• 한국산업정보학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.9-16
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• 2014

전극 접촉저항은 생리학적 측정에 중대한 인자이며, 전기적 임피던스 측정을 수행할 때 정확성에 제한적 요인이 될 수 있다. 생체전기임피던스 값들은 인간피부에 삽입되는 전극을 이용하여 하부 조직의 도전율과 유전율에 의해서 계산할 수 있다. 본 연구에서는 피지, 각질층, 표피층, 진피, 피하조직 및 근육층의 인체 피부의 생리적 변화를 검출하는데 주안점을 두고 있으며, 피하조직에 삽입되는 전극의 최적설계를 위해 유한요소법을 사용하였다. 이를 위해 전극의 길이(50 mm, 70 mm), 재질(금), 모양(직사각형, 둥근사각, 육각기둥) 및 깊이(22.325 mm)에 따른 전극설계의 차이를 유한요소법을 통해 피하조직 층으로부터 얻어지는 정보를 바탕으로 기하학적으로 평가하였다. 생체임피던스 실험에서 전극모양과 인가전압에 따라서 피하조직에서 생체임피던스 차이가 가장 크게 나타남을 확인하였다. 본 연구의 모의실험은 피부의 전기적 임피던스 측정과 해석에 관한 물리적 현상뿐만 아니라 다른 형태의 전극 설계에 관한 특성들을 설명할 수 있을 것이다.

• 대한전자공학회논문지
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• 제26권1호
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• pp.48-61
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• 1989

본 논문에서는 게이트의 길이가 0.7${\mu}m$인 n형 GaAs MESFET를 2차원적으로 수치 해석하였으며, 이동도를 국부 전계의 함수로 취하는 드리프트 -확산 모델을 사용하였다. 이산화 방법으로는 종래에 사용되던 FDM(finite difference method), FEM(finite element method)을 사용치 아낳고 Control-Volume Formulation을 사용하였으며, numerical scheme으로는 기존의 hybrid scheme이나 upwind scheme 대신에 exponential scheme과 거의 근사한 power-law scheme을 사용하였다. 이때 드리프트 속도와 확산 속도의 비율을 나타내는 Peclet number의 개념을 사용하였으며, 이 개념을 사용하여 control volume의 경계에서 numerical scheme을 고려한 전류식을 제안하였다. 앞에서 고려한 모델들과 수치해석 방법을 사용하여 시뮬레이션한 I-V 특성은 기존 노문의 결과와 일치하였다. 따라서 본 논문의 결과가 GaAs MESFET를 위한 유용한 2차원 시뮬레이터가 될 수 있음을 확인하였다. 또한 I-V 특성외에 채널 밑바닥에서이 속도 및 전계 분포를 통해 드리프트-확산 모델을 고려한 경우에 발생하는 속도 포화의 메카니즘을 제시했고, Dipole의 발생위치 및 발생 원인과 드레인 전류와의 관계 등에 대해서도 제시했다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제20권3호
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• pp.119-124
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• 2009

스텐트는 인체내 비혈관 또는 혈관의 내강에 직접 삽입되어 장기간 내강의 개통을 확보해 주어야 하는 보형기구로 체내에서의 안정성이 매우 중요하다. 스텐트의 성능은 크게 radial force, shortening, anti-migration, 방사선 불투과성, 유연성, 회복력, 삽입기구의 굵기 및 삽입 용이성 등의 항목으로 평가된다. 현재 스텐트는 다양한 제품이 널리 사용되어지고 있으며, 병변에 따라 선택이 가능하다. 스텐트는 개통이라는 고유 목적을 달성하면서 시술의 편의성이 고려되는 데 스텐트의 radial force와 유연성, 그리고 삽입기구의 유연성이 중요하다고 할 수 있다. 최근에 유한요소 해석법을 이용한 스텐트의 기계적 특성을 평가하기 위한 연구는 상당량 진행되어 왔다. 그러나 유한요소 해석법을 이용한 스텐트의 피로 거동 분석을 위한 전산 모사에 관한 연구는 드물다. 특히, 세선형 스텐트의 연구 및 시술 이후의 안정성에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 비혈관용 세선형 스텐트에 대하여 유한요소 해석법을 이용한 전산모의실험을 통한 피로특성 분석을 수행한 결과 해당 제품이 목표 수명을 지나서 피로 파괴(내구지수 : 1.74)가 발생한다고 예측할 수가 있었다. 이러한 유한요소 해석법은 스텐트 시술시의 장기적 안정성을 확보함으로써 산업체의 스텐트 개발 기간 및 예산 절감 등 경제적 개발에 많은 도움이 될 수 있을 것이다.

