본 연구에서는 2차원 비선형 방사문제에 대한 정확하고 효과적인 수치기법을 개발하였다. 물체운동에 의해서 생성되는 비선형파계는 이상유체라는 가정에 의하여 기술되고, 라프라스 방정식은 고차경계요소법과 GMRES(Generalized Minimal RESidual) 알고리즘을 이용하여 신속하고 효율적인 풀이가 가능하도록 하였다. 자유표면과 물체면의 교차점에서 발생하는 교차선문제는 불연속 요소를 이용하여 원활하게 해결하였다. 자유표면의 비선형운동을 기술하기 위해서 음해적 사다리꼴 법칙(implicit trapezoidal rule)을 사용하여 시적분하였다. 물체에 의해서 발생한 비선형파가 수직 하류면에서 반사하는 것을 줄이기 위하여 하류면에 수치감쇠항을 도입하였다. 수치계산 결과로부터 본 시적분법 및 수치방사조건이 비선형 방사문제에 매우 적합함을 확인하였다. 시적분 과정에서 자유표면의 격자점들을 재배치함으로써 수치해법의 효율성을 배가하였으며, 교차점근처의 유동 또한 정확하게 기술하였다. 가속도 포텐셜(acceleration potential) 기법을 이용하여 정확하고 안정하게 비선형 방사력을 구하였다. 본 수치계산결과는 다른 수치계산 및 실험결과와 비교하여 볼 때, 좋은 일치를 보인다.
말뚝은 타입될 때 가장 큰 응력이 발생하며 이 응력이 말뚝의 허용응력보다 크면 말뚝이 손상 되어 위험을 초래할 수 있다. 따라서 사전에 이를 정확히 예측하여 과도한 항타를 미연에 방지해야 한다. 콘크리트말뚝 타입 시 말뚝에 발생하는 압축응력의 예측방법은 여러 가지가 있으며 현재는 파동이론의 전산해석으로 만족스러운 결과를 얻을 수 있다. 그러나 경우에 따라서는 이 방법의 적용이 곤란할 수 있으며, 이 때에는 간단한 산정식을 적용하는 것이 실용적이다. 본 연구에서는 이 산정식들 중 비교적 합리적이라고 평가되는 산정식들 만을 선정하고 현장에서 실측한 항타응력과 선정된 산정식들로부터 구한 값을 비교, 분석하였다. 그 결과 Uto와 Huyuki의 식이 비교적 정확한 값을 제공하며 지반 및 시공조건에 따라 이 값에 감소계수를 곱하여 수정하면 보다 더 정확한 값을 얻을 수 있음을 알 수 있었다.
최근 과학의 발전으로 인해 여러 장소에서 전자기기의 활용도가 높아졌기 때문에 예기치 못한 전자기파로 인한 오작동과 하드웨어와 소프트웨어의 치명적인 손상을 확인할 수 있는 안전 기술들이 요구되었다. 기존의 전자 제품뿐만 아니라 소형화 전자기기들이 복잡도가 높은 대형구조물 안에 비치가 되면서 그에 대한 전자파 영향을 맥스웰 방정식(Maxwell Equation)으로 모두 해석하기에는 여러 한계점을 갖고 있다. 본 논문에서는 대형 구조물에서의 복잡한 전자파 해석을 위해 확률론에 바탕을 둔 PWB(PoWer Balance) Method와 위상학적 모델링을 적용하여 내부의 전파 영향을 해석하고자 한다.
