• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.251-251
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• 2021

최근 기후변화로 인한 집중호우의 영향으로 홍수 시 댐으로의 유입량이 설계 당시보다 증가하여 댐의 안전성 확보가 필요하다(감사원, 2003). 이에 건설교통부(2003)는 기후변화와 댐 노후화에 대비하여 치수능력증대사업을 추진하여 댐의 홍수배제능력을 확보하였고, 환경부(2020)에서는 40년 이상 경과된 댐을 대상으로 스마트 안전관리체계 구축을 통한 선제적 보수보강, 성능개선 및 자산관리로 댐의 장수명화를 목적으로 댐의 국가안전대진단을 추진하고 있다. 이에 본 연구에서는 댐 시설(여수로)의 노후도 평가 시 활용 될 수 있는 여수로 표면손상 원인규명에 대하여 3차원 수치모형(FLOW-3D 및 COMSOL Multiphysics)을 통해 검토하고자 한다. 연구대상 댐은 𐩒𐩒댐으로 지형 및 여수로를 구축하였으며, 계획방류량(200년 빈도) 및 최대방류량(PMF) 조건에서 모의를 수행하였다. 수치모의 계산의 정확도 검토를 위하여 Baffle의 설치를 통하여 시간에 따른 유량의 변화를 설계 값과 비교하였고 오차가 1.0% 이내를 만족하는 것을 확인하였다. 여수로 표면손상의 다양한 원인 중 기존연구(USBR, 2019)를 통하여 공동침식(Cavitation Erosion) 및 수력잭킹(Hydraulic Jacking)에 초점을 두었으며 방류조건 별 공동지수(Cavitation Index)산정을 통하여 공동침식 위험 구간을 확인하였다. 이음부의 균열 및 공동으로 인한 표층부 콘크리트의 탈락현상을 가속화시키는 수력잭킹 검토를 위하여 국부모형을 구축하였고 음압력(Negative Pressure), 정체압력(Stagnation Pressure), 양압력(Uplift Pressure)의 분포를 확인하였다. 최종적으로 COMSOL Multiphysics를 통하여 압력분포에 따른 구조해석을 수행하여 폰 미세스(Von Mises) 등가응력 및 변위를 검토하여 콘크리트의 탈락가능성을 확인하였다. 본 연구는 여수로 공동부 및 균열부에서의 손상메커니즘을 확인할 수 있는 기초적인 연구이지만 향후에는 다양한 지형조건 및 흐름조건에서의 압력분포 분석 및 유체-구조물 상호작용(Fluid-Structure Interaction, FSI)모의를 수행한다면 구조물 노후도 및 잔존수명 평가에 필요한 손상한계함수 도출이 가능할 것으로 기대된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• v.55 no.11
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• pp.3996-4001
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• 2023

The High-flux Advanced Neutron Application Reactor (HANARO) produces radioisotopes (RIs) (¹³¹I, ¹⁹²Ir, etc.) through neutron irradiation on various RI production targets. Among them, ¹⁷⁷Lu and ¹⁶⁶Ho are particularly promising owing to their theranostic characteristics that facilitate simultaneous diagnosis and treatment. Prior to neutron irradiation, evaluating the nuclear heating of the RI production target is essential for ensuring the thermal-hydraulic safety of HANARO. In this study, the feasibility of producing ¹⁷⁷Lu and ¹⁶⁶Ho using irradiation holes of HANARO was investigated in terms of thermal-hydraulic safety. The nuclear heating rates of the RI production target by prompt and delayed radiation were calculated using MCNP6. The calculated nuclear heating rates were used as an input parameter in COMSOL Multiphysics to obtain the temperature distribution in an irradiation hole. The degree of temperature increase of the ¹⁷⁷Lu and ¹⁶⁶Ho production targets satisfied the safety criteria of HANARO. The nuclear heating rates and temperature distribution obtained through the in silico study are expected to provide valuable insight into the production of ¹⁷⁷Lu and ¹⁶⁶Ho using HANARO.

• Transactions of Materials Processing
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• v.21 no.7
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• pp.441-446
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• 2012

A sequential coupled field analysis of electromagnetic free bulging was performed by using FEM. A 2D axi-symmetric electromagnetic model based on the magnetic vector potential is proposed for the calculation of magnetic field and Lorentz's forces. The Newmark integration method is used to calculate the transient dynamic plastic deformation of sheet during free bulging. In the finite element model, the effect of sheet deformation on the electromagnetic field analysis is taken into consideration. In order to confirm the sequential electromagnetic-mechanical coupling analysis, an experiment with an electromagnetic forming apparatus was conducted. The results showed that the final bulge height of the sheet predicted from the proposed method is in good agreement with experimentally measured height.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.157-160
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• 2009

멀티 피직스 시스템은 구동을 수치적으로 해석하기 위하여 두 개 이상의 연성이 되어 있는 물리계를 고려해야하는 시스템을 일컫는다. 대표적인 예로 기계 분야에서 현재까지 많이 연구되어 왔던 열탄성(Thermal/Structure)과 유체/구조 연성(Fluid/Structure)시스템을 들 수 있다. 또한 현재 차세대 성장산업으로 많은 관심이 집중되고 있는 의료기기나 지능형 자동차와 로봇 등에서 사용되는 다양한 센서와 엑추에이터 등도 특별한 예로 들 수 있다. 특히, 한 개의 물리계 해석으로 시스템 해석이 가능한 기존의 일반적인 기계 시스템과는 달리 MEMS 등의 초소형 시스템은 시스템의 거동을 수치적으로 계산하기 위하여 여러 물리계의 연성을 고려해야 한다는 점에서 대표적인 다물리계 시스템의 예로 들 수 있다. 이렇게 우리생활에 밀접하게 쓰이고 있는 멀티 피직스 시스템은 단일 물리계 시스템과 비교하여 엔지니어의 경험에 의존하여 설계(Design)하기가 어려운 특성이 있다. 이에 이 연구 논문에서는 이런 멀티 피직스 시스템을 해석하고 최적화 하기위한 노력을 소개한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.130-130
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• 2015

