• 한국수자원학회논문집
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• 제41권2호
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• pp.197-212
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• 2008

최근 하천의 흐름해석 분야에서는 수위 및 하상변동 양상과 오염된 지류유입으로 인한 본류에서의 유속분포 양상 및 혼합과정 등의 실제적인 문제를 해결할 수 있는 1, 2차원적 해석이 이루어지고 있으며, 이는 복잡한 하천을 균일화된 모양과 단순화된 방정식으로 일괄 적용함으로써 많은 한계점을 나타내고 있다. 본 연구에서는 서울시 관내 지방 2급 하천인 우이천 시험유역을 대상으로 하천의 물리적인 특성 변화에 따른 흐름해석을 수행하기 위하여 3차원 RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes Equation)를 지배방정식으로 하는 CFD (Computational Fluid Dynamics)모형인 FLOW-3D를 이용하였고, ${\kappa}-{\varepsilon}$, RNG (Renormalized Group) ${\kappa}-{\varepsilon}$, LES (Large Eddy Simulation) 등의 난류모형을 적용하여 각각의 수치모의 결과를 비교 분석 하였다. 또한, 수치 해석을 통한 교량 설치부와 하류 횡단월류형 구조물에서의 난류영향 및 유속분포, 수위 압력분포, 와류특성 등을 분석하였고, 구조물의 철거에 의한 영향을 비교하여 분석하였다. 이는 향후 도시하천의 기능을 상실한 횡단 구조물 철거에 의한 장기적인 하상변동과 토사의 퇴적, 세굴 및 수질악화 등의 영향을 파악해 볼 수 있는 기초자료로 활용될 수 있으리라 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권8호
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• pp.570-578
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• 2014

수심이 낮은 하구에서 바람이 국부적인 해수면 상승/하강에 미치는 영향을 연구하기 위해 Mobile Bay에 3차원 해수 순환모델을 적용하였다. Mobile Bay의 남단 경계면, 즉 northern Gulf of Mexico에서 시작된 조위는 Mobile River system 북부까지 직접적인 영향을 준다. 그러나 Mobile Bay 남단에서 발생한 조위변화는 Mobile Bay 북부로 이동하면서 Mobile River system으로부터 들어오는 담수와 국부적 바람의 영향으로 왜곡된다. Mobile Bay 남단에 위치한 기상관측소에서의 바람정보를 Mobile Bay 전체에 적용하였을 경우 Mobile Bay 북부에서 실제보다 강한 바람의 영향으로 과대한 수위 상승과 하강 현상이 발생하였다. 그러나 Mobile Bay 남단과 중단에 위치한 두 개의 관측소에서 측정된 바람 정보를 활용하였을 경우 Mobile Bay 북부에서의 조위 변화를 보다 정확하게 재현하는 것으로 나타났다. 특히 바람의 강도가 센 경우 Mobile Bay 남단과 북단의 풍속이 현저하게 차이나는 것으로 나타났으며(~ 88%), 이는 Mobile Bay 북단에서 나무와 건물 등의 영향으로 바람의 강도가 급격하게 줄어들었기 때문으로 판단된다. 따라서 Mobile Bay와 같이 수심이 낮고 국부적으로 풍속이 다른 하구 또는 만에서의 수위변화 재현 또는 예측을 위해서는 국부적인 바람 정보가 매우 중요한 것으로 연구되었다.

• 한국지구과학회지
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• 제44권3호
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• pp.210-221
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• 2023

본 연구의 목적은 예비 지구과학교사들이 지질도에서 단층을 판별하는 동안 그들이 사용하는 내용 지식과 문제해결 과정을 분석하는 것이다. 이를 위해 연구자들은 시선 추적기(Tobii Pro Glasses 2 모델)를 활용하여 예비 지구과학교사들(N=12)이 단층 해석에 대한 문제를 해결하는 동안 그들의 시선 고정 시간, 시선 경로에 대한 자료를 수집하여 분석하였다. 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 그들은 정단층, 역단층, 주향이동단층 등에 대한 개념은 인지하고 있지만, 대부분의 예비 지구과학교사들은 지질도에서 단층 해석에 필요한 절차적 지식은 인지하고 있지 않다. 둘째, 예비 지구과학교사들은 지질도에서 단층을 해석하기 위해 지질 단면도를 그리지 않았고, 3차원적 정보가 아니라 지질도에서 수집한 2차원적 정보를 바탕으로 단층을 판별하였다. 그러므로 차후 교육 현장으로 진출하는 예비 지구과학교사들이 자연현상에 대한 이해와 더불어 그 자연현상을 이해하는데 필요한 절차적 지식을 학습할 수 있도록 교수학습환경을 개선할 필요가 있다. 그리고 본 연구의 결과는 차후 새로운 교육과정을 구성하거나 교사 교육에 대한 자료를 개발하는데 실질적으로 도움을 줄 수 있을 것이다.

