• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.93-103
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• 2023

수많은 함정용 채프들은 폭발에 의해 확산되어 채프운을 형성하며, 채프운은 허위 레이더 반사 단면적을 생성하여 적의 레이더를 기만한다. 본 논문에서는 전산유체역학-이산요소법 단방향 연동 기법을 기반으로 공기 중에 분포하는 함정용 채프운의 시공간 분포를 해석하는 수치적 프레임워크를 구축하고 바람의 방향과 속도, 채프 카트리지의 초기 각도와 폭발 압력이 채프운 분포에 미치는 영향을 분석하였다. 채프운의 확산은 폭발에 의한 방사형 확산, 난류와 충돌에 의한 전 방향 확산, 낙하 속도 차이에 의한 중력 방향 확산과 같이 세 단계로 구분되는 것을 확인하였다. 바람은 채프운의 평균 위치를 이동시켰으며, 항력에 의한 확산 효과는 나타나지 않았다. 카트리지 초기 각도에 따라 폭발에 의한 방사형 확산 방향이 달라졌으며, 각도가 지면과 수직에 가까울수록 더 넓게 확산되었다. 폭발 압력이 증가할수록 채프운은 더 넓게 확산되었으나 중력 방향으로는 분포 차이가 작았다.

• 터널과지하공간
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• 제33권3호
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• pp.189-207
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• 2023

In the present study, the thermoshearing experiment on a rough rock fracture were modeled using a three-dimensional grain-based distinct element model (GBDEM). The experiment was conducted by the Korea Institute of Construction Technology to investigate the progressive shear failure of fracture under the influence of thermal stress in a critical stress state. The numerical model employs an assembly of multiple polyhedral grains and their interfaces to represent the rock sample, and calculates the coupled thermo-mechanical behavior of the grains (blocks) and the interfaces (contacts) using 3DEC, a DEM code. The primary focus was on simulating the temperature evolution, generation of thermal stress, and shear and normal displacements of the fracture. Two fracture models, namely the mated fracture model and the unmated fracture model, were constructed based on the degree of surface matedness, and their respective behaviors were compared and analyzed. By leveraging the advantage of the DEM, the contact area between the fracture surfaces was continuously monitored during the simulation, enabling an examination of its influence on shear behavior. The numerical results demonstrated distinct differences depending on the degree of the surface matedness at the initial stage. In the mated fracture model, where the surfaces were in almost full contact, the characteristic stages of peak stress and residual stress commonly observed in shear behavior of natural rock joints were reasonably replicated, despite exhibiting discrepancies with the experimental results. The analysis of contact area variation over time confirmed that our numerical model effectively simulated the abrupt normal dilation and shear slip, stress softening phenomenon, and transition to the residual state that occur during the peak stress stage. The unmated fracture model, which closely resembled the experimental specimen, showed qualitative agreement with the experimental observations, including heat transfer characteristics, the progressive shear failure process induced by heating, and the increase in thermal stress. However, there were some mismatches between the numerical and experimental results regarding the onset of fracture slip and the magnitudes of fracture stress and displacement. This research was conducted as part of DECOVALEX-2023 Task G, and we expect the numerical model to be enhanced through continued collaboration with other research teams and validated in further studies.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.367-373
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• 2023

비행시 승무원이나 승객은 우주방사선과 공기나 비행기 기체와 반응하여 발생한 2차 산란선 등에 의해 피폭을 받게 된다. 항공기 승무원의 경우 우주기상 환경 시뮬레이션을 이용하여 계산된 피폭선량으로 방사선 안전관리를 적용받고 있다. 하지만, 태양활동이나 고도, 비행경로 등에 따라 피폭선량이 가변적이어서 계산법보다는 항로별 측정하는 것이 권고되고 있다. 본 연구에서는 범용 Si 센서와 다중채널파고분석기를 이용하여 우주방사선 선량을 측정할 수 있는 선량계를 개발하였다. 선량계산은 미우주항공국의 우주방사선 측정장비인 CRaTER(Cosmic Ray Telescope for the Effects of Radiation)의 알고리즘을 적용하였다. 표준교정시설에서 Cs-137 662 keV 감마선으로 에너지 및 선량교정을 시행하였으며, 실험 범위에서 선량률 의존성이 없음을 확인하였다. 제작된 선량계를 이용하여 2023년 5월 두바이 인천 구간의 국제선에서 직접 선량을 측정한 결과 국내 우주방사선 선량평가코드(KREAM; Korean Radiation Exposure Assessment Model for Aviation Route Dose)로 계산된 결과와 12% 이내로 비슷하게 나타났으며, 고도와 위도가 높아짐에 따라 계산 결과와 동일하게 선량이 증가하는 것을 확인하였다. 좀 더 많은 실증적 검증 실험이 요구되는 제한점은 있지만, 항공기 내 또는 개인 피폭선량 모니터링에 가성비가 우수한 선량계로 충분한 활용 가능성을 확인하였다.

