• Wind and Structures
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• 제38권1호
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• pp.59-74
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• 2024

Large Eddy Simulation (LES) is used to explore the influence of vibration frequency and amplitude on the aerodynamic performance of a rectangular cylinder with an aspect ratio of B/D=5 (B: breadth; D: depth of cylinder) at a Reynolds number of 22,000 near resonance frequency. In smooth flow conditions, the research employs a sequence of three-dimensional simulations under forced vibration with diverse frequency ratios f_e / f_o = 0.8-1.2 (f_e : oscillation frequency; f_o : Strouhal frequency when the rectangular cylinder is stationary ) and oscillation amplitudes A_h/D = 0.05 - 0.3. The individual influences of f_e / f_o and A_h/D on the characteristics of integrated and distributed aerodynamic forces are the focal points of discussion. For the integrated aerodynamic force, particular emphasis is placed on the analysis of the dependence of velocity-proportional component C₁ and displacement-proportional component C₂ of unsteady aerodynamic force on amplitude and frequency ratio. Near the resonance frequency, the dependencies of C₁ and C₂ on amplitude are stronger than that of frequency ratio. For the distributed aerodynamic force, the increase in frequency and amplitude promotes the position of the main vortex core and reattachment to the leading edge in the streamwise direction. In the spanwise direction, vibration enhances the spanwise correlation of aerodynamic force to weaken the three-dimensional effect of the flow field, and a lower frequency ratio and larger amplitude amplify this effect.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제7권1호
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• pp.1-12
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• 2004

진해만 해역에 있어서 적조발생역과 물질집적공간을 진단하기 위해서 수치모델링에 의해 하계 적조가 발생했을 때 환경요인의 변통에 따른 $Cha-{alpha}$ 분포와 물리과정의 기여도를 평가하였다. 해수유동모델에 의한 표층 잔차류는 무풍시와 풍속 2 m/sec이하일 때 진해만 서부해역과 동부해역에서 각각 남향과 북향 하는 흐름이 상접하는 공간이 예측되었고, 풍속이 강해질 때는 유속도 강해지고 유향도 크게 달라지는 것으로 나타났다. 생태계모델에 의해 하계 $Cha-{alpha}$를 예측한 결과, 진동만과 가덕수로 북단의 인근 해역에서는 20 mg/㎥ 이상으로 매우 높았고, 서부해역에서도 대부분 10 mg/㎥이상으로 진해만은 전역에서 하계에는 적조발생 가능성이 매우 높은 것으로 예측되었다. 현 상황에서 $Cha-{alpha}$현존량에 대한 물리과정량을 평가한 결과, 동부해역의 가덕수로 북단과 칠천도 주변, 서부해역의 진동만 내측 그리고 가조도 서쪽지역에서 물리과정량이 (+)로 계산되어 물질의 집적이 일어날 가능성이 큰 공간으로 평가되었고, 마산만, 행암만, 진동만, 원문만 및 고현만 등에서는 물리과정량이 (-) 즉, 발산지역으로 나타나서 물리과정량 보다는 생물학적인 증식과정이 큰 기여를 하는 것으로 고려되었다. 모델링과 현장관측자료 분석결과, 진해만 해역에 있어서 적조의 초기발생역은 마산만과 행암만으로 나타났다. 풍속의 증가는 $Cha-{alpha}$의 농도를 감소시키지만 물리적으로 집적하는 공간의 확대를 야기 시키는 것으로 예측되었고, 동남풍 계열보다는 북서풍 계열이 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 일사량 및 일조시간의 변통은 물리적 집적공간의 분포에는 큰 영향이 없었지만, $Cha-{alpha}$의 급격한 증감을 초래하는 것으로 시뮬레이션되었다. 육상오염부하량 자체만의 변동으로는 $Cha-{alpha}$를 적조발생 가능농도이하로 감소시키지는 않는 것으로 모델링되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.9-16
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• 2014

