• 한국도로학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.129-138
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• 2008

기존 콘크리트 포장의 단면 설계 시 발생하는 문제점을 해결하기 위해 유한 요소법(FEM)을 이용하여 것이 하나의 방법론으로 부각되었으며 현재 한국형 포장 설계법 개발 연구에서도 적용 중에 있다. 본 연구에서는 ABAQUS와 포트란 해석 프로그램을 이용하여 콘크리트 포장의 한계 응력을 계산하였고, 그 결과를 뉴럴 네트워크와 선형 회귀식을 이용하여 비교 분석하였다. 입력 변수가 많지만 다양한 해석을 하지 못하는 경우(입력변수 6개에 대해 81 경우 수 해석)에 대해 구조해석 결과를 뉴럴 네트워크(이하 NN: Neural Networks)와 선형 회귀식으로 비교한 결과, 구조해석 결과와 다소 차이가 있음을 확인하였다. 반면 입력 변수를 줄이되 다양한 경우에 해석한 경우(입력 변수 3개에 대해 343 경우의 수)의 분석 결과, NN과 선형 회귀식이 구조해석 결과와 매우 유사한 결과가 나타나는 것을 알 수 있었다. 하지만 그래프의 (0,0), (1,1) 부분에서 NN이 선형 회귀식에 비해 더 정확한 것을 확인하였다. 이와 같은 연구 결과를 통해서 한국형 포장 설계법의 핵심인 응력 계산 모듈을 선형 회귀식보다 좀 더 정확한 NN으로 해석하는 것을 제안하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제18권2호
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• pp.187-196
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• 1997

The three-dimensional flow analysis using the finite volume method is presented to compare the steady flow characteristics of blood with those of blood substitutes such as water and aqueous polymer solution in an idealized double branching model. The model is used to simlllate the region of the abdominal aorta near the celiac and superior mesenteric branches. Apparent viscosities of blood and the aqueous Separan solution are represented as a function of shear rate by the Carreau model, Water and aqueoiu Separan AP-273 500wppm solution are frequently used as blood substitutes in vitro experiments. Water is a typical Newtonian fluid and blood and Separan solution are non-Newtonian fluids. Flow phenomena such as velocity distribution, pressure variation and wall shear stress distribution of water, blood and polymer solution are quite different due to differences of the rheological characteristics of fluids. Flow phenomena of polymer solution are qualitatively similar to those of blood but the phenomena of water are quite different from those of blood and polymer solution. It is recommended that a lion-Newtonian fluid which exhibits very similar rheological behavior to blood be used in vitro experiments. A non-Newtonian fluid whose rheological characteristics are very similar to those of blood should be used to obtain the meaninylll hemodynamic data for blood flow in vitro experiment and by numerical analysis

• 한국지구과학회지
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• 제35권5호
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• pp.342-353
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• 2014

Data for model analysis derived from the finite volume (fv) GCM (Goddard Earth Observing System Ver. 4, GEOS-4) and the Land Data Assimilation System (LDAS) have been utilized in a mesoscale model. These data are tested to provide initial conditions and lateral boundary forcings to the Purdue Mesoscale Model (PMM) for a case study of the Midwestern flood that took place from 21-23 May 1998. The simulated results with fvGCM and LDAS soil moisture and temperature data are compared with that of ECMWF reanalysis. The initial conditions of the land surface provided by fvGCM/LDAS show significant differences in both soil moisture and ground temperature when compared to ECMWF control run, which results in a much different atmospheric state in the Planetary Boundary Layer (PBL). The simulation result shows that significant changes to the forecasted weather system occur due to the surface initial conditions, especially for the precipitation and temperature over the land. In comparing precipitation, moisture budgets, and surface energy, not only do the intensity and the location of precipitation over the Midwestern U.S. coincide better when running fvGCM/LDAS, but also the temperature forecast agrees better when compared to ECMWF reanalysis data. However, the precipitation over the Rocky Mountains is too large due to the cumulus parameterization scheme used in the PMM. The RMS errors and biases of fvGCM/LDAS are smaller than the control run and show statistical significance supporting the conclusion that the use of LDAS improves the precipitation and temperature forecast in the case of the Midwestern flood. The same method can be applied to Korea and simulations will be carried out as more LDAS data becomes available.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제32권2호
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• pp.158-164
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• 2011

Breast cancer is the most frequently appearing cancer in women, these days. To reduce mortality of breast cancer, periodic check-up is strongly recommended. X-ray mammography is one of powerful diagnostic imaging systems to detect 50~100 um micro-calcification which is the early sign of breast cancer. Although x-ray mammography has very high spatial resolution, it is not easy yet to distinguish cancerous tissue from normal tissues in mammograms and new tissue characterizing methods are required. Recently ultrasound elastography technique has been developed, which uses the phenomenon that cancerous tissue is harder than normal tissues. However its spatial resolution is not enough to detect breast cancer. In order to develop a new elastography system with high resolution we are developing x-ray elasticity imaging technique. It uses the small differences of tissue positions with and without external breast compression and requires an algorithm to detect tissue displacement. In this paper, computer simulation is done for preliminary study of x-ray elasticity imaging. First, 3D x-ray breast phantom for modeling woman's breast is created and its elastic model for FEM (finite element method) is generated. After then, FEM experiment is performed under the compression of the breast phantom. Using the obtained displacement data, 3D x-ray phantom is deformed and the final mammogram under the compression is generated. The simulation result shows the feasibility of x-ray elasticity imaging. We think that this preliminary study is helpful for developing and verifying a new algorithm of x-ray elasticity imaging.

