• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제32권1호
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• pp.29-38
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• 2005

유체 애니메이션은 물리적 시뮬레이션과 시각적 렌더링으로 구성된다. 물리적 시뮬레이션은 입자 동역학을 이용한 해석 방법과 나비어-스토크스(Navier-Stokes) 방정식을 이용한 연속체 유동해석 방법이 많이 사용된다. 입자 동역학을 이용한 시뮬레이션은 연산 속도는 빠르나 유체의 움직임이 경우에 따라 부자연스러우며, 나비어-스토크스 방정식을 이용한 방법은 적절한 조건 하에서 사실적인 유체의 움직임을 표현할 수 있으나 방대한 연산량과 계산의 복잡성으로 인하여 실시간 응용이 어렵다. 우수한 품질의 렌더링 영상은 주로 전역적 조명 방법을 사용하여 얻을 수 있는데, 이 역시 실시간 응용에 적합한 속도론 내기에는 부적합하다. 본 논문에서는 개선된 입자 동역학 시뮬레이션과 선적분 볼륨 렌더링을 이용한 고속유체 애니메이션 방법을 제안한다 레나드-존스(Lennard-Jones) 모턴을 이용한 입자동역학 해석기법을 이용하여 유체의 움직임을 고속으로 시뮬레이션 하였으며, 적은 수의 입자만으로도 충분한 유체의 부피를 표현할 수 있도록 연산효율을 개선하였다. 또한 실시간 렌더링을 위하여 적은 수의 슬라이스로도 우수한 품질의 영상을 빠르게 얻을 수 있는 선적분 볼륨 렌더링 방식을 사용하였다. 본 제안 방법을 사용하여 실시간 응용에 적절한 속도와 화질을 보여주는 유체 애니메이션이 가능하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.826-833
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• 2017

열차의 위치를 정확하게 추정하는 것은 열차제어를 위해 필수적이며 선로변에 시스템을 설치하지 않고 열차의 위치를 추정하기 많은 연구가 있었다. 열차는 선로 위를 움직이므로 위치 추정을 일차원적으로 검색이 가능하며 그 선로 또한 위치 정보를 미리 알 수 있다는 특징이 있다. 특히 고속열차의 경우 속도가 커서 도플러 주파수가 비교적 크며 선로 모양도 직선 혹은 반경이 큰 곡선으로 되어 있다. 본 연구에서는이를 활용하여 두 지점(기지국)에서 송신한 신호의 도플러 주파수를 이용하여 열차의 위치를 추정하는 방안에 대하여 제안한다. 직선과 곡선, 직곡선 혼합 선로 구간에 대하여 위치를 추정하는 수식을 도출한다. 일반적으로 도플러 레이더는 속도를 측정하는데 사용되나 여기에서는 속도와 위치를 모르는 상태에서 두 신호의 도플러 주파수 비율을 이용하여 위치와 속도를 순차적으로 구한다. 시뮬레이션을 통해 열차 위치 및 측정 오차 수준에 따른 추정 오차의 변화를 구한다. 제안하는 방안과 기존 방안에서의 목표 추정 오차 수준을 얻기 위한 조건과 측정 오차가 커짐에 따른 오차의 증가량을 비교함으로써 성능과 강인성 면에서 제안하는 방안의 우수성을 보인다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제12권2호
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• pp.70-80
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• 2000

