• 대한기계학회논문집B
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• 제35권8호
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• pp.757-762
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• 2011

본 연구에서는 표면에 사인주기의 온도변화를 주었을 때 인체피부 조직의 온도변화에 대해 연구 하였다. 표피, 진피 및 피하조직으로 이루어진 피부 각 층의 서로 다른 물성치의 영향을 Pennes 열전달 방정식을 이용한 수치해석방법으로 풀이하여 조사하였다. 각 조직의 서로 다른 물성치가 온도분포에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 또 물성치 변화의 영향을 많이 받는 진피부분에 대해서 관류율의 영향을 조사하였다. 해석 결과 동일한 물성치를 사용한 경우와 달리 서로 다른 물성치를 사용하였을 때, 피부깊이에 따른 온도분포가 불연속적으로 나타났다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제14권1호
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• pp.76-85
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• 2002

부유식 방파제는 고정식 방파제에 비하여 항 내·외 해수교환성은 우수한 반면, 항내 정은도가 다소 저하되는 특징이 있다. 따라서, 설계초기단계에서 부유식 방파제의 여러 평면배치 대안에 대하여 항내 정온도를 적절히 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 기존의 시간의존완경사 방정식을 부유식 방파제 설치안에 대해서도 적용할 수 있도록 하기 위하여 부유식 방파제의 반사와 투과를 동시에 반영할 수 있는 일종의 반사-투과 경계조건을 정식화하였다. 본 경계조건의 성능을 검토하기 위하여 이차원 및 삼차원 해석을 수행한 결과, 수치해석에 입력된 반사 및 투과율이 수치적으로 잘 구현됨을 확인하였다. 마지막으로 본 반사-투과 경계조건을 부유식 방파제가 설치되어 있는 가상적 항만에 적용하였으며, 본 수치해석이 부유식 방파제의 실해역 설치를 위한 실무에서도 충분히 효과적으로 이용될 수 있음을 예시하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권9호
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• pp.983-989
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• 2011

본 연구에서는 경제요소법을 이용한 프레팅 마멸 예측을 위한 수치적 알고리즘을 개발하였다. 반무한체 해석을 통해 사각조각면위의 균일분포하중과 탄성변형량의 관계로부터 접촉 계면의 응력을 계산하였고 Archard wear 모델을 이용해 각 격자의 마멸 깊이를 계산하여 접촉면의 형상을 예측할 수 있는 알고리즘을 제시하였다. 본 연구의 정확성을 검증하기 위해 McColl 등의 연구와 비교하였고 개발된 알고리즘을 구접촉 모델에 확장하여 그 유용성을 확인하였다. 아울러 프레팅 해석의 효율적인 계산을 위해 한 step당 사이클 증가량인 step cycle이 해의 정확성에 미치는 영향을 검토하여 step cycle 설정의 중요성을 제시하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권5호
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• pp.365-373
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• 2021

In this study, evaporation of LN2 non-spreading pool on concrete plate was dealt with experimentally. The thermophysical properties of concrete, which is a composite material, were obtained by minimizing the difference between the numerical analysis results obtained from the assumed properties and the results from experiments. The thermal energy required for evaporation of the liquid pool is supplied from the concrete plate and the wall of the container. As a result of the measurement, the thermal energy flowing in from the wall was negligible compared to the one supplied from the concrete plate. It was found that the measured evaporation rate of the liquid pool by the heat energy supplied through the concrete plate agrees well with the PTC model except for the initial section of the experiment. The validity of the semi-infinite assumption and the one-dimensional assumption, which are the main conditions of the PTC model, was also verified through experiments. The evaporation rate model in the non-spreading pool discussed in this study can provide a basic frame for the one in the spreading pool, which is a meaningful result considering that the spreading pool is very realistic compared to the non-spreading pool.

