• 한국해양공학회지
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• 제33권6호
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• pp.556-563
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• 2019

The ice keel gouge and seabed interaction is one of the major considerations in the design of an Arctic pipeline system. Ice keel and seabed interaction engineering models based on experimental data, which give an explicit equation for estimating the ice gouging depth, have been suggested. The suggested equations usually overestimate the ice keel gouging depth. In addition, various types of numerical analyses have been carried out to verify the suggested engineering model equations in comparison to the experimental data. However, most of numerical analysis results were also overestimated compared with the laboratory experimental data. In this study, a numerical analysis considering the contact condition and geostatic stress was carried out to predict the ice keel gouging depth and compared with the previous studies. Considering the previously mentioned conditions, more accurate results were produced compared with the laboratory experiment results and the error rate was reduced compared to previous numerical analysis studies.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.77-86
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• 2018

지난 수년간 KISTI는 EDISON이라는 온라인 시뮬레이션 실행 플랫폼을 통해 사용자들이 다양한 계산과학공학 분야에서 제공된 사이언스 애플리케이션에 대한 시뮬레이션을 수행할 수 있는 서비스를 제공하고 있다. 일반적으로 이러한 시뮬레이션은 대규모 계산을 수반하므로 대용량의 출력 데이터를 생산해 낸다. 온라인 플랫폼에서 이러한 시뮬레이션을 수행 할 때 발생하는 중요한 문제 중 하나는 많은 사용자가 동일한 (또는 거의 변하지 않는) 입력 매개 변수 또는 파일을 사용하여 시뮬레이션 요청 (또는 작업)을 플랫폼에 동시에 제출함으로써 플랫폼에 상당한 부담을 준다는 점이다. 다시 말해, 동일한 컴퓨팅 작업으로 인해 중복 컴퓨팅 및 스토리지 리소스가 빠른 속도로 소모된다는 점이다. 이와 같은 동일한 시뮬레이션 요청으로 인한 과도한 자원 사용 문제를 극복하기 위해, 본 논문은 실행 메타 데이터, 즉 프로비넌스를 기반으로 시뮬레이션 데이터를 효율적으로 관리하기 위한 IceSheet라는 새로운 프레임 워크를 제안한다. IceSheet 프레임워크는 시뮬레이션 실행과 관련된 프로비넌스를 수집하여 저장한다. 수집된 프로비넌스 정보는 중복 시뮬레이션 요청을 제외할 뿐만 아니라 오픈소스 검색 엔진인 ElasticSearch를 통해 기존 시뮬레이션 결과를 검색하는 데도 사용된다. 특히 본 논문은 IceSheet 프레임워크에서 저장된 시뮬레이션 결과를 검색하고 재사용할 수 있는 핵심 구성 요소에 대해 자세히 설명한다. 우리는 온라인 시뮬레이션 실행 플랫폼과 함께 연동하는 검색 엔진을 기반으로 제안된 프레임워크의 프로토타입을 구현하였다. 플랫폼에서 수집된 실제 시뮬레이션 실행 프로비넌스를 기반으로 제안된 프레임워크의 성능 평가를 수행하였다. 플랫폼과 완벽히 연동된 IceSheet 프레임워크는 사용자로 하여금 선택된 시뮬레이션 소프트웨어에 대해 과거에 입력된 매개 변수 값을 빠르게 검색하고 동일한 입력 매개 변수 값이 존재하는 경우 기존의 결과를 곧바로 반환할 수 있도록 할 것으로 기대된다. 따라서 제안된 프레임워크를 통해 이전에 실행된 시뮬레이션과 동일한 요청에 대해 중복 자원 소모를 없애고 실행 시간을 크게 단축시키는 데 도움이 될 것으로 기대한다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제18권2호
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• pp.352-364
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• 2017

A novel 3D mathematical model for water film runback and icing on a rotating surface is established in this work, where both inertial forces caused by the rotation and shear forces due to the air flow are taken into account. The mathematical model of the water film runback and energy conservation of phase transition process is established, with a cyclical average method applied to simulate the unsteady parameters variation at angles of attack. Ice accretion on a conical spinner surface is simulated and the results are compared with the experimental data to validate the presented model. Then Ice accretion on a cowling surface is numerically investigated. Results show that a higher temperature would correspond to a larger runback ice area and thinner ice layer for glaze ice. Rotation would enhance the icing process, while it would not significantly affect the droplet collection efficiency for an axi-symmetric surface. In the case at angle of attack, the effect of rotation on ice shape is appreciable, ice would present a symmetric shape, while in a stationary case the shape is asymmetric.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권3호
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• pp.147-155
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• 2022

