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선화아연바리스터 기반의 1-포트 서지보호장치의 최적 설계 기법 (Optimal Design Method of 1-Port Surge Protective Device Based on Zinc Oxide Varistor)

  • 정태훈;김용성;박근보;이승일
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제19권4호
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    • pp.93-102
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    • 2018
  • 본 논문은 뇌격전류에 따른 저압 배전계통의 전자식 전력량계 및 배전 패널의 통신설비와 전원장치를 보호할 목적으로 사용하는 서지보호장치(SPD)에 관한 것이다. 서지보호장치(SPD)는 접속방식에 따라 1-포트 서지보호장치(SPD)와 감결합 요소를 포함한 2-포트 서지보호장치(SPD)로 구분된다. 뇌격전류에 대한 내부 시스템의 보호는 협조된 서지 보호체계를 이루는 계통적인 접근이 필요하다. 이에 대응하기 위해 이론적인 검토를 통해 피뢰구역(LPZ) 정의에 대한 고찰 및 해석을 진행하였다. 뇌서지에 의한 뇌격전류는 상당히 크기 때문에 하나의 서지보호장치(SPD)로 방호하기에는 한계가 발생하며, 이를 해결하기 위해 다단의 종속적으로 서지보호장치(SPD)를 설치하게 된다. 본 논문에서는 전력계통에 있어 한전계통에 연계되는 Incoming side가 아닌 건물 내에 설치되는 분기형 배전패널 내부의 전자식 전력량계 및 각종 통신(제어)설비를 보호할 목적으로 한전계통이 연계되는 MOF 단에 설치되는 LPZ0에 해당하는 피뢰기(LA, SA)와 보호협조를 이루는 LPZ1과 LPZ2의 경계영역에 설치하는 저압 배전계통용 II등급 서지보호장치(SPD)에 대해 설계를 하였다. 또한 감결합 요소가 없고, 부하 전류를 흘릴 수 있는 직렬 접속 방식의 1-포트 서지보호장치(SPD)에 대한 최적의 설계 방안을 도출하고 실험을 통해 기존의 방식과 비교하여 성능 개선과 관련한 검증을 실시하였다.

면내(面內) 모멘트를 받는 단순지지된 두 모서리와 자유경계인 나머지 두 모서리를 갖는 직사각형 판의 진동과 좌굴의 엄밀해 (Exact Solutions for Vibration and Buckling of Rectangular Plates Loaded at Two Simply-Supported Opposite Edges by In-Plane Moments, Free along the Other Two Edges)

  • 심현주;우하영;강재훈
    • 한국공간구조학회논문집
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    • 제6권4호
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    • pp.81-92
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    • 2006
  • 본 연구는 순수 면내모멘트를 발생시키는 선형적으로 변하는 수직응력을 받고 있는 단순지지된 마주보는 두 모서리와 자유경계를 가지는 직사각형 판의 자유진동과 좌굴의 엄밀해를 구하였다. 정현적으로 가정된 하중방향(x)으로의 변위함수는 단순지지 경계조건을 만족시키며, 평판을 지배하는 편미분 운동방정식 을 y 방향으로의 변계수를 갖는 상미분방정식으로 만든다. Frobenius법을 통하여, y방향으로의 멱급수를 가정하면 이 식을 엄밀하게 풀 수 있으며, 그 식의 합당한 계수를 구할 수 있다. 자유경계조건을 y=0과 b에 적용하면, 고유진동수와 임계좌굴모멘트를 구할 수 있는 4차의 특성행렬식이 만들어진다. 본 논문에서는 이 급수해의 수렴성이 면밀히 조사되었으며, 임계 좌굴모멘트의 수치결과와 모드형상이 주어진다. 상대적으로 정확도가 떨어지는 1차원적인 보 이론으로 구한 결과치와의 비교연구가 이루어진다. 또한 자유진동수와 모드형상 주어진다. 프와송비(v)의 변화에 따른 좌굴모멘트와 고유진동수의 변화가 도표로 주어진다.

