• Coupled systems mechanics
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• 제2권3호
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• pp.231-253
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• 2013

The impact of spar-nacelle-blade coupling on edgewise dynamic responses of spar-type floating wind turbines (S-FOWT) is investigated in this paper. Currently, this coupling is not considered explicitly by researchers. First of all, a coupled model of edgewise vibration of the S-FOWT considering the aerodynamic properties of the blade, variable mass and stiffness per unit length, gravity, the interactions among the blades, nacelle, spar and mooring system, the hydrodynamic effects, the restoring moment and the buoyancy force is proposed. The aerodynamic loads are combined of a steady wind (including the wind shear) and turbulence. Each blade is modeled as a cantilever beam vibrating in its fundamental mode. The mooring cables are modeled using an extended quasi-static method. The hydrodynamic effects calculated by using Morison's equation and strip theory consist of added mass, fluid inertia and viscous drag forces. The random sea state is simulated by superimposing a number of linear regular waves. The model shows that the vibration of the blades, nacelle, tower, and spar are coupled in all degrees of freedom and in all inertial, dissipative and elastic components. An uncoupled model of the S-FOWT is then formulated in which the blades and the nacelle are not coupled with the spar vibration. A 5MW S-FOWT is analyzed by using the two proposed models. In the no-wave sea, the coupling is found to contribute to spar responses only. When the wave loading is considered, the coupling is significant for the responses of both the nacelle and the spar.

• Geomechanics and Engineering
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• 제19권1호
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• pp.11-20
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• 2019

The use of electrokinetic dissipation method to study the fluid flow law in micro-pores is of great significance to reservoir rock microfluidics. In this paper, the micro-capillary theory was combined with the coupling model of the seepage field and the current field under the excitation of the harmonic signal, and the coupling theory of the electrokinetic effect under the first-order approximation condition was derived. The dissipation equation of electrokinetic dissipation and viscous resistance dissipation and its solution were established by using Green's function method. The physical and mathematical models for the electrokinetic dissipation of reservoir rocks were constructed. The microscopic mechanism of the electrokinetic dissipation of reservoir rock were theoretically clarified. The influencing factors of the electrokinetic dissipation frequency of the reservoir rock were analyzed quantitatively. The results show that the electrokinetic effect transforms the fluid flow profile in the pores of the reservoir from parabolic to wavy; under low-frequency conditions, the apparent viscosity coefficient is greater that one and is basically unchanged. The apparent viscosity coefficient gradually approaches 1 as the frequency increases further. The viscous resistance dissipation is two orders of magnitude higher than the electrokinetic effect dissipation. When the concentration of the electrolyte exceeds 0.1mol/L, the electrokinetic dissipation can be neglected, while for the electrolyte solution (<$10^{-2}M$) in low concentration, the electrokinetic dissipation is very significant and cannot be ignored.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.241-247
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• 2019

밴드갭은 기계적 파동의 전파가 금지되는 특정 주파수 범위를 의미한다. 본 연구는 경사도 기반의 설계 최적화 방법을 사용하여 낮은 가청 주파수 범위에서 밴드갭을 갖는 3차원 켈빈 격자를 설계하는 것을 목적으로 하고 있다. 블로흐 이론을 이용하여 무한주기 격자에서의 탄성파 전파를 해석하고, 기하학적으로 엄밀한 빔 이론에서 선형화를 통해 얻은 전단 변형 가능한 빔 모델을 사용하여 격자 구조 연결선을 모델링하였다. 주어진 격자 구성에서 중립 축 및 단면 두께를 B-spline 함수를 이용한 아이소-지오메트릭 매개화를 통해 설계 변수로 정의하고, 격자 구조의 밴드갭의 크기를 극대화하는 최적 설계를 수행하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제22권2호
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• pp.56-61
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• 2019

셀 기반 유한 차분법을 사용하여 P파 속도와 밀도 변화를 고려한 3차원 시간 영역 음향 파동 전파 모델링에서 성능을 향상시킬 수 있는 방법을 살펴보았다. 일반적인 유한 차분법에서는 격자점에 탄성파 속도 또는 밀도와 같은 물성을 할당하고 계산하지만 셀 기반 유한 차분법에서는 이러한 물성을 격자점 사이의 셀에 할당한다. 격자점에서의 차분식 계산을 위해서는 주변 셀의 물성 평균값을 이용하는데 이로 인해 일반적인 유한 차분법에 비해 계산량이 증가하게 된다. 이 연구에서는 이러한 계산량 문제를 개선하기 위해 메모리를 추가로 사용하여 모델링 시간을 30 % 이상 줄일 수 있었다. 또한 밀도가 제한적으로 변화하는 매질에서 셀 기반 유한 차분법과 일반 유한 차분법을 함께 사용하여 모델링 성능을 추가로 향상시킬 수 있었다.

