• 한국지반공학회논문집
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• 제39권5호
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• pp.51-63
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• 2023

계절성 동토의 온도 변화에 따른 융해 및 동결작용에 의한 지반의 거동이 말뚝 기초의 변위 및 지지력에 끼치는 영향을 파악하기 위한 수치해석을 수행하였다. 수치해석은 온도 변화에 따른 지반-말뚝 상호작용을 모사하기 위해 유한요소법 기반의 TM 모델링(Thermo-Mechanical coupled Modeling)을 적용하였으며, 동결 지반은 온도 의존적 비선형 물성을 적용하였다. 지반의 구성 모델은 소성 거동을 모사하기 위한 MCR 모델(Mohr Coulomb with Rankine Tensile cut-off Model)과 HDP 모델(Nonlinear Hyperbolic Drucker-Prager Model)을 각각 적용하였으며, 말뚝의 길이 및 너비 조건을 선정해 수치해석 결과를 비교 및 분석하였다. 수치해석 결과는 HDP 구성 모델이 비교적 작은 지반 거동과 지지력을 보였으나, 전체적으로는 말뚝의 길이 및 너비 조건에 따라 지지력 및 말뚝 머리의 변위 결과의 양상과 그 크기는 유사하게 나타났다. 지반의 융해-동결작용으로 인한 말뚝 머리(pile head)의 수직 변위는 길이 조건이 짧을수록 변위의 변화 폭이 크게 나타났다. 수직 변위는 길이 조건에 따라 MCR 구성 모델에서는 최대 0.0387m의 융해 침하와 0.0277m의 동결 융기가 발생했으며, HDP 구성 모델에서는 최대 0.0367m의 융해 침하와 0.0264m의 동결 융기가 발생했다. 또한 두 탄소성 모델에 대한 말뚝의 지지력 결과는 말뚝의 길이 조건보다 너비 조건에서 더 큰 차이를 보였으며, 너비 조건 L에서 최대 약 14.7%, M에서 최대 약 5.4%, S에서 최대 약 5.3%가 발생하였다. 이에 말뚝 머리의 수직 변위와 말뚝의 지지력은 말뚝-지반의 접촉 면적에 영향을 크게 받으며, 지반 내 활성층의 활성도에 따라 차이를 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.154-160
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• 2020

본 연구에서는 화재시뮬레이션을 이용하여 전통재래시장 상가 간 내연성 구획 벽 설치에 따른 화재강도 분석을 실시하였다. 대구 서문시장 4지구 상가 일부분을 대상으로 모델링을 실시하였으며 섬유, 의류와 같은 가연물을 통로 인근에 배치하여 2016년 화재발생 당시와 유사한 조건으로 해석을 진행하였다. 최초발화지점은 4번째 상가 적치물에서 전기합선에 의해 발생한 것으로 가정하였다. 구획 벽이 없는 경우 최초발화지점에서 방사형태로 급속도로 화재가 전파되며, 600초 이후 30 ㎡의 상가를 전소시켰다. 상가간 구획 벽을 설정한 경우 화재저항으로 인해 화재의 확산을 구획지역내부로 한정시킬 수 있었다. 열발생율이 급격히 상승하기 시작하는 200초(X₁)에서 600초(X₂)까지 총 발생한 열에너지를 통해 두 해석조건의 화재강도를 예측하였다. 결과적으로 본 연구에서 설정한 발화지점 인근의 구획 벽 설정을 통하여 해석한 결과 약 11.12 MW(55.68 %)의 열에너지 발생을 지연시킴을 확인하였다. 추후 구획 벽의 배치 및 재연설비 설치에 따른 연기제어에 대한 추가 해석을 수행함으로서 전통재래시장에서의 종합적인 화재특성 연구가 필요할 것으로 생각된다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제29권1호
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• pp.50-60
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• 2018

