• Structural Engineering and Mechanics
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• 제81권6호
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• pp.665-675
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• 2022

The safety problems of giant hydraulic structures such as dams caused by terrorist attacks, earthquakes, and wars often have an important impact on a country's economy and people's livelihood. For the national defense department, timely and effective assessment of damage to or impending damage to dams and other structures is an important issue related to the safety of people's lives and property. In the field of damage assessment and vulnerability analysis, it is usually necessary to give the damage assessment results within a few minutes to determine the physical damage (crack length, crater size, etc.) and functional damage (decreased power generation capacity, dam stability descent, etc.), so that other defense and security departments can take corresponding measures to control potential other hazards. Although traditional numerical calculation methods can accurately calculate the crack length and crater size under certain combat conditions, it usually takes a long time and is not suitable for rapid damage assessment. In order to solve similar problems, this article combines simulation calculation methods with machine learning technology interdisciplinary. First, the common concrete gravity dam shape was selected as the simulation calculation object, and XFEM (Extended Finite Element Method) was used to simulate and calculate 19 cracks with different initial positions. Then, an LSTM (Long-Short Term Memory) machine learning model was established. 15 crack paths were selected as the training set and others were set for test. At last, the LSTM model was trained by the training set, and the prediction results on the crack path were compared with the test set. The results show that this method can be used to predict the crack propagation path rapidly and accurately. In general, this article explores the application of machine learning related technologies in the field of mechanics. It has broad application prospects in the fields of damage assessment and vulnerability analysis.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제20권3호
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• pp.35-41
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• 2023

Radish and Chinese cabbage are the most produced and consumed vegetables in Korea. The mechanization of harvesting operations is necessary to minimize the need for manual labor. This study to develop and evaluate the performance of a multi-purpose driving platform that can apply modular Radish and Chinese cabbage harvesting devices. The multi-purpose driving platform consisted of driving, device control, engine, hydraulic, harvesting, conveying, and loading part. Radish and Chinese cabbage harvesting conducted using the multi-purpose driving platform each harvesting module. The performance of the multi-purpose driving platform was evaluated the field efficiency and loss rate. The total Radish harvesting operation time 34.3 min., including 28.8 min., of harvesting time, 1.9 min., of turning time, and 3.6 min., of replacement time of bulk bag. During Radish harvesting, the field efficiency and average loss rate of the multi-purpose driving platform were 2.0 hr/10a and 3.1 %. Chinese cabbage harvesting operation 49.3 min., including 26.6 min., of harvesting time, 4.6 min., of turning time, and 18.1 min., of replacement time of bulk bag. During Chinese cabbage harvesting, the field efficiency and average loss rate of the multi-purpose driving platform 2.1 hr/10a and 0.1 %. Performance evaluation of the multi-purpose driving platform that harvesting work was possible by installing Radish and Chinese cabbage harvest modules. Performance analysis through harvest performance evaluation in various Radish and Chinese cabbage cultivation environments is necessary.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제20권2호
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• pp.40-46
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• 2023

Fresh corn, one of the main food crops, must be harvested by hand. A harvest mechanization technology is required. In this study, a tractor-attached harvester was designed and manufactured to sequentially perform stem reaping, fresh corn detaching, and collecting. The(harvester was designed so that the main device could operate through a hydraulic pump and a generator could be operated through the tractor's PTO. Factor tests were conducted according to cultivars (Ilmichal, Super sweet corn) and working speed (0.12 m/s, 0.17, 0.22). After the factor test, detached corns ratio, collected corns ratio, and damaged corns ratio were analyzed and harvest performance was evaluated. Harvesting performance was good for super sweet corn. Considering operation efficiency, 0.22 m/s was judged to be an appropriate working speed. It was found that it took two hours to work an area of 10 a.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권6호
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• pp.1974-1987
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• 2023

The load-following operation of small modular reactors (SMRs) requires accurate prediction of transient behaviors that can occur in the balance of plants (BOP) and the nuclear steam supply system (NSSS). However, 1-D thermal-hydraulics analysis codes developed for safety and performance analysis have conventionally excluded the BOP from the simulation by assuming ideal boundary conditions for the main steam and feed water (MS/FW) systems, i.e., an open loop. In this study, we introduced a lumped model of BOP fluid system and coupled it with NSSS without any ideal boundary conditions, i.e., in a closed loop. Various methods for coupling boundary conditions at MS/FW were tested to validate their combination in terms of minimizing numerical instability, which mainly arises from the coupled boundaries. The method exhibiting the best performance was selected and applied to a transient simulation of an integrated NSSS and BOP system of a SMART. For a transient event with core power change of 100-20-100%, the simulation exhibited numerical stability throughout the system without any significant perturbation of thermal-hydraulic parameters. Thus, the introduced boundary-condition coupling method and BOP fluid system model can expectedly be employed for the transient simulation and performance analysis of SMRs requiring daily load-following operations.