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히마와리 위성의 산불방사열에너지 자료를 이용한 산불배출가스 추정: 2017년 삼척 및 강릉 산불을 사례로 (Estimation of Fire Emissions Using Fire Radiative Power (FRP) Retrieved from Himawari-8 Satellite)

  • 김대선;원명수;이양원
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제33권6_1호
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    • pp.1029-1040
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    • 2017
  • 산불은 다량의 온실가스를 대기 중으로 방출하는 자연재해로서, 이를 효율적으로 감시하기 위해서는 정지궤도 위성의 산불방사열에너지(fire radiative power, FRP)를 활용하는 방법이 필요하다. 본 연구에서는 2017년 5월 6일에 발생한 우리나라 삼척과 강릉 산불을 사례로, 히마와리 위성의 중적외 채널자료를 이용하여 FRP를 산출하였으며, 이를 통해 MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)의 제한적인 시간해상도로는 관측이 불가능한 10분 간격의 산불 피해강도의 실시간 모니터링이 가능함을 확인하였다. 또한 히마와리 FRP를 이용하여 강릉 산불의 배출가스를 계산하였으며, 에어코리아 실측치와 비교하였을 때 거리 차에 의한 1~3시간의 지연현상과 함께, 산불배출가스의 시계열 패턴이 매우 잘 일치함을 알 수 있었다. 또한 선행연구에서 고해상도 영상분석을 통해 제시한 산불배출가스 추정량과 비교하였을 때, 100 ha당 배출량이 삼척은 약 12%, 강릉은 약 2%의 차이로 매우 유사한 결과를 나타냈다. 이는 산불 피해면적과 피해강도에 대한 직접적인 분석 없이도, 정지궤도 위성의 FRP만을 이용하여 산불배출가스의 정밀한 추정이 가능함을 의미한다. 이 연구는 향후 발사될 우리나라 정지궤도 기상위성인 GK-2A(Geostationary Korea Multi-Purpose Satellite-2A)의 산불배출가스 추정 및 에어로솔 산출에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

복합선미선형 개념에 의한 AFRAMAX형 유조선 선형의 개발 (Hull Form Development of an AFRAMAX Tanker with a Composite Stern Frameline Concept)

  • 김호충;이춘주;김수형
    • 대한조선학회논문집
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    • 제28권2호
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    • pp.1-11
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    • 1991
  • $C_B{\simeq}0.8,\;L/B{\simeq}5.5,\;B/d{\simeq}3.5$의 선형치수비를 특징으로 갖는 AFRAMAX형 유조선에 복합선미 선형 개념을 적용하여 선형개발을 수행하였고, 종래 유조선에 비해 매우 우수한 선형이 모형시험을 통하여 확인됨으로써 복합선미선형 개념이 비교적 광폭천흘수(廣幅淺吃水) 특성을 갖는 선형의 경우에 더욱 유력한 것임이 입증되었으며, 이러한 치수비의 선형에 적합한 늑골선의 형태도 찾을 수 있었다. 또한 본 연구에서는 일본의 'H사'에서 '90년에 개발한 동급선형을 선택하여 이론계산 및 한국해사 기술연구소에서의 도형시험에 의한 선형특성 및 성능의 비교를 수행하였으며, 그 결과 대우 선형은 종래의 "Moderate U형" 선미형상을 특징으로 하는 'H사'의 선형에 비하여 점성저항은 매우 작으면서도(형상계수 k가 0.30에서 0.75로 감소) 추진효율은 그다지 나쁘지 않아서, 만재상태나 경하상태에서 유효마력은 약10%, 전달마력은 5-6% 작은 것이 확인되었고 이론계산 결과도 이런 경향을 잘 설명해 줌을 알았다. 부수적으로, 형상계수가 통상의 것보다 매우 작은 경우에는 Froude방법 및 종래의 통계에 의한 상관 수정계수에 의한 저항시험결과의 실선화장은 실선저항을 지나치게 낮게 예측해줄 위험성이 있으므로 ITTC '78방법과 같은 형상계수의 도입이 보다 바람직한 것임을 확인하였다.

