본 연구에서는 섬유보강콘크리트(SFRC) 구조물의 수치해석을 위한 K&C모델의 보정기법을 소개하였다. SFRC 1축 및 3축 압축강도 실험결과를 기반으로 보정을 수행하였으며, 단일요소 해석결과를 실험결과와 비교함으로써 보정 기법의 검증을 수행하였다. 또 한, 변형률 속도의 영향을 반형하기 위해 동적증가계수(DIF)를 고려하여 SFRC 구조물의 발사체 관통해석을 수행함으로써 보정기법의 적용 가능성을 확인하였다.

선박 및 해양구조물과 같은 대형 유한요소모델의 진동 특성을 평가하기 위해 고유치 해석 및 가진 주파수에 따른 응답 계산을 필수적으로 수행해야 한다. 하지만 이러한 해석들은 과도한 전산 장비와 계산 시간이 요구되어 고성능 해석 프로그램의 개발이 필요하다. 특히 선형연립방정식에서 발생하는 역행렬 계산 및 고유치 해석 시에는 상당한 전산 해석 시간이 발생하기 때문에 최신 고성능 라이브러리를 적용함으로써 이를 개선할 수 있다. 본 연구에서는 병렬식 선형연립방정식 계산 라이브러리인 PARDISO와 고성능 고유치 해석 라이 브러리인 ARPACK을 적용하여 빠르고 정확한 해석이 가능한 진동해석 프로그램을 개발하였다. 끝으로 개발된 해석 프로그램의 정확도와 효율성을 검증하기 위해 여러 선박해양공학 수치 예제를 사용하였고, 상용 유한요소 프로그램인 ABAQUS와의 결과 비교 검토를 통해 개발된 진동해석 프로그램의 신뢰성을 검증, 제시하였다.

PURPOSES : The cooling characteristics of the asphalt mixture in a moving dump truck were analyzed using a numerical simulation method. The cooling characteristic can be used to determine the optimum transport path for minimizing the temperature drop of the asphalt mixture. METHODS : In this research, a coupled analysis of the discrete element method (DEM) with computational fluid dynamics (CFD) was applied for cooling characteristic analysis of asphalt mixtures in transit. Two different transit speeds, 30 km/h and 60 km/h, were considered to evaluate the effect of speed on the temperature drop of the asphalt mixture. Velocity, pressure, and temperature contours were plotted and temperature variations were compared. RESULTS : Most of the temperature drops in the asphalt mixture were observed in the middle of the dump box in the longitudinal direction. It was confirmed that a faster speed causes a greater temperature drop for the same travel time and a slower speed causes the more temperature to reach the same travel distance as expected. CONCLUSIONS : It is concluded that the coupled analysis method can be used to quantitatively evaluate the effect of vehicle speed on temperature drop in asphalt mixtures. In addition, the method can be used to determine the optimum travel path considering environmental conditions and traffic congestion.

If an excessive displacement occurs in the base isolation system, the structure will be damaged due to overturning of the upper structure. In this study, we analyze the behavior of base isolation by applying earthquake to base isolation with anti-uplift device. In the case of structures that generate horizontal reaction forces such as arch structures, horizontal reaction forces must be considered in the design of the base isolation and structural members. And anti-uplift device for preventing the excessive displacement of the base isolation system is needed.

본 연구의 대상은 도로 폭이 좁은 시가지에서 굴착공사 시 적용되는 장지간 주형의 연결부이다. 일반적으로 적용되고 있는 연결부에서 상부 플랜지의 단차와 피로균열 등의 문제로 연결부의 신뢰도가 저하된다. 연결부의 결함을 보완하고 안전성을 향상시킨 개선형 연결부를 개발하였다. 유한요소 기반의 상용프로그램(ABAQUS)를 이용하여 개선형 연결부의 거동을 평가하였다. 먼저, 개선형 연결부에 적용되는 고장력 볼트 연결 및 강재와 콘크리트의 합성거동을 구현하기 위한 수치해석 방법을 제안하였다. 비교논문의 실험결과와 수치해석 결과의 비교를 통하여 개선형 연결부를 해석하는데 있어 수치해석 방법의 적합성을 검증하였다. 본 연구에서 제 안하는 수치해석 방법을 적용하여 개선형 연결부와 일반형 연결부가 적용된 장지간 주형을 해석하였다. 장지간 주형의 탄소성 거동과 연결부의 응력분포를 수치 해석적으로 비교분석하였다. 개선형 연결부의 도입으로 25%의 압축응력이 감소되며 구조적 성능 개선 효과 및 안전성을 확인하였다.