레벨셋 기법과 위상민감도를 이용하여 선형 탄성 구조물에 대하여, 초기 설계형상에 의존성이 없는 위상 및 형상 최적설계 기법을 개발하였다. 레벨셋 기법에서는 복잡한 위상 형상변화를 쉽게 다루기 위해 초기 영역은 고정한 채 레벨셋 함수로 표현되는 암시적 이동경계로 경계를 표현한다. 해밀턴-자코비(H-J) 방정식과 수치적으로 강건한 기법인 'up-wind scheme'은 컴플라이언스 목적함수를 최소화시키고 허용체적 제약조건을 만족시키면서, 초기 암시적 경계를 법선 속도장에 따라 최적의 형상으로 이끌어 낸다. 점근적인 정규화 개념에 근거하여, 구멍의 반지름을 0으로 접근시켜 형상 미분의 극한을 취한 위상민감도를 고려하였다. 최적조건으로부터 유도된 라그란지안의 감소 방향을 이용하여 H-J 방정식을 갱신하기 위한 속도장을 결정하였다. 개발한 방법에서는 위상민감도로부터 얻어지는 지표를 이용하여 구멍을 언제든지 어디에서나 생성가능하기 때문에 초기 구멍이 최적 형상을 얻기 위해 요구되지 않는다는 사실을 확인하였다. 또한 효율적인 최적화 과정을 위해서는 구멍 생성을 위한 조정변수의 적절한 선택이 중요함을 확인하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제41권5호
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• pp.478-489
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• 2020

대기 압력 변동을 측정하는 인프라사운드 관측 기술을 통하여 원거리 지표폭발 사고를 분석하였다. 2019년 12월 24일 전남 광양시에서 발생한 2차례 폭발 사고에서 발생한 인프라사운드 신호가 151-435 km 거리에 위치하는 12개 음파 관측소에 기록되었다. 당시 인프라사운드는 북북서 방향의 성층권 바람에 의해 약 40 km 고도에서 굴절되어 같은 방향에 분포하는 관측소에 도달하였다. 반면, 약 10 km 고도에서는 강한 서풍의 영향으로 대류권 굴절 신호가 북동 및 동쪽 방향에 위치하는 관측소에 도달하는 등 방향에 따라 상이한 전파 경로를 보였다. 대기 유효음파속도구조와 포물선 방정식 모델링을 통해 전파 경로상의 투과손실을 계산하고 폭발 지점으로부터 기준거리에서의 초과압력을 추정하였다. 추정된 초과압력은 초과압력-폭발량 관계식에 적용함으로써, 두 차례의 폭발은 각각 14, 65 kg TNT 폭발 에너지에 상응하는 것으로 계산되었다. 1차 폭발 당시에 폭발 충격으로 부속물이 대기 중으로 비산하는 현상이 관측되었고, 폭발충격에 의한 파편 운동과 초과압력 간의 관계식으로 1차 폭발의 에너지는 약 49 kg 이하 TNT 폭발에 상응하는 것으로 계산되었다. 본 연구에서 제안한 폭발 에너지 추정 방법은 향후 다양한 원거리 폭발 에너지 계산에 활용이 가능하리라 본다. 향후 계산 결과의 신뢰도를 높이기 위해서는 대기 속도구조 불확실성에 대한 연구와 다양한 발파 자료를 통한 검증 연구가 필요하다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권8호
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• pp.611-620
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• 2018