• Steel and Composite Structures
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• 제23권4호
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• pp.409-420
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• 2017

This paper theoretically studies the cyclic behavior of hybrid connections between steel coupling beams and concrete shear walls with embedded steel columns. Finite element models of connections with long and short embedded steel columns are built in ABAQUS and validated against the test results in the companion paper. Parametric studies are carried out using the validated FE model to determine the key influencing factors on the load-bearing capacity of connections. A close-form solution of the load-bearing capacity of connections is proposed by considering the contributions from the compressive strength of concrete at the interface between the embedded beam and concrete, shear yielding of column web in the tensile region, and shear capacity of column web and concrete in joint zone. The results show that the bond slip between embedded steel members and concrete should be considered which can be simulated by defining contact boundary conditions. It is found that the loadbearing capacity of connections strongly depends on the section height, flange width and web thickness of the embedded column. The accuracy of the proposed calculation method is validated against test results and also verified against FE results (with differences within 10%). It is recommended that embedded steel columns should be placed along the entire height of shear walls to facilitate construction and enhance the ductility. The thickness and section height of embedded columns should be increased to enhance the load-bearing capacity of connections. The stirrups in the joint zone should be strengthened and embedded columns with very small section height should be avoided.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권5호
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• pp.437-446
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• 2021

비행체의 속도가 빨라질수록, 비행 시 발생하는 공력 가열이 커진다. 고속 비행체의 속도가 빨라지면서 비행체의 외피는 수백 ℃까지 가열되기도 하며, 동시에 동체 내부의 전자장비들도 함께 가열되어 상대적으로 사용온도가 낮은 전자장비들의 열적 안전성이 위협받기 시작하였다. 이에 따라 개발 단계에서 전자장비의 온도 예측 및 외부시스템을 이용한 온도 조절 등 장비의 열적 안전성을 예측하고, 이를 확보하기 위한 다양한 시도가 있었다. 본 논문에서는 일회성 고속 비행체 내 장비의 열적 안전성을 예측할 수 있는 열 해석 모델을 구축하는 기술을 개발하였다. 장비 내부의 열전달 특성을 파악하기 위한 간단한 지상 모사실험을 수행하였고, 그 결과를 바탕으로 열전달 특성을 모사한 열 해석모델을 구축하였다. 이 기술을 활용하여 장비 열 해석 모델을 구축한다면, 비행 시장비 내부 구성품별 온도 변화를 예측할 수 있고, 더 나아가 열에 가장 취약한 특정 소자의 온도를 예측할 수 있기 때문에 더 정밀한 열적 안전성 예측이 가능하다.

• 한국기계가공학회지
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• 제21권4호
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• pp.1-13
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• 2022

Household refrigerator cabinets must undergo cyclic testing at -20 ℃ and 65 ℃ for quality control (QC) after their production is complete. These cabinets were assembled from different materials, including acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polyurethane (PU) foam, and steel plates. However, different thermal expansion values could be observed owing to differences in the mechanical properties of the materials. In this study, a technique to predict delamination on a refrigerator wall caused by thermal deformation was developed. The mechanical properties of ABS and PU foams were tested, theload factors causing delamination were analyzed, delamination was observed using a high-speed camera, and comparison and verification in terms of stress and strain were performed using a finite element model (FEM). The results indicated that the delamination phenomenon of a refrigerator wall can be defined in two cases. A method for predicting and evaluating delamination was established and applied in an actual refrigerator. To determine the effect of temperature changes on the refrigerator, strain measurements were performed at the weak point and the stress was calculated. The results showed that the proposed FEM prediction technique can be used as a basis for virtual testing to replace future QC testing, thus saving time and cost.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제34권4호
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• pp.324-332
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• 2009