• 산업융합연구
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• 제18권6호
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• pp.99-105
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• 2020

일반적으로 모발에 웨이브를 형성시키기 위해서 시술하는 퍼머넌트 웨이브 중에서도 가장 자연스럽고 탄력있는 웨이브를 얻기 위해서 열을 이용한 시술을 선호한다. 이에 본 연구는 퍼머넌트 웨이브 시술시 사용되는 로드의 열 형성도에 따라서 모발에 미치는 표면적인 모발의 손상도를 주사전자현미경을 활용하여 측정하였다. 로드의 열 형성이 웨이브에 미치는 영향력을 알아보기 위해 열 로드에서 전달되는 온도를 측정하고 웨이브를 시술하여 웨이브 된 둥근 모양의 형태대로 모발을 절단한 후 처치를 하였다. 주사전자현미경 관찰에서 뜨거운 열이 직접적으로 닿은 부분은 모발이 끊어진 것을 확인할 수 있었는데 끊어진 면이 매끄러운 현상을 보였다. 본 연구의 결과로는 퍼머넌트 웨이브시에 사용되는 열 로드는 열 전달이 로드 전체에 고르게 전달되는 특성을 가지고 있는 재질을 활용하고 로드의 구조 또한 중요함을 인식하고 미용 업계에서 활발한 연구가 이뤄져야 할 것으로 사료된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제41권5호
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• pp.761-773
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• 2021

This study presents a 3D non-linear finite element (FE) assessment of dynamic soil-structure interaction (SSI). The numerical investigation has been performed on the time domain through a Finite Element (FE) system, while considering the nonlinear behavior of soil and the multi-directional nature of genuine seismic events. Later, the FE outcomes are analyzed to the recorded in-situ free-field and structural movements, emphasizing the numerical model's great result in duplicating the observed response. In this work, the soil response is simulated using an isotropic hardening elastic-plastic hysteretic model utilizing HSsmall. It is feasible to define the non-linear cycle response from small to large strain amplitudes through this model as well as for the shift in beginning stiffness with depth that happens during cyclic loading. One of the most difficult and unexpected tasks in resolving soil-structure interaction concerns is picking an appropriate ground motion predicted across an earthquake or assessing the geometrical abnormalities in the soil waves. Furthermore, an artificial neural network (ANN) has been utilized to properly forecast the non-linear behavior of soil and its multi-directional character, which demonstrated the accuracy of the ANN based on the RMSE and R² values. The total result of this research demonstrates that complicated dynamic soil-structure interaction processes may be addressed directly by passing the significant simplifications of well-established substructure techniques.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권11호
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• pp.37-45
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• 2006

1970년대 중반부터 bender elements를 이용하여 흙 공시체의 전단파 속도를 측정하는 기술이 발전되어 왔다. 얇은 피에조 세라믹판과 탄성 매질을 겹쳐서 만든 bender elements는 삼축입축시험장치의 저판(base)와 top cap에 설치하여 액츄에이터와 트랜스듀스로 각각 사용하여 공시체의 전단파 속도를 측정하고 있다. bender elements를 현장에 적용하는 예비 단계로, 최적의 벤더 제작과 기하학적 배치에 대한 연구를 실내 카올리나이트 토조에서 수행하였다. 이 예비시험에서 개발된 bender element를 사용하여 갯벌에서 크로스홀 방식과 인홀 방식으로 탄성파 시험을 수행하였다. 일련의 bender elements를 깊이 2m까지 삽입하여 현장시험의 적용성을 확인하였다. 추후 깊은 심도까지 삽입할 수 있는 맨드렐(mandrel)과 관입장치를 개발하여 연약지반의 탄성파 속도 측정 장치 개발을 완성하고자 한다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제11권5호
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• pp.401-406
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• 2017

