Research has been conducted on a wide variety of 3D printer circular fin heads. In this study, we proposed a sequence and method for a more efficient mesh study in the CFD model to calculate the Nusselt number of the circular fin head of an FDM 3D printer using the Taguchi method, sensitivity, and ANOVA. As a result, the CFD model to calculate the Nusselt number of the circular fin head of an FDM 3D printer has high sensitivity and contribution in the order of Base target mesh size, Prism layer number, and Prism layer thickness. We propose to increase work efficiency by performing mesh optimization in the order of factors with high sensitivity to level changes.

Jinhae is the oldest Western-style radial and grid city on the Korean Peninsula, and it also has the most defined structure to date, remaining largely unchanged and unlike any other in Korea. The Jinhae town plan was completed immediately after the signing of the Japan-Korea Treaty. Although the city of Jinhae was built by the Japanese, its overall organizational principle is clearly a radial-grid form that was established in the West. The Jinhae radial-grid planning was elaborately constructed with multiple layers of overlapping structures. It is the result of the application of geometry that creates symmetry and hierarchy in European countries, and the simultaneous consideration of road hierarchy and land form in the process of combining radial and grid forms. To reveal these points, four analyses are performed. First, the formation process of Western radial and grid streets is reviewed and compared to derive review points for Jinhae City. Second, the layout and geometric characteristics of radial streets are discussed. Third, the hierarchical characteristics and connections of grid streets are analyzed. The last part is a comparative analysis of the plan and the final realization.

폭발 수치해석 기법 중 Arbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE)는 구조물의 파괴뿐만 아니라 폭발 이후 충격파의 전파 과정까지 관찰할 수 있는 장점이 있다. 그러나 동적 해석 시 유한요소 모델의 격자망 크기가 일정 수준 이하로 감소하게 되면 해석 결과의 신뢰도가 부 정확해진다. 본 연구에서는 ALE 수치해석 기법을 활용하여 대기의 격자망 크기가 해석의 정확도에 미치는 영향을 조사한다. 다양한 조건의 격자망 크기와 폭발 중량을 갖는 대기 중 폭발모델을 구축하고, 폭발 중심으로부터 거리에 따른 폭발압력을 관찰한다. 수치해 석과 실험에서 얻은 최대 폭발압력 결과에 대해 평균 제곱 오차를 계산하여 최적의 격자망 크기를 제안하고, 제안된 크기를 바탕으로 폭발물 중량과 대기의 최적 격자망 크기에 대한 상관관계를 분석한다. 본 연구는 다양한 중량을 가진 폭발물 해석에서 최적의 격자망 크기를 제공함으로써 신뢰성이 향상된 폭발 수치해석 모델 개발에 도움이 될 것으로 기대한다.

소음공해는 인간과 해양환경에 악영향을 끼치며, 선박과 해양구조물에서 발생하는 유동소음을 예측을 통해 소음에 대한 안전 성을 평가하고 해양환경을 보존할 수 있다. 기존 수중구조 유동소음 해석기법은 전산유체역학과 FW-H음향상사식을 이용한 하이브리드법 기반이다. FW-H는 무한공간에서의 음향전파를 가정하여 소음해석을 수행하기 때문에 음파의 반사와 산란, 회절의 영향이 나타나는 근접 장 해석이 제한적이다. 반면 격자볼츠만기법 기반의 직접법 유동소음해석을 수행하면 근접장 음향효과를 소음해석에 반영할 수 있다. 직 접법 해석은 유동과 소음이 연성된 해석이 수행되고 구조경계에서의 반사와 회절, 유동에 의한 매질 불균일성에 따른 산란효과가 반영된 다. 그간 격자볼츠만기법이 수중조건에서 수치적으로 불안정하여 수중환경에 적용이 불가능했다. 하지만 수중환경에서 사용할 수 있는 DM-TS 격자볼츠만기법 충돌연산자가 개발되어 수중으로 확장이 가능해졌다. 본 연구에서는 파이프내 원형구멍에 대하여 격자볼츠만기 법 해석을 수행해 수중 유동소음해석이 가능함을 보였다. 격자볼츠만기법 해석을 통해 도출한 유동과 소음을 각각 실험과 비교하여 해석 의 신뢰도를 확보하였다. 파이프내 유동소음에 의한 주요 압력 피크가 해석에 반영되었으며 이를 통해 격자볼츠만기법을 이용한 근접장 유동소음해석이 가능함을 확인했다.

The Ti-6Al-4V lattice structure is widely used in the aerospace industry owing to its high specific strength, specific stiffness, and energy absorption. The quality, performance, and surface roughness of the additively manufactured parts are significantly dependent on various process parameters. Therefore, it is important to study process parameter optimization for relative density and surface roughness control. Here, the part density and surface roughness are examined according to the hatching space, laser power, and scan rotation during laser-powder bed fusion (LPBF), and the optimal process parameters for LPBF are investigated. It has high density and low surface roughness in the specific process parameter ranges of hatching space (0.06–0.12 mm), laser power (225–325 W), and scan rotation (15°). In addition, to investigate the compressive behavior of the lattice structure, a finite element analysis is performed based on the homogenization method. Finite element analysis using the homogenization method indicates that the number of elements decreases from 437,710 to 27 and the analysis time decreases from 3,360 to 9 s. In addition, to verify the reliability of this method, stress–strain data from the compression test and analysis are compared.