• Steel and Composite Structures
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• 제46권1호
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• pp.53-73
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• 2023

Man-made structure materials like concrete usually contain inclusions. These inclusions affect the mechanical properties of concrete. In this investigation, the influence of inclusion length and inclination angle on three-dimensional failure mechanism of concrete under uniaxial compression were performed using experimental test and numerical simulation. Approach of acoustic emission were jointly used to analyze the damage and fracture process. Besides, by combining the stress-strain behavior, quantitative determination of the thresholds of crack stress were done. concrete specimens with dimensions of 120 mm × 150 mm × 100 mm were provided. One and two holes filled by gypsum are incorporated in concrete samples. To build the inclusion, firstly cylinder steel tube was pre-inserting into the concrete and removing them after the initial hardening of the specimen. Secondly, the gypsum was poured into the holes. Tensile strengths of concrete and gypsum were 2.45 MPa and 1.5 MPa, respectively. The angle bertween inclusions and axial loadind ary from 0 to 90 with increases of 30. The length of inclusion vary from 25 mm to 100 mm with increases of 25 mm. Diameter of the hole was 20 mm. Entirely 20 various models were examined under uniaxial test. Simultaneous with experimental tests, numerical simulation (Particle flow code in two dimension) were carried out on the numerical models containing the inclusions. The numerical model were calibrated firstly by experimental outputs and then failure behavior of models containing inclusions have been investigated. The angle bertween inclusions and axial loadind vary from 0 to 90 with increases of 15. The length of inclusion vary from 25 mm to 100 mm with increases of 25 mm. Entirely 32 various models were examined under uniaxial test. Loading rate was 0.05 mm/sec. The results indicated that when inclusion has occupied 100% of sample thickness, two tensile cracks originated from boundaries of sample and spread parallel to the loading direction until being integrated together. When inclusion has occupied 75% of sample thickness, four tensile cracks originated from boundaries of sample and spread parallel to the loading direction until being integrated together. When inclusions have occupied 50% and 25% of sample thickness, four tensile cracks originated from boundaries of sample and spread parallel to the loading direction until being integrated together. Also the inclusion was failed by one tensile crack. The compressive strength of samples decease with the decreases of the inclusions length, and inclusion angle had some effects on that. Failure of concrete is mostly due to the tensile crack. The behavior of crack, was affected by the inclusion length and inclusion number.

• 한국해안해양공학회지
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• 제14권2호
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• pp.136-150
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• 2002

시화호의 수질을 개선할 목적으로 배수갑문을 통하여 외해수를 자유롭게 유통하는 방안이 고려되고 있다. 좁은 갑문을 통해 외해와 연결된 하구호는 갑문을 열고 닫는 것에 따라 희석 확산되고 상류 하천의 유입과 바람에 의해서 순환이 영향을 받는다. 이런 하구호의 수질예측목적으로 3타원 유한체적모형인 CE-QUAL-ICM을 3차원의 유한요소 동수역학모형인 TIDE3B와 연계 적응하였다. 서로 다른 두가지의 모형을 접합하여 이용할 때 발생될 수 있는 오차를 질량보존을 만족하면서 최소로 줄일 수 있는 방법을 제시하였다. 실제 관측치와의 비교검증을 통한 후 일년간 모델을 시험한 결과, 미 확정적인 초기조건의 영향을 받아 계산 초기의 60일간의 신뢰성은 의문시 되었다. 그러나 이후에는 부영양화 인자나 다른 수질 인자들이 준정상상태에 다다르는 결과를 보여 초기의 영향을 원만히 다를 수 있는 완화방안이 필요할 것으로 판단되었다. 수체와 저질사이의 반응도 모의하였지만 이 영향은 크지 않아 장기간의 모의에서는 저질의 영향을 고려하지 않아도 무난할 것으로 판단된다. 본 연구에서 새롭게 적용된 기법을 이용한 모의결과는 하구호의 수질개선을 위해 부영양화를 저감하는 것뿐만 아니라 능동적인 순환을 고려하는데 만족스럽게 응용될 수 있는 가능성을 보여주고 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.125-132
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• 2019