Princeton Ocean Model(POM)에서 지배방정식을 반음해법으로 차분화하여 mode splitting을 제거하고 조간대 처리기법을 도입한 3차원 semi-implicit 모델을 수립하였다 운동방정식의 순압경도력항과 수직방향 와동점 성향, 그리고 수심적분된 연속방정식의 속도발산항을 음해법으로 처리하여 빠르게 움직이는 표면중력파가 야기하는 수치안정조건을 제거하여 더 큰 time step을 사용할 수 있는 semi-implicit 모델을 수립하였다 수립한 3차원 semi-implicit 모델의 유효성과 계산휴율을 확인하기 위하여 이상적인 3차원 수로에 적용한 결과 semi-implicit 모델이 POM과 같은 결과를 주었으나 POM보다 약 4,.4배 정도 빠르게 수행되어 향상된 계산효율을 보여주었다. mode splitting 기법을 사용하는 POM의 유속 결과는 조간대에서 발생한 noise가주 수로에까지 전파되어 불안정 한 결과를 준 반면에 semi-implicit 모델결과는 더 큰 time step을 사용함에도 불구하고 조간대와 주 수로 모두에서 noiserk 없는 안정된 결과를 주었다 3차원 semi-implicit 모델의 현장 적용성을 확인하기 위하여 경기만에 적용한 결과 semi-implicit 모델이 모델 영역 전반에 걸쳐 관측된 조석 및 조류의 크기 및 전파양상을 잘 재현하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권8호
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• pp.605-616
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• 2005

본 논문에서는 정밀한 수문기상자료를 보유하고 있는 설마천 시험유역의 강우유출자료를 이용하여 산지 소유역의 유출곡선지수(CN)를 산정하고, 이를 이용하여 국내 산지 소유역에 적합하다고 판단되는 선행강우량(ARC)의 적용기준을 제시하였다. 설마천 시험유역은 $97\%$가 산림으로 구성되어 있는 전형적인 미개발 산지 소유역으로서 기왕의 10개 주요 호우사상을 분석하여 산정된 CN값은 $51{\sim}89$ 범위에 있었으며 중앙값(median)은 72 정도인 것으로 나타났다. 선행강우량과 CN과의 관계에 대하여 검토한 결과 본 논문에서 제기한 가설인 ${\ulcorner}$5일 선행강우량 보다 1일 선행강우량이 산지 소유역에 대한 CN을 결정하는 데에 더욱 타당성이 높을 것${\lrcorner}$ 이라는 가설은 타당한 것으로 나타났다. 또한 본 연구를 통하여 1일 또는 5일 선행강우량으로부터 산지 소유역의 CN을 추정할 수 있는 회귀분석식을 제안하였다. 국내 산지 소유역의 유출곡선지수에 대한 체계적인 분석이 거의 없는 실정에서 본 연구를 통하여 국내 산지 소유역에 대한 실측자료를 기반으로 선행강우량을 반영한 CN 산정방법을 제시함으로써, 특히 산악지역에서 실측강우에 따른 유출수문곡선 재현시 선행강우조건을 반영하는 예비적인 가이드라인이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.134-141
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• 2008

본 논문은 전력회사와 수용가가 실시간으로 상호 협력하면서 효율적으로 여름철 냉방부하를 관리하여 첨두부하를 저감하기 위한 기법에 대하여 기술한다. 전력회사가 필요 관리량을 수용가 측에 요청하면 부하관리 요청을 받은 수용가, 예를 들면 대규모 아파트 단지의 중앙 지능관리 서버(Central Intelligent Management Server: CIMS)가 자율적인 관리를 통하여 요구받은 관리전력 이내로 부하율을 조정하도록 한다. 부하율을 관리하기 위한 수단으로CIMS는 필요 관리 부하전력에 따라 냉방기를 가동할 수 있는 권리에 해당하는 적정 수의 토큰(Token)을 발행하고 각 세대내의 냉방기를 제어할 수 있는 다수의 로컬 지능관리 서버(Local Intelligent Management Server: LIMS)들이 각 집안의 상황에 따라 냉방기를 가동하기 원할 경우에 전체 관리 서버에게 냉방기를 가동할 수 있는 권리에 해당하는 토큰을 요청하도록 한다. CIMS는 LIMS들의 토큰 요청을 관리하기 위한 큐(Queue)를 구성하여 관리하고 토큰을 요구한 각 LIMS들은 토큰을 할당받는 대로 자신이 담당하는 세대내의 냉방기를 가동하고 일정조건이 만족되면 자율 또는 타율로 토큰을 반납하여 큐에서 기다리는 다른 LIMS들에게도 토큰이 할당될 수 있도록 한다. 큐 운영 정책에 다양한 냉방기 운용 환경 정보를 반영하고 CIMS와 LIMS간에 원만한 상호 협력을 위하여 지능형 멀티 에이전트(Multi-Agent) 시스템으로 구성하고 이들을 계층구조의 네트워크로 연결하였다. 제안하는 기법을 서울의 한 아파트단지의 여름철 전력수요 데이터를 예로 하여 예상되는 대기 시간과 지원 받을 수 있는 전력요금 규모를 산정해 보았으며, 비교적 적은 수용가의 불편으로 큰 부하관리 효과를 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다.

