• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.63-72
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• 2020

본 연구의 목적은 원자로 1400(APR 1400) 원자력 발전소(NPP)의 원자로 격납건물(RCB) 내진성능에 대해 상이한 수치모델과 지진 주파수 성분의 영향을 평가하는 것이다. 집중 질량 막대 모델(lumped-mass stick model, LMSM)과 3차원 유한요소모델(three-dimensional finite element model, 3D FEM)의 두 가지 수치 모델이 시간이력해석을 수행하기 위해 개발되었다. LMSM은 기존의 집중 질량 보-요소를 사용하여 SAP2000으로 구성하였으며, 3D FEM은 각기둥 입체-요소를 사용하여 ANSYS로 작성되었다. 저주파수 및 고주파수 성분을 고려한 두 그룹의 지진파를 시간이력해석에 적용하였다. 저주파수 지진파의 응답스펙트럼을 NRC 1.60의 설계 스펙트럼과 일치되도록 조정하여 작성하였으며, 고주파수 지진파는 10Hz ~ 100Hz의 고주파수 범위를 갖도록 생성하였다. RCB의 지진응답은 다양한 높이에서 층응답스펙트럼으로 검토하였다. 수치해석 결과, 저주파수 지진에 의한 구조물의 FRS 결과는 두 수치 모델에서 매우 유사한 결과를 보였다. 하지만, 고주파수 지진에 의한 LMSM의 FRS 결과는 고차 고유 주파수 영역에서 3D FEM과 큰 차이를 보였으며, RCB의 낮은 높이에서 명확한 차이를 보였다. 3D FEM이 정확한 구조물의 응답을 나타내는 것으로 가정한다면, RCB의 LMSM은 고주파수 지진에 의한 FRS 결과의 고차 고유 주파수 영역에서 일정 수준의 불일치성을 내포하고 있다.

• 한국임상수의학회지
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• 제31권6호
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• pp.495-501
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• 2014

본 연구는 다양한 전산화단층촬영기기와 촬영 프로토콜의 차이에 따른 모형물의 부피와 Hounsfield unit (HU) 수치의 차이를 평가하고 이 후 전산화단층촬영술을 이용하여 결석의 부피와 HU 수치를 포함한 다양한 인자들을 평가하고 이 중 체외충격파쇄석술에 의한 결석의 분쇄를 예측할 수 있는 인자를 찾고자 하였다. 다양한 직경의 100 HU 인공종양 5개를 (직경 3.0-12.0 mm) 이용하여 모형물을 만들었으며, 이 모형물의 부피와 HU 수치를 Siemens사의 2채널, GE사의 4채널과 64채널, 그리고 Philips사의 64채널 전산화단층촬영기기를 사용하여 평가하였다. 또한 각각의 전산화단층촬영기기에서 동일한 조건으로 collimation만 thin collimation과 thick collimation으로 변화를 주어 모형물을 촬영한 후 모형물의 부피와 HU 수치를 평가하였다. 평가자간 (inter-observer) 재현성을 평가하기 위해 3명의 수의영상의학 전공의가 연구에 참여하였으며 이중 한 명의 수의사가 평가자내 (intra-observer) 재현성을 평가하기 위해 모형물의 부피와 HU 수치를 2주 간격으로 총 3번 측정하였다. 부피의 평가자간 재현성과 평가자내 재현성은 k=0.9994, k=0.9969로 아주 우수하였으며, HU 수치의 평가자간 재현성과 평가자내 재현성 역시 k=0.9984, k=0.9655로 아주 우수하였다. 다양한 전산화단층촬영기기와 collimation 차이에 따른 부피와 HU 수치의 차이는 모두 통계학적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 그러나 부피의 경우 collimation이 얇을수록 부피의 정확도가 증가하는 경향을 보였다. 본 연구 결과를 토대로 향후 진행될 결석의 부피 및 HU 수치의 평가 시 전산화단층촬영기기의 차이에 따른 영향을 받지 않으리라 판단되어 Siemens사의 2채널 전산화단층촬영기기만을 사용하였으며, 비록 통계학적으로 유의적인 차이는 없었지만 부피의 정확도를 더 높이기 위하여 얇은 collimation을 사용하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제26권2호
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• pp.93-99
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• 2001

