• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제27권4호
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• pp.143-153
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• 2006

The purpose of this work was to assess and quantify the beneficial effects of gas exchange, while testingto the various frequencies of the sinusoidal wave that was excited by the PZT actuator, for patients suffering from acute respiratory distress syndrome (ARDS) or chronic respiratory problems. Also, this paper considered a simulator to design a hollow type artificial lung, and a mathematical model was used to predict a behavior of blood. This simulation was carried out according to the Montecarno's simulation method, anda fourth order Runge-Kutta method was used to solve the equation. The experimental design and procedure are then applied to the construction of a new device to assess the effectiveness of the membrane vibrations. As a result, the vibration method is very effective in the increase of gas transport. The gas exchange efficiency for the vibrating intravascular lung assist device can be increased by emphasizing the following design features: consistent and reproducible fiber geometry, and most importantly, an active means of enhancing convective mixing of water around the hollow fiber membranes. The experimental results showed the effective performance of the vibrating intravascular lung assist device. Also, we concluded that important design parameters were blood flow rates, fiber outer diameter and oxygen pressure drop. Based on the present results, it was believed that the optimal level of blood flow rates was 200$cm^3$/min.

• Computers and Concrete
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• 제27권2호
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• pp.163-173
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• 2021

In this paper, the parameters of haunch height, reinforcement ratio and site condition were evaluated for the influence on the seismic performance of a composite precast fabricated utility tunnel by shaking table test and numerical simulation. The dynamic response laws of acceleration, interlayer displacement and steel strain under unidirectional horizontal seismic excitation were analyzed through four specimens with a similarity ratio of 1:6 in the test. And a numerical model was established and analyzed by the finite element software ABAQUS based on the structure of utility tunnel. The results indicated that composite precast fabricated utility tunnel with the good anti-seismic performance. In a certain range, increasing the height of haunch or the ratio of reinforcement could reduce the influence of seismic wave on the utility tunnel structure, which was beneficial to the structure earthquake resistance. The clay field containing the interlayer of liquefied sandy soil has a certain damping effect on the structure of the utility tunnel, and the displacement response could be reduced by 14.1%. Under the excitation of strong earthquake, the reinforcement strain at the side wall upper end and haunches of the utility tunnel was the biggest, which is the key part of the structure. The experimental results were in good agreement with the fitting results, and the results could provide a reference value for the anti-seismic design and application of composite precast fabricated utility tunnel.

• 한국지진공학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.163-170
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• 2023

In the fluid-structure interaction analysis, the finite element formulation is performed for the wave equation for dynamic fluid pressure, and the dynamic pressure is defined as a degree of freedom at the fluid nodes. Therefore, to connect the fluid to the structure, it is necessary to connect the degree of freedom of fluid dynamic pressure and the degree of freedom of structure displacement through an interface element derived from the relationship between dynamic pressure and displacement. The previously proposed fluid-structure interface elements use conformal finite element meshes in which the fluid and structure match. However, it is challenging to construct conformal meshes when complex models, such as water purification plants and wastewater treatment facilities, are models. Therefore, to increase modeling convenience, a method is required to model the fluid and structure domains by independent finite element meshes and then connect them. In this study, two fluid-structure interface elements, one based on constraints and the other based on the integration of nonsmooth functions, are proposed in nonconformal finite element meshes for structures and fluids, and their accuracy is verified.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5D호
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• pp.749-757
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• 2008

최근 집중호우나 태풍에 의한 홍수피해가 급증하면서, 댐방류시 하류하천의 홍수범람지역에 대한 가시화 정보가 요구되고 있다. 본 연구에서는 남강댐 하류지역을 대상으로 홍수범람지역을 가시화할 수 있는 3차원 GIS 시스템을 개발하였다. 먼저, TextureMaker와 HeightMaker 모듈을 이용하여 NGIS 수치지형도에서 추출한 DEM과 IKONOS 위성영상을 iWorld 엔진에 탑재 가능한 형태로 최적화 하였으며, 홍수분석모형(COSFIM)과 FLDWAV 수리모델을 이용하여 예측한 하천 횡단측선별 실시간 홍수위정보를 기반으로 댐하류 지역에 대한 홍수범람지역을 효과적으로 추출할 수 있게 되었다. 이러한 홍수범람 가시화 정보는 실시간 댐운영에 필요한 침수취약지역 파악 및 신속한 홍수재해 대처계획 수립에도 효과적으로 이용될 수 있다.