• 한국포장학회지
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• 제25권3호
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• pp.89-94
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• 2019

Among the many packaging materials used in cushion packaging, there is a lack of optimum design for the tray cup pad used in fruit packaging for export and domestic distribution. It causes over-packaging due to excessive material input, and this could be solved by applying various parameters needed to optimize the design of the tray cup pad considering the packaging material and the quantity of fruits in the box. In the case of a tray cup for fruits, the economic efficiency of material and thickness should be considered. Therefore, it is possible to design a tray cup pad depending on the packaging material used by applying appropriate design parameters. The static and dynamic characteristics of the materials used for packaging of pears were analyzed by using the FEM (finite element Method) simulation technique to derive the optimal design parameters. And by applying the appropriate design parameters considering the quantity of fruit and distribution environment, it is possible to design an appropriate fruit tray cup pad. In this study, as a result of simulating the contact stresses between the fruit and the tray cup for the PP, PE, and PS materials used in the fruit tray cup, the material with the lowest contact stress was PP and the value was found to be 398 Pa. The contact displacement between fruit and tray cup using this material was about 0.0463 mm, which was the lowest value compared with other materials. Also the resonance frequency band of tray cup made of PP material was below 36.81 Hz, and the strain energy was below 12.20 J. The resonant frequency band of the pear is more than 80 Hz and it could be applied to all the tray cup materials as compared with the resonance band of 38.81 Hz or less which is the resonance band of all tray cup pads for packaging. Finally, PP is the most suitable material for the tray cup pad.

• 한국가스학회지
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• 제7권4호
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• pp.44-52
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• 2003

본 논문은 원자력발전소 방화벽에 설치된 케이블관통부 충전시스템(CPFS: Cable penetration fire stop) 안에서 일어나는 동적 열전달 현상을 수식화하고, 새로운 혼합알고리즘을 이용해서 수치적으로 계산하여, 3차원 그래픽으로 나타내는 작업에 관한 연구이다. CPFS 내에서의 열전도 현상을 주어진 초기조건과 경계조건하에서 포물선 편미분방정식(Parabolic PDE)으로 수식화하였다. 계산을 단순화하기 위하여 전체 열 흐름을 z-축직선상에서의 일어나는 열전도 성분과 x-y-좌표 평면상에서 일어나는 열전도 성분으로 나누었다. z-축과 평행한 직선상에서 일어나는 열전도를 나타내는 PDE는 연속과완화법(SOR: Sequential over-relaxation)을 이용하여 유한불연속 점들에 대한 연립상미분방정식(ODE)으로 만들어서 풀었고, x-y-좌표 평면상에서 일어나는 열전도에 관한 PDE는 Galerkin 유한요소법(FEM: Finite element method)을 적용하여 ODE로 전환해서 풀었다. 여기서 시간과 공간의 함수인 온도는 각 직선상의 점들과 각 평면상의 요소절점들에 대해서 일정한 시간간격으로 초기온도와 경계온도를 업데이트하여 번갈아 가며 계산한다. 이러한 일련의 계산결과를 바탕으로 CPFS시스템 내에서의 온도분포의 동적인 변화를 계산해 낼 수 있었다. 결론적으로 관통하는 케이블이 CPFS시스템의 온도분포에 매우 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었다. 시뮬레이션 결과는 CPFS내의 온도분포를 쉽게 이해할 수 있도록 3차원 그래픽으로 나타냈으며, 관통하는 케이블이 방화시스템의 온도분포에 매우 중요한 영향을 끼친다는 것을 알 수 있었다. 마지막으로 계산결과를 실험결과와 직접 비교함으로써, 개발된 모델과 계산 알고리즘의 정당성을 보였다.

• Composites Research
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• 제34권5호
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• pp.296-304
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• 2021

본 연구에서는 유한요소법(FEM)에 기반한 CF/PEKK 열가소성 복합재 고속 열 성형 해석을 수행하였고 제작 공정을 예측 및 검증하였다. 대표적인 L 형 구조물 모델에 대해 트리밍 여유에 따른 성형성을 응력, 두께, 주름분포를 분석하였다. 그 결과, 블랭크의 트리밍 여유가 증가할수록 구조물의 성형성이 향상하는 것을 확인하였다. 특히 두께 및 주름 분포 측면에서 해석 모델과 실험 결과를 비교하여서 고속 열 성형 모델의 타당성을 검증하였다. 제작된 구조물은 시차 주사 열량 분석법 및 이미지 분석법을 통해 결정화도와 기공률이 측정되었다. 제작된 열가소성 구조물의 전 영역 기공률은 평균 0.75%, 결정화도는 약 21%로 항공기에 적용 가능한 수치로 평가되었다. 따라서 본 연구를 토대로 열가소성 복합재 고속 열 성형 공정에 대해 효과적인 예측이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.81.2-81.2
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• 2012