해부학적으로 단순한 수학적인형팬텀의 한계를 극복하기 위한 voxel 머리팬텀을 제작하고 BNCT(Boron Neutron Capture Therapy) 시행 시 선량분포를 계산하였다. 일반목적 몬테칼로 코드인 MCNP4B의 반복구조 알고리즘을 이용하여 voxel 몬테칼로 계산체계를 수립하였고 두 가지 물질로 구성된 예시적 voxel 팬텀과 기하체조합팬텀의 계산값 비교를 통해 계산체계를 검증하였다. 미국 NLM(National Library of Medicine)에서 제공하는 VHP man 인체단층사진에 대한 분할 및 색인작업을 통해 voxel 머리팬텀을 제작하여 AP 및 PA 방향에서 입사하는 넓고 평행한 광자 및 중성자빔에 대한 선량값을 MIRD 팬텀의 계산값과 비교한 결과 중성자빔 AP 방향조사 시 MIRD 팬텀에서는 볼 수 없는 안구로 인한 중성자 감쇠현상을 확인할 수 있었다. 3차원 정밀계산이 필요한 BNCT 시술시 선량분포계산을 위해 뇌 중앙에 직경 5cm의 구형 뇌종양 체적을 정의하고 뇌와 종양의 붕소 함량을 조정하여 10keV 및 40keV 상부입사 중성자에 의한 장기별 흡수선량을 계산한 결과 종양에 $30{\mu}g/g$, 정상세포에 $3{\mu}g/g$의 붕소를 주입한 경우 붕소함량이 없을 때에 비해 2배 가량 큰 선량을 보였다. 본 연구를 통해 voxel몬테칼로기법을 이용한 선량평가체계를 수립하였고 정밀한 선량계산을 필요로 하는 치료방사선분야 선량계산에 실제 인체에 가까운 voxel팬텀의 응용가능성을 제시하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제11권2호
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• pp.117-122
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• 2000

해상도가 뛰어나며 디지털영상으로 저장하므로 공간에 제약을 받지 않으며 재사용이 가능하다는 장점으로 현재 국내 병원에서는 Imaging Plate(IP)가 필름을 대체해가고 있는 추세에 있다. 본 연구는 진단용으로 사용되는 If를 이용하여 치료영역에서 선량측정용도로의 가능성 여부를 알아보고자 하였다. 실험을 하는데 사용되었던 IP는 Fuji사의 ST-V$_{A}$라는 모델이고 가속기는 Varian 2100C의 6 MV 광자선을 사용하였다. 먼저 전리함으로 측정한 심부선량을 기준으로 If로 측정한 값과 비교를 하였다. 조사문 선량(portal dose)을 측정하기 위하여 SSD=100 cm 위치에 두께 14 cm 되는 폴리스틸렌 팬텀을 놓고 그 밑에 전자포탈영상기구(Electronic Portal Imaging Device: EPID)가 위치한 지점에서 상대적 흡수선량(Off Axis Ratio: OAR)을 측정 그리고 계산하였다. 이때 전리함, 필름(Kodak X-Omat V) 및 IP를 전자포탈영상기구와 같은 위치에 놓고 측정을 하였고 이에 더하여 EGS4 몬테칼로전산모사를 통하여 조사문 선량을 계산하였다. 심부선량(PDD)을 측정한 결과 IP는 BaFBr:Eu$^{2+}$의 인광물질로 이루어져 있기 때문에 물보다 전자밀도가 높아 산란선에 매우 민감함을 알 수 있었다. 따라서 현재 진단영역에서 사용되고있는 IP는 심부선량측정계로는 적합하지 않다. 그러나 IP는 반음영외부부분(outside penumbra)을 제외한 조사문 선량측정에 비교적 정확한 것으로 밝혀졌다 또한 IP를 치료위치 확인용으로 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제6권6호
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• pp.459-477
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• 2006