본 논문에서는 인천공항 화물터미널 지역에서에서 항공정보통신 무선 채널의 패스 로스 모델에 관해 연구하였다. 인천공항는 송신소 사이트가 신불 및 왕산에 위치하였다. 신불 및 왕산에서 발사된 전파 상태를 분석하기 위해 각 사이트에서 동일한 송신기 및 파워를 이용해 전파를 방사하고 화물터미널에서 측정을 수행하였다. 송신사이트에서 방사된 파워는 측정의 정확성을 위해 변조 신호를 제거한 캐리어 파워를 송신하였다. 측정 환경은 송신소와 안테나를 직결된 상태에서 전파를 방사한다. 수신은 전파 측정을 위해 수신기를 장착한 이동 차량을 이용하여 화물터미널 지역에서 전파 측정을 수행하였다. 화물터미널에서 측정된 데이터를 가지고 패스 로스 계수 및 실험적인 패스 로스 식은 기본적인 패스 로스 모델 및 하타 모델 등을 이용하여 추출하였다. 화물터미널 지역에서 추출된 패스 로스 계수는 신불에서 방사된 패스 로스는 3.67 이고 왕산에서 방사된 패스로스 3.39이었다. 예측 에러의 편차는 각각 14.42 및 10.38이었다. 실험 결과에서는 추출된 패스 로스 계수와 다른 전파 패스모델과 비교하였다. 이러한 결과는 항공정보통신 사이트 최적 위치 선정 및 항공정보통신 서비스 평가에 도움이 될 것이다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제41권1호
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pp.70-75
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2017
본 논문에서는 MMIC (Monolithic microwave integrated circuit)상에서의 초소형 무선 통신 시스템에의 응용을 위해 주기적으로 배열된 다이오드를 이용한 전압제어형 전송선로(Voltage-controlled Artificial Transmission Line Employing Periodically Arrayed Diodes)의 RF특성 연구를 진행하였다. 연구 결과, 본 논문에서 제안하는 전압제어형 전송선로는 회로의 용량증가로 인해 기존의 마이크로스트립 선로의 35.2%로 단파장의 성능을 보여주었다. 그리고 유효유전율 및 전파상수는 기존의 마이크로스트립 선로보다 높은 결과를 나타냈으며, 감쇠정수 또한 기존의 전송선로에 비해 전압제어형 선로에서 높게 나타났다. 그리고 전압제어형 전송선로의 등가회로를 closed-form 방정식을 통하여 이론적으로 해석하였다.
본 논문에서는 다물질(가연성 기체 혼합물과 금속관) 수치 해석 기법을 활용하여 밀리미터 크기의 얇은 두께의 금속관 내에서의 데토네이션을 모델링하였다. 데토네이션의 해석을 위하여 수소와 에틸렌 혼합물의 실험과 이론적 값을 기반으로 최적화된 1단계 아레니우스 형태의 화학 반응식, 이상기체 상태 방정식을 활용하여 모델링하였다. 또한 금속관의 재료인 구리와 철은 Mie-Gruneisen 상태 방정식과 Johnson-Cook 강성 모델을 활용하여 큰 압력에 의한 관의 소성 변형을 모델링하였다. 다물질 수치 해석을 위한 경계면의 추적 및 경계면 값의 결정은 각각 hybrid particle level-set 기법과 ghost fluid method(GFM)을 통하여 획득하였다. 수치적 해석 결과는 실험값과의 비교를 통하여 검증 하였으며, 관두께(두꺼운 관과 얇은 관)에 따른 내부 유동장의 변화를 확인하였다. 얇은 관의 경우, 데토네이션에 의해 발생하는 높은 내부 압력에 의하여 관의 소성 변형이 일어나고, 이에 따라 발생하는 팽창파에 의해 내부 기체 혼합물의 압력 및 밀도의 감소현상을 확인하였다.
본 연구에서는 2차자속을 파라미터로 하는 순시토크제어법에 근거한 속도센서리스 제어방식을 제안하였고, 2차자속 정보를 이용하여 운전중 변동하는 2차저항을 속도추정과 동시에 동정할 수 있음을 제시하였다. 수치시뮬레이션을 통해 얻은 결과는 다음과 같다. 1) 2차자속을 교류를 중첩한 형태로 토크응답, 속도응답과는 독립적인 제어가 가능하다. 2) 수치실험상으로 무부하시 0[rpm]을 포함하는 저속영역에서도 양호한 속도추정이 이루어졌다. 3) 위의 속도추정을 바탕으로 수[rpm]대의 저속 영역에서 양호한 속도센서리스제어가 이루어졌다. 4) 2차저항값은 제안된 동정식을 통해 실제 2차 저항값에 수렴하는 특성을 보임으로써 2차저항의 동시동정과 속도센서리스제어가 가능함을 확인하였다.