To fabricate a metal mold for injection molding, hot-embossing and imprinting process, mechanical machining, electro discharge machining (EDM), electrochemical machining (ECM), laser process and wet etching ($FeCl_3$ process) have been widely used. However it is hard to get precise structure with these processes. Electrochemical etching has been also employed to fabricate a micro structure in metal mold. A through mask electrochemical micro machining (TMEMM) is one of the electrochemical etching processes which can obtain finely precise structure. In this process, many parameters such as current density, process time, temperature of electrolyte and distance between electrodes should be controlled. Therefore, it is difficult to predict the result because it has low reliability and reproducibility. To improve it, we investigated this process numerically and experimentally. To search the relation between processing parameters and the results, we used finite element simulation and the commercial finite element method (FEM) software ANSYS was used to analyze the electric field. In this study, it was supposed that the anodic dissolution process is predicted depending on the current density which is one of major parameters with finite element method. In experiment, we used stainless steel (SS304) substrate with various sized square and circular array patterns as an anode and copper (Cu) plate as a cathode. A mixture of $H_2SO_4$, $H_3PO_4$ and DIW was used as an electrolyte. After electrochemical etching process, we compared the results of experiment and simulation. As a result, we got the current distribution in the electrolyte and line profile of current density of the patterns from simulation. And etching profile and surface morphologies were characterized by 3D-profiler(${\mu}$-surf, Nanofocus, Germany) and FE-SEM(S-4800, Hitachi, Japan) measurement. From comparison of these data, it was confirmed that current distribution and line profile of the patterns from simulation are similar to surface morphology and etching profile of the sample from the process, respectively. Then we concluded that current density is more concentrated at the edge of pattern and the depth of etched area is proportional to current density.

• 한국자기학회지
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• 제26권2호
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• pp.62-66
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• 2016

포탄에 묻혀있는 탐지코일에서 유도되는 전압으로부터 총구를 떠나는 포탄의 초기속도를 계산하기 위하여 링 형태의 자석, 요크 및 탐지코일로 모델을 구성하였다. 자기장 해석에 의해 탐지코일의 유도전압에서 구한 마스터 곡선으로부터 포탄의 초기속도를 구할 수 있다. 탐지코일의 유도전압은 포탄에 묻혀있는 탐지코일 직경의 크기에 영향을 받는데, 직경의 크기가 증가하면 유도전압도 비례하여 증가한다. 탐지코일에서 유도되는 전압의 직경 효과를 감안한 초기속도 변화에 대한 정보를 입력하면 목표에서 포탄이 정확하게 폭발할 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권4호
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• pp.323-329
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• 2013

본 연구에서는 나뭇잎 그물맥 구조를 시뮬레이션하기 위해 잎 그물맥을 상 하 보강 박막판과 비압축성 유체가 흐르는 중간층 구조로 모델링하여 다중물리 현상으로 간주하고, 위상 최적화법을 다중물리 설계영역에 적용하였다. Mindlin-Reissner 판 모델에 기인한 횡방향 전단잠금 문제를 해결하기 위해 P1 비적합 요소와 선택 감소 적분법을 이용하였다. 다시-스토크스 유체 유동 채널에 대해 최적설계법을 적용하여 유동 시스템의 다중물리 모델을 해석하였으며, 잎의 그물맥 시뮬레이션을 수행하였다. 계산된 최적형상을 잎의 자연 그물 맥 패턴과 비교하였으며 비슷한 형상을 얻었다. 이와 같은 학제간 연구를 통해 나무 잎 그물맥 시스템을 이해할 수 있는 계기가 될 것으로 사료된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권11호
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• pp.759-765
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• 2017

본 연구에서는 유한요소 최소자승법에 기반한 level-set 방정식의 이류방정식과 재초기화 방정식의 이산화기법을 3차원 슬로싱 문제에 적용한 코드를 개발하고, 그 성능을 평가한다. 사용된 수치기법은 정렬 격자계를 이용하여 다양한 표준 예제들에 대하여 검증이 수행되었다. 제안된 방법은 상대적으로 성긴 격자계에서 다른 기법들에 비하여 개선된 해를 줌을 확인하였다. 두 가지의 격자계에 대하여 수행한 3차원 슬로싱 해석은 상당히 성긴 격자계에서도 압력의 시간 이력이 실험결과와 잘 일치함을 보여주며, 조밀한 격자계에서는 최대압력의 크기가 크게 예측이 됨을 확인하였다. 한편, 본 연구에서 개발한 기법은 유한요소법의 특성에 의해서 비정렬 격자계를 이용하여 복잡한 형상을 가지는 용기 내의 슬로싱 문제의 해석으로 바로 확장할 수 있다.