고출력 응용환경에 적용 가능한 광대역 다층 구조 레이돔을 개발하였다. 이를 위해 다층 레이돔의 전파전파특성을 ABCD 행렬로 표현하였고, Particle swarm 최적화 알고리즘을 상용 수치 모델링 툴로 구현하여 레이돔의 최적화된 층별 두께와 물질상수를 구하였다. 바람, 눈, 얼음 등 외부 기상 환경을 고려한 기계적 특성을 감안하여 레이돔을 재설계하였다. 대형구조물의 제작 제한조건을 고려한 두께를 재산출하여 전력 전달특성을 재분석하였다. 대기 정전파괴 때보다 10 dB 높은 첨두 전기장의 세기 조건에서 상용 해석 툴을 이용하여, 설계된 레이돔의 RF에 대한 대기 정전파괴 특성을 분석하였다. 설계된 다층 레이돔을 제작하여 소신호 및 대신호 시험을 수행하였고, 상용 도구들을 사용한 계산값과 비교하여 목표 성능을 획득하였다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제10권4호
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• pp.350-357
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• 2017

본 연구는 선행 연구로 진행되었던 수직상승형 고소작업차의 개발을 위한 구조해석 및 원격 제어를 포함한 중앙집중식 컨트롤러 및 유압식 상승리프트 개발에 관한 사후 연구로 진행되었다. 기존에 연구를 진행하면서 개발하였던 고소리프트의 구조 변경을 통하여 안전성 검토를 실시하였다. Solidworks로 3D 모델링을 진행하였으며, Hypermesh S/W를 통하여 유한요소의 모델을 생성하였다. 또한, 평가를 위한 작업차의 적재 환경은 작업 테이블에 위치별(전체, 상좌, 상우, 하좌, 하우)로 적재량이 250 kg인 조건, 작업 테이블에 위치별(전체, 상좌, 상우, 하좌, 하우)로 적재량이 600kg인 조건으로 하여 구조해석을 진행하여 다방면으로 안전성을 검토하였다. 그 결과 허용 적재량 250 kg과 초과 적재량 600 kg에 대해서 최대응력이 발생하는 부품을 제외한 결과를 살펴보면(Case-11 제외), 응력 수준은 항복강도 이하임을 알 수 있다. Case-11의 경우에는 최대응력이 발생하는 부품을 제외한 후에도 상단의 안전바 중앙 지지부에서 항복강도를 초과하는 영역이 존재하지만, 최대응력이 발생하는 부품과 같이 전체 구조물의 안전성 측면에는 영향을 미치지 않을 것으로 사료된다. 변위(처짐) 결과를 살펴보게 되면, 모든 경우에 있어서 동일하게 테이블에서 최대 처짐이 발생하는 것을 알 수 있으며, 250 kg과 600 kg 모두 처짐이 발생하는 경향은 동일한 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.622-628
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• 2016

자동차에 부착하여 사용하는 자전거 캐리어 지지용 흡착 패드는 운행 중 임의의 진동과 원심력과 같은 과도한 동적 하중을 받을 수 있어, 구조 안전성의 검토가 중요하다. 이를 위해서는 유체-구조 연계 유한요소해석을 이용하여 패드의 하부 압력이 패드에 가해지는 하중이나 모멘트의 변화에 따라 실시간으로 변화하는 것을 고려하여야 하나, 실제 상황의 모델링이 어렵고 계산을 위한 소프트웨어 비용이 높은 단점이 있기도 하지만, 정확한 결과를 얻기도 어렵다. 따라서 이 논문에서는 실험과 전산적인 방법을 조합하여 활용하는 새로운 방법을 제시한다. 이는 변화하는 하중에 따라 패드 하부의 압력과 접촉 면적을 실시간으로 측정하고 여기서 얻어진 데이터를 비선형 탄성 유한요소해석에 입력하여 활용하는 방법이다. 개발 단계의 제품 형상으로 실험 및 계산을 수행한 결과, 마운트 패드는 축 방향 하중에 대해서는 비교적 안전하나, 회전 하중이 과도하게 작용할 경우 패드가 바닥으로부터 분리되거나 패드 표면에 국부적인 손상이 일어날 수 있어 안전 여유가 많지 않음을 보여주었다. 작용하는 하중의 크기 및 형태에 따라 변화하는 접촉 거동을 예측하는 결과는 실험 결과와 잘 일치하였다. 본 연구에서 제안하는 해석 방법은 유사한 흡착 패드 시스템을 설계할 때 유용하게 활용될 수 있을 것으로 보인다.

