• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2003년도 Proceedings of the international symposium on the fusion technology
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• pp.255-261
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• 2003

Tunnelling in poor and heterogeneous ground is a difficult task. Even with a good geological investigation, uncertainties with respect to the local rock mass structure will remain. Especially for such conditions, a reliable short-term prediction of the conditions ahead and outside the tunnel profile are of paramount importance for the choice of appropriate excavation and support methods. The information contained in the absolute displacement monitoring data allows a comprehensive evaluation of the displacements and the determination of the behaviour and influence of an anisotropic rock mass. Case histories and with numerical simulations show, that changes in the displacement vector orientation can indicate changing rock mass conditions ahead of the tunnel face (Schubert & Budil 1995, Steindorfer & Schubert 1997). Further research has been conducted to quantify the influence of weak zones on stresses and displacements (Grossauer 2001). Sellner (2000) developed software, which allows predicting displacements (GeoFit$\circledR$). The function parameters describe the time and advance dependent deformation of a tunnel. Routinely applying this method at each measuring section allows determining trends of those parameters. It shows, that the trends of parameter sets indicate changes in the stiffness of the rock mass outside the tunnel in a similar way, as the displacement vector orientation does. Three-dimensional Finite Element simulations of different weakness zone properties, thicknesses, and orientations relative to the tunnel axis were carried out and the function parameters evaluated from the results. The results are compared to monitoring results from alpine tunnels in heterogeneous rock. The good qualitative correlation between trends observed on site and numerical results gives hope that by a routine determination of the function parameters during excavation the prediction of rock mass conditions ahead of the tunnel face can be improved. Implementing the rules developed from experience and simulations into the monitoring data evaluation program allows to automatically issuing information on the expected rock mass quality ahead of the tunnel.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권9호
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• pp.973-978
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• 2014

본 연구는 페이즈 필드법 기반으로 하는 위상최적화를 이용하여 박막형 태양 전지의 광포획 구조의 반사층 설계를 목표를 하였다. 이를 위하여 입사된 빛이 설계영역인 반사층에서 반사되어 원하는 방향으로 진행하도록 하고자 하였다. 또한 같은 방법을 근적외선 영역의 반사판의 설계에 적용한 적외선 피탐지 구조의 개념 설계를 수행하였으며, 페이즈 필드법 기반의 결과와 밀도법 기반의 결과를 비교하였다. 목적함수는 에너지의 흐름을 나타내는 포인팅 벡터값의 최대화로 설정하였고, 반사된 빛의 방향을 조절하기 위하여 지정된 측정영역에서 값을 측정하였다. 본 연구의 유한요소해석 및 최적화 과정은 상용 프로그램인 COMSOL과 Matlab 프로그램을 이용하여 수행되었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제7권2호
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• pp.148-154
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• 2004

자기지전류(MT)법의 3차원 모델링에 대해 소개한다. 3차원 MT 모델링은 MT 반응의 물리적 특성의 이해뿐만 아니라 지하의 3차원적 전기비저항 구조를 재구성하기 위한 역산법의 개발에도 필수적이다. 지난 20년 동안 3차원 모델링에 관한 여러 수치기법들이 개발되었으나 그 실용성에는 많은 한계가 있었다. 그러나 최근에는 컴퓨터의 급속한 발전과 대형 연립방정식에 대한 반복해법의 발전에 힘입어 이전에는 어려웠던 복잡한 3차원 구조에 대한 MT 반응을 효율적으로 모델링할 수 있게 되었다. 유한차분법에서는 자기 flux와 전류의 보존법칙을 만족하면서 전기장의 불연속을 표현할 수 있는 staggered 격자의 사용이 보편화되었다. 대형 연립방정식에 대한 수치해의 수렴성은 Krylov 부분공간법, 적당한 전처리 기술 및 정적 발산보정법을 채택함으로써 크게 향상된다. 변요소를 사용하는 벡터 유한요소법으로도 전기장의 불연속 문제를 해결할 수 있으며 이 방법이 가진 기하학적 유연성은 불규칙한 지표기복을 포함한 복잡한 구조를 모델화할 때 특히 유용하다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제4권3호
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• pp.79-88
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• 2003