유방암 발생률이 해마다 증가하여 그에 따라 유방 종양을 진단하는 검사인 조직검사의 횟수도 같이 증가하고 있다. 조직검사는 침습적 검사로써 환자들의 불안감과 감염, 출혈 등의 부작용이 발생하고 있다. 본 연구에서는 유방 병변 환자를 대상으로 회색조 초음파와 탄성초음파검사 모두 실시한 69명을 대상으로 회색조 초음파는 BI-RADS Category에 따라 분류하고, 탄성초음파검사는 횡파의 전파 속도를 환산하여 나타낸 kPa값을 Color overlay pattern으로 분류하였다. 민감도와 특이도의 합이 가장 높은 최적의 Cut-off value는 54.70 kPa로 나타났다. Color overlay pattern에서 Dark Blue 42명, Light blue ~ Red 27명으로 분류된 결과와 BI-RADS Category 분류 결과인 양성 40명, 악성 29명으로 분류된 결과가 유사하다. 따라서 Color overlay pattern에서 Dark Blue에 분류될 경우에는 양성, Light blue ~ Red에 분류될 경우에는 악성으로 의심할 수 있을 것으로 판단된다. 결론적으로 유방 탄성초음파는 무분별한 유방 조직검사의 횟수를 줄이고 양성종양과 악성종양을 구분하는데 획기적인 역할을 할 것으로 사료된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권11호
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• pp.97-110
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• 2019

해상풍력 구조물을 지지하는 말뚝기초는 바람, 파랑, 조류 등에 의한 횡방향 반복하중을 지배적으로 받는다. 해상풍력 구조물의 안정적인 성능확보를 위해서 횡방향 반복하중을 받는 말뚝기초의 지지거동을 적절히 평가해 설계에 적용할 필요가 있으며, 말뚝 및 지반을 각각 탄성빔과 비선형 스프링으로 가정하는 p-y 곡선방법이 가장 널리 활용되고 있다. 본 연구에서는 조밀한 포화 실트질 모래지반에 설치되어 횡방향 반복하중을 받는 말뚝기초의 p-y 거동을 평가하기 위해서, 1g 모형말뚝시험을 수행했다. 모형시험 결과, 말뚝에 횡방향 반복하중 재하 시 p-y 곡선의 강성(초기기울기 및 최대지반반력)이 점차 감소했다. p-y 곡선의 강성감소는 반복하중의 크기가 크고 지표면에 가까운 위치에서 더 명확하게 나타났는데, 상기조건에서 말뚝 주변지반의 교란효과가 크게 발생해 지반의 지지능력이 더욱 크게 감소했기 때문이다. 모형시험 결과를 활용해 조밀한 포화 실트질 모래지반에 설치되어 횡방향 반복하중을 받는 말뚝기초의 p-y 곡선을 제안했다. 등가정적해석을 통해 예측된 말뚝거동을 모형시험결과와 비교한 결과, 제안된 식을 통해 비교적 조밀하고 포화된 실트질 모래지반에서 반복하중을 받는 말뚝의 횡방향 지지거동을 적절히 평가할 수 있음을 확인했다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.811-823
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• 2019

최근에는 수직구 구조물 시공방법으로 현장타설 공법 대비 시공속도가 빠르며, 안전하고 경제적인 연속상승 슬립폼 공법이 다수의 현장에 적용되고 있다. 슬립폼 공법으로 시공 가능한 높이는 2.5~4 m/day로 알려져 있는데, 콘크리트 온도가 10~30℃의 범위 밖에서는 강도 변화나 탄성 특성의 변화에 미치는 영향이 크므로 동절기 공사에서는 3 m/day 이상의 시공속도를 내기가 어렵다. 또한, 콘크리트는 수화 작용으로 인해 수화열이 발생하는데, 이는 콘크리트의 온도 균열을 초래한다. 따라서 슬립폼 연속상승시 콘크리트의 온도 제어 양생이 필요하며, 본 연구에서는 히팅 패널 및 시험용 연속상승 장치를 개발하여 반발경도, 초음파 전파시간, 수화열 및 외부온도를 측정하였다. 이를 기반으로 히팅슬립폼을 제작하였으며, "김포 현장"과 "신월 현장"에 히팅슬립폼을 적용하였다. 김포현장은 주간(08:00~17:30) 평균 1.9 m/day 또는 0.200 m/hr, 신월 현장은 2.0 m/day 또는 0.210 m/hr를 목표 상승속도 값으로 비교하였다.