• 생물환경조절학회지
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• 제19권2호
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• pp.63-69
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• 2010

2007년 4월 이전까지 10~15년 동안 규격시설로 운영되어 오던 농가지도형 단동하우스에서의 보강지주 설치효과를 분석하였다. 이전의 연구로 적설하중에 대한 수식 계산을 통해 보강지주 설치 단동하우스의 추가적설심이 제시된 바 있으나 모델이 농가지도형 단동하우스 규격과 상이해 연구 결과를 농가지도형 단동하우스에 그대로 적용하기에 무리가 따랐다. 본 연구에서는 농가지도형 단동하우스를 3차원 강뼈대 구조물로 모델링 하여 보강지주 설치 효과를 분석하였으며 재하시험을 통해 해석결과를 검증하였다. 구조해석 결과, 단동하우스에 보강지주 설치 시 안전적설심은 오히려 줄어드는 것으로 나타났는데 파이프 체결 부에서의 집중 하중으로 지붕도리에 큰 응력이 걸리기 때문으로 보강지주 설치 시에는 지붕도리의 규격도 함께 강화되어야 할 것으로 판단되었다. 지붕도리를 강화하고 보강지주를 3~4m 간격으로 설치할 경우, 안전적설심은 기본모델에서 보다 2배 이상 높아지는 것으로 나타났다. 보강지주 규격별 농가지도형 단동하우스 5종의 안전적설심을 제시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.1-21
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• 2020

국내 폐광산은 다양한 형태의 침하를 발생시키고 있으며 이러한 침하의 예측 및 위험도의 평가는 대단히 어려운 실정이다. 기존 수치해석을 활용한 침하 예측 및 위험도 평가 연구에서는 지질구조와 지반조건에 대해 통합 물성을 적용하고 채굴적 주변 소성영역을 해석하는데 그치고 있다. 또한 입력정보를 확보하는데 있어 제한된 자료밖에 파악할 수 없는 현실적인 한계점이 존재하며 이는 곧 수치해석 결과의 신뢰성 저하로 연결된다. 본 연구에서는 실제 침하가 발생한 폐광산을 대상으로 현장 지질구조 및 지반정보를 적용하여 2차원 모델링을 수행하였다. 또한 지반물성을 수정하여 해석결과와 실제 침하지 정보(규모, 위치)의 차이가 최소가 되도록 수치해석을 반복하여 해석모델을 보정하였다. 이러한 보정에 있어 최적화 기법을 적용하여 자동화하였으며 다수의 지반물성을 나누어 고려하는 단계적 최적설계 기법을 개발하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.688-695
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• 2017

본 논문은 파력 에너지 수집 장치에 사용할 수 있는 영구자석 선형 동기발전기의 특성 해석에 관한 것이다. 파력 에너지는 요요시스템과 같은 기구로 부터 얻어진다. 영구자석을 이용한 선형 발전기는 영구자석의 자력을 통해 별도의 전원공급이 필요 없고 유지 보수가 간단한 장점을 가지고 있다. 또한 높은 에너지 밀도를 갖는 희토류의 사용으로 영구자석 기기는 소형화 및 경량화가 가능하며 보다 높은 에너지 변환 효율을 얻을 수 있다. 영구자석 선형 동기발전기 특성 해석을 위해 2차원 극 좌표계 및 자기 벡터 포텐셜에 근거하여 영구자석과 전기자 반작용 자계해석을 수행 하였다. 해석 해를 이용하여 정현적인 속도입력에 의해 유도되는 유기기전력의 특성 식을 유도하고, 동일한 방법으로 역기전력 상수, 저항, 자기인덕턴스와 상호인덕턴스와 같은 전기적 파라미터를 얻었다. 본 논문에서 사용한 공간고조파법의 결과는 2차원 유한요소해석법 결과와 비교하여 잘 일치하는 것을 확인하였다. 이 결과는 영구자석 형 선형 발전기의 특성을 이해하는 것과 해석방법의 비교연구, 설계 최적화, 그리고 기기의 동적 모델링에 기여할 수 있다.