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풍력발전시스템의 기계적 하중 데이터 분석 프로그램 개발과 시뮬레이션 데이터 적용 사례 (Development of Programs to Analyze Mechanical Load Data of Wind Turbine Generator Systems and Case Studies on Simulation Data)

  • 방제성;한정우;길계환
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제37권8호
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    • pp.789-798
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    • 2013
  • 형식인증시험을 통해 획득된 풍력발전기의 기계적 하중 데이터를 분석하기 위한 관련 프로그램 개발과 절차가 수행되었다. IEC 61400-13 규격을 기반으로 하는 측정 데이터에 대한 검증, 하중유형에 따른 분류, 시계열 및 통계 데이터 분석, 파워 스펙트럼 밀도함수 및 피로하중 스펙트럼 계산, 등가하중 계산 등의 절차가 본 프로그램을 통해 수행되었다. 수집된 데이터들이 피로하중을 산정하기에 충분한가를 판단하기 위해 정상전력생산의 경우에 대한 수집행렬을 구성하였다. 50 개의 하중 범위 분할 개수를 사용하는 우수집계법을 통해 피로하중 스펙트럼이 얻어지며, 사용된 재료에 따라 다르게 S-N 선도의 기울기를 적용하여 최종적으로 등가하중을 산출하였다. 모노파일 하부구조를 가지는 NREL 5MW 풍력발전기의 공탄성 시뮬레이션 데이터에 이용하여 위의 전반적인 절차를 수행하였다.

패션디자인에 나타난 몰핑의 표현특성 (The Expressive Characteristics of Morphing in Fashion Design)

  • 최정화;최유진
    • 대한가정학회지
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    • 제50권7호
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    • pp.67-79
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    • 2012
  • This study analyzed the characteristics of morphing in fashion design through the documentaries on morphing and fashion. The characteristics of morphing in fine art, media, and design area were categorized as reversible metamorphosis, sequential dissolve and blurring of interpolation boundaries. The results were as follow in fashion design. Reversible metamorphosis showed an automatic silhouette transformation by remote control, the metamorphosis of folding method by wearer's own movements and the automatic silhouette transformation by the air pressurizing method. It represented the thoughts of omnipotence as in the feeling of the magical world, the human desire for control in life, the rationalization of magical thinking and imaginative power, the creation of a new dress space and the extension of dress function. Sequential dissolve showed juxtaposition in the same area by the time order, juxtaposition in virtual space through the computer graphics, the series of fashion photography by steel cut of the dress making process and the blending of digital film and fashion design. It represented the approach for the storytelling of fashion show, implication of creative fashion design process and the creation of organic forms and the feeling of fantasy through artificial technology. The blurring of interpolation boundary showed an overlay of different fabrics with transparent boundaries, an overlay of different patterns with transparent boundaries and the blending of fabrics through the visual mixing of color. It represented the obfuscation of the object, the connotation of the space order, the connotation of the extensive and various meanings and the integrative property of objects.

차세대 인공위성 전기저항제트 가스추력기의 다물리 수치모사 (MULTI-PHYSICAL SIMULATION FOR THE DESIGN OF AN ELECTRIC RESISTOJET GAS THRUSTER IN THE NEXTSAT-1)

  • 장세명;최진철;한조영;신구환
    • 한국전산유체공학회지
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    • 제21권2호
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    • pp.112-119
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    • 2016
  • NEXTSat-1 is the next-generation small-size artificial satellite system planed by the Satellite Technology Research Center(SatTReC) in Korea Advanced Institute of Science and Technology(KAIST). For the control of attitude and transition of the orbit, the system has adopted a RHM(Resisto-jet Head Module), which has a very simple geometry with a reasonable efficiency. An axisymmetric model is devised with two coil-resistance heaters using xenon(Xe) gas, and the minimum required specific impulse is 60 seconds under the thrust more than 30 milli-Newton. To design the module, seven basic parameters should be decided: the nozzle shape, the power distribution of heater, the pressure drop of filter, the diameter of nozzle throat, the slant length and the angle of nozzle, and the size of reservoir, etc. After quasi one-dimensional analysis, a theoretical value of specific impulse is calculated, and the optima of parameters are found out from the baseline with a series of multi-physical numerical simulations based on the compressible Navier-Stokes equations for gas and the heat conduction energy equation for solid. A commercial code, COMSOL Multiphysics is used for the computation with a FEM (finite element method) based numerical scheme. The final values of design parameters indicate 5.8% better performance than those of baseline design after the verification with all the tuned parameters. The present method should be effective to reduce the time cost of trial and error in the development of RHM, the thruster of NEXTSat-1.

