• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.126-132
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• 2016

본 연구는 전산유체역학 기법을 이용하여 수소 생산 플랜트의 개질 튜브 공정가스와 버너 가스 온도에 따른 화학반응과 열변형 특성을 분석한다. 개질로 내부의 온도는 약 800 K 내지 1000 K 이상으로 고온으로 유지되기 때문에 튜브의 열변형 문제가 심각하게 발생할 수 있다. 따라서 개질로의 구조건전성을 평가하고 안정된 생산력을 가진 장비를 운영하기 위해서 반응과 열변형 특성에 대한 이해는 필수적이다. 본 연구는 상용 전산해석 코드(ANSYS Fluent/Mechanical V.13.0)를 사용하여, 대류, 전도 및 복사 열전달을 포함한 복합 열전달과 난류유동을 3차원적으로 해석하였다. 특히, 열유동 특성에 따른 연성해석(Fluid-Solid Interaction: FSI)를 수행하였으며 고온 버너가스와 공정가스 운전조건에 따른 반응 특성과 열변형 변화를 분석하였다. 수치해석 결과, 개질 공정가스와 버너 가스의 주입온도가 각각 200 K 감소하면, 수소생성량은 최대 약 4 배, 최소 약 2 배 감소한다. 또한, 공정가스와 버너 가스의 주입온도에 따라 열변형은 최대 약 20%, 최소 약 15% 감소한다.

• Wind and Structures
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• 제28권4호
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• pp.255-270
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• 2019

Aerodynamic configurations of bridge decks have significant effects on the aerostatic torsional divergence and flutter forsuper long-span bridges, which are onset for selection of suitable bridge decksfor those bridges. Based on a cable-stayed bridge with double main spans of 1500 m, considering typical twin-box, stiffening truss and closed-box section, which are the most commonly used form of bridge decks and assumed that the rigidity of those section is completely equivalent, are utilized to investigate the effects of aerodynamic configurations of bridge decks on aerodynamic instability performance comprised of the aerostatic torsional divergence and flutter, by means of wind tunnel tests and numerical calculations, including three-dimensional (3D) multimode flutter analysis and nonlinear aerostatic analysis. Regarding the aerostatic torsional divergence, the results obtained in this study show twin-box section is the best, closed-box section the second-best, and the stiffening truss section the worst. Regarding the flutter, the flutter stability of the twin-box section is far better than that of the stiffening truss and closed-box section. Furthermore, wind-resistance design depends on the torsional divergence for the twin-box and stiffening truss section. However, there are obvious competitive relationships between the aerostatic torsional divergence and flutter for the closed-box section. Flutter occur before aerostatic instability at initial attack angle of $+3^{\circ}$ and $0^{\circ}$, while the aerostatic torsional divergence occur before flutter at initial attack angle of $-3^{\circ}$. The twin-box section is the best in terms of both aerostatic and flutter stability among those bridge decks. Then mechanisms of aerostatic torsional divergence are revealed by tracking the cable forces synchronous with deformation of the bridge decksin the instability process. It was also found that the onset wind velocities of these bridge decks are very similar at attack angle of $-3^{\circ}$. This indicatesthat a stable triangular structure made up of the cable planes, the tower, and the bridge deck greatly improves the aerostatic stability of the structure, while the aerodynamic effects associated with the aerodynamic configurations of the bridge decks have little effects on the aerostatic stability at initial attack angle of $-3^{\circ}$. In addition, instability patterns of the bridge depend on both the initial attack angles and aerodynamic configurations of the bridge decks. This study is helpful in determining bridge decksfor super long-span bridges in future.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.1061-1071
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• 2018