• 미래기술융합논문지
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• 제2권4호
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• pp.13-19
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• 2023

파리기후변화협약(UNFCCC, 2015) 체결에 따라 선진국뿐만 아니라 개발도상국을 포함하는 포괄적 참여를 통해 전 세계가 온실가스 감축 활동을 확대하고 있다. 세계 주요국은 탄소배출권 시장을 통한 탄소배출 총량규제의 효과에 많은 기대를 걸고 있다. 그러나 탄소배출권을 얻기 위해서는 정량적인 탄소저감량 데이터를 바탕으로 제3자 검증이 필요하다. 이에 본 논문에서는 탄소배출권용 AIoT 고효율 가로등을 개발하여 등기구의 광효율을 측정하는 성능분석 연구를 진행했다. 탄소배출권을 얻기 위해 고효율 LED PKG를 사용하며 고전압용 PFC를 자체 개발하고 통신이 가능한 고효율의 등기구를 개발했다. 통신을 위해 등기구와 Gateway간 2.4GHz LoRa 방식을 채택했다. 한국 도로공사 표준 가로등 Type A, B, C 시뮬레이션을 통하여 렌즈 설계를 진행했다. 가로등의 성능은 공인 성적기관의 광효율 측정을 통하여 기존 타제품 대비 고효율의 성능을 검증하였으며, 이를 통한 전기에너지 절감으로 탄소배출권을 획득할 것으로 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권2호
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• pp.163-172
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• 2024

본 연구에서는 이산화탄소를 배출하지 않고 수소를 운반할 수 있는 그린 암모니아 공정의 효율적인 설계를 위해 암모니아 액화 시나리오를 다르게 설계하고 이에 대한 경제성 및 환경 영향도 평가를 수행하였다. 순도 99.9 mol%의 148 kmol/hr 액화 암모니아를 생산물로 얻는 것을 목표로 설정하였고 후처리 단계에서 냉각단계 전 기-액분리를 통해 일정량의 액화 암모니아를 분리하고 고압에서 냉각하는 고압 냉각 공정과 기-액분리 과정 없이 바로 감압 후 냉각하여 기-액분리를 시켜 최종생산물을 얻는 저압 냉각 공정의 두 가지 케이스를 설정했다. 이에 대한 타당성 평가를 위해 Aspen Plus를 활용한 시뮬레이션을 수행하였다. 고압 냉각 공정은 많은 기-액분리 공정과 열교환기를 사용하여 초기장치 비용이 부담되지만 상대적으로 총 유틸리티 비용이 91.03 $/hr, duty가 2.81 Gcal/hr 낮아 유지비용이 적게 든다. 저압 냉각 공정은 초기 장치 비용이 낮고 운전이 용이하지만 급격한 압력 강하로 운전이 불안정한 것을 확인 하였다. 환경 영향도 평가 결과 고압 냉각 공정이 저압 냉각 공정보다 전력 사용량을 기준으로 산출한 이산화탄소 환산톤 배출 계수가 0.83 tCO₂eq 더 낮아 환경친화적 임을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과를 통해 향후 그린 암모니아 합성 공정에서 여러 상황에 적절한 설계안을 도출할 수 있는 데이터베이스를 확보할 수 있다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제37권3호
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• pp.332-336
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• 2024

