• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.249-256
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• 2019

이 논문은 재료의 전기 전도도 분포를 재구성하는 전기임피던스 단층이미지 기법(electrical impedance tomography; EIT)을 제시한다. 이 문제는 구조물 표면의 전극에서 측정된 전위와 계산된 전위의 차를 최소화하여 전기 전도도의 공간적 분포를 재구성하는 최적화 문제로 정의된다. 전류 입력 시 전위를 구하는 정해석 문제의 수학적 모델로서 완전전극모델(complete electrode model; CEM)을 사용하였다. 완전전극모델은 전기 포텐셜에 대한 라플라스 방정식과 전류 입력에 따른 경계조건들로 구성되는 경계값 문제이다. 완전전극모델 해의 정확성을 검증하기 위하여 유한요소법을 이용해 구한 원형 구조물의 전위해와 Technology Computer Aided Design(TCAD) 소프트웨어를 사용해 얻은 결과를 비교하였다. 완전전극모델의 지배방정식과 경계조건을 구속조건으로 하는 최적화 문제를 라그랑주 승수법(lagrange multiplier method)을 이용해 비구속 최적화 문제로 전환하고 라그랑지안의 1차 최적화 조건으로부터 전극에서의 전위 차를 최소화하는 최적의 전기전도도 분포를 도출하였다. 원형 균일영역의 전기 전도도 분포를 재구성하는 역해석 예제를 통해 완전전극모델 기반 EIT 프레임워크의 적용성을 검토하였다.

• 한국풍공학회지
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• 제22권4호
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• pp.155-161
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• 2018

현대 사회에서 도시화와 온난화로 인한 태풍 등 강풍에 의한 피해는 증가될 것으로 예상된다. 본 연구에서는 기 개발된 창호보호장치의 보강성능을 시험하기 위해 비 보강된 판유리와 보강된 판유리의 2점 가력실험과 등분포하중 실험을 수행하였다. 창호보호장치의 보강성능은 휨 성능평가를 토대로 평가하였다. 창호보호장치의 이론적 성능 산정은 탄성하중법과 처짐 곡선의 미분방정식을 이용한 수식해석과 Midas-Gen을 이용한 전산해석을 통해 수행하였다. 실험값과 이론 산정 값의 최대하중 가력시의 판유리 중앙부 최대 처짐 비교를 통해 산정방법의 유효성을 검토하였다. 창호보호장치 부착 시 실험조건하에서 40%까지의 응력감소효과와 동일 하중하에서 71.4%까지의 처짐 감소 효과가 있었다. 판유리를 보요소로 해석한 결과보다 판유리를 판 요소로 해석한 결과가 오차가 적으므로 성능 판단 시 가능하면 판 요소로 해석을 수행하는 것이 유리하다.

• 멤브레인
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• 제12권4호
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• pp.226-239
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• 2002

유기용매의 탈수화 공정의 거동을 예측할 수 있는 투과증발 판틀형 모듈에 대한 전산모사 모델을 확립하였는데 이는 공정의 분석 및 최적화의 도구로 사용할 수 있다. 확립한 모델은 물질, 열 및 농도 수지식으로 이루어졌으며 유한요소법의 수치해석을 사용하여 각 투과 특성들은 계산하였다. 본 전산모사에서는 모듈내 각 두개의 막 사이에 있는 단일 공급유로를 기본 미분단위부피로 사용함으로써 계산과정을 단순화하초 계산시간을 단축할 수가 있었다. 또한 모델식에 각 파라메타들을 실제 공정에서 직접 구하여 사용함으로써 공정모사의 정확성을 얻을 수가 있었다. 모사모델의 타당성을 화인하기 위해서 에탄올/물 혼합물을 모델 혼합물로 선정하여 상업 투과막인 $AzeoSep^{TM}$-2002를 통한 투과실험을 행하여 각 투과 특성들을 얻었으며 얻은 이들 값들과 모사 모델식으로부터 계산된 값들과 비교한 결과 서로 잘 일치함을 보여 본 모사모델의 타당성을 입증하였다. 또한 모사모델을 사용하여 연속식 및 회분식 투과공정에서의 에탄을 탈수 공정을 모사하였는데 모사 결과들은 공정 분석 및 최적화를 위한 기본자료로 활용할 수 있다. 본 연구에서는 모사결과를 토대로 회분식 공정과 연속식 공정을 비교 분석하였다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제1권2호
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• pp.14-19
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• 2010