초대형 지하구조물인 해저터널은 평상시는 물론 지진 시에도 안정성을 확보하여야 한다. 특히 해저터널의 지진 시 주위 지반과의 상대적인 강성, 변위 차이에 의하여 다양한 지진 응답거동이 유발되므로 그 거동 특성을 예측하기가 쉽지 않다. 본 연구의 목적은 주위 지반과 물성이 다른 단층대를 통과하는 가상해저터널의 지진 시 동적 거동특성 파악이며, 이를 위하여 3차원 내진해석의 결과를 토대로 실내시험을 통해 단층대를 통과하는 해저터널의 동적 응답거동을 파악하였다. 이 때, 해저터널은 내진성능 향상을 위하여 가동세그먼트(Flexible Segment)가 적용된 형태를 고려하였다. 추후, 다양한 조건에서의 해석 및 시험을 통하여 검증된 결과를 획득하고 이를 바탕으로 다양한 지반의 3차원 내진해석을 통한 D/B 구축이 가능할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 3차원 내진해석의 결과를 검증하기 위하여 1 g 진동대 시험(1 g Shaking table test)을 수행하였다. 축소 모형시험의 상사율(1:100)을 고려하여 아크릴로 모형을 제작하고 3가지 Case의 시험을 수행하였다. 입력 지진파는 장, 단주기 지진특성을 모두 가진 인공지진파를 터널 진행방향과 직교하는 수평방향으로 가진 하였으며 단층대를 모델링하였다. 수치해석시 단층대를 모사하기 위하여 단층대의 탄성계수는 터널 주위 각 해당지반의 탄성계수의 1/5에 해당하는 값으로 가정하여 적용하였다. 그 결과 단층대의 물성이 증가함에 따라 가속도 감소를 확인할 수 있었으며 진동대 시험결과도 3차원해석결과와 동일한 경향을 나타냄을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제27권4호
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• pp.429-438
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• 2017

지질학, 자원공학의 다양한 분야에서 적용되는 중성자검층의 활용성과 측정값의 신뢰성을 높이기 위하여 Monte Carlo 알고리듬에 기초한 MCNP 모델링을 수행하였다. 본 연구에서는 중성자 존데와 지층의 수치모형화를 기본으로 존데 고유의 교정곡선과 MCNP 모델링으로 계산한 교정곡선과의 비교를 통해 모델링의 적정성을 확인하고 암상변화, 공극 유체 특성, 시추공 지름 변화, 케이싱 영향, 공내수 영향을 모델링 결과를 이용하여 고찰하였다. 모델링 결과, 암상 변화에 따른 중성자 계수율 비율의 변화를 정량적으로 파악하였다. 시추공 지름이 존데와 비슷한 3인치의 경우, 지름이 큰 경우보다 계수율의 비가 예상보다 높게 나타났다. 이와 같은 결과는 공내수 영향이 작은 영향으로 해석되었다. 케이싱 내에서의 반응과 나공에서의 반응을 비교할 때 전반적으로 차이가 작았으며 특히 지층의 공극률이 증가하면 케이싱 영향이 감소하여 구분이 어려웠다. 지하수위 상부에 대한 모델링 결과는 지하수위 하부와는 반대의 경향을 나타냈으며 지하수위 파악에도 정성적으로 이용이 가능할 것으로 예상된다. 다양한 시추공 환경에 대한 모델링 결과는 중성자검층 현장자료의 자료처리와 해석이 유용하게 이용될 것으로 예상된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.527-539
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• 2018

다수의 승객들이 이용하는 지하철은 안전과 공간의 쾌적한 환경관리가 필수적이며, 2003년 이후 기준 강화로 승강장 내에 스크린도어(PSD)를 반드시 설치해야 한다. 선행연구에 따르면 지하철 화재 시에 화재연기의 배연을 위해 배연설비의 설비용량 최적설계가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 선행연구의 실험 결과를 바탕으로 3차원 수치해석기법을 이용하여 PSD가 설치된 승강장 내에서 화재발생 시 배연시스템 별로 CO가스와 Smoke의 유동을 분석하였다. 본 연구의 결과 비상시 상부 배연설비만 가동한 경우에는 CO 가스와 Smoke 농도는 653.8 ppm과 $768.4mg/m^3$로 피난 시 승객들의 위험이 큰 것으로 분석되었으며, 모든 배연설비를 가동하고 화재측 PSD만을 개방한 경우 CO 가스와 Smoke 농도 36.0 ppm 및 $26.2mg/m^3$를 보이며 화재연기의 전파범위가 줄어드는 것으로 분석되었다. 모든 배연설비를 가동하고 화재측 PSD를 미개방한 경우에는 화재연기 유입이 발생하지 않아서 대피환경에 있어 가장 효과적인 배연모드로 분석되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.31-38
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• 2009