항공기 및 철도차량 운용 중 발생하는 착빙 및 착설 현상은 공력 성능 감소와 주요 부품의 파손을 야기하기 때문에 시간에 따른 얼음 증식을 예측하는 것이 운용 안전 측면에서 매우 중요하다. 결빙수치해석은 실험적 방법에 비해 경제적으로 저렴하고 상사성 문제로부터 자유롭다는 점에서 결빙 형상을 예측하기 위한 수단으로 널리 사용되고 있다. 그러나 결빙수치해석은 착빙노출시간을 multi-step으로 나누어 매 단계별로 정상상태를 가정하는 준정상상태(quasi-steady) 가정을 이용한다. 이러한 방법은 효율적인 해석이 가능하지만 연속적인 결빙 형상을 얻지 못한다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 차원축소기법을 활용하여 결빙 형상 데이터를 보간함으로써 시간에 따른 결빙 형상을 연속적으로 예측할 수 있는 모델을 만드는 것을 목적으로 한다. 서로 다른 100개의 결빙 조건에서 형성된 결빙 데이터에 대하여 차원축소모델을 적용하였으며, 학습 데이터의 수와 결빙 조건이 차원축소모델의 예측 오차에 미치는 영향을 분석하였다.

• 설비공학논문집
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• 제11권1호
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• pp.133-146
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• 1999

The charge operation of an ice storage system has been analyzed in this paper. The thermal characteristics of major components of the ice storage system. i.e., the refrigerator and the ice storage tank are evaluated from performance tests on an existing ice storage system. Based on the measured data for thermal characteristics, a simulation is carried out for the charge operation and the effect of the refrigerator size on the system performance is investigated. The results indicate that the larger the refrigerator size for a given storage capacity, the lower the inlet temperature of the ice storage tank so that the lower the efficiency of charge operation. It is also found that there exists an optimal size of the refrigerator with which the ice storage at the end of the charge operation is maximized, but the complete charge is not possible even with the optimally sized refrigerator. This leads to the result that the design capacity of the storage tank should be larger than the required amount of cold energy for the daytime cooling considering the practically chargeable amount of cold energy during the nighttime. Where the cooling load sharing of the storage is 40%, the nominal capacity of an ice storage tank needs to be larger than the required storage amount by 30%.

• 대한치과재료학회지
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• 제44권3호
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• pp.197-206
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• 2017

본 연구에서는 포세린 소성과정 동안 금속하부구조물의 경도가 하강하는 문제점을 개선하기 위해 모의소성 시 산화처리 단계에서 서냉(bench cooling) 대신 급랭(ice-quenching)으로 합금을 냉각시킴으로써 나머지 소성단계 동안 경화효과를 얻을 수 있을 것으로 예측하고, 이를 확인하기 위해 실험을 진행하였다. 본 연구에서는 Pd-Ag-Sn-Au계 금속-세라믹용 합금을 사용하여 실험을 진행하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 산화처리 후 stage 0으로 냉각한 시편과 산화처리 후 급랭한 시편을 glaze까지 모의소성한 결과, 두 시편 모두 소성 첫 단계에서 경도가 상승한 후 지속적으로 경도가 하강하였으나, 산화처리 후 급랭한 시편의 최종 경도가 더 높게 나타났다. 소성 첫 단계에서 일어난 경도의 상승은 면심입방구조의 Pd-Ag-rich 기지에서 면심정방구조의 Pd3(Sn, Ga, In)상의 석출로 인해 기지와 석출물간의 계면에 생성된 격자변형에 기인하였다. 모의소성과정에 따른 경도의 하강은 석출물이 조대화됨에 따라 석출물과 기지사이의 계면의 면적이 감소되어 격자 뒤틀림이 해소된 것에 기인하였다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제10권3호
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• pp.393-402
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• 2018

