• 한국해양공학회지
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• 제35권5호
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• pp.360-368
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• 2021

The need for energy harvesting in marine environments is gradually increasing owing to the energy limitation of marine robots. To address this problem, a catamaran-type sail drone (CSD), which can harvest marine energies such as wind and solar, was proposed in a previous study. However, it was designed and manufactured without considering the stability, optimal hull-form, and maintenance. To resolve these problems, a CSD with two keels, a performance estimator, V-shape hulls, and modularized components is proposed and its mechanism is developed in this study. To verify the performance of the CSD, the performance estimation using smoothed-particle hydrodynamics (SPH) and the heading control using fuzzy logic controller (FLC) are performed. Simulation results show the attitude stability of the CSD and the experimental results show the straight path of the CSD according to wind conditions. Therefore, the CSD has potential applications as an energy harvesting system.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2023년도 제67차 동계학술대회논문집 31권1호
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• pp.395-398
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• 2023

본 논문에서는 물리 기반 옷감 시뮬레이션과 SPH(Smoothed particle hydrodynamics) 기반의 유체 시뮬레이션 간의 상호작용에서 표현되는 다양한 물리적 효과를 GPU 기반으로 빠르게 표현할 수 있는 프레임워크를 제안한다. 기존 기법과는 다르게 수치적 안정성을 개선하기 위해 CCD(Continuous collision detection)를 활용하였으며, 모든 연산이 GPU에서 동작하기 때문에 매우 빠르게 옷감과 유체의 상호작용 장면인 다공성 재질, 기공 흐름, 흡수, 방사, 확산을 모델링할 수 있다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.9-16
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• 2017

젖은 헤어 또는 동물의 털 시뮬레이션에서 응집력과 강성(stiffness)을 처리하는 것은 어려운 문제이다. 격렬한 움직임을 갖는 헤어나 털이 물에 젖게 되면 끝이 뭉치고 빳빳해지는 현상이 나타나게 되는데, 이는 달리는 동물이나 헤드뱅잉 하는 장면 등에서 쉽게 관찰 할 수 있다. 기존의 방법들은 정해진 시뮬레이션 시나리오에서 이 문제를 해결하려고 했지만 여전히 젖은 헤어의 특징을 묘사하기 위한 일반적인 방법이 존재하지 않는다. 이 문제를 해결하기 위해 우리는 응집력과 강성에 대한 새로운 모델링 방법을 제안한다. 기존 연구들은 물이 모발에 흡수되는 현상을 모델링 하는데 초점을 맞춘 반면, 우리는 젖은 모발의 움직임을 사실적으로 표현하는데 집중한다. 젖은 헤어는 마른 헤어와는 다르게 인접한 모발들끼리 응집력이 작용하여 서로 뭉치는 형태를 띄며, 물의 포화도가 높아질수록 빳빳해지는 독특한 물리적 특성이 나타난다. 제안된 기법의 핵심은 SPH (smoothed particle hydrodynamics) 기반의 표면 장력 모델을 확장하여 응집력을 표현하고, 강성 제약을 두어 모발의 탄성력을 조절하는 것이다. 우리 기법은 젖은 모발이 격렬한 움직임에서도 응집력을 잘 유지할 수 있도록 도와주며, 물의 포화도에 따른 모발의 빳빳함을 표현하여 사실적인 젖은 헤어 시뮬레이션 결과를 보여준다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제14권5호
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• pp.932-940
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• 2011

This study describes computational simulation results in 2-dimensional and 3-dimensional space concerning large scale gap test(LSGT) by using commercial hydrocode such as AUTODYN and LS-DYNA to analyze the detonation phenomenons of high explosives. To consider the possibilities of LSGT simulation, we used Lee - Tarver reaction rate model of PBX-9404 and Comp-B which were implemented AUTODYN's material library. Also we have tried the diverse numerical schemes such as Lagrangian, Eulerian and ALE(Arbitary Lagrangian Eulerian), SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) in LSGT simulations. After LSGT simulations, we compared the simulation results with published results to verify the LSGT simulations. According to the LSGT simulations, we have concluded as follows. In 2-dimensional and 3-dimensional space, Lagrangian solver provided the most reliable results based on analysis time and accuracy. When using two hydrocodes in 2-dimensional space, the simulation results are almost same except one explosive model. We have verified the modeling method and simulation results of the LSGT by using the commenrcial hydrocode in this study.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.687-693
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• 2016