국내에서 터널 설계시 암반의 물리적, 역학적 특성에 따라서 $5{\sim}6$개의 암반등급으로 분류한 후 터널의 용도 및 특성을 고려하여 지보시스템을 결정하게 된다. 그러나 이와 같은 방법은 암반의 특성이 균일하다는 가정을 하고 있으며 암반특성이 종 방향으로 변화될 경우 이에 대한 지보시스템의 친정이 달라져야 한다. 본 연구는 3차원 수치해석 프로그램(FLAC3D)을 이용하여 NATM 터널시공시 암반특성의 종방향 변화가 암반분류 및 지보시스템 결정에 미치는 영향을 파악하고자 총 14Case를 현장의 시공순서를 고려한 해석을 수행하였다. 암반특성의 종방향 변화시 전 후방 암반의 강성차이가 작은 경우에는 암반경계를 기준으로 0.5D내외, 강성차이가 큰 경우에는 1.0D 내외의 범위에서 유리한 암반등급의 거동과는 다르므로 암반특성에 따라서 암반경계층을 기준으로 $0.5D{\sim}1.0D$구간을 안전측(보수적)으로 평가하여 설계에 반영하거나, 지보패턴을 하향조정하는 것이 시공성, 작업효율성, 공사기간 등의 측면에서 효과적일 것으로 판단된다.

• 전기화학회지
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• 제11권4호
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• pp.273-283
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• 2008

고분자 전해질 연료전지의 구성요소인 기체 확산층(Gas Diffusion Layer)은 반응물을 채널에서 MEA로 전달하며 동시에 생성물을 MEA에서 채널로 전달하는 역할을 한다. 기체 확산층의 기체 투과도가 클수록 기체 확산층을 통과하는 반응기체의 양이 증가하여 고분자전해질 연료전지 성능이 향상되며 물질전달과 함께 열전달이 이루어지기 때문에 생성열에 의한 MEA의 온도상승을 억제해준다. 본 연구에서는 기체 확산층의 기체투과도를 달리하여 전기화학 반응과 열 생성을 고려한 3차원 수치해석 모델을 통해 동일 반응면적을 가지는 직선형 채널과 곡사형 채널에 대해 열전달 및 물질전달 특성을 분석하였다. 수치해석 결과 직선형 채널의 경우 곡사형 채널에 비해 기체 확산층의 기체투과도에 따른 성능 변화가 크지 않았다. 이러한 이유는 직선형 채널에서 주된 물질전달은 확산에 의해 이뤄지기 때문이다. 곡사형 채널의 경우 기체투과도가 높을수록 대류에 의한 물질전달로 원활한 물질전달이 이뤄졌기 때문에 연료전지 성능이 증가 되었으며 원활한 물질전달이 열전달을 촉진하여 MEA의 온도를 낮추었다. 또한 곡사형 채널에서는 기체투과도가 작아질수록 확산에 의한 물질 및 열전달 특성을 보여주었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제3권3호
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• pp.27-37
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• 1983

본(本) 연구(硏究)는 경기도(京畿道) 설계심의회(設計審議會)에서 천마산(天馬山) 청소년(靑少年) 심신수련장(心身修練場) 현수교(懸垂橋) 설계심의시(設計審議時) 현수교(懸垂橋)의 동적(動的) 거동(擧動)에 대한 설계미비(設計未備)의 원인(原因)이 아직도 체계화(體系化)되지 못한 우리 나라 현수교(懸垂橋)의 설계자료(設計資料)와 지침(指針)의 불비(不備)함에 그 동기(動機)를 얻어, 유한요소법(有限要素法)을 적용(適用)하여 현수교(懸垂橋)의 비틀림진동(振動)에 대한 고유진동수(固有振動數)와 이에 상응(相應)하는 고유진동형(固有振動形)을 구(求)하였다. 실제(實際)로 현수교(懸垂橋)의 일반적(一般的) 거동(擧動)은 수직(垂直) 수평면(水平面) 내(內)에서의 연성(連成)된 운동(運動)으로 표시(表示)되지만 사용목적(使用目的)에 부합(附合)하여 그 진폭(振幅)을 미소(微小)하도록 제한(制限)하면 수직(垂直) 비틀림 진동(振動)은 단독(單獨)으로 비연성화(非連成化)할 수 있으며, 이에 따라 해석하였다. 1973년 6월에 개통된 Streamlined Box-Girder Type인 남해대교(南海大橋)와 Lateral Bracing으로 이루어진 단경간의 천마산(天馬山)의 현수교(懸垂橋)의 설계자료(設計資料)를 이용하여 수치해(數値解)를 얻었으며, 천마산(天馬山) 현수교(懸垂橋)의 경우(境遇) 보조(補助) 보강(補强)케이블의 유무(有無)에 따른 고유진동수(固有振動數)와 진동형(振動形)을 구(求)하여 비교(比較) 검토(檢討)하였다. 보강(補强)케이블의 유무(有無)에 따라 초기의 진동수(振動數) 등에서는 그 영향이 매우 뚜렷하였으나, 진동형(振動形)이 복잡해짐에 따라 보강(補强)케이블의 영향은 미약했거나 또는 오히려 역효과를 가져왔다. 남해대교(南海大橋)에 있어서 유한요소기법(有限要素技法)과 전자계산기에 의해 본(本) 연구(硏究)에서 구한 고유진동수(固有振動數)와 남해대교(南海大橋) 건설지(建設誌)에 있는 Frequency Equation으로 구한 값 또는 풍동실험(風洞實驗)에 의한 결과(結果) 등과 비교(比較) 검토(檢討)하였으며, 비교(比較) 결과(結果) 좋은 일치(一致)를 보여주었다.