A theoretical research project is undertaken to develop integrated analysis and design tools for long span composite beams in modern high-rise buildings, and it aims to develop non-linear finite element models for practical design of composite beams. As the first paper in the series, this paper presents the development study as well as the calibration exercise of the proposed finite element models for simply supported composite beams. Other practical issues such as continuous composite beams, the provision of web openings for passage of building services, the partial continuity offered by the connections to columns as well as the behaviour of both unprotected and protected composite beams under fires will be reported separately. In this paper, details of the finite elements and the material models for both steel and reinforced concrete are first described, and finite element studies of composite beams with full details of test data are then presented. It should be noted that in the proposed finite element models, both steel beams and concrete slabs are modelled with two dimensional plane stress elements whose widths are assigned to be equal to the widths of concrete flanges, and the flange widths and the web thicknesses of steel beams as appropriate. Moreover, each shear connector is modelled with one horizontal spring and one vertical spring to simulate its longitudinal shear and pull-out actions based on measured load-slippage curves of push-out tests of shear connectors. The numerical results are then carefully analyzed and compared with the corresponding test results in terms of load mid-span deflection curves as well as load end-slippage curves. Other deformation characteristics of the composite beams such as stress and strain distributions across the composite cross-sections as well as distributions of shear forces and slippages in shear connectors along the beam spans are also examined in details. It is shown that the numerical results of the composite beams compare well with the test data in terms of various load-deformation characteristics along the entire deformation ranges. Hence, the proposed analysis and design tools are considered to be simple and yet effective for composite beams with practical geometrical dimensions and arrangements. Structural engineers are strongly encouraged to employ the models in their practical work to exploit the full advantages offered by composite construction.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.269-282
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• 2008

일반적으로 터널설계와 관련된 수치해석에서 강지보의 효과가 고려되지 않고 있다. 최근 연약한 지반에 위치하는 얕은 터널 건설의 증가에 따라 터널의 안정성 해석에 강지보가 굴착으로 재 분포된 하중의 일부를 부담한다는 개념 하에 숏크리트와 함께 강지보의 효과를 적용한 사례가 늘고 있다. 이와 같은 해석에서 강지보는 여러 방법으로 고려될 수 있다. 본 논문에서는 숏크리트와 강지보의 발생응력을 알아보기 위하여 FLAC 2D를 이용하여 (1) 강지보를 고려하지 않는 일반적인 방법, (2) 숏크리트의 모멘트를 고려하지 않는 등가합성단면법, (3) 숏크리트와 강지보의 압축력과 휨모멘트를 모두 고려하는 등가합성단면법, 그리고 (4) 각각의 빔 요소로서 모델링하는 방법을 포함하는 4가지 방법에 대해 수치해석을 실시하였다. 그 결과, 강지보의 지보효과를 고려한 경우가 그렇지 않은 방법에 비해 현실적이며 경제적인 설계에 접근할 수 있는 것으로 나타났다. 강지보를 고려하는 3가지 해석방법은 지반 조건에 따라 조금씩 다른 경향을 나타내므로 설계조건 및 상황에 맞는 적절한 사용이 필요하다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.296-296
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• 2014