In order to design a diesel engine system and predict its performance, it is necessary to analyze the gas flow of the intake and exhaust system. A gas flow analysis in three-dimensional (3D) format needs a high-resolution workstation and enormous time for analysis. Therefore, the method of characteristics (MOC) was used for a gas flow analysis with a fast calculation time and a low-resolution workstation. An experiment was conducted on a single cylinder diesel engine to measure pressure in cylinder, intake pipe and exhaust pipe. The one-dimensional (1D) gas flow was analyzed under the same conditions as the experiment. The engine speed, valve timing and compression ratio were the same conditions and the intake pressure was inputted as the experimental results. Bent pipe such as an exhaust port that cannot be realized in 1D was omitted. As results of validation, the cylinder pressure showed accuracy, but the exhaust pipe pressure exhibited inaccuracy. This is considered as an error caused by the failure to implement a bent pipe such as an exhaust port. When analyzed in 3D, calculation time required 61 hours more based on a model of this study. In the future, we intend to implement a bent pipe that cannot be realized in 1D using 3D and prepare a method to supplement reliability by using 1D-3D coupling.

The improvement of heat transfer in water cooling passage of lithium-ion battery is numerically studied by employing trapezoidal vortex generators. Battery Design StudioⓇ software is used for modeling electro-chemical heat generation in the battery. The conjugated heat transfer is analyzed with the commercial package STAR-CCM+ in terms of inlet flow velocities. The result shows that vortex generator enhances the convective heat transfer by developing thermal boundary layers and secondary flows in downstream, which results in reducing the average temperature of the battery by about 1℃. The heat transfer is enhanced for the whole inlet velocity, while the pressure loss sharply increases at more than inlet velocity of 0.1m/s. The optimum inlet velocity is around 0.1m/s for in terms of the heat transfer and pressure loss.

관내에서 이동하는 물체 주위의 유동에 대한 연구는 대부분 비정상상태가 아닌 정상상태의 종단속도 조건 하에 이루어져있 으므로 이에 대한 유체역학적 분석이 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 다양한 직경의 원통형 관 안에서 9.81m/s2으로 비정상 등가 속 운동을 하는 3D 구에 작용하는 힘을 전산유체역학을 이용하여 분석하였다. 유한 체적 기반 CFD 코드 인 Fluent 19.0을 사용하였으 며, 상대 운동 프레임과 난류 모사를 위한 SST k-ω 모델을 적용하였다. 선행연구 결과와의 비교를 통해 본 연구의 해석방법이 타당함 을 보이고 있다. 또한 후류 분석을 통하여 항력 변화를 설명하고, 벽면효과에 의한 항력 증가를 정량적으로 분석하였다.

In fisheries, the importance of designing efficient fish cages is being emphasized as aquaculture has become more production than capture fishing. Particularly, the gravity cage system is one of the popular fish cage system in Korea. Currently, gravity cages of various shapes and sizes are being widely designed and installed in offshore and inland seas. The cage is subject to external forces, such as currents and waves, and the shape of the structure and tension on the ropes changes according to these external forces. Thus, it is important to accurately calculate these dynamic behavior, including the external forces and tension on the structure during the design stage. In this study, three types of cage systems with an equal internal volume of 8000 m3 were analyzed using mass-spring models and their behavior was interpreted through simulations. These simulations were used to analyze the behavior and tension of the ropes in response to currents and waves to aid in the selection of individual cage sizes for a given total volume. The numerical calculation results indicate that depending on the flow rate, the most resistant system is System 1, which has eight strays, and System 2 and System 3 have 69.4% and 54.8% of the resistance of System 1. Further, total resistance increased as the number of cages increased for all flow rates.