• Wind and Structures
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• 제36권3호
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• pp.161-174
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• 2023

The analytical model of tornado vortices plays an essential role in tornado wind description and tornado-resistant design of civil structures. However, there is still a lack of guidance for the selection and application of tornado analytical models since they are different from each other. For single-cell tornado vortices, this study conducts a comparative study on the velocity characteristics of the analytical models based on numerically simulated tornado-like vortices (TLV). The single-cell stage TLV is first generated by Large-eddy simulations (LES). The spatial distribution of the three-dimensional mean velocity of the typical analytical tornado models is then investigated by comparison to the TLV with different swirl ratios. Finally, key parameters are given as functions of swirl ratio for the direct application of analytical tornado models to generate full-scale tornado wind field. Results show that the height of the maximum radial mean velocity is more appropriate to be defined as the boundary layer thickness of the TLV than the height of the maximum tangential mean velocity. The TLV velocity within the boundary layer can be well estimated by the analytical model. Simple fitted results show that the full-scale maximum radial and tangential mean velocity increase linearly with the swirl ratio, while the radius and height corresponding to the position of these two velocities decrease non-linearly with the swirl ratio.

• 한국습지학회지
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• 제19권1호
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• pp.90-102
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• 2017

본 연구에서는 과거 2년에 걸쳐 강우유출수 처리목적의 인공습지로부터 수집된 수질자료를 바탕으로 지금까지 국외에서 개발된 다양한 형태의 영양소 모델의 적용성을 평가하였다. 검토결과 질소제거에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 수온과 수리학적 부하율(HLR) 이었는데 습지의 수표면적이 습지의 용량에 비해 더 중요하게 작용했음을 시사해주고 있다. 질소제거는 미국 WEF(water environment federation)가 개발한 준경험적인 형태의 모델이 적합한 것으로 밝혀졌다. 한편 인 제거 모델은 수온과 제거속도상수의 관계를 Power Model로 보고 모의했을 때 실측치와 가장 가깝게 계산치를 산출할 수 있었으며 실측치의 증가와 감소경향을 비교적 정확하게 모의할 수 있었다($R^2=0.79$). 그러나 모든 시도에서 수온이 특정온도 이하로 감소했을 때 가장 심한 오차를 발생하여 취약한 예측성능을 보였다. 한편 인공습지에서 질소제거특성을 검토한 결과 질산화에 비하여 탈질이 저조한 것으로 나타났는데 그 이유는 탄소원의 부족과 높은 용존산소 농도로 인하여 Anoxic 조건의 미형성 때문으로 분석되었다. 질소제거 향상방안으로 용존산소의 제어와 탄소원의 확보차원에서 햇빛에 노출된 개방수역과 햇빛에 노출된 식생구역, 그리고 습지의 기능적 측면을 고려한 구성요소의 배분 및 부유 수생식물 및 무기성 여재를 이용하는 방안을 논의하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권2호
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• pp.161-170
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• 2014

수공구조물의 설계 시 적절한 확률수문량을 추정하는 것은 매우 중요하며, 이러한 확률수문량을 추정하기 위해서는 표본으로서의 수문자료를 잘 표현할 수 있는 확률분포형을 찾아야 한다. 이와 같이 수문자료에 통계적 특성을 잘 표현할 수 있는 확률분포형을 찾기 위해서 적합도 검정을 실시하며, 적합도 검정 중 하나인 확률도시 상관계수 검정은 비교적 최근에 개발되어 그 사용법이 간단하며 높은 기각능력을 갖는다고 알려져 있다. 본 연구에서는 왜곡도 계수의 영향을 고려할 수 있는 도시위치공식을 이용하여 확률도시 상관계수 검정통계량을 유도하고 그 기각능력을 검토하였으며, 그 결과를 기존에 왜곡도 계수를 고려하지 않은 확률도시 상관계수 검정 방법과 비교해보았다. 그 결과 본 연구에서 유도된 확률도시 상관계수 검정에 의한 기각능력이 기존의 검정 방법들 보다 뛰어났으며, 특히 표본 크기가 작을수록, 발생 분포형이 형상 매개변수를 가질 경우 기각능력이 높게 나타나는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권1호
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• pp.41-49
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• 2018