본 논문에서는 중고주파영역에서의 진동해석기법인 파워흐름해석 법을 보와 평판이 연성된 구조물에 적용하기 위하여 무한보가 무한평판을 수직으로 투과하는 구조물에서의 파워투과반사계수를 파동전달법을 이용하여 구하였다. 이러한 파워투과반사계수를 실제 구조물에 적용하기 위해서는 파워흐름유한요소법으로의 활용이 필요하다. 이를 위해 본 논문에서는 파워투과반사계수를 이용하여 보 평판구조물을 위한 연결요소행렬식을 정립하였으며, 또한 보와 평판요소를 각각 해석할 수 있는 파워흐름유한요소해석 프로그램을 구성하고, 여기에 정립된 보와 평판간의 연결요소 행렬식을 대입하여 보와 평판이 연성된 구조물까지 해석이 가능한 프로그램으로 개발하였다. 이 프로그램을 이용하여 이상화한 선박의 선미부 구조물을 해석한 결과, 선박구조물에서 진동에너지분포를 구할 수 있었고, 진동 인텐시티를 통하여 구조물에서의 파워전달경로를 예측할 수 있었다.
본 논문에서는 무한 도체평판의 슬롯을 통해 침투하는 침투 전자파를 저감(차단)시키기 위한 개구면 차단필터를 제안하고 슬롯으로 침투하는 전자파의 저감(차단) 특성을 검토하고 있다. 개구면 차단필터의 개념을 정립하기 위해 무한 도체평판에 있는 슬롯의 개구면 전계분포에 관한 적분방정식을 유도하고, 적분방정식의 해를 모멘트법으로 구하여 평면파가 슬롯 개구에 입사할 때 개구면 차단필터에 의한 침투 전자파의 저감(차단) 효과를 검토하였다. 이론해석의 결과, 도체평판의 슬롯으로 침투하는 침투 전자파를 저감(차단)시킬 수 있는 개구면 차단필터가 실현 가능함을 확인할 수 있었다. 개구면 차단필터의 개념 및 이론해석의 타당성을 검증하기 위해 폭이 좁은 슬롯에 개구면 차단필터를 부착하여 침투 전자파의 저감(차단) 효과를 실험적으로 확인하였다.
이 논문은 transverse 이방성(異方性) 매질내 Love 채널파동 수치해석에 관한 연구를 요약한 것이다. 먼저, 이를 위하여 상기한 매질내 SH파동방정식으로부터 2차 근사 양(陽)유한차분식을 유도하였다. 이 유한차분식은 매 격자점마다 상이한 물성을 정해줄 수 있기 때문에, 복잡한 모델구조를 추가로, 내부 경계조건 처리를 함이 없이, 매우 효율적으로 해석할 수 있을 것이다. 등방성(等方性) 석탄층에 대한 해석결과, 본 연구에서 작성한 탄성파기록이 기존의 Korn and $St{\ddot{o}}ckl$의 것과 본질적으로 동일함을 확인하였다. 다음, 이방성(異方性) 석탄층에 대한 해석에서는, Love 채널파동의 군(群)속도가 석탄층의 수평방향 속도의 증감에 따라 증감됨을 알 수 있었다. 그러나 현재의 연구단계에선, Love 채널파동을 이용하여 저(低) 속도층의 조성(組成), 층서(層序), 균열등에 관한 정보를 이끌어 낼 수는 없었다. 이러한 정보는 석유탐사 및 개발의 측면에서 중요하기 때문에, 앞으로 이와 관련된 채널파동 연구가 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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