근관 치료된 치아의 수복에 있어서 파절은 가장 중요하게 고려되는 점이다. 포스트를 사용해서 수복한다는 것은 치수와 다른 단단한 물질을 근관 내에 삽입한다는 것으로 자연스럽지 못한 구조를 만들어서 고유의 응력분산을 변화시킨다. 오랫동안 수많이 in vitro 연구들이 post-and-core로 수복된 치아의 파절 저항에 대해서 이루어졌지만 어떤 것이 최상의 선택인지에 대해서는 많은 상충되는 관점들이 존재한다. 본 연구의 목적은 유한요소분석법을 사용하여 post-and-core system의 물리적인 성질이 치질의 응력분산에 미치는 영향을 분석하고 어떤 조합이 파절 저항에 도움이 되는지를 알아보는 것이다. 근관 치료된 상악 중절치를 삼차원 유한 요소법으로 Modeling하였다. 1.5 mm의 ferrule 높이를 부여하고 외관은 zirconia ceramic crown으로 지정하였다. 세가지 평행한 형태의 포스트 (zirconia ceramic, glass fiber, and stainless steel)와 두 가지 코어 (Paracore and Tetric ceram) 물질을 6개의 모델로 조합하였다. 각각의 모델은 해면골, 피질골, 치주인대, 그리고 4 mm 근관 충전을 가지도록 설계하였다. 50 N의 정적인 교합력이 치아 장축에서 60도 각도로 치관의 설면에 적용시켰다. 모델들의 응력전달 특징의 차이를 분석하였고, 결과를 나타내는 데는 Maximum von Mises stress 값을 사용하였고 최대 변위량과 정수압도 계산하였다. Glass fiber post로 수복된 경우 높은 탄성계수를 가진 레진 코어 모델 (29.14 MPa)에서 낮은 탄성계수의 코어 모델 (29.21 MPa)보다 더 낮은 응력이 발생하였다. Glass fiber post로 수복된 모델 (0.03497-0.03499 mm)은 다른 포스트로 수복된 모델들 (0.03245-0.03452 mm)보다 더 많은 최대 변위량을 보였다. 이는 glass fiber post로 수복된 치아의 경우가 상대적으로 치아에 가해지는 힘에 의해 더 많이 움직였다는 것을 보여준다. Zirconia ceramic 이나 stainless steel 과 같이 탄성계수가 큰 포스트는 응력을 증가시키지만 포스트가 스트레스를 대부분 흡수하여 치질에는 스트레스가 낮게 나타났다. Glass fiber post로 수복된 모델에서는 코어와 크라운이 만나는 순면 치경부에서 가장 높은 응력이 발생하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.443-453
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• 2013

하이브리드 실험은 수치해석 모형과 물리적 부분구조 모형사이의 상호작용을 통하여 구조물의 거동을 예측하는 실험법이다. 본 연구에서는 지진하중 재하 시 1경간 2층 강 뼈대 구조물에 대한 다자유도 하이브리드 실험을 수행하고 유효성을 확보하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 전용 하이브리드 수치해석 프로그램인 FEAPH을 개발하였으며, 최적화된 시스템을 구축하였다. FEAPH은 고정 반복법(Fixed iteration)과 병렬화(Parallelization) 기법을 적용하여 순차적 해석에서 발생되는 비효율적 연산을 개선하였다. 또한, 종전에 데이터 통신과 부분구조물과 해석프로그램간의 인터페이스를 간략화하여 하이브리드 시스템 구성을 최적화 하였다. 그 결과, 입력 가진시간(30초) 대비 약 10%의 실험시간이 소요되었다. 시스템의 신뢰성을 검증하고 선형실험과 강 뼈대 구조물의 동적거동을 예측하기 위해 비선형 실험을 수행하였으며 수치해석과의 변위응답이력은 거의 일치 하였다. 그러나 최대변위에 대한 응답은 다소 차이를 보였으며, 이는 재료 비선형성에 대한 해석상의 오차와 영구변형에 의해 발생한 것으로 판단된다. 따라서 적절한 재료 비선형 모델과 알고리즘의 개선이 이루어지면, 실시간 하이브리드 시스템은 구조물의 동적거동을 예측하는데 유용하게 활용될 것이며, 추후 진동대 실험을 대체할 수 있는 효과적인 실험 방법이 될 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제35권4호
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• pp.269-276
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• 2022

본 연구에서는 층간분리의 위험이 없는 3차원 직조방식으로 복합재 보강패널을 제작하고 좌굴하중과 고유진동수 등의 기계적 특성을 연구하였다. 보강패널의 스트링거와 외피는 일체형으로 제작하였고 T800급 탄소섬유로 만들어진 프리폼에 수지(EP2400)를 충진시키는 방식을 적용하였다. 제작된 보강판에 대하여 압축시험과 고유진동수 측정 시험을 수행하였고 유한요소해석 결과와 비교하였다. 또한 3차원 직조 구조물의 성능을 상대적으로 비교하기 위해 일방향 프리프레그와 2차원 평직(fabric)으로 동일한 치수의 보강패널을 제작하여 시험과 해석을 수행하였다. 시험값을 기준으로 일방향 프리프레그와 2차원 평직으로 제작된 보강패널의 좌굴하중은 3차원 직조 패널의 좌굴하중 대비 각각 20%, -3%의 차이를 보였다. 본 연구로부터 3차원 직조방식으로 제작된 일체형 보강패널의 좌굴하중은 일방향 프리프레그 적층 보강판의 좌굴하중보다는 낮지만 2차원 평직 보강판넬보다는 미세하게 높은 수준의 값을 보임을 확인하였다.