 고려여부에 따른 결과의 차이를 논의하였다. 수치해석법으로는 선형속도포텐셜이론에 기초한 경계요소법을 적용한다. 얻어진 모든 해석결과에 따르면 공기압축성을 고려한 전편의 연구와 거의 동일한 결과를 나타내었으며, 따라서 공기실내에서의 공기거동해석에 압축성을 고려하지 않는 본 해석이 보다 효율적이고, 유용한 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.166-172
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• 2016

원자력발전소 일차 냉각계통 주요 설비의 외부면에 열차폐를 위해 설치되는 반사형 금속단열재의 내진 성능을 확인하기 위한 연구가 수행되었다. 추후 실제 내진 시험 수행을 대비하기 위해서 국내 내진시험 시설에서 시험이 가능한 시편의 크기와 무게의 한도를 고려하여 원전 원자로압력용기의 실제 동특성과 근접한 진동 특성을 가지는 축소모델을 설계하였다. 또한 축소모델의 외곽에 금속단열재를 설치한 유한요소해석 모델을 작성하였으며, 등가정적해석법 및 응답스펙트럼해석법을 통해서 국내 원전의 안전정지지진 층 응답스펙트럼을 적용하여 내진해석을 수행하였다. 보수성을 확보하기 위하여 일차 냉각계통 주요 기기들의 층 응답스펙트럼들을 포괄하는 포괄 응답스펙트럼을 작성하여 가진 데이터로서 사용하였다. 해석 결과 최대응력이 금속단열재 재질의 항복응력보다 충분히 작게 나오는 것을 확인하였고, 따라서 국산화 개발 중인 반사형 금속단열재가 안전정지지진이 발생할 경우에도 구조적 건전성을 유지할 수 있음을 해석을 통해 확인하였다. 본 연구 결과는 추후 수행할 예정으로 있는 내진시험 결과와 비교할 예정이며 이를 통하여 국산화된 금속단열재의 내진 성능을 확보할 수 있고 내진해석과 내진시험을 비교 분석하여 내진검증방법을 체계적으로 구축할 수 있을 것이다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제12권3호
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• pp.139-148
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• 2000

본 연구에서는 유체가 채워진 착저식 유연막 구조물과 파와의 상호작용 문제를 유탄성 이론을 사용하여 살펴보았다. 먼저 동역학적 문제를 풀기에 앞서 유체로 채워진 유연막 내부에 일정한 압력이 작용하였을 때, 유연막의 형상과 막에 작용하는 초기장력을 정역학문제를 풀어 구한다. 동역학적 문제를 풀기 위하여 유체영역을 내부영역과 외부영역으로 나누어, 내부영역을 유연막을 경계로 영역 1과 영역 2로 다시 나눈다. 내부영역에서는 경계요소법을 사용하여 파동장을 풀고, 외부영역에서는 고유함수전개법을 사용하여 해를 구한다. 두 영역이 만나는 정합면에서 이미 구한 해를 정합시켜 완전한 해를 구한다. 유연막의 거동은 원주 좌표계를 사용하여 유도된 선형화된 막방정식을 사용하여 이때 외력은 영역 1과 영역 2의 압력차로 주어지므로 영역 1과 영역 2의 해는 막방정식을 통하여 연성된다. 유체가 채워진 착저식 유연막 방파제의 성능에 미치는 중요한 변수로는 유연막의 형상(폭, 높이)과 유연막 내부압력, 유체의 밀도이다. 설계변수들을 바꿔가면서 유연막에 의한 파랑제어 효과를 투과율을 통하여 살펴보았다. 또한 파의 입사각도에 따른 파랑제어 효과를 함께 고찰하였다. 수치계산결과는 Ohyama의 실험결과와 비교하였고 두 결과는 정량적인 값 차이가 나지만 정성적으로 일치하고 있음을 확인하였다. 적절히 설계된 유연막은 소형어항 보호용이나 레저용 방파제로 활용할 수 있는 가능성을 발견하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권1호
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• pp.41-51
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• 2018