• 공업화학
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• 제24권5호
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• pp.443-455
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• 2013

혼합되지 않는 두 용액 사이의 계면(interface between two immiscible electrolyte solutions, ITIES)에서의 전하 이동 반응에 대한 전기화학적 연구는 이온 검출용 센서, 바이오센서, 생체막 모델링, 약물 전달 반응, 상전이 촉매반응, 연료 생성, 태양에너지 전환 등을 포함한 다양한 연구 분야에 적용이 가능하기 때문에 크게 주목받고 있다. 특히 ITIES에서의 이온 전이 반응을 이용하여 이온물질 및 생물질 등을 검출할 수 있는 센서로 개발하기 위해 불안정한 ITIES의 한 쪽 액체층을 젤(gel)화하여 안정화하고, 마이크로 계면 형성을 통해 전압강하를 최소화 시키는 등의 연구가 활발하게 이루어졌다. 본 총설에서는 ITIES 계면에서의 이온 전이 반응을 이용하여 개발된 다양한 센서의 원리와 응용 및 발전 가능성에 대해 다루고자 한다. ITIES 계면을 (i) 보편적인 액체/액체 계면형, (ii) 마이크로피펫 팁형, (iii) 고분자 박막에 형성된 단일 마이크로홀 또는 마이크로홀 어래이형 및 (iv) 실리콘 기판에 제작된 마이크로홀 어래이형으로 분류하고, 이들 계면에서의 직접적인 이온 전이 반응과 보조 이온 전이 반응을 활용하여 수질 환경 오염의 원인이 되는 이온 및 농약 성분을 선택적으로 검출할 수 있는 이온 선택성 센서와 생물질을 분석할 수 있는 바이오센서 개발 연구에 대해 초점을 두고 소개하려 한다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권4호
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• pp.77-86
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• 2008

본 연구에서는 유연솔더인 63Sn37Pb와 무연 솔더인 95.5Sn4.0Ag0.5Cu와 97Sn2.5Ag0.5Cu BGA(Ball Grid Array) 패키지를 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)에 위치에 따라 장착하고 보드레벨의 낙하시험(Board Level Drop Test)을 실시하여 충격에 대한 유 무연 솔더의 특성을 분석하였고 4점굽힘시험(board Level 4-point Bending Test)을 실시하여 굽힘에 대한 솔더볼의 기계적 저항특성을 분석하였다. 또한 유한요소법(Finite Element Modeling, FEM)을 이용해 낙하시험과 4점굽힘시험에서 솔더 조인트에 미치는 응력과 변형률을 해석하였으며, 시험 설계 시에 솔더 조인트의 응력변화에 영향을 미칠 수 있는 변수를 고려하여 해석하고 결과를 비교 분석하였다. 낙하시험과 4점굽힘시험에서 모두 무연솔더는 유연솔더보다 2배 이상 높은 신뢰성을 보였으며, PCB의 중앙에 위치한 패키지는 외각에 위치한 패키지 보다 매우 낮은 신뢰성을 보였다. 유한요소법을 통해 해석한 결과 최외각 솔더에서 가장 큰 응력이 발생하였고, 솔더의 조성과, 시험설계변수에 의해 응력의 발생 정도가 다름을 나타내었다.