2017년 발생한 포항 지진으로 인하여 천장재, 외장재, 커튼월 등 비구조재의 파괴에 의한 피해가 다수 보고되었으며 비구조재의 내진설계가 중요해지고 있다. 본 연구에서는 임팩트해머 테스트를 통해 행어볼트 길이에 따른 천장재의 고유진동수와 감쇠비를 식별하였다. 또한 천장재가 벽 또는 다른 구조체에 충돌하는 경우 발생하는 충격효과를 정확히 고려하기 위해 충돌실험을 수행하였다. 식별된 천장재의 동특성과 충격지속시간을 바탕으로 실제로 천장재가 지진하중으로 인하여 주변 구조물과 충돌이 발생하는 경우에 대한 천장재 응답특성을 수치해석을 통하여 분석하였다. 수치해석 시뮬레이션 결과, 충격하중은 이격거리에 따라 선형적으로 증가하는 경향을 보였으며, 달대길이와는 무관한 것으로 나타났다.

고준위방사성폐기물의 처분터널 및 처분공 간격을 결정하고 처분시스템의 성능을 평가하기 위해서는 열-수리-역학적인 복합 거동 변화에 대한 이해가 반드시 필요하고 이를 반영하여 해석해야만 한다. 하지만 한국형 기준 처분시스템에서의 처분 터널 및 처분공 간격을 결정하기 위해 수행된 기존의 연구들은 이러한 복합거동 특성을 반영하지 않고 열 해석 결과만을 근거로 처분시스템을 설계하였다. 따라서 본 연구에서는 열-수리-역학적인 복합거동 특성을 반영하여 한국형 기준 처분시스템의 성능을 TOUGH2-MP/FLAC3D를 이용하여 평가하였다. 고준위방사성폐기물이 처분된 이후 방사성 붕괴열에 의해 처분 시스템의 온도는 급격히 증가하다가 붕괴열의 감소로 온도는 서서히 감소하였으며, 해석 기간 1,000년 동안 벤토나이트 완충재의 최고 온도는 설계 기준인 100℃ 이하로 유지되는 것으로 나타났다. 처분용기와 벤토나이트 완충재의 계면에서의 최고 온도는 약 3.21년이 지난 시점에 용기의 중간 지점에서 약 96.2℃로 나타났으며, 암반에서의 최고 온도는 폐쇄 후 약 17년 이 지난 시점에서 약 68.2℃로 계산되었다. 처분용기 부근 벤토나이트 완충재는 처분 초기에 온도 변화에 따른 건조현상이 발생하여 포화도가 감소하지만, 시간이 지남에 따라 주변 암반으로부터의 지하수 유입에 의해 포화도가 증가하는 것으로 계 산되었다. 이후, 벤토나이트 완충재 및 뒷채움재 모두 약 266년 이후 완전히 포화되는 것으로 계산되었다. 처분시스템에서의 온도 변화에 따른 열응력 그리고 벤토나이트 완충재 및 뒷채움재의 팽윤압으로 인한 응력 변화가 처분장 주변 암반에 미치는 영향을 평가하고자 수치해석에서 계산된 응력을 스폴링 강도(spalling strength)와 Mohr-coulomb 파괴 기준식과 비교 하였다. 계산 결과 일축압축강도와 스폴링 강도에 도달하지 않는 것으로 나타나 처분시스템이 스폴링에 의한 파괴는 나타나지 않을 것으로 판단되며, Mohr-coulomb 파괴 기준 역시 충족하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 사용된 수치해석 코드와 방법론은 다양한 조건에서의 한국형 기준 처분시스템에 대한 성능평가뿐만 아니라, 복층 처분시스템에 대한 설계와 성능평가에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

Using computational fluid dynamics (CFD), this study simulated the air supply and exhaust conditions inside KTXSancheon train cabin to analyze the airflow, velocity, temperature, and residence time distributions. Based on the analyzed airflow in the cabin, the trajectory properties of droplets with various diameters exhaled from a passenger in a specific seat were analyzed. In the train cabin, forced airflow was formed by the operation of an air conditioning unit, while air stagnation occurred through spinning vortices at the front and rear where there were no floor outlets. Droplet particles ≤36 μm in diameter were dispersed throughout the cabin following the airflow generated by the air conditioning unit. The degree of dispersion differed according to the passenger seat location. In addition, the expelled droplets were mostly deposited on the surfaces of passenger bodies, seats, and floor. The ratio of deposited droplets to suspended droplets was increased with increasing droplet size. Further, the CFD study allowed the prediction of the possibility of exposure to exhaled droplets by estimating the dispersion and deposition properties of droplets released from a passenger in a specific seat. This study can be utilized to adjust the operation of air conditioning units and encourage the installation of air-purifying units to minimize secondary infections.