수치해석을 이용한 항공기 착빙 형상 예측의 정확도 향상을 위하여 거칠기 분포 예측이 가능한 해석적 모델이 개발되고 있다. 그러나 표면의 상태에 대한 정량적인 실험 결과가 거의 없어 해석적 모델을 검증하고, 경험적인 변수를 결정하는데 어려움을 겪고 있다. 이에 본 연구에서는 표면의 상태를 미시적 관점에서 분석하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 우선, 착빙 환경 변수인 온도와 자유류 속도에 따른 매끈한 표면의 넓이의 관계를 정량적으로 파악하였다. 그 결과 대기 온도가 높고 자유류 속도가 증가할수록 매끈한 표면의 넓이가 증가하였다. 그 다음으로 서리 얼음 표면과 유리얼음 표면의 특성을 분석하였다. 서리얼음 조건에서는 불투명한 원뿔 형태의 얼음 요소들이 유동 반대 방향으로 성장하고, 대기 온도가 증가함에 따라 원뿔 얼음 요소들의 길이와 간격이 감소하는 것을 확인하였다. 유리얼음 조건에서는 반투명한 얼음 덩어리를 날개 아랫면에서 관찰할 수 있었다. 이러한 원인은 중력의 영향이 큰 아랫면에서 주로 리블렛이 형성되고, 이와 같이 형성된 리블렛이 집중하여 얼어붙었기 때문이다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제36권4호
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• pp.279-284
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• 2011

Protected vegetable production area is greater than 26% of the total vegetable production area in Korea, and portion of protected production area is increasing for flowers and fruits. To secure stable productivity and profitability, continuous and intensive monitoring and control of protected crop production environment is critical, which is labor- and time-consuming. Failure to maintain proper environmental conditions (e.g., light, temperature, humidity) leads to significant damage to crop growth and quality, therefore farmers should visit or be present close to the production area. To overcome these problems, application of remote monitoring and control of crop production environment has been increasing. Wireless monitoring and control systems have used CDMA, internet, and smart phone communications. Levels of technology adoption are different for farmers' needs for their cropping systems. In this paper, potential of wireless remote monitoring of protected agricultural environment using CDMA SMS text messages was reported. Monitoring variables were outside weather (precipitation, wind direction and velocity, temperature, and humidity), inside ambient condition (temperature, humidity, $CO_2$ level, and light intensity), irrigation status (irrigation flow rate and pressure), and soil condition (volumetric water content and matric potential). Scenarios and data formats for environment monitoring were devised, tested, and compared. Results of this study would provide useful information for adoption of wireless remote monitoring techniques by farmers.

• 환경위생공학
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• 제9권2호
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• pp.8-23
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• 1994

During the period from Mar., 1991 to Feb., 1992 66 tSP samples were collected by Hi volume air sampler at 1 sampling site in Seoul and the amount of concentration of 21 components(SO$_{4}$$^{2-}$, NO$_{3}$$^{-}$, NH$_{4}$$^{+}$, Cl$^{-}$, Al, Ba, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, It Mg, Mn, Na, Ni, Pt Si, Ti, Zn, Zr ) were measured. And monthly and seasonal variation were surveyed and the principal component analysis( PCA ) were carried out with respect to these amount of pollutants, minimum of visibility and radiation on a horizontal surface. The total amount of soluble ion in water was high in order o(SO$_{4}$$^{2-}$> NO$_{3}$$^{-}$> N%'>Cl$^{-}$ and metal ion was high in order of Na> Ca>Si> Fe> Al> K> Mg> Zn> Pb> Cu>Ti> Mn > Ba> Cr> Zr> Ni> Cd. There was Seasonal variation in concentration for SO$_{4}$$^{2-}$, NH$_{4}$$^{+}$, Cl$^{-}$, Na, Al, Ca, Bt Mg, Fe and Si. It was assumed that the components of the highest concentration on April were depend on yellow sand and the frequency of wind velocity and direction. As the results of PCA, the amount of pollution components was able to characterized with two principal components(Z$_{1}$, Z$_{2}$ ). The first principal components Z$_{1}$ was considered to be a factor indicating the pollutants originated from natural generation and The second principal components Z$_{2}$ was considered to be a factor indicating the pollutants originated from human work. The monthly concentration of pollutants in ISP, minimum of visibility and radiation on a horizontal surface was possible to evaluate by the use of these two principal components Z$_{1}$ and Z$_{2}$ .