항공기의 가속도 운동이나 급격한 선회는 연료탱크 내부에서 슬로싱(연료 쏠림) 현상을 발생시킨다. 급격한 기동으로 발생하는 슬로싱 현상은 연료탱크 내부에 장착되는 구성품들에 상당한 하중으로 작용될 수 있다. 심각한 상황에서는 연료탱크 내부 구성품 및 배관의 파손이 발생하여 연료탱크 자체의 찢어짐으로도 이어질 수 있다. 따라서, 슬로싱 현상에 대해 연료탱크 내부 구성품이 구조 건전성을 보유하도록 설계되어야만 승무원의 생존성을 향상시킬 수 있다. 이러한 점을 고려하여 연료탱크 내부 구성품의 설계를 위해서는 구성품에 작용하는 슬로싱 하중의 확보가 선행되어야 한다. 본 논문에서는 회전익 항공기용 연료탱크 내부에서 발생할 수 있는 슬로싱 수치해석을 수행하여 내부 구성품에 작용하는 슬로싱 하중을 고찰하였다. 슬로싱 수치해석을 위해 입자법을 기반으로 하는 유체-구조 연성해석을 수행하였고, 미군사 규격(MIL-DTL-27422D)에서 규정하는 시험조건을 수치해석 조건으로 적용하였다. 수치해석 결과로써 슬로싱 현상에 의해 회전익항공기용 연료탱크 내부 구성품에 작용하는 하중과 최대 등가응력을 분석함으로써 유체-구조 연성해석을 통해 슬로싱 하중을 고려할 수 있는 설계 데이터 확보 가능성을 검토하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.724-729
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• 2017

회전익항공기용 연료탱크의 중요한 성능 중의 하나인 내충격성능은 충돌충격시험을 통해 검증된다. 충돌충격시험은 작용하는 하중이 매우 높기 때문에 실패 위험이 큰 시험인데, 만약, 연료탱크가 내충격 요구조건을 불만족하게 되면 항공기 전체 개발 일정에 심각한 차질을 줄 수 있다. 따라서, 초기 설계단계부터 연료탱크 충돌충격시험에 대한 수치해석을 수행하여 실물시험에서의 실패 가능성을 최소화 하려는 노력이 수행되어 왔다. 최근, 국내개발 회전익항공기의 항속거리를 증가시키기 위한 목적으로 외부 보조연료탱크 개발이 진행되고 있다. 본 연구에서는 해당 외부 보조연료탱크의 내충격 성능의 검토를 위해 현재까지 진행되어 온 충돌충격시험에 대한 수치해석 결과를 제시하였다. 수치해석 방법으로는 유체-구조 연성해석 방법인 입자법을 적용하였고, 미군사규격에서 규정하고 있는 시험조건을 해석조건으로 반영하였다. 또한, 실물 연료탱크 소재의 시편시험을 통해 기 확보된 바 있는 물성데이타를 수치해석에 적용하였다. 그 결과로 연료탱크 외피 및 피팅 부위의 등가응력을 계산하고 내부 장착품의 거동과 작용 하중을 분석함으로써 외부 보조연료탱크의 내충격성 설계를 위한 데이터 확보 가능성을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.709-713
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• 2017