• Tribology and Lubricants
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• 제38권3호
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• pp.84-92
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• 2022

In Part I, developed was a method to obtain the stress field due to an edge dislocation that locates in an elastic half plane beneath the contact edge of an elastically similar square wedge. Essential result was the corrective functions which incorporate a traction free condition of the free surfaces. In the sequel to Part I, features of the corrective functions, F_kij,(k = x, y;i,j = x,y) are investigated in this Part II at first. It is found that F_xxx(ŷ) = F_xyx(ŷ) where ŷ = y/η and η being the location of an edge dislocation on the y axis. When compared with the corrective functions derived for the case of an edge dislocation at x = ξ, analogy is found when the indices of y and x are exchanged with each other as can be readily expected. The corrective functions are curve fitted by using the scatter data generated using a numerical technique. The algebraic form for the curve fitting is designed as F_kij(ŷ) = $\frac{1}{\hat{y}^{1-{\lambda}}I+yp}$$\sum_{q=0}^{m}{\left}$$\left[A_q\left(\frac{\hat{y}}{1+\hat{y}} \right)^q \right]$ where λ_I=0.5445, the eigenvalue of the adhesive complete contact problem introduced in Part I. To investigate the exponent of F_kij, i.e.(1 - λ_I) and p, Log|F_kij|(ŷ)-Log|(ŷ)| is plotted and investigated. All the coefficients and powers in the algebraic form of the corrective functions are obtained using Mathematica. Method of analyzing a surface perpendicular crack emanated from the complete contact edge is explained as an application of the curve-fitted corrective functions.

• Geomechanics and Engineering
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• 제31권5호
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• pp.477-488
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• 2022

Pile composite foundation (PCF) has been commonly applied in practice. Existing research has focused primarily on semi-infinite media having equal pile lengths with little attention given to the effects of inclined bedrock and dissimilar pile lengths. This investigation considers the effects of inclined bedrock on vertical loaded PCF with dissimilar pile lengths. The pile-soil system is decomposed into fictitious piles and extended soil. The Fredholm integral equation about the axial force along fictitious piles is then established based on the compatibility of axial strain between fictitious piles and extended soil. Then, an iterative procedure is induced to calculate the PCF characteristics with a rigid cap. The results agree well with two field load tests of a single pile and numerical simulation case. The settlement and load transfer behaviors of dissimilar 3-pile PCFs and the effects of inclined bedrock are analyzed, which shows that the embedded depth of the inclined bedrock significantly affects the pile-soil load sharing ratios, non-dimensional vertical stiffness N₀/wdE_s, and differential settlement for different length-diameter ratios of the pile l/d and pile-soil stiffness ratio k conditions. The differential settlement and pile-soil load sharing ratios are also influenced by the inclined angle of the bedrock for different k and l/d. The developed model helps better understand the PCF characteristics over inclined bedrock under vertical loading.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.549-558
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• 2012

본 논문에서는 레벨셋 방법을 이용하여, 소음을 차단하기 위한 음향 구조물의 형상 최적설계를 수행하였다. 형상 최적설계의 목적은 특정한 각도와 각속도로 입사되는 입사파에 대해서 음향 투과율(acoustic transmittance)이 최소가 되도록 음향 결정의 형상(inclusion shape)을 결정하는 것이다. 음향 결정 구조에서는 음향이 흩어져 있는 결정 구조에 의해서 굴절되기 때문에 결정 모양을 조정함으로써, 음향 거동을 제어할 수 있다. 본 연구에서는 음향 구조물로 결정이 수평방향으로는 주기적으로 무한히 분포하고 수직방향으로는 유한한 층간 구조를 가지고 있는 소음 방어벽(Noise barrier)을 고려한다. 주기적 구조물을 고려하기 때문에 결정의 좌와 우에 Bloch 이론을 적용해 주기적 경계조건을 부과하였고, 소음 방어벽 위와 아래에는 임피던스 행렬(impedance matrix)를 이용하여, 무한 균질 영역과 소음 방어벽 사이의 음파 투과를 모사하였다. 결정의 위상과 형상변화를 묘사하기 위해서 레벨셋 방법(level set method)을 사용하였다. 레벨셋 방법에서는 초기 영역을 고정시킨 상태에서, 레벨셋으로 표현되는 임시적 경계(implicit moving boundary)를 변화시킴으로써 복잡한 형상을 다룰 수 있다. 몇몇 수치적 예제를 통해, 제시된 방법의 적용성을 검증하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.11-22
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• 2010