건설관련 설계기술자들에게는 첨단 복합신소재 구조에 대한 이론이 너무 어려워서 간단하면서도 쉽게 적용할 수 있는 정확한 방법을 필요로 하고 있다. 몇 가지 섬유 배향각을 가진 적층판은 층수가 증가하면 $D_{16}$, $B_{16}$, $D_{26}$ 및 $B_{26}$ 강성이 감소하게 되어 특별직교이방성 판처럼 거동함을 밝히고, 간단한 공식들을 개발하여 발표한 바 있다. 대부분의 교량이나 건물의 상판은 형상비가 큰 경우가 많은데, 이런 구조물의 평형방정식에 대한 종방향모멘트항(Mx)의 영향은 매우 작아서, 더욱 간단한 해석이 가능하다. 본 논문에서는 복합적층판의 고유진동수에 대한 형상비의 영향을 연구하였으며 이 방법을 사용하면 충분히 정확한 값을 쉽게 산출할 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.223-231
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• 2013

본 논문에서는 물성이 균일하지 않은 반무한 고체영역의 탄성파속도 분포를 재구성하기 위한 시간영역 Gauss-Newton 전체파형 역해석 기법을 소개한다. 반무한 영역을 유한 계산영역으로 치환하기 위하여 유한영역의 경계에 수치적 파동흡수 경계조건인 perfectly-matched-layers(PMLs)를 도입하였다. 이 역해석 문제는 PML을 경계로 하는 영역에서의 탄성파동방정식을 구속조건으로 하는 최적화 문제로 성립되며, 표면에서 측정된 변위응답과 혼합유한요소법에 의해 계산된 응답간의 차이를 최소화함으로써 미지의 탄성파속도 분포를 결정한다. 이 과정에서 Gauss-Newton-Krylov 최적화 알고리즘과 정규화기법을 사용하여 탄성파속도의 분포를 반복적으로 업데이트하였다. 1차원 수치예제들을 통해 Gauss-Newton 역해석으로 부터 재구성된 탄성파속도의 분포가 목표값에 충분히 근사함을 보였으며, Fletcher Reeves 최적화 알고리즘을 사용한 기존의 역해석 결과에 비해 수렴율이 현저히 개선되고 계산 소요시간이 단축됨을 확인할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.53-60
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• 2001

건설관련 설계기술자들에게는 첨단 복합재료구조에 대한 이론이 너무 어려워서 간단하면서도 쉽게 적용할 수 있는 정확한 방법을 필요로 하고 있다. 몇 가지 섬유 배향각을 가진 적층판은 층수가 증가하면 D16, B16, D26 및 B26 강성이 감소하게 되어 특별직교이방성 판처럼 거동함을 밝히고, 간단한 공식들을 개발하여 발표한 바 있다. 대부분의 교량이나 건물의 상판은 형상비가 큰 경우가 많은데, 이런 구조물의 평형방정시에 대한 종방향 모멘트항(Mx)의 영향은 매우 작아서, 더욱 간단한 해석이 가능하다. 본 논문에는 이러한 문제들에 대한 연구 결과를 제시하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.123-130
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• 2002

A general formulation for shape design sensitivity analysis over three dimensional beam structure is developed based on a variational formulation of the beam in linear elasticity. Sensitivity formula is derived based on variational equations in cartesian coordinates using the material derivative concept and adjoint variable method for the displacement and Von-Mises stress functionals. Shape variation is considered for the beam shape in general 3-dimensional direction as well as for the orientation angle of the beam cross section. In the sensitivity expression, the end points evaluation at each beam segment is added to the integral formula, which are summed over the entire structure. The sensitivity formula can be evaluated with generality and ease even by employing piecewise linear design velocity field despite the bending model is fourth order differential equation. For the numerical implementation, commercial software ANSYS is used as analysis tool for the primal and adjoint analysis. Once the design variable set is defined using ANSYS language, shape and orientation variation vector at each node is generated by making finite difference to the shape with respect to each design parameter, and is used for the computation of sensitivity formula. Several numerical examples are taken to show the advantage of the method, in which the accuracy of the sensitivity is evaluated. The results are found excellent even by employing a simple linear function for the design velocity evaluation. Shape optimization is carried out for the geometric design of an archgrid and tilted bridge, which is to minimize maximum stress over the structure while maintaining constant weight. In conclusion, the proposed formulation is a useful and easy tool in finding optimum shape in a variety of the spatial frame structures.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권12호
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• pp.109-115
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• 2014