While interacting with a sloping structure, an ice floe may fracture in different patterns. For example, it can be local bending failure or global splitting failure depending on the contact properties, geometry and confinement of the ice floe. Modelling these different fracture patterns as a natural outcome of numerical simulations is rather challenging. This is mainly because the effects of crack propagation, crack branching, multi fracturing modes and eventual fragmentation within a solid material are still questions to be answered by the on-going research in the Computational Mechanic community. In order to simulate the fracturing of ice floes with arbitrary geometries and confinement; and also to simulate the fracturing events at such a large scale yet with sufficient efficiency, we propose a semi-analytical/empirical and semi-numerical approach; but with focus on the global splitting failure mode in this paper. The simulation method is validated against data we collected during the Oden Arctic Technology Research Cruise 2015 (OATRC2015). The data include: 1) camera images based on which we specify the exact geometry of ice floes before and after an impact and fracturing event; 2) IMU data based on which the global dynamic force encountered by the icebreaker is extracted for the impact event. It was found that this method presents reasonably accurate results and realistic fracturing patterns upon given ice floes.

• 대한조선학회논문집
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• 제55권3호
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• pp.236-242
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• 2018

Damage due to ice collision is the most serious threat for the structural safety of ships operating in arctic region. Since such hull damages are usually caused by the collision of floating ice at excessive voyage speed of ships, the authorities responsible for the shipping at arctic sea are required to provide the speed limit for safe voyage, so-called safe speed. In countries near arctic ocean, such as Canada and Russia, empirical methods to determine the safe speed of ships based on their long experience of arctic voyage have been established and applied them in the real arctic navigation. However, in Korea, it is not easy to accumulate the arctic voyage experience and related technical database, so it seems to be a realistic approach to adopt a safe voyage speed estimating method in arctic sea based on the ice collision simulation technology using the nonlinear finite element analysis. The aim of this study is to develop a technique for estimating the safe voyage speed of vessels operating at arctic sea through the ice collision analysis, In order to achieve this goal, the standard procedure of the ice collision analysis is dealt with and example analysis was carried out and the results were considered. To investigate the validity of developed method, POLARIS system proposed by IMO was studied for comparison.

• 대기
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• 제23권1호
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• pp.39-45
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• 2013

A parameterization for the scattering of longwave radiation by ice clouds has been developed based on spectral scattering property calculations with shapes and sizes of ice crystals. For this parameterization, the size distribution data by Fu (1996) and by Michell and Arnott (1994) are used. The shapes of ice crystal considered in this study are plate, solid column, hollow column, bullet-rosette, droxtal, aggregate, and spheroid. The properties of longwave scattering by ice crystals are presented as a function of the extinction coefficient, single-scattering albedo, and asymmetry factor. The heating rate and flux by the radiative parameterization model are calculated for wide range of ice crystal sizes, shapes, and optical thickness. The results are compared with the calculated results using a six-stream discrete ordinate scattering algorithm and Chou's method. The new method (with various habits and size distributions) provides a good simulation of the scattering properties and cooling rate in optically thin clouds (optical thickness < 5). Depending on the inclusion of scattering by ice clouds, the errors in the calculation of the cooling rates are significantly different.

• 한국해안해양공학회지
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• 제2권2호
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• pp.59-66
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• 1990

극지방의 해양 환경은 낮은 온도와 함께 여러 가지 형태로 존재하는 얼음의 분포에 의해 큰 영향을 받는다. 빙하와 빙산, 해빙 등 빙역학의 기초적인 이해를 위하여 본 연구는 polycrystalline ice의 재료적 특성과 파괴기구 등을 파악하고 극지 방하유동시 관측되는 creep 변경을 기술하기 위한 constitutive 모델을 제시하였다. 빙변형에 관여되는 여러 가지 물리적 변화 중 microcracking에 의한 재료의 손상을 주요인으로 간주하여 파손역학의 이론을 적용한 3차원 수치모델을 개발하였으며 기발표된 실험 결과와 비교하였다. 1축 균일압축을 받는 경우 실험 데이타와 수치모델은 유사한 거동을 보이고 있으며, 빙변형에 있어서 1, 2기 creep의 소성적 변형특성 뿐 아니라 microcracking에 의한3기(tertiary) creep의 특징까지도 잘 기술해 주고 있다.