플라즈마를 이용한 cleaning, etching, sputtering 공정에서 발생하는 마이크로아크방전이나 turn-off후의 잔류정전기는 공정대상물의 절연파괴나 전자소자에 전기적 손상을 유발함으로서 공정의 불량률을 증가시키는 중요한 요인이 된다. 본 연구에서는 잔류정전기를 관찰하기위하여 실린더형 챔버구조의 평행평판 전극구조를 지닌 용량결합형 플라즈마에서 powered electrode에 부착된 유전체 기판 표면의 잔류 정전기의 변화 양상을 planar type probe로 측정해보았다. 300mtorr 압력에서 아르곤가스로 발생시킨 플라즈마가 존재할 때 낮은 음전위 평균값을 가지던 기판표면 전위가 전력인가가 중지되었을때 20V 가량의 양전위를 가질 수 있음을 측정 하였고, 이것을 COMSOL MULTIPHYSICS TOOL을 활용한 시뮬레이션과 비교하였다. 이 현상이 파워인가 전극이 플라즈마 영역에 노출되느냐에 따라 발생할 수 있음을 알게 되었고, 그 크기와 지속시간은 입력전력 및 블로킹 커패시터와 유전체 기판의 정전용량에 의존함을 확인 하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.1584-1585
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• 2011

분자의 전리(ionization)작용과 이온의 해리(dissociation)작용에 의한 유전체 내 방전해석을 위해서 전자, 양이온, 음이온의 생성과 소멸, 전자부착, 재결합 과정을 포함한 전하연속방정식, 전계에 의한 푸아송 방정식, 유전체 온도에 관한 열확산 방정식을 결합하여 해석하였다. 전계 방출 조건과 열전자 방출 조건이 경계조건으로 부여되었고 에너지 최소화 정류조건을 따르는 유한요소법(finite element method)을 이용하여 해석하였다. 비교적 작은 값을 가지는 확산성을 무시하고 대류성에 역점을 두어 발생하는 수치적 불안정은 인공확산항(artificial diffusion technique)을 도입하여 안정화하였다. 본 논문에서는 IEC standard 60897의 표준규격에 따른 2차원 축대칭 침-구 전극에 적용하여 제안된 다중물리해석기법의 타당성을 입증하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• v.63 no.4
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• pp.481-495
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• 2017

The present article examines the static response of multilayered magneto-electro-elastic (MEE) beam in thermal environment through finite element (FE) methods. On the basis of the minimum total potential energy principle and the coupled constitutive equations of MEE material, the FE equilibrium equations of cantilever MEE beam is derived. Maxwell's equations are considered to establish the relation between electric field and electric potential; magnetic field and magnetic potential. A simple condensation approach is employed to solve the global FE equilibrium equations. Further, numerical evaluations are made to examine the influence of different in-plane and through-thickness temperature distributions on the multiphysics response of MEE beam. A parametric study is performed to evaluate the effect of stacking sequence and different temperature profiles on the direct and derived quantities of MEE beam. It is believed that the results presented in this article serve as a benchmark for accurate design and analysis of the MEE smart structures in thermal applications.

• Nuclear Engineering and Technology
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• v.44 no.2
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• pp.113-150
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• 2012

The point we made in this paper is that, although detailed and precise three-dimensional (3D) whole-core transport calculations may be obtained in the future with massively parallel computers, they would have an application to only some of the problems of the nuclear industry, more precisely those regarding multiphysics or for methodology validation or nuclear safety calculations. On the other hand, typical design reactor cycle calculations comprising many one-point core calculations can have very strict constraints in computing time and will not directly benefit from the advances in computations in large scale computers. Consequently, in this paper we review some of the deterministic 3D transport methods which in the very near future may have potential for industrial applications and, even with low-order approximations such as a low resolution in energy, might represent an advantage as compared with present industrial methodology, for which one of the main approximations is due to power reconstruction. These methods comprise the response-matrix method and methods based on the two-dimensional (2D) method of characteristics, such as the fusion method.

• Progress in Superconductivity
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• v.13 no.3
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• pp.151-157
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• 2012

In this paper, we used E-J constitutive law and H-formulation to calculate magnetic field profile, current density, and magnetization of high temperature superconductor (HTS) placed in time varying applied magnetic field. Finite element method (FEM)-based software, Comsol Multiphysics 3.5a, was employed to simulate 2-dimensional model of a superconducting thin strip. The numerical results based on Kim's critical state model were compared with the case of strip in a perpendicular field in the Brandt's paper as well as experimental data observed by Scanning Hall Probe and SQUID.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.18 no.1
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• pp.16-20
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• 2017

A RF-MEMS (radio-frequency microelectromechanical-system) based DPDT (double pole double throw) switch for the Ku band has been designed and analyzed for this article. The switch topology is based on the FG-CPW (finite ground-coplanar waveguide) configuration of a microstrip-transmission line. An FEM-based multiphysics solver is used for the evaluation of the spring constant, stress distribution, and pull-in voltage regarding the requirements of the switch-beam unit. The electromagnetic performance of the switch is investigated for a $675{\mu}m$ thick silicon substrate. For the operational frequency of 14.5 GHz, an insertion loss better than -0.3 dB, a return loss better than -40 dB, and input/output- and output-port isolations better than -35 dB are achieved for the switching unit.