High-temperature and high-pressure post-processing applied to sintered thermoelectric materials can create nanoscale defects, thereby enhancing their thermoelectric performance. Here, we investigate the effect of hot isostatic pressing (HIP) as a post-processing treatment on the thermoelectric properties of p-type Bi0.5Sb1.5Te3.0 compounds sintered via spark plasma sintering. The sample post-processed via HIP maintains its electronic transport properties despite the reduced microstructural texturing. Moreover, lattice thermal conductivity is significantly reduced owing to activated phonon scattering, which can be attributed to the nanoscale defects created during HIP, resulting in an ~18% increase in peak zT value, which reaches ~1.43 at 100oC. This study validates that HIP enhances the thermoelectric performance by controlling the thermal transport without having any detrimental effects on the electronic transport properties of thermoelectric materials.

본 연구는 보길도 격자봉과 큰길재를 잇는 능선부를 중심으로 분포하는 회양목 생육지역의 체계적인 보전 및 관리를 위한 기초자료를 제공하고자 식물군집구조 현황을 조사․분석하였다. 조사구는 관목층에 분포하는 회양목의 밀도와 지형, 향 등 입지적인 특성을 고려하여 대표적인 식생 군락 또는 지형의 변화가 있는 지역을 대상으로 총 26개소를 설정하였다. DCA와 TWINSPAN에 의해 소사나무-낙엽활엽수군락, 소사나무군락, 소사나무-회양목군락, 소사나무-상 록활엽수군락, 붉가시나무군락, 황칠나무-붉가시나무군락으로 분류되었다. 소사나무가 우점하는 군락은 당분간 현상태 를 유지할 것이나 장기적으로는 주변에 붉가시나무가 우점하고 있어 이들 종으로의 천이잠재성이 높았다. 붉가시나무군 락, 황칠나무-붉가시나무군락의 경우 난대림의 극상 수종으로 알려진 붉가시나무가 우점하는 현상태를 유지할 것이다. 회양목의 경우에도 소사나무가 우점하는 군락은 지형적인 조건으로 인해 양호한 상태를 유지하겠으나 붉가시나무 우점 군락의 경우, 피도가 높은 특성으로 인해 생육상 어려움이 예상된다. 환경요인과 식생분포간의 관계에서는 토양산 도(pH)만 식생분포에 영향을 미친 것으로 분석되었다. 그 외에 pH는 3.78~5.30, 전기전도도는 0.186~0.543dS/m, 유기물함량은 2.25~2.89%로 전반적으로 낮았다.

스마트농업의 활성화를 위해서는 농업환경 데이터의 관측과 모델 그리고 통계자료의 상호운영성 확보가 중요하므로, 이를 위한 격자체계의 적용방안을 탐색하고자 한다. 국내외 격자체계 표준에 대한 사례조사와 농업분야의 격자표준 적용사례조사를 벤치마킹하고 국립농업과학원과 상위기관의 표준현황을 살펴보고, 농업환경 공간정보의 목록과 분류체계를 구축한 후, 사용자 요구사항을 파악하기 위한 설문을 실시하여 적정한 격자 크기를 선정하였다. 농업환경 공간정보의 공유와 활용을 위하여 국토지리 정보원의 기관표준을 차용하여 군 이하 소규모 지역은 10m, 광역시･도는 100m, 농촌경관 목적으로는 500m, 전국은 1km 격자 크기로 안을 제시하였고 원활한 표준 적용을 위한 전략을 제안하고, 현장 조사 및 관측 결과를 격자로 변환할 수 있도록 오픈소스 기반의 변환 툴을 개발하여 격자표준 적용 용이성과 시간 절약성을 확보하였다.

The lattice oxygen mechanism (LOM) is considered one of the promising approaches to overcome the sluggish oxygen evolution reaction (OER), bypassing -OOH* coordination with a high energetic barrier. Activated lattice oxygen can participate in the OER as a reactant and enables O*-O* coupling for direct O2 formation. However, such reaction kinetics inevitably include the generation of oxygen vacancies, which leads to structural degradation, and eventually shortens the lifetime of catalysts. Here, we demonstrate that Se incorporation significantly enhances OER performance and the stability of NiFe (oxy)hydroxide (NiFe) which follows the LOM pathway. In Se introduced NiFe (NiFeSe), Se forms not only metal-Se bonding but also Se-oxygen bonding by replacing oxygen sites and metal sites, respectively. As a result, transition metals show reduced valence states while oxygen shows less reduced valence states (O-/O2 2-) which is a clear evidence of lattice oxygen activation. By virtue of its electronic structure modulation, NiFeSe shows enhanced OER activity and long-term stability with robust active lattice oxygen compared to NiFe.

The collapse of reinforced concrete (RC) frame buildings is mainly caused by the failure of columns. To prevent brittle failure of RC column, numerous studies have been conducted on the seismic performance of strengthened RC columns. Concrete jacketing method, which is one of the retrofitting method of RC members, can enhance strength and stiffness of original RC column with enlarged section and provide uniformly distributed lateral load capacity throughout the structure. The experimental studies have been conducted by many researchers