• 원예과학기술지
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• 제32권4호
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• pp.493-498
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• 2014

본 연구는 완전제어형 식물공장에서 선형 지수 함수를 이용하여 common ice plant의 생육과 수량 모델을 개발하고자 수행되었다. 식물공장 유형은 완전제어형 식물공장형태로 인공광원은 삼파장 형광등을 사용하였으며, 광주기는 12시간 일장주기였다. 광도는 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$로 조절하였다. 수경재배시스템은 3단으로 구성된 박막수경(NFT)시스템이었다. 식물공장내 온도, 상대습도와 이산화탄소 농도는 ON/OFF 제어하였다. 선형 지수 함수를 사용한 common ice plant의 정식 후 일수, 적산온도 및 적산일사량에 따른 엽면적, 단위 면적당 지상부 생체중과 건물중 및 광사용효율은 선형 지수적인 형태들을 보였다. 개체당 지상부 생체중과 개체당 지상부 건물중간의 관계는 직선적인 관계를 보였으며, 정식 후 30일째 common ice plant의 광사용효율(light use efficiency)은 $3.3g{\cdot}MJ^{-1}$이었다. 결론적으로, 선형 지수 함수는 완전제어형 식물공장에서 common ice plant의 생육과 수량을 정량적으로 예측하는데 유용한 함수로 사용될 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권2호
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• pp.139-151
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• 2010

횡월류식 강변저류지를 포함하는 하천수계의 흐름 모의를 위한 준2차원 부정류 계산모형을 수립하였다. 수립된 모형은 횡월류 흐름에 대해서는 수량보존에 관한 연속방정식 및 월류형 수위-유량 관계식을, 하도에 대해서는 1차원 St. Venant 방정식을 각각 지배방정식으로 하여 흐름을 모의하는 폐합형 계산모형이다. 수립된 모형을 현재 계획 중인 군남 홍수조절지부터 한강 합류 지점까지의 임진강 구간에 대하여 적용하였다. 횡월류 위어의 유량계수에 대한 민감도 분석 결과, 최대유량 및 수위의 저감효과는 유량계수에 관계없이 거의 일정한 것으로 나타났다. 수계 하류 측에 위치한 강변저류지일수록 배수영향이 커지므로 첨두 홍수위의 감소효과는 줄어드는 것으로 모의되었다. 강변저류지의 홍수저감 효과는 조도계수에 따라 크게 달라지며 횡월류 위어의 정부표고가 높을수록 조도계수에 따른 홍수조절 효과의 불확실성이 커지는 것을 알 수 있었다. 강변저류지의 설계를 위해서는 조도계수의 적절한 추정과정이 선행되어야 함은 물론이고, 추정된 조도계수의 불확실성을 감안하여 횡월류 위어의 정부표고를 결정하기 위한 방법의 개발이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권9호
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• pp.895-905
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• 2008

유역의 수문현상을 해석하기 위해서는 다양한 지형자료와 수문 시계열자료가 필요하다. 최근 들어 DEM(Digital Elevation Model)과 수자원 주제도와 같은 지형자료 뿐만 아니라 수치예보자료 및 강우레이더의 관측자료와 같은 수문 시계열자료 또한 격자 형태로 제공되고 있으며, 이를 활용한 수문분석에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 이러한 격자형 자료를 이용하여 효과적으로 단기간의 강우-유출 현상을 모의하기 위한 물리적 기반의 분포형 강우-유출 모형인 GRM(Grid based Rainfall-runoff Model)을 개발하였다. 지표면 유출과 하도 유출의 모의는 운동파 방정식을 이용하고 있으며, 침투량 산정을 위해서 Green-Ampt 모형을 이용하고 있다. 지배방정식은 유한 체적법을 이용하여 이산화 하였으며, TDMA(TriDiagonal Matrix Algorithm) 방법을 이용하여 연립방정식을 풀고, 비선형 항에 대해서는 Newton-Raphson 방법으로 반복 계산함으로써 수렴해를 도출하였다. 개발된 모형은 단순화된 가상의 유역에 대해서 적용한 결과를 $Vflo^{TM}$ 모형의 모의결과와 비교함으로써 타당성을 검토하였다. 또한 위천 유역의 적용을 통해 모형의 검증 및 실제 유역에 대한 적용성을 검토하였으며, 모의결과는 관측유량의 재현성이 높은 것으로 나타났다.