일반적으로 항공기용 연료탱크는 평상시에는 연료 보관이 주요 기능이지만, 추락과 같은 긴급한 상황에서는 연료탱크의 건전성은 승무원의 생존 가능 여부와 직결된다. 특히, 항공기의 외부 보조 연료탱크가 조류충돌(bird strike)에 의한 파손으로 누유가 발생하게 되면 승무원의 생존성에 큰 위협이 될 수 있다. 이 때문에 항속거리 확장을 위한 보조연료탱크가 항공기 외부에 설치되는 경우에는 조류충돌에 대한 연료탱크의 건전성 입증이 요구된다. 본 연구에서는 외부 보조연료탱크용 복합재 컨테이너의 조류충돌 상황에 대한 영향성 분석을 위해 충돌해석 전용 소프트웨어를 사용하여 수치해석을 수행하였다. 수치모사를 위해 컨테이너 구조물은 쉘 유한요소를 사용하여 유한요소로 모델링하고 유체와 조류는 입자법을 사용하여 모델링 하였다. 수치해석 결과로 조류충돌에 의한 내부 유체의 거동을 살펴보고 구조물의 최대 변형량과 변형률을 계산하였으며 보조연료탱크 장착용 복합재 컨테이너의 최대응력 수준을 파악하여 외부 보조연료탱크 개발 초기 단계에서 조류충돌 영향성을 반영하기 위한 데이터 확보 가능성을 타진하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1B호
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• pp.95-109
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• 2008

본 연구에서는 LDS 난류응력 모형, Van Rijn의 pick up 함수를 활용하여 일정 경사부에서의 파랑의 이행과 천수, 연이은 쇄파현상, plunging breaker에 후행하는 해저질의 역동적인 부유와 down rush와 후행 파랑에 의한 표사의 재분배를 수치모의 하였다. 이 과정에서 해저질과 소통하는 저면 유체력에 대한 quadratic law를 중심으로 한 기존의 연구 성과들은 정상상태에 기초하여 급속히 가속되고 감속되는 swash 대역의 수리특성을 반영할 수 없다는 결론에 도달하고 이러한 인식에 기초하여 새로운 산출방법이 제시되었다. 새로운 산출방법을 토대로 수치모의하여 비선형 천수과정의 일반적인 특징, 동조 비동조 고차 조화성분으로 전이된 파랑에너지로 인해 상당히 예리하고 왜도된 파형, 파형의 마루로부터 시작되는 물입자 자유낙하, 착수로 인한 커다란 물보라의 형성, 물보라 형성층의 해변으로의 이행, wave finger (Narayanaswamy와 Dalrymple, 2002), swash 대역에서 진행되는 부유사 순환과정, swash 대역에서 처오름으로 인해 부유된 부유사 무리의 off shore 방향으로의 순 이동 등이 비교적 정확히 재현되는 등 상당히 고무적인 결과를 얻을 수 있었다. 이러한 결과는 기존의 Euler 좌표계에서 정의되는 파랑모형과 이동경계 기법의 한계를 뛰어 넘는 것으로 향후 보다 정확한 침식해석이 가능 할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권1A호
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• pp.25-33
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• 2011

본 논문에서는 폭발에 의한 폭풍파 및 파편 충돌하중을 받는 강판보강 콘크리트 패널의 충돌손상거동 수치해석이 수행된다. 폭발로 인해 발생되는 순간 동역학적인 충돌손상 메커니즘은 매우 복잡하며, 이에 대한 실험적 연구 또한 막대한 비용과 시설이 요구되기 때문에 explicit 유한요소해석 프로그램인 AUTODYN을 이용하여 수치적 연구가 수행된다. 그러나, 단일의 수치해석기법을 적용하여 폭풍파 및 파편의 충돌에 의한 손상거동을 명확히 모사하기에는 한계가 있다. 따라서 수치해석의 정확성 및 효율성을 높이기 위해 Euler-Lagrange, SPH(smoothed particle hydrodynamics)-Lagrange 기법을 커플링하는 복합적 수치해석(multi-solver coupling) 기법이 제안된다. 제안된 해석기법과 2차원 축대칭 모델을 적용하여 강판보강 유무에 따른 콘크리트 패널의 충돌손상거동 해석이 수행된다. 수치해석 결과 무보강 콘크리트 패널의 경우, 파편 충돌에 의해 파쇄 및 관통이 발생되었고 강판보강 콘크리트 패널의 경우 강도 및 강성의 증가로 인해 관통이 발생되지 않았고 최대처짐 및 파편억제효과가 나타났다. 해석결과는 기존의 실험결과와 비교하여 잘 일치되었고 제안된 복합적 수치해석 기법은 충돌손상에 대한 보강성능을 평가하는데 효과적으로 적용가능하다.