• 한국지리정보학회지
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• 제22권4호
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• pp.39-58
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• 2019

본 연구에서는 GPM 위성자료 및 분포형 강우-유출 모형 KIMSTORM2(KIneMatic wave STOrm Runoff Model2)을 이용하여 용담댐 유역(930㎢)을 대상으로 유출모의를 수행하였다. 모형의 유출해석은 2014년 08월 25일 05:00~17:00, 2017년 09월 11일 01:00~12:00, 2018년 06월 26일 23:00~06월 27일 10:00 총 3개의 집중호우 기간으로, 4가지 공간자료: (a) 7개의 지상관측소 강우를 Kriging 기법으로 공간내삽한 자료, (b) 원 GPM 자료, (c) 조건부합성(Conditional Merging, CM)으로 보정한 GPM(CM-GPM) 자료, (d) 지리적편차(Geographical Differential Analysis, GDA)로 보정한 GPM(GDA-GPM) 자료를 각각 준비하였다. 유출 보정은 유역내 3개의 수위관측지점(천천, 동향, 용담댐)을 대상으로 실시하였으며, 4가지 공간자료에 대하여 모형의 매개변수인 초기 토양수분량, 하천 Manning 조도계수, 유효투수계수를 각각 보정하였다. 보정결과는 결정계수(Determination coefficient, R²), Nash-Sutcliffe의 모형효율계수(NSE) 및 유출용적지수(Volume Conservation Index, VCI)를 산정하였다. 그 결과, 3개의 강우에 대한 Kriging, GPM, CM-GPM 및 GDA-GPM의 평균 NSE는 0.94, 0.90, 0.94, 0.94, R2는 0.96, 0.92, 0.97, 0.96, VCI는 1.03, 1.01, 1.03, 1.02로 보정되었다. R², NSE 및 VCI에 있어, CM-GPM과 GDA-GPM이 원 GPM보다 첨두유출량 및 유출용적에 있어 보다 잘 보정되었다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제10권2호
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• pp.129-138
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• 2005

대한해협과 거제도 동쪽 사이에 분포하고 있는 표층퇴적물의 지음향모델을 구현하기 위하여 18개 정점에서 채취한 시추 코어를 대상으로 퇴적물 조직, 물리적 성질(공극률, 함수율, 전밀도, 입자밀도, 전단응력) 및 지음향 특성(음파전달속도, 음파감쇠)을 측정하였다. 평균입도, 음파전달속도 및 전밀도는 연구지역의 외해로 갈수록 증가하며, 공극률은 감소하는 경향을 보였다. 퇴적물 특성을 통해 본 연구지역을 3개의 구역(구역 I: 낙동강으로부터 직접 퇴적물이 퇴적되는 지역:구역 II:낙동강 부유퇴적물이 남쪽 방향으로 이동 및 퇴적된 니질 퇴적물 지역; 구역 III: 조립질 잔류퇴적물이 퇴적되어 있는 지역)으로 구분 할 수 있었다. 평균입도, 음파전달속도 및 전밀도는 구역 I(각각 $7.4\Phi,\;1528m/s,\;1.6g/cm^3$)에서 구역 II(각각 $8.1\Phi,\;1485m/s,\;1.5g/cm^3$)로 줄어들다가 구역 $III(1.4\Phi,\;1664m/s,\;2.2g/cm^3)$으로 급격히 증가하는 경향을 보인다 반면, 공극률은 구역 $I(64.5\%)$에서 구역 $II(73.9\%)$로 증간하다 구역 $III(32.9\%)$으로 감소하는 반대의 경향을 보인다. 따라서 본 연구에서는 이러한 구역별 분석 및 측정된 자료와 계산된 음향특성 값을 이용하여 연구지역을 구역별로 나누어진 세분화된 지음향모델을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.2179-2183
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• 2008