We investigate experimentally and theoretically the splitting of surface plasmon (SP) resonance peaks under TE- and TM-polarized illumination. The SP structure at infrared wavelength is fabricated with a 2-dimensional square periodic array of circular holes penetrating through Au (gold) film. In brief, the processing steps to fabricate the SP structure are as follows. (i) A standard optical lithography was performed to produce to a periodic array of photoresist (PR) circular cylinders. (ii) After the PR pattern, e-beam evaporation was used to deposit a 50-nm thick layer of Au. (iii) A lift-off processing with acetone to remove the PR layer, leading to final structure (pitch, $p=2.2{\mu}m$; aperture size, $d=1.1{\mu}m$) as shown in Fig. 1(a). The transmission is measured using a Nicolet Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) at the incident angle from $0^{\circ}$ to $36^{\circ}$ with a step of $4^{\circ}$ both in TE and TM polarization. Measured first and second order SP resonances at interface between Au and GaAs exhibit the splitting into two branches under TM-polarized light as shown in Fig. 1(b). However, as the incidence angle under TE polarization is increased, the $1^{st}$ order SP resonance peak blue-shifts slightly while the splitting of $2^{nd}$ order SP resonance peak tends to be larger (not shown here). For the purpose of understanding our experimental results qualitatively, SP resonance peak wavelengths can be calculated from momentum matching condition (black circle depicted in Fig. 2(b)), $k_{sp}=k_{\parallel}{\pm}iG_x{\pm}jG_y$, where $k_{sp}$ is the SP wavevector, $k_{\parallel}$ is the in-plane component of incident light wavevector, i and j are SP coupling order, and G is the grating momentum wavevector. Moreover, for better understanding we performed 3D full field electromagnetic simulations of SP structure using a finite integration technique (CST Microwave Studio). Fig. 1(b) shows an excellent agreement between the experimental, calculated and CST-simulated splitting of SP resonance peaks with various incidence angles under TM-polarized illumination (TE results are not shown here). The simulated z-component electric field (Ez) distribution at incident angle, $4^{\circ}$ and $16^{\circ}$ under TM polarization and at the corresponding SP resonance wavelength is shown in Fig. 1(c). The analysis and comparison of theoretical results with experiment indicates a good agreement of the splitting behavior of the surface plasmon resonance modes at oblique incidence both in TE and TM polarization.

• 대한조선학회지
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• 제22권1호
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• pp.45-53
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• 1985

For the analysis of vertical vibrations of a ship's hull, the Timoshenko beam analogy is accepted up to seven or eight-node modes provided that the system parameters are properly calculated. As to the shear coefficient, it has been a common practice to apply the strain energy method or the projected area method. The theoretical objection to the former is that it ignores lateral contraction due to Poisson's ratio, and the latter is of extreme simplifications. Recently, Cowper's and Stephen's shear coefficient formulas have drawn ship vibration analysts' attentions because these formulas, derivation of which are based on an integrations of the equations of three-dimensional elasticity, take Poisson's ratio into account. Providing computer programs for calculation of the shear coefficient of ship sections modeled as thin-walked multicell sections by each of the forementioned methods, the authors calculated natural vibration characteristics of a bulk carrier and of a container ship by the transfer matrix method using shear coefficients obtained by each of the methods, and discussed the results in comparision. The major conclusions resulted from this investigation are as follows: (1) The shear coefficients taking account of the effects of Poisson's ratio, Cowper's $K_c$ and Stephen's $K_s$, result in higher values of about 10% in maximum as compared with the shear coefficient $K_o$ based on the conventional strain energy methods; (a) $K_c/K_o{\cong}1.05\;and\;K_s/K_o{\cong}1.10$ for ships having single skin side-shell such as a bulk carrier. (b) $K_c/K_o{\cong}1.02\;and\;K_s/K_o{\cong}1.05$ for ships having longitudinally through bulkheads and/or double side-shells in the portion of the cargo hod such as a container carrier. (2) The distributions of the effective shear area along the ship's hull based on each of $K_o,\;K_c\;and\;K_s$ are similar each another except the both end portions. (3) Natural frequencies and mode shapes of the hull based on each of $K_c\;and\;K_s$ are of small differences as compared each other. (4) In cases of using $K_c\;or\;K_s$ in ship vibration analysis, it is also desirable to have the bending rigidity be corrected according to the effective breadth concept. And then, natural frequencies and mode shapes calculated with the bending rigidity corrected in the above and with each of $K_o,\;K_c\;and\;K_s$ result in small differences as compared each another. (5) Referring to those mentioned in the above (3) and (4) and to the full-scale experimental results reported by Asmussen et al.[17], and considering laboursome to prepare the computer input data, the following suggestions can safely be made; (a) Use of $K_o$ in ship vibration analysis is appropriate in practical senses. (b) Use of $K_c$ is appropriate even for detailed vibration analysis of a ship's hull. (6) The effective shear area based on the projected area method is acceptable for the two-node mode.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제31권2호
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• pp.183-188
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• 2008