본 연구의 목적은 산지에서 세립사가 포함된 유동체 혼합물이 다양한 경사 각도를 갖는 수로에서 공급유량의 변화에 따른 토사체적농도를 분석한 것이다. 수치모델은 질량보존 및 운동량 보존에 관한 방정식 그리고 세립토와 조립토 방정식에 기초하여 유한차분법을 이용하여 수행되었다. 비탈 경사면 각도 변화에 따른 토사농도 비교에서 경사가 급할수록 토사체적 농도의 급격한 변곡점이 나타났다. 공급유량의 변화에서는 공급유량이 많을수록 Fluctuation이 발생하였고, 토석류의 상태가 난류형으로 변하여 토사가 부유사 형태로 변화되었다. 이는 토석류의 이동속도가 빠르게 됨을 알 수 있다. 포화된 조립토의 변화에 따른 비교에서는 그 길이가 길수록 고농도가 발생하였으므로 사면 안정을 위해서는 사면에서의 침식 가능 여부를 먼저 판단해야 된다. 본 연구의 결과는 강우 변화에 따른 비탈면 하류단에서의 유동체 혼합물의 토석류에 의한 재해를 예측 및 다양한 경사의 비탈면을 갖는 산지 밑에서의 토석류에 의한 재해에 대한 정보를 제공할 것이다. 또한 사면 안정 시 효율적인 사면 경사각도로 설치하는 것과 사면에서의 침식 방지등에 있어 토석류와의 관계성 분석 및 토석류 재해를 막기 위한 다양한 대책을 세우는 데 효과적인 정보를 제공할 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.409-418
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• 2019

최근 기후 변화에 의한 집중호우는 산지에서 토석류를 발생시켜 많은 피해를 양산하고 있다. 연구의 목적은 토석류 발생 가능성이 높은 산지에 사방댐을 설치하였을 경우, 사방댐의 설치 위치에 따라 공급유량의 변화에 대하여 사방댐이 받는 충격력을 평가한 것이다. 연구방법으로는 수치해석모델을 이용하였고, 수치해석 모델은 침식과 퇴적 모델을 이용하여 유한차분법을 적용하였으며, 사방댐에 영향을 주는 토석류의 충격력은 유체의 연속성을 고려하여, 질량보존법칙과 운동량 보존 법칙을 만족하는 지배 방정식을 이용하였다. 수치모의를 한 결과 토석류는 도달 초기에 충격력의 Peak가 발생하였으며, 16sec~19sec 구간에서도 토석류의 Peak가 발생하였고, 공급유량을 증가시킨 경우 이 구간에서 여러 개의 토석류 충격력의 Peak가 발생하였다. 이는 공급유량의 증대로 인해 토석류의 유하 속도를 증가시키고, 증가된 속도는 물 입자와 토사의 충돌로 인해 에너지가 증대되고 있음을 보여준다. 따라서, 산지에 연속적으로 여러 기의 사방댐을 설치하려고 할 때 각 위치에서 사방댐이 받는 충격력을 조사할 필요가 있다. 본 연구의 결과는 비탈 경사면에서 토석류 제어를 목적으로 설치되는 구조물이 받는 충격력과 사면에서 사방댐의 적정 위치를 설정하는 데 좋은 정보를 제공할 것이다.

• 한국농공학회지
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• 제30권3호
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• pp.58-68
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• 1988

Most of the Korean watersheds are mountaineous and consist of various soil types and land uses And seldom watersheds are found to have long term hydrologic records. The SNUA, a hydrologic watershed model was developed to meet the unique characteristics of Korean watershed and simulate the storm hydrographs from a small mountaineous watershed. Also the applicability of the model was tested by comparing the simulated storm hydrographs and the observed from Dochuk watershed, Gwangjugun, Kyunggido The conclusions obtained in this study could be summarized as follows ; 1. The model includes the simulation of interception, evaporation and infiltration for land surface hydrologic cycle on the single storm basis and the flow routing features for both overland and channel systems. 2. Net rainfall is estimated from the continuous computation of water balance at the surface of interception storage accounting for the rainfall intensities and the evaporation losses at each time step. 3. Excess rainfall is calculated by the abstraction of infiltration loss estimated by the Green and Ainpt Model from the net rainfall. 4. A momentum equation in the form of kinematic wave representation is solved by the finite differential method to obtain the runoff rate at the exit of the watershed. 5. The developed SNUA Model is a type of distributed and event model that considers the spatial distribution of the watershed parameters and simulates the hydrograph on a single storm basis. 6. The results of verification test show that the simulated peak flows agree with the observed in the occurence time but have relative enors in the range of 5.4-40.6% in various flow rates and also show that the simulated total runoff have 6.9-32% of relative errors against the observed. 7. To improve the applicability of the model, it was thought that more studies like the application test to the other watersheds of various types or the addition of the other hydrologk components describing subsurface storages are needed.