지금까지 분포형 모형 개발에 대한 많은 노력이 있음에도 불구하고 여러 제약사항들에 의해 잠재력을 보여주는 정도로 활용되어 왔으나, 최근 급속도로 발전하는 컴퓨터의 계산능력, DEM 등 디지털정보의 구축이 진행되어 오고 있고, GIS 및 인공위성 영상기법의 발달로 공간적인 비균질성을 고려하여 유출과정에서 운동역학적인 이론을 기반으로 물의 흐름을 수리학적으로 추적해 나가는 물리적기반의 분포형 유출모형의 활용도가 높아지고 있다. 본 모형개발에 있어 이론적 배경이 된 모형은 1998년부터 일본 교토대학 방재연구소 코지리 연구실에서 개발 중인 Hydro-BEAM으로 유역 물순환의 건전성을 평가하기 위하여 장기간의 유역 내 유량, 수질을 시계열 및 공간적으로 파악하여 유역의 영향평가를 위해 개발된 물리적 기반의 격자구조를 가진 분포형 장기유출 모형이다. 유출량 계산은 유역내 수평 유출량산정 모듈로서 평면 분포형의 격자형을, 연직 분포형으로는 $A{\sim}B$층의 수평유출량은 하천으로 유입하고, C층은 하천유량에 영향을 미치지 않는 지하수층으로 가정하는 다층모형을 이용해서 A층, 지표 및 하도흐름은 운동파 법(kinematic wave)으로, $B{\sim}C$층의 유출량은 선형저류법으로 계산하는 모형이다. 본 연구에서는 격자흐름방향을 4방향에서 8방향으로 개선하였고, 모형의 각종 수문매개변수들을 GIS와 연계하여 직접 입력할 수 있도록 하였으며, 물리적기반의 침투과정을 모의할 수 있도록 Green & Ampt모듈을 추가하고, 향후 레이더 강우 및 수치예보강우의 홍수유출예측을 염두에 두고 격자강우량을 활용할 수 있도록 하는 등 홍수유출해석을 위한 분포형 강우-유출모형으로 개선 하였고, 이를 남강댐유역에 적용해 봄으로써 모형의 적용성을 검토해 보고자 하였다. 홍수기동안의 지표흐름과 지표하 흐름의 시간적 변화와 공간적 분포를 모의할 수 있었으며, 전처리과정으로서 ArcGIS 혹은 ArcView등의 GIS 프로그램을 이용하여 모형에 필요한 ASCII형태의 입력 매개 변수 자료들을 가공하였다. 또한 후처리과정으로서 모형의 수행결과인 유역내의 유출량 분포 등을 GIS상에서 나타낼 수 있도록 ASCII형태로 출력하도록 구성하였다. 남강댐유역을 대상으로 유역을 500m의 정방형 격자로 분할하고 수계망을 통하여 유역 출구까지 운동파이론에 의해 추적 계산하였으며, 수문곡선 비교결과 재현성 높은 결과를 보여주었다. 모형의 정확성 및 실용성에 대한 보다 정확한 평가를 위해서는 향후 다양한 강우 사상 혹은 다양한 크기의 유역에 대한 유출량의 재현성 및 매개변수 등에 검증이 이루어져야 할 것이다.

• 대한조선학회논문집
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• 제54권2호
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• pp.151-160
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• 2017