이 논문에서는 댐-호소계의 선형 및 비선형 지진응답 해석을 시간영역에서 엄밀히 수행할 수 있는 해석법을 제시하였다. 댐-호소계는 (1) 선형 또는 비선형으로 거동하는 댐체와 (2) 깊이가 균일하다고 가정한 호소 원역 및 (3) 댐체와 호소 원역 사이 불규칙한 형상의 근역의 세가지 부구조물로 구성된 연계 시스템으로 정식화되었다. 댐체는 선형 또는 비선형 유한 요소로 모델링되고, 호소 원역은 무한 영역으로의 에너지 방사를 엄밀하게 표현할 수 있도록 주파수영역에서 개발된 변위기반 전달경계를 시간영역에서의 포갬적분으로 변환하여 시간증분법과 결합이 용이하게 하였다. 호소 근역을 댐체와 호소 원역이라는 두 개의 부구조물 사이에 저장된 압축성 유체로 모델링하였다. 이 논문에서는 세 개의 부구조물로 구성되는 댐-호소계에 대해 비선형 시간영역 해석을 용이하게 하는 시간증분법을 유도하여 제시하였고 개발된 해석법을 다양한 형상의 댐-호소계의 지진응답 해석에 적용하여 그 정확성을 검증하였다. 이에 추가하여 제시한 기법을 콘크리트 댐의 비선형 지진응답 해석에 적용하여 손상 정도와 부위를 해석 결과로서 보여주었으며 동시에 제시한 기법이 내진성능 평가 등 실무에 바로 활용될 수 있음을 입증하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제31권4호
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• pp.423-434
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• 1995

수산업분야의 생력화와 조업공정의 단축으로 새로운 활로를 개척할 수 있는 방안으로 보조기계들의 유압화 및 대형화에 사용되는 후벽 유압실린더는 작동응력 거동의 분석과 파손예측의 정확성이 강구되어야만 기계고장으로 인한 해난사고의 개연성을 미연에 감소시킬 수 있다. 균일한 내압을 받는 대형선박용 유압실린더를 수치해석적 방법인 경계요소법을 사용하여 각종 응력 해석의 시도는 엄밀해나 유한요소법의 결과와 비교적 양호하게 일치하고 있다. 축대칭 형상에 대한 반경방향 응력이나 원주방향 응력의 BEM 해석결과는 단일절점과 이중절점 모두 최대 25MPa의 압축응력이나 최대 52MPa의 인장응력이 작용하고 있으므로 재료의 허용응력내에서 작동하고 있음을 알 수 있다. 이중절점 형상함수(double node shape function)를 사용하여 원통형 형상의 구조물에 대한 수치계산 결과의 정확도를 높힐수 있었으며 입력데이터의 증가는 오차감소에 기여하였으나 프로그램의 실행시간(run-time)을 증가시켰다. 코너에서의 트랙션벡터의 불연속 현상을 해결하기 위한 이중절점의 사용은 영역 내부해의 안정성을 확보하였고 경계부근에서의 내부해의 발산을 제거하기 위한 이중지수형 적분법 사용은 해석결과의 오차를 효과적으로 감소시켰다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.334-334
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• 2013

In the past decade, the infrared detectors based on intersubband transition in quantum dots (QDs) have attracted much attention due to lower dark currents and increased lifetimes, which are in turn due a three-dimensional confinement and a reduction of scattering, respectively. In parallel, focal plane array development for infrared imaging has proceeded from the first to third generations (linear arrays, 2D arrays for staring systems, and large format with enhanced capabilities, respectively). For a step further towards the next generation of FPAs, it is envisioned that a two-dimensional metal hole array (2D-MHA) structures will improve the FPA structure by enhancing the coupling to photodetectors via local field engineering, and will enable wavelength filtering. In regard to the improved performance at certain wavelengths, it is worth pointing out the structural difference between previous 2D-MHA integrated front-illuminated single pixel devices and back-illuminated devices. Apart from the pixel linear dimension, it is a distinct difference that there is a metal cladding (composed of a number of metals for ohmic contact and the read-out integrated circuit hybridization) in the FPA between the heavily doped gallium arsenide used as the contact layer and the ROIC; on the contrary, the front-illuminated single pixel device consists of two heavily doped contact layers separated by the QD-absorber on a semi-infinite GaAs substrate. This paper is focused on analyzing the impact of a two dimensional metal hole array structure integrated to the back-illuminated quantum dots-in-a-well (DWELL) infrared photodetectors. The metal hole array consisting of subwavelength-circular holes penetrating gold layer (2DAu-CHA) provides the enhanced responsivity of DWELL infrared photodetector at certain wavelengths. The performance of 2D-Au-CHA is investigated by calculating the absorption of active layer in the DWELL structure using a finite integration technique. Simulation results show the enhanced electric fields (thereby increasing the absorption in the active layer) resulting from a surface plasmon, a guided mode, and Fabry-Perot resonances. Simulation method accomplished in this paper provides a generalized approach to optimize the design of any type of couplers integrated to infrared photodetectors.