본 연구의 목적은 방사선치료용 선형가속기의 품질관리를 수행하기 위한 2차원이온전리함배열의 유용성을 검증하기 위함이다. 물팬톰과 필름으로 수행하던 기존의 품질관리 방법을 2차원이온전리함배열(MatriXX, Wellhofer Dosimetrie, Germany)을 이용하여 유용성을 검증하였다. MatriXX는 1,020개의 평판형 전리함(용적: $0.08\;cm^3$, 직경: 4.5mm, 높이: 5mm, 배열간격: 7.62mm)이 일정한 간격으로 $24{\times}24\;cm^2$의 면적에 배열 되어있다. MatriXX의 유용성을 검증하기 위해 연속된 5개월에 걸쳐 선량균등도, 에너지($TPR_{20,10}$), 그리고 절대 선량을 측정하여 물팬톰과 $0.65\;cm^3$ (FC65G, Wellhofer Dosimetrie, Germany) Farmer형 이온전리함을 통해 얻은 값과 비교, 분석하였다. MatriXX 측정 시 폴리스틸렌 고체 팬톰(${\rho}:\;1.18\;g/cm^3$)을 이용하였으며, MatriXX 고유의 커버 물질의 밀도와 두께(${\rho}:\;1.06\;g/cm^3$, t: 0.36 cm)를 물과 등가의 값으로 환산하여 적용하였다. 또한, 기하학적 점검을 위한 예비실험에서 콜리메이터의 회전축과 하프빔의 접합부를 필름측정의 결과와 비교하였다. 선량계측학적 실험 결과, MatriXX로 얻은 데이터와 물팬톰의 결과가 모든 항목에서 ${\pm}1%$ 이내의 일치를 보였다. 기하학 품질관리의 예비 실험 결과 기존의 필름방식과 유사한 결과를 얻었으며, 기하학적 품질관리의 정량적 분석 가능성을 제시하였다. 본 연구를 통해 주기적인 선형가속기의 품질관리에서 물팬톰과 필름을 대체할 수 있는 MatriXX의 유용성을 확인하였으며, 향후 비용절감과 시간과 인력을 절감할 수 있는 품질관리의 새로운 방법을 제시하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권4호
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• pp.363-371
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• 2023

한 척의 선박을 건조하기 위해서는 다양한 크기의 블록(block)들을 이동 및 탑재해야 한다. 이러한 과정에서 블록의 체결 방법 및 각 조선소 설비 특성에 맞는 다양한 기능에 부합하는 러그를 사용하고 있다. 블록 구조의 중량 및 형태에 따라서 러그의 크기와 형상이 다양하며, 샤클(shackle)이 체결되는 홀 주변에 부족한 강성을 보완하기 위하여 덧판(doubling pad)을 용접하여 구조를 보강한다. 리프팅(lifting) 조건별 러그의 설계를 하는 방법은 보 이론(beam theory)에 의한 수계산 방법과 유한요소해석 모델링을 이용한 구조해석을 수행하고 있다. 해석적 방법의 경우, 요소의 종류와 모델링 방법에 따라서 결과 차이가 발생하여 표준화된 평가법의 정립이 필요한 상황이다. 이러한 모호한 방법론 적용 시 블록의 이동 및 반전(turn-over) 과정 중에서 심각한 안전 문제를 유발할 가능성이 있다. 본 연구에서는 러그의 실제 탑재공정에 따른 구조 응답을 평가할 수 있는 모델링 조건, 평가법을 확정하고자 다양한 변수의 영향을 수치 구조해석을 통하여 비교 및 분석하였다. 러그 홀(hole) 주변 덧판부와 용접 비드(bead)를 표현한 모델링 기법이 가장 실제적인 거동 결과를 주고 있다. 실제 러그와 동일한 조건(용접부 비드만 주재료와 연결)의 모델링에 등가하중을 적용한 결과는 MPC 하중 적용 결과보다 낮은 최종강도를 나타낸다. 더불어 해석 시간 단축을 위해서 2차원 쉘(shell) 요소를 적용한 경우, 덧판 두께를 85% 수준으로 감소시켜서 안전사용하중을 예측할 수 있음을 확인하였다. 논문에서 검토한 다양한 변수의 영향들 결과는 러그 설계 및 안전사용하중 예측에 근거 자료로 활용될 것으로 기대된다.