• 농업과학연구
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• 제38권4호
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• pp.747-752
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• 2011

Wireless technology has enabled farmers monitor and control protected production environment more efficiently. Utilization of USN (Ubiquitous Sensor Network) devices also brought benefits due to reduced wiring and central data handling requirements. However, wireless communication loses signal under unfavorable conditions (e.g., blocked signal path, low signal intensity). In this paper, performance of commercial wireless communication devices were evaluated for application to protected crop production. Two different models of wireless communication devices were tested. Sensors used in the study were weather units installed outside and top of a greenhouse (wind velocity and direction, precipitation, temperature and humidity), inside ambient condition units (temperature, humidity, $CO_2$, and light intensity), and irrigation status units (irrigation flow and pressure, and soil water content). Performance of wireless communication was evaluated with and without crop. For a 2.4 GHz device, communication distance was decreased by about 10% when crops were present between the transmitting and receiving antennas installed on the ground, and the best performance was obtained when the antennas were installed 2 m above the crop canopy. When tested in a greenhouse, center of a greenhouse was chosen as the location of receiving antenna. The results would provide information useful for implementation of wireless environment monitoring system for protected crop production using USN devices.

• Wind and Structures
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• 제30권5호
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• pp.465-474
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• 2020

Vortex-induced vibrations of a yawed flexible cylinder near a plane boundary are numerically investigated at a Reynolds number Re_n= 500 based on normal component of freestream velocity. Free to oscillate in the in-line and cross-flow directions, the cylinder with an aspect ratio of 25 is pinned-pinned at both ends at a fixed wall-cylinder gap ratio G/D = 0.8, where D is the cylinder diameter. The cylinder yaw angle (α) is varied from 0° to 60° with an increment of 15°. The main focus is given on the influence of α on structural vibrations, flow patterns, hydrodynamic forces, and IP (Independence Principle) validity. The vortex shedding pattern, contingent on α, is parallel at α=0°, negatively-yawed at α ≤ 15° and positively-yawed at α ≥ 30°. In the negatively- and positively-yawed vortex shedding patterns, the inclination direction of the spanwise vortex rows is in the opposite and same directions of α, respectively. Both in-line and cross-flow vibration amplitudes are symmetric to the midspan, regardless of α. The RMS lift coefficient C_L,rms exhibits asymmetry along the span when α ≠ 0°, maximum C_L,rms occurring on the lower and upper halves of the cylinder for negatively- and positively-yawed vortex shedding patterns, respectively. The IP is well followed in predicting the vibration amplitudes and drag forces for α ≤ 45° while invalid in predicting lift forces for α ≥ 30°. The vortex-shedding frequency and the vibration frequency are well predicted for α = 0° - 60° examined.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제7권7호
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• pp.1509-1513
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• 2003

선박 자율운항 시스템은 운항 안전성 확보, 운항능률의 향상, 선내 노동력 감소 및 작업환경 개선에 목표로 두고 있으며, 궁극적으로는 운항 경제성 확보를 통한 승선 인원의 최소화에 그 목적이 있다. 최근에는 적응제어방법 등을 응용하여 선박의 다양한 비선형성을 보상하고 선박의 회두각 유지제어, 항로 추적제어, 롤-타각제어, 선박 위치제어, 선박 자동접이안 등의 분야에 관한 연구가 수행중이며 실제 선박을 대상으로 한 응용연구가 진행 중에 있다. 선박의 Steering Machine에 의해 조정되는 Rudder angle과 선박의 회두각의 관계와 Load Condition은 선박운항 파라메터에 영향을 주는 비선형적인 요소로서 작용한다. 또한 외란 요소인 파도의 유속과 방향, 풍속과 풍량 등은 선박의 운항을 힘들게 하는 주요 요인이 된다. 따라서 선박 자율운항 시스템에는 다양한 비선형성을 극복할 수 있는 강인한 제어 알고리즘을 필요로 한다. 본 논문에서는 퍼지 알고리즘을 이용하여 선박의 비선형적인 요인 및 외란을 극복할 수 있는 선박 자율운항 시스템을 설계하고 시뮬레이션을 통행 제안된 알고리즘의 우수성을 확인하였다.