무장 헬리콥터에서 발사되는 무유도 로켓은 로터 블레이드에 의한 내리흐름과 전후좌우 기동으로 인한 외풍에 의해 전체 궤적 및 사거리가 변화하므로, 내리흐름 효과를 고려하여 무유도 로켓의 궤적을 예측하는 것이 중요하다. 내리흐름 효과를 고려한 무유도 로켓의 궤적 및 사거리를 예측하기 위해, 본 연구에서 여러 외풍 조건에 따른 후류 영역을 Actuator Disk Model(ADM)로 계산하고 6 자유도 (6 DOF) 운동 해석으로 무유도 로켓의 자세 및 전체 비행 궤적을 예측할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 개발된 알고리즘은 ADM 해석 결과를 6 자유도에 반영하여 다양한 초기 발사조건에서 무유도 로켓의 전체 궤적을 예측할 수 있고, 기존 Inflow model을 이용한 내리흐름 해석과는 다르게 동체와의 간섭효과를 고려하여 비교적 정확한 내리흐름 및 다양한 외풍 환경 조건으로 궤적을 예측 할 수 있다. 개발된 알고리즘을 이용하여, 내리흐름 효과에 의한 무유도 로켓의 자세 및 궤적 변화 메커니즘을 유효 받음각 변화와 기수 자세 안정성으로 규명하였다. 그리고 외풍으로 인해 변화하는 내리흐름 효과를 고려하여 무유도 로켓의 궤적변화와 사거리를 계산한 결과, 후방 외풍 시 최대 13% 사거리 증가를 보였다. 사거리 증가의 주요 요인으로 내리흐름 영역과 강도, 부차적 요인으로 외풍과 동체와의 간섭효과, 동압의 크기인 것을 밝혔다. 또한 사거리 변화량이 가장 큰 후방 외풍에서, 후방 외풍의 풍속이 증가함에 따라 로켓의 사거리가 증가하였다. 하지만 특정 후방 외풍 크기 이상에서 더 이상 로켓 사거리가 증가하지 않는 한계를 보였다.

• 대기
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• 제26권4호
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• pp.617-633
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• 2016

Jangbogo station is located in Terra Nova Bay over the East Antarctica, which is often affected by individual storms moving along nearby storm tracks and a katabatic flow from the continental interior towards the coast. A numerical simulation for two strong wind events of maximum instantaneous wind speed ($41.17m\;s^{-1}$) and daily mean wind speed ($23.92m\;s^{-1}$) at Jangbogo station are conducted using the polar-optimized version of Weather Research and Forecasting model (Polar WRF). Verifying model results from 3 km grid resolution simulation against AWS observation at Jangbogo station, the case of maximum instantaneous wind speed is relatively simulated well with high skill in wind with a bias of $-3.3m\;s^{-1}$ and standard deviation of $5.4m\;s^{-1}$. The case of maximum daily mean wind speed showed comparatively lower accuracy for the simulation of wind speed with a bias of -7.0 m/s and standard deviation of $8.6m\;s^{-1}$. From the analysis, it is revealed that the each case has different origins for strong wind. The highest maximum instantaneous wind case is caused by the approach of the strong synoptic low pressure system moving toward Terra Nova Bay from North and the other daily wind maximum speed case is mainly caused by the katabatic flow from the interiors of Terra Nova Bay towards the coast. Our evaluation suggests that the Polar WRF can be used as a useful dynamic downscaling tool for the simulation and investigation of high wind events at Jangbogo station. However, additional efforts in utilizing the high resolution terrain is required to reduce the simulation error of high wind mainly caused by katabatic flow, which is received a lot of influence of the surrounding terrain.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권5호
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• pp.473-480
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• 2011

막 가습기는 다른 가습장치와는 달리, 기생 전력의 손실이 없고 가습 성능이 우수하여 이온교환막 연료전지의 외부 가습을 위해 적용되고 있다. 원통형 막 가습기는 특히 가습성능에 비해 요구 체적이 매우 작기 때문에, 수송용 및 가정용 이온교환막 연료전지에 적용된다. 막가습기의 최적 설계를 위한 열 및 물질 전달 특성에 대한 이해가 필요하지만, 아직 다양한 연구가 이루어지고 있지 않다. 본 연구에서는 원통형 막가습기의 열 및 물질전달 특성을 이해하기 위한 특성 실험을 수행하였다. 기존의 습도 측정계는 비정상 가습 특성 실험에 한계가 있고, 정상 상태에서도 고온 다습한 환경에서는 오차가 크기 때문에 본 연구에서는 습증기 응축법을 이용하였다. 가습기의 정상상태 특성을 확인하기 위해 압력과 온도 변화에 대한 실험을 수행하였으며, 비정상 특성을 확인하기 위해 순간 유량 변화 시의 가습 성능을 측정하였다. 본 연구에서는 이상의 기초 실험을 통해서 막 가습기의 성능에 영향을 미치는 주요 인자를 확인하였으며, 원통형 막가습기의 기초적인 열 및 물질 전달 특성을 이해하였다.