• 지질공학
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• 제9권3호
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• pp.187-206
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• 1999

시추공 텔리뷰어 및 BIPS의 공내 검층자료를 이용하여 파쇄매질이 나타내는 투수율텐서를 수치적으로 계산하는 프로그램을 개발하였다. 본 프로그램은 검층자료의 분석을 통해 제공되는 불연속면의 방향과 두께등의 기하학적인 정보를 입력자료로 사용하며, EPM 모델에 근거한 관계식을 적용하여 투수율텐서를 구성하는 9개 성분의 상대적인 값을 계산한다. 거제시 일운면에 위치하는 연구지역 시추공을 대상으로 수리간섭 시험을 실시하여 암반의 이방성을 추정하였으며 BIPS 검층자료로부터 프로그램에 의하여 산정된 이론값과 비교, 분석하여 프로그램의 현장 적용성을 평가하였다. 수리간섭시험을 통하여 추정한 연구지역 암반의 수평적인 이방성비와 주축방향은 2.8 및 $N77^{\circ}CE$인 반면, 프로그램을 적용하여 산정한 값은 3.0 및 $N63^{\circ}CE$로 나타냈다. 두 결과가 불일치한 이유로는 수리간섭시험 해석결과의 신뢰성, EPM모델 및 3승법칙의 현장 적용성, 프로그램에서 가정한 단열의 크기-두께 관계식의 단순화 등의 문제점을 들 수 있다. 개발된 프로그램은 투수율텐서를 계산하는 초기모델로서 단열면의 거칠기, 충전물질의 충전정도 및 수리특성을 반영하는 수리인자의 적용을 통한 개선이 요구되며, 암반의 투수성이 양호하며 시추공 간의 거리가 가까운 연구지역에서 시추공간 수압시험을 실시할 때 3차원의 현장적용성 평가가 가능할 것으로 판단된다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제47권4호
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• pp.30-39
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• 2010

자기공명확산텐서영상(diffusion tensor magnetic resonance image, DT-MRI)으로부터 얻어진 확산텐서는 잡음에 민감하므로 주 고유벡터(principle eigenvector, PEV)의 필드에도 잡음이 포함되기 쉽다. 신경다발영상은 잡음에 매우 민감한 PEV로부터 얻어지기 때문에 실제 신경다발의 방향과 다를 수 있다. 따라서 잡음을 제거하기 위한 정규화(regularization) 과정이 필요하다. 본 연구에서는 고유값과 고유벡터를 정규화 하기 위한 방법으로 Dyadic Sorting(DS) 방법을 사용하였고 이를 구현하기 위한 알고리듬을 제시하였다. DS 방법은 $3\times3$ 화소에서의 고유값-고유벡터 쌍의 오버랩 정도를 측정할 수 있는 Intervoxel overlap function을 이용하여 고유값, 고유벡터를 재배열하는 방법이다. 본 연구에서는 이 방법을 3차원으로 적용하여 주 고유 벡터가 $45^{\circ}$인 합성영상과 임상데이터에 적용하였고, 그 결과 임상데이터의 피질척수로에 적용한 경우 제안한 DS 방법이 중간값 필터 방법에 비하여 AAE, AFA가 각각 79.97%~83.64%, 85.62%~87.76% 우수함을 보였다.