High-energy bandgap material silicon carbide (SiC) is gaining attention as a next-generation power semiconductor material, and in particular, SiC-based MOSFETs are developed as representative power semiconductors to increase the breakdown voltage (BV) of conventional planar structures. However, as the size of SJ (Super Junction) MOSFET devices decreases and the depth of pillars increases, it becomes challenging to uniformly form the doping concentration of pillars. Therefore, a structure with different doping concentrations segmented within the pillar is being researched. Using Silvaco TCAD simulation, a SJ VVD (vertical variation doping profile) MOSFET with three different doping concentrations in the pillar was studied. Simulations were conducted for the width of the pillar and the doping concentration of N-epi, revealing that as the width of the pillar increases, the depletion region widens, leading to an increase in on-specific resistance (R_on,sp) and breakdown voltage (BV). Additionally, as the doping concentration of N-epi increases, the number of carriers increases, and the depletion region narrows, resulting in a decrease in R_on,sp and BV. The optimized SJ VVD MOSFET exhibits a very high figure of merit (BFOM) of 13,400 KW/cm², indicating excellent performance characteristics and suggesting its potential as a next-generation highperformance power device suitable for practical applications.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.541-554
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• 2023

터널 및 에너지/폐기물 저장과 관련하여 지하공간의 활용이 증가하는 추세이다. 지하공간의 안정성 확보를 위해서는 암반균열 및 절리를 보강하는 것이 중요하다. 절리와 같은 불연속면은 암반의 강도를 저하시키고, 지하공간 내부로 지하수 유입을 발생시킬 수 있다. 불연속면 주변의 암반 강도의 증대와 차수를 위해 암반 그라우팅을 활용할 수 있다. 그러나 암반 그라우팅 시 주입재료가 암반 절리 내 원활하게 주입되고 있는지 직접적인 확인에 한계가 있다. 그라우팅 주입재가 사전에 목표한 설계안과 같이 주입되지 않을 시 강도, 내구성 증대 및 차수성 향상 효과를 볼 수 없다. 따라서 실험적으로 평가가 어려운 그라우팅 주입재가 설계대로 주입되고 있는지 수치해석을 활용하여 사전에 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 개별요소 수치해석 프로그램인 UDEC (Universal Distinct Element Code)을 활용한 그라우팅 주입재의 물/시멘트 배합비, 주입압력, 주입유량과 같은 주입변수에 따른 주입성능을 평가하였다. 또한 실내실험을 통해 수치해석 결과와 비교하여 수치해석 모델의 신뢰도를 검증하였다. 본 연구결과는 향후 현장에서 그라우팅 설계 시 주입재의 물성, 주입시간, 펌프 압력과 같은 변수들을 최적화할 수 있는데 도움이 될 것으로 기대된다.

• 한국조경학회지
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• 제52권3호
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• pp.18-32
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• 2024

본 연구는 구성 요소가 다른 제주시 주차장 6곳에서 실측한 미기후 자료와 포장 알베도·수목 요소를 달리한 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 여름철 인간 열환경을 분석하고 저감 방안을 제안하는 데 목적을 둔다. 실측한 경우, 알베도로 인한 결과는 유의성이 없었으나 양지와 음지의 차이는 유의성을 보였다. 양지는 PET가 '매우 더움' 단계였으나, 음지는 2단계 낮은 '따뜻함' 단계로 나타났고, UTCI 역시 양지가 '매우 강한 열 스트레스' 단계인 반면 음지는 1단계 낮은 '강한 열 스트레스' 단계를 보이며, 태양 복사에너지의 유입을 줄이는 교목의 역할을 확인할 수 있었다. 시뮬레이션 결과도 실측된 알베도 값을 사용했기 때문에 실측 결과와 유사하게 시나리오 간 차이는 크지 않았다. 수목의 경우, 수관폭이 넓고, 엽면적지수가 높으며, 식재 간격이 좁은 시나리오가 인간 열환경을 저감하는 데 효과적이었고, 수고에 따른 차이는 각 시나리오별 상이한 결과를 보였다. 가장 낮은 PET 값을 보인 시나리오는 H9W9L3D8(수고 9m, 수관폭 9m, 엽면적지수 3.0, 식재 간격 8m)로, 현재 조성된 시나리오와 비교했을 때 PET 0.7단계 하락한 것으로 나타났다. 이로써 조경 요소 중 바닥 포장보다는 교목이 여름철 인간 열환경에 주는 영향이 크다는 점을 확인할 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제30권2호
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• pp.165-175
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• 2024