이 논문에서는 지진 하중을 받는 꼬인 삼각대 지지구조를 갖는 해상풍력발전기의 지진 신뢰성 해석 방법을 제시한다. 수평하중에 대해서 면외 변위가 발생하는 꼬인 삼각대지지 구조의 기하학적 특성과 지반의 비선형성을 포함한 지반-말뚝 상호작용을 고려하기 위한 구조물의 3차원 동적 유한요소 모델을 제시하였다. 지진신뢰성 평가를 위해 재현주기별 인공지진파를 사용한 시간이력 해석을 통해 말뚝 두부의 수평변위로 정의된 한계 상태식에 대하여 파괴확률을 산정하였다. 비선형 시간이력해석에 의한 한계상태식 평가를 고려하여 효율적으로 신뢰성 해석을 하기 위해 Markov Chain Monte Carlo 샘플링 방법을 적용한 부분집합 시뮬레이션 방법의 적용을 제시하였다. 제시한 방법은 2차원 모델 및 정적해석만으로는 정확한 결과를 도출할 수 없는 꼬인 삼각대 지지구조를 갖는 해상풍력발전기의 신뢰성 평가 및 설계기준 개발에 활용될 수 있음을 보였다.

• 생명과학회지
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• 제26권11호
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• pp.1313-1319
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• 2016

암은 비균질적으로 구성된 세포집합체로 간질세포 및 세포 외 기질로 구성된 미세환경과 상호작용에 의해 발병, 전이, 심화되는 복잡한 질병이다. 하지만, 기존의 2차원 배양 세포 기반 플랫폼이 3차원적 생체 환경과 암의 비균질성을 대표하기 힘든 한계를 극복하기 위해 스페로이드 배양 세포를 비롯한 다양한 플랫폼 개발이 활발해지고 있다. 본 연구에서는 특히 감염, 염증 및 식이적 환경성 영향력에 민감한 HCT-8 대장암 세포주를 기반으로 하여 3차원 스페로이드 배양법을 보다 효과적인 방법으로 개선하고, 대장암 스페로이드 세포를 기반으로 암의 비균질적인 특질과 항암내성 연구의 간단하고 개선된 플랫폼을 제시고자 하였다. 3차원 배양법 최적화를 위해 물리적 배양환경 조성과 배양배지 구성에 따른 스페로이드 형태형성을 비교 분석하고 암 줄기세포군의 증가 양상을 확인한 결과, 필수요소로 구성된 제한 배지와 균일한 형태의 비부착성 표면 배양접시에서 배양된 스페로이드가 균일한 형태의 구형을 형성하고 암 줄기세포군이 증가함을 확인하였다. 대장암 스페로이드 세포를 기반으로 대장암 치료제인 5-Fluorouracil (5-FU)에 대한 화학적 감응성 변화를 측정한 결과, 암 줄기세포가 5-FU에 대한 화학적 감수성 저해의 원인이 되며, 최적배양 조건에서 암 줄기세포의 약제 내성의 표현이 증대되었다. 이는 암줄기세포의 항암제 내성에 대한 잠재적 위험성을 내포하는 것으로, 이 방법론은 감염, 염증 및 식이적 요인과 연관된 대장암 스페로이드 세포 기반 항암제 약물반응을 검증하기 위해 효과적이면서 간소한 시험법으로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국운동역학회지
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• 제12권2호
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• pp.179-195
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• 2002