비균질 다공성 매질을 통과하는 선형 흡착 용질의 공간적 거동에 대한 특성이 수치적 기법을 통해 분석되었다. 공간적으로 서로 상관된 투수계수의 대수적 분포를 지구통계학적 기법인 TBM(Turning Bands Method)을 사용하여 2차원 공간 내에 발생시켰으며, 이를 통한 지하수 흐름의 수리수두분포와 유속벡터장은 정상상태의 포화된 2차원 지하수 흐름 방정식에 Galerkin 유한요소법을 적용하여 계산하였다. 또한, 용질이동에 대한 수치모의는 시간간격을 자동으로 보정해주는 CD(constant displacement)기법이 포함된 난보모형(Random Walk Particle Tracking Model, RWPTM)을 통해 수행되었다. 본 연구에서 용질의 공간적 거동의 특성은 종방향 질량중심 이동거리, 종방향 공간 퍼짐 모멘트 그리고 용질분포의 종방향 왜곡계수를 통해 분석되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.437-442
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• 2009

선형유도전동기와 같은 속도기전력을 포함하는 운동자계 문제를 Galerkin 법을 이용하는 FEM으로 해석할 경우, Peclet Number의 값에 따라 해가 오실레이션 할 수 있으므로 해의 안정성이 떨어지게 되며, 더불어서 2차측 Back-Iron에서 자속이 외부와 쇄교하지 못하고 내부에서 맴도는 자속 맴돌이 현상이 발생하게 된다. 이 경우, 일반적으로 Up-Wind 기법을 이용하여 자속의 맴돌이 현상을 해결하게 되는데, 범용 S/W Tool(Maxwell 2D)의 경우 Up-Wind 기법을 적용하기가 힘들다. 따라서 본 논문에서는 Peclet Number 값에 따른 선형유도전동기의 2차측 Back-Iron에서 발생하는 자속의 맴돌이 현상을 살펴보고, 자속의 맴돌이 현상이 선형유도전동기의 동특성에 어떠한 영향을 끼치는지를 분석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.345-352
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• 2014

본 논문에서는 아이소-지오메트릭 형상 최적설계 기법에서 얻은 CAD 정보를 직접 활용하여, 3D 프린터를 활용한 실험적 검증을 위한 시편을 제작하였다. 유한요소법에서는 요소망에 내재하는 기하학적인 근사가 응답과 설계민감도 해석에서 정밀도 문제를 발생시킨다. 더욱이 유한요소 기반 형상 최적화 과정에서는 CAD와의 정보교환이 필수적이나 그 과정에서 최적설계 정보의 손실이 발생할 수 있다. 아이소-지오메트릭 기법은 CAD에서 사용된 동일한 NURBS 기저함수와 조정점을 사용하므로 법선벡터와 곡률과 같은 엄밀한 기하학적 정보를 응답해석과 설계민감도 해석에 사용할 수 있다. 또한 최적설계 과정에서 CAD와 정보교환 없이 복잡한 형상을 손쉽게 변경할 수 있다. 그러므로 최적의 설계의 재료량을 실험적 검증을 위한 시편제작에 엄밀하게 반영할 수 있다. 굽힘 하중을 받는 단순지지 구조물에 대한 최적설계 및 실험적 검증을 통해 최적형상이 초기 형상에 비해 더 큰 강성을 가지며 실험결과와 수치 해석결과가 매우 잘 일치함을 보였다. 또한 인장력을 받는 유공판에 대한 형상 최적설계를 수행하였으며, 비접촉식 3차원 변형 측정 장치를 이용하여 초기설계에 비해 최적설계에서 구멍주변에서의 응력집중 현상이 완화됨을 확인하였다. 따라서 수치적인 방법을 활용한 최적설계가 실제 구조물에 대한 실험에서도 유효함을 입증하였다고 할 수 있다. 또한, 아이소-지오메트릭 최적설계 방법론이 기존의 유한요소법에 비해서 최적설계 결과를 제작하여 활용하는데 있어서도 훨씬 효율적이고 엄밀한 방법임을 보였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.47-57
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• 2010