본 연구에서는 북한의 수자원 개발 가능량을 분석 및 평가하였다. 이를 위해 포장수력을 수자원 개발 가능량을 평가하는 지표로 선정해서 분석하였다. 포장수력이란 하천이 보유한 잠재적인 발전 능력에 대한 이론값을 의미하며 수력발전을 통해 개발이 가능한 양을 평가하는 데 활용된다. 포장수력을 계산하기 위해, 북한의 27개 강우 관측소의 강우 데이터를 활용하여 유역별 월평균 및 연평균 강우량을 산정하였다. 이를 활용하여 북한 내 주요 7개 유역에 대해 강우에 의한 이론 포장수력을 산정한 결과, 압록강 유역이 7,562.2천kW로 가장 큰 값을 가지는 것으로 분석되었다. 남한과 북한의 이론 포장수력의 효율 및 이용률의 경우 북한의 최대 효율이 42.3%, 이용률은 36.2%로 남한보다 큰 것으로 나타났다. 북한의 포장수력 이용률은 대동강 유역이 12.3%로 가장 낮았는데, 이곳은 전체인구의 40%이상이 거주하는 지역으로 장래 용수와 전력에 대한 수요가 가장 클 것으로 기대된다. 따라서 대동강유역이 수자원개발사업의 우선순위가 높은 지역일 것으로 추정되었다. 본 연구의 성과는 추후 북한 수자원 개발사업의 추진 및 관련된 연구수행에 있어 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산림과학회지
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• 제108권4호
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• pp.562-573
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• 2019

국내 임목수확작업에 사용되고 있는 트랙터 기반 소형 타워야더는 소경재 생산을 목적으로 개발되었으며, 중대경재 수확 체제로 변화함에 따라 견인 성능의 개선이 필요하다. 이 연구는 동력 전달방식을 기존의 기계식에서 기계 유압식으로 개선하여 타워야더의 최대 견인력을 비교·분석하였으며, 트랙터 엔진속도, 유압식 동력 전달 기구의 압력을 변수로 두고 견인 성능 실험을 실시하였다. 실험 수준은 트랙터 엔진속도(1,200, 1,400, 1,600, 1,800, 2,000, 2,200 rpm) 6수준, 동력 전달 기구의 압력(4.9, 6.9, 8.8 MPa) 3수준으로 선정하였다. 기존의 경우 최대 견인력은 엔진 회전속도 757 rpm에서 15,146.6 N의 최대견인력을 발휘하였으나 개선된 타워야더는 엔진 회전속도 1,575 rpm에서 36,140 N의 최대 견인력이 나타나, 최대 견인력이 2.4배 증가되었다. 이에 따라 중대경재 위주의 목재수확 현장에서 작업이 가능할 것으로 판단된다. 또한 기존 장비를 재활용하여 성능 개선함으로써 견인력이 큰 집재장비의 신규 도입 및 운영에 필요한 비용을 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.314-319
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• 2019

초기 유속과 블레이드의 회전수에 따라 변화하는 쉬라우드 시스템 내 유속 변화와 블레이드의 효율 특성을 분석을 위해 수치해석 방법을 이용한 연구를 수행했다. 해석 조건으로 0.35 m/s에서 1.0 m/s까지 초기 유속 변화와 50 rpm부터 300 rpm까지 블레이드의 회전수를 변화시키며 기계적 효율을 추정했다. 유속 변화는 유입부 대비 중심부에서 모든 경우 약 1.8배 이상 증가하는 경향을 보였으며, 초기 유속 0.5 m/s 대비 0.75 m/s에서 유속 변화율이 감소했다. 또한 블레이드의 토크를 이용한 기계적 효율 역시 0.5 m/s의 경우 가장 높은 효율을 보였으며, 모든 경우 유사한 경향성을 보였다. 한편 최대 효율은 초기 유속 0.5 m/s인 경우 TSR 4.77에서 약 20.88%로 산정됐다. 본 연구에서 수행한 블레이드의 기계적 효율 분석은 수리모형실험에 필요한 기초적 자료를 제시할 수 있을 것으로 기대된다.