본 연구의 목적은 현대 스포츠가 점점 스피디하고 격렬한 상황의 연출을 요구하고 있는 상황에서 순간적으로 신속 정확한 판단력과 그에 따른 재빠르고 민첩한 행동이 필요할 때가 많으므로 준비동작에 대한 운동역학적 메카니즘의 이해가 필요하다고 판단되어 연구를 실시하였다. 따라서 본 연구에서는 준비동작의 형태 변화(open stance & cross stance)에 따른 신체움직임을 운동역학적인 분석을 통하여 바람직한 준비동작의 모델을 제시하는데 있으며, 이러한 연구 목적을 달성하기 위하여 연구대상자는 부산 B대학교 핸드볼 선수인 남학생 5명과 부산 S대학교 사격 선수인 여학생 5명을 선정하여 실험하였다. 준비자세에서의 좌 우 전방향으로 이동시의 동작을 2대의 고속 비디오 카메라와 2대의 지면반력기 그리고 전신반응측정 장비를 이용하여 자료를 수집하였고, 준비자세에서의 좌 우 전방향 이동시의 메카니즘을 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫째, 준비자세에서 좌 우 전방향 이동시 cross stance 자세가 open stance 자세 보다 신체중심이동 속도가 빠른 것으로 분석되었으며, Take-off시 슬관절의 굴곡각은 약 $175^{\circ}$의 각도를 유지하고, 고관절의 굴곡각은 약 $172^{\circ}$의 각도를 유지하여 준비자세를 취하는 것이 바람직한 것으로 분석되었다. 둘째, 준비자세에서의 좌 우 전방향으로 이동시 지지시간과 지면반력분석 결과를 종합해 보면 준비동작에서 왼쪽방향으로 이동시 가장 빠른 신체중심이동 속도를 나타냈다. 셋째, 준비자세에서 좌 우 전방향 이동시 지면반력 분석 결과에서도 cross stance 자세가 open stance 자세보다는 왼발과 오른발에 체중을 적절히 분산시켜 준비동작을 수행할 수 있도록 하여 상해를 예방할 수 있으므로 cross stance 준비자세가 바람직한 것으로 분석되었다. 따라서 준비자세의 역학적인 메가니즘은 cross stance 자세가 open stance 자세보다 보다 바람직한 준비자세라고 할 수 있으나 반드시 개인차도 고려되어져야 할 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.813-822
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• 2002

본 연구에서 초기재령 콘크리트의 단면 내 수화도와 온도 및 습도분포를 구하는 3차원 유한요소 해석 프로그램을 개발하기 위한 수화도에 따른 재료 모델을 제시하고, 수치해석 절차에 관하여 정립하였다. 재료물성이 급격히 변화하는 초기재령 콘크리트의 거동을 모사하는 과정에서 온도 및 습도에 관련된 재료 물성이 수화도에 따라 결정하였다. 또한 수분거동 연구는 경화한(mature) 콘크리트에 대해서는 여러 연구자에 의해 수행되었지만, 초기재령 콘크리트의 전달계수, 수분용량에 관한 연구는 제대로 정립되지 않은 실정이다. 또한 일반적으로 보통콘크리트에서 무시되는 수분감소항은 고강도 및 고성능 콘크리트의 자기건조(self-desiccation)와 관련된 자기수축(autogenous shrinkage)을 유발하고, 이는 구조물의 장기 내구성 및 사용성 측면에서 중요한 관심사이다. 따라서 본 연구는 초기재령 콘크리트의 온도 및 수축에 의한 응력을 평가하기 위하여, 고강도 및 고성능 콘크리트를 포함한 초기재령 콘크리트의 온도 및 수분거동을 적절히 표현하는 수학적 재료 모델을 제시하고, 콘크리트의 단면 내 수화도와 온도 및 습도분포를 결정하는 3차원 유한요소 해석 프로그램을 개발하였다. 개발된 해석프로그램을 이용한 수치해석 결과는 실험결과와의 비교를 통하여 그 타당성을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.307-318
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• 2015

본 연구에서는 도시지역의 침수해석시간 단축을 위하여 도로네트워크를 활용한 2차원 침수해석의 효용성을 살펴보고자 한다. 이를 위하여, 세가지의 모의조건을 설정하였으며, Case 1은 도로만 침수가 발생하는 조건, Case 2와 3는 도로 및 건물지역 모두 침수가 발생하는 조건이다. 따라서 Case 1은 수치지형도로부터 추출한 도로네트워크를 따라 격자를 구성하였으며, Case 2와 3는 각각 전체 연구유역에 대해 정형격자 및 비정형격자로 구성하였다. 각 조건을 2010년 9월 21일 발생한 집중호우로 인하여 침수피해가 발생한 삼성배수분구에 적용하였다. Case 2와 3의 정확도 및 계산시간을 Case 1과 비교함으로써, 본 연구에서 제안한 도로네트워크를 활용한 2차원 침수해석기법의 효율성을 검증하였다. 해석 결과, 총 침수해석시간은 Case 1, Case 2, Case 3 순으로 빨랐으며, 각 조건별 도로영역 내 침수 적합도는 85% 이상을 보여주었다. 그리고 건물 영역에 대한 침수는 본 연구에서 제시한 건물영역 침수등급지수로 산정하였으며, 세 조건 모두 유사한 결과를 보여주었다. 그러므로 본 연구에서 제안한 도로네트워크를 활용한 침수해석방법과(Case 1), 건물영역 침수등급지수는 도시지역의 실시간 침수예경보 연구에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.