Woo and Liu (2004)의 확장형 Boussinesq FEM 수치모형에서 한계점으로 지적되었던 수치진동현상과 계산 효율성이 크게 개선되었다. 수치진동을 해결하기 위해 subgrid scale stabilization method를 사용하였고, 계산효율성을 높이기 위해서 Hessian 연산자를 도입하였으며, 유속벡터에 대한 행렬 구성을 하나의 행렬로 구성하였다. 또한 추가변수에 대한 행렬은 mass lumping technique을 사용하여 대각행렬로 구성하였다. Vincent and Briggs(1989)의 파랑 굴절 및 회절에 대한 수치실험 결과 수치진동현상이 확연히 줄어 들은 것을 관찰할 수 있었으며, 수리실험 결과와도 상당히 일치하는 결과를 보였다. 이전 모형에 비해 약 10배의 계산소요시간이 줄어 향후 항만부진동이나 퇴적물 이동과 같은 현실적인 문제에 적용이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.155-162
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• 2014

본 논문에서는 아이소-지오메트릭 해석법을 이용하여 고주파수를 가지는 파워흐름 문제에 대하여 연속체 기반 형상 최적 설계를 수행하였다. 아이소-지오메트릭 기법을 형상 최적설계에 적용하면, CAD 기하 모델링에서 쓰이던 NURBS 기저 함수가 직접 쓸 수 있기에 정확한 기하학 정보가 수치계산에서 고려되고, 이에 따라 형상 최적설계 관점에서 볼 때, 전통적인 유한요소법에 비해 향상되고 부드러운 설계 섭동량을 가지는 설계 매개화가 가능하게 된다. 즉, 정확한 기하 모델이 응답 해석과 설계민감도 해석에 쓰이게 되고, 이에 따라 설계영역 전체에서 법선 벡터와 곡률이 연속적으로 되게 된다. 결과적으로 정밀한 민감도 해석이 가능하게 된다. 몇 가지 수치예제를 통하여 개발된 아이소-지오메트릭 설계민감도가 유한차분 설계민감도와 비교하여 정확성을 확인할 수 있었으며, 형상 최적설계 문제를 통해서 본 방법론을 적용하여 검증하였다.

• 전기학회논문지
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• 제63권10호
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• pp.1377-1383
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• 2014

This paper deals with eddy current loss of magnetic coupling with radial permanent magnet (PM) using analytical method such as a space harmonic method. Superposition of two kinds analysis model is used to analyze eddy current loss induced in inner PM and outer PM of magnetic coupling. When the eddy current is induced, the environmental temperature increases, and the permanent magnet(PM) characteristics are degraded because the performance of PM is greatly influenced by temperature rise. Hence, the calculation of eddy current loss becomes an important factor in the magnetic coupling. In order to analyze eddy current loss, first, on the basis of the magnetic vector potential and two-dimensional(2-D) polar-coordinate system, the magnetic field solutions of the radial magnetized PM are obtained. And we obtain the analytical solutions for the eddy current density produced by permanent magnet. Lastly, analytical solutions for eddy current loss are derived by using equivalent, electrical resistance calculated from magnet volume and analytical solution for eddy current density. This analytical results are validated by comparing with the 2-D finite element analysis (FEA).

• 전기학회논문지P
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• 제55권3호
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• pp.141-145
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• 2006

The line current problem(2-dimensional space : point source) is not easy to analyze the magnetic field using the standard finite element method(FEM), such as overhead trolley line or transmission line. To supplement such a defect this paper is proposed the coupling scheme of analytical solution and FEM. In analysis of the magnetic field using the standard FEM. If the current region is a relatively small compared to the whole region. Therefore the current region must be finely divided using a large number of elements. And the large number of elements increase the number of unknown variables and the use of computer memories. In this paper, an analytical solution is suggested to supplement this weak points. When source is line current and the part of interest is far from line current, the analytical solution can be coupling with FEM at the boundary. Analytical solution can be described by the multiplication of two functions. One is power function of radius, the other is a trigonometric function of angle in the cylindrical coordinate system. There are integral constants of two types which can be established by fourier series expansion. Also fourier series is represented as the factor to apply the continuity of the magnetic vector potential and magnetic field intensity with tangential component at the boundary. To verify the proposed algorithm, we chose simplified model existing magnetic material in FE region. The results are compared with standard FE solution. And it is good agreed by increasing harmonic order.