모서리 경계조건을 만족하는 접지된 2개의 유전체층 위의 도체띠 격자구조에 의한 TM 산란의 해 (Solution of TM Scattering by a Conductive Strip Grating Over the Grounded Two Dielectric Layers with Edge Boundary Condition)

  • 윤의중
    • 한국항행학회논문지
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    • 제17권4호
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    • pp.429-434
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    • 2013
  • 본 논문에서는 모서리 경계조건을 만족하는 접지된 2개의 유전체층 위의 완전도체띠 격자구조에 의한 TM(Transverse Magnetic) 산란 문제를 수치해석 방법인 FGMM (Fourier Galerkin Moment Method)를 이용하여 해석하였다. TM 산란에 대하여 도체띠에 유도되는 표면 전류밀도는 스트립 양 끝에서 매우 큰 값이 예측되므로, 이때 도체띠에 유도되는 표면 전류밀도는 1종 Chebyshev 다항식과 적절한 모서리 경계조건을 만족하는 함수의 곱의 급수로 전개하였다. 전반적으로, 접지평면 위에 유전체층의 비유전율의 값이 증가하면, 반사전력의 급변점에 대한 스트립 폭은 더 큰 값으로 이동하였다. 수치결과들은 기존 논문들과 비교하여 급속한 수렴해와 좋은 일치를 보였다.

진동대 실험에 의한 강재 액체저장탱크의 동특성 분석 (Estimation of Dynamic Properties of Steel Liquid Storage Tank by Shaking Table Test)

  • 최형석;박동욱;김성완;김재민;백은림
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제21권4호
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    • pp.153-161
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    • 2017
  • Liquid storage tank is one of the major infrastructures and generally used to store gases, drinking and utilizing water, dangerous fluids, fire water and so on. According to the recent reports and experiences, the tank structures are damaged in many earthquakes due to their low energy dissipating capacity. Therefore, many researchers have been tried to know the dynamic properties of the tanks including liquids. However, vary limited experimental studies are carried out using relatively small tank models. In this study, a series of shaking table tests are performed with maximum 2 m cubic rectangular liquid storage tanks made of steel to measure the natural frequency and estimate damping coefficient of impulsive and convective mode of the tanks. Especially, the damping values under different shapes and excitation methods are estimated by logarithmic decrement method and half power band-pass method and compared with current design code and standards such as ASCE 7, Eurocode 8 and NZS. Test results show that the impulsive mode damping is around 2% which is proposed by general standards and codes but the impulsive mode damping is 0.13% average that is slightly lower than the code recommendation.

광탄성 위상이동법에 의한 인장시편 원형 구멍주위 하이브리드 응력해석 (Hybrid Stress Analysis around a Circular Hole in a Tensile Plate by Use of Phase Shifting Photoelasticity)

  • 백태현;이춘태;양민복
    • 비파괴검사학회지
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    • 제27권1호
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    • pp.15-22
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    • 2007
  • 인장하중을 받는 판재의 원형 구멍 주위의 응력분포를 해석하기 위하여 하이브리드 방법을 이용하였다. 하이브리드 법의 입력데이터로 원형구멍 중심으로부터 임의의 거리에 있는 직선상에서 광탄성 위상이 동법으로 측정된 등색 프린지 차수를 사용하였다. 응력장 변화를 살펴보기 위하여 급수형 등각사상 복소수 응력함수에서 항의 수를 달리 할 경우에 대해 시험하였다. 정성적인 비교를 할 수 있도록 실험으로부터 얻은 실제의 등색 프린지 차수를 응력-광 법칙으로 생성된 이론적인 프린지 차수와 비교하였다. 정량적인 비교를 위하여 입력된 모든 지점의 등색프린지 차수와 응력함수로 계산된 프린지 차수의 상대오차의 표준편차를 응력함수의 항의 수에 따라 분석하였다. 하이브리드법 결과는 유한요소법에 의한 계산값에 매우 근접하였다. 본 연구에 적용된 기법은 광탄성 위상이동법을 이용하여 일 직선상의 등색프린지 차수를 간단히 측정할 수 있으므로 활용 가능성이 많을 것으로 예측된다.