• 한국도로학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.143-153
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• 2006

본 연구는 콘크리트 도로 포장에 복륜 단축, 복륜 복축, 복륜 삼축 등 복륜 다축 하중이 포장의 중앙부와 모서리부에 작용할 때 포장의 응력 분포 및 최대 응력의 차이를 분석하고 이러한 응력의 차이가 콘크리트 탄성계수, 슬래브 두께, 그리고 지반 탄성계수에 따라 어떠한 특성을 갖는지를 분석하기 위하여 수행되었다. 변환영역에서의 해석법을 이용하여 중앙부 하중에 의한 응력을 구하였으며 유한요소법을 이용하여 모서리부 하중에 의한 응력을 구하였다. 여러 가지 변수에 대하여 중앙부 하중에 의한 최대 응력과 모서리부 하중에 의한 최대 응력을 비교하였으며 이러한 최대 응력 비율을 예측할 수 있는 공식을 개발하였다. 이러한 공식을 이용하여 중앙부 하중에 의한 최대 응력에서 모서리부 하중에 의한 최대 응력을 예측하여 최대 응력 비율 예측 공식의 정확성을 검증하였다. 연구결과 중앙부와 모서리부 하중에 의한 콘크리트 포장의 최대 응력 변화 경향은 매우 비슷하였으며 종방향 상의 최대 응력 발생 위치는 일치하였다. 모서리부 하중에 의한 최대 응력을 중앙부 하중에 의한 최대 응력으로 나눈 최대 응력 비율은 하중 축 수가 많아질수록 감소하며, 콘크리트 탄성계수가 증가, 슬래브 두께가 증가, 지반 탄성 계수가 감소, 그리고 하중 접지압이 증가할수록 커지게 된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.65-78
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• 2008

절토사면 및 천심도 터널의 경우 불연속면을 따른 블록의 미끄러짐 및 회전 등이 안정성에 큰 영향을 미친다. 절토사면이나 터널의 초기 설계 단계에서 안정성 검토를 위해 수치해석을 널리 사용하는데, 대부분의 상용화된 프로그램들은 연속체 해석에 기반을 두고 있다. 불연속면을 고려하여 연속체 해석을 수행할 수도 있으며, 절리를 포함한 암반자체의 강도를 감소시킴으로써 모사하는 것이 대표적인 방법이다. 또한, 연속체 해석방법인 Mohr-Coulomb 모델에 편재 절리모델 (ubiquitous joint model)을 적용함으로써 불연속면을 고려하는 방법이 있다. 절토사면의 수치해석시 주 입력치인 절리암반의 점착력, 마찰각, 탄성계수 등은 암반분류법(rock classification system)에 의한 경험식으로 도출할 수 있으며, 본 논문에서는 이 중 RMR 및 GSI 시스템에 의한 경험식을 통해 얻은 입력치를 실제 위험절토사면에 적용함으로써 두 시스템의 차이를 비교해 보고자 하였다. 또한 RMR 및 GSI 시스템으로 도출한 입력치에 편재절리모델을 혼합하여 적용함으로써 계측을 통해 얻은 변위량 및 변위양상과의 차이를 분석하였다. 분석 결과 GSI 시스템으로 도출한 입력치에 편재절리모델을 혼합하였을 경우의 수치해석결과가 실제현장의 변위량 및 변위양상과 가장 유사한 결과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.