Growing demand and rapid development of the synthetic fiber rope in mooring system have taken place since it has been used in deep water platform lately. Unlike a chain mooring, synthetic fiber rope composed of lightweight materials such as Polyester(polyethylene terephthalate), HMPE(high modulus polyethylene) and Aramid(aromatic polyamide). Non-linear stiffness and another failure mode are distinct characteristics of synthetic fiber rope when compared to mooring chain. When these ropes are exposed to environmental load for a long time, the length of rope will be increased permanently. This is called 'the creep phenomenon'. Due to the phenomenon, The initial characteristics of mooring systems would be changed because the length and stiffness of the rope have been changed as time goes on. The changed characteristics of fiber rope cause different mooring tension and vessel offset compared to the initial design condition. Commercial mooring analysis software that widely used in industries is unable to take into account this phenomenon automatically. Even though the American Petroleum Institute (API) or other classification rules present some standard or criteria with respect to length and stiffness of a mooring line, simulation guide considers the mechanical properties that is not mentioned in such rules. In this paper, the effect of creep phenomenon in the fiber rope mooring system under specific environment condition is investigated. Desiged mooring system for a Mobile Offshore Drilling Unit(MODU) with HMPE rope which has the highest creep is analyzed in a time domain in order to investigate the effects creep phenomenon to vessel offset and mooring tension. We have developed a new procedure to an analysis of mooring system reflecting the creep phenomenon and it is validated through a time domain simulation using non-linear mooring analysis software, OrcaFlex. The result shows that the creep phenomenon should be considered in analysis procedure because it affects the length and stiffness of synthetic fiber rope in case of high water temperature and permanent mooring system.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.1-10
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• 2020

자유수면을 포함하는 파동장과 같이 단상의 경계가 시간발전에 따라 지속적으로 변화하는 경우나 액상과 기상이 혼합되는 문제에 있어서는 다상유동(multiphase flow) 문제를 적용하는 예가 증가하고 있다. 특히, 파동장과 같은 자유수면의 문제를 취급하는데 있어서는 혼합되지 않는 액상과 기상의 비압축성 뉴턴유체를 고려한 혼상류 모델이 적용되는 경우가 많다. 일반적으로 혼상류 모델은 각상의 경계면에 대한 시간기반 거동추적이 필수적이며, 궁극적으로는 계산의 정도를 좌우한다. 본 연구는 다양한 CFD 수치해석코드에 적용되고 있는 대표적인 VOF-type의 경계면 추적기법들의 이류성능을 평가하였다. 특히, 기존의 전통적인 VOF-type의 경계면 추적기법 및 이류계산에서 발생하는 수치확산을 최소화하기 위해 수치유속(numerical flux)을 제어하는 FCT 법의 효용성을 평가하고, 더불어 CIP 법을 활용한 자유수면 추적성능의 가능성을 고찰하였다. 그 결과, 본 연구에서 적용한 제한된 조건하에서는 수치확산 방지를 위해 수치확산방지 유속을 도입한 FCT-VOF 법이 가장 높은 경계면의 추적성능을 보였다. 본 연구에서 도출되는 결과는 다양한 수치해석코드에 적용되는 자유수면의 추적기법을 선택함에 있어서 중요한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2001년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.167-174
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• 2001

Reflection method using ultrasonic source has been attempted to obtain the information about tunnel lining structures composed of lining, shotcrete, water barrier and voids at the back of lining. In this work, two different types of sources, i.e. single-pulse source and sweep source, can be used. Single-pulse source with short time duration has the frequency content whose amplitudes tend to be concentrated around the dominant frequency, whereas sweep source with long time duration denotes a flat distribution of relatively larger amplitude over a broad frequency band, although the peak to peak amplitude of single-pulse source wavelet is equivalent to that of sweep source one. In traditional seismic application, a single-pulse source(weight drop, dynamite) is typically used. However, to investigate the fine structure, as it is the case in the tunnel lining structure, the sweep wavelet can be also a desirable source waveform primarily due to the higher energy over a broad frequency band. For the investigation purposes of sweep source, a physical modeling is a useful tool, especially to study problems of wave propagation in the fine layered media. The main purpose of this work was using a physical modeling technique to explore the applicability of sweep source to the delineation of inner layer boundaries. To this end, a two-dimensional physical model analogous to the lining structure was built and a special ultrasonic sweep source was devised. The measurements were carried out in the sweep frequency range 10 ∼ 60 KHz, as peformed in the regular reflection survey(e.g. roll-along technique). The measured data were further rearranged with a proper software (cross-correlation). The resulting seismograms(raw data) showed quitely similar features to those from a single-pulse source, in which high frequency content of reflection events could be considerably emphasized, as expected. The data were further processed by using a regular data processing system "FOCUS" and the results(stack section) were well associated with the known model structure. In this context, it is worthy to note that in view of measuring condition the sweep source would be applied to benefit the penetration of high frequency energy into the media and to enhance the resolution of reflection events.