수소는 기후변화 위기에 대응하기 위한 에너지원 중 하나로 주목받고 있다. 그러나, 수소는 밀폐된 공간에 누출되면 천장으로 상승하여 축적되고, 점화원과 만나면 화재나 폭발의 위험이 있다. 특히, 수소를 운송하거나 연료로 사용하는 선박은 여러 밀폐된 공간으로 구성되어 있기 때문에 수소를 안전하게 사용하기 위해서는 공간 내에서의 확산 특성을 파악해야 한다. 본 연구는 선박 내 밀폐된 공간에서 수소와 유사한 특성을 가진 헬륨의 누출방향에 따른 확산 특성을 실험적으로 파악하고, CFD 시뮬레이션을 통해 환기횟수가 25, 30, 35, 40, 45ACH로 증가함에 따라 누출방향에 따른 산소농도 변화를 파악하는 것이 목적이다. 연구 결과, 산소농도감소율은 -z 방향의 누출이 2%, +x와 +z 방향의 누출이 1%였으며, 환기소요시간은 -z 방향 누출이 15분 30초, +x 방향 누출이 7분, +z 방향 누출이 9분으로 누출방향에 따라 산소농도와 환기소요시간에 차이가 있음을 보여준다. 또한, 실험공간에서 환기횟수 35ACH 이상부터는 모든 누출 방향에서의 산소농도감소율과 환기소요시간에 유의미한 차이가 없었다. 따라서, 환기횟수를 증가하여도 산소농도와 환기소요시간이 개선되지 않았기 때문에 본 실험환경에서의 적정 환기횟수는 35ACH임을 알 수 있었다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제50권4호
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• pp.245-252
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• 2007

FTA(fault tree analysis)는 system 오류 관리를 위한 정성적/정량적 기법으로 적용되고 있다. FTA를 적용한 PCR의 오류 관리 system의 구축을 위한 시범적 단계로서 PCR 실행의 여러 단계 중 가장 간단한 단계인 '반응액의 제조 및 PCR 기기 사용 단계'를 모델로 하여 분석하였다. PCR 실행시 발생할 수 있는 오류를 연역적 논리 방식에 의해 fault tree의 형태로 규명하였다. Fault tree는 오류 관리의 최상위 요소인 top event를 중심으로 중간 계층을 이루는 intermediate events와 최하위의 요소인 basic events로 세분하여 구성하였다. Top event는 '반응액의 제조 및 PCR 기기 사용 단계에서의 오류'; 중간계층 events는 '기기 유래 오류', '실험행위 유래 오류'; basic events는 '정전상황', 'PCR 기기 선정', '기기 사용 관리', '기기 내구성', '조작의 오류', '시료 구분의 오류'로 분석되었다. 이로부터 top event의 원인 분석 및 중요 관리점을 도출하기 위하여 정성적/정량적 분석을 실시하였다. 정성적 기법으로 minimal cut sets, structural importance, common cause vulnerability를 분석하였고, 정량적 기법으로 simulation, cut set importance, item importance, sensitivity를 분석하였다. 정성적 분석과 정량적 분석의 결과에서 '시료 구분의 오류'와 '기기 조작의 오류'가 제 1중요관리점; '기기 관리의 오류'와 '내구성에 의한 오류'는 제 2중요관리점으로 일치되게 나타났다. 그러나 '정전상황'과 '기기 선정의 오류'는 정성적 분석에서만 중요관리점으로 분석되었다. 특히 sensitivity 분석에서 '기기 관리의 오류'는 사용 시간이 경과함에 따라 가장 중요한 관리점으로 부각되었다. 결론적으로 FTA는 PCR 모델 case에 대한 오류의 원인 분석 및 그 방지를 위한 중요관리점을 제시함에 따라, 궁극적으로 미래에 PCR의 오류 관리 system을 완성할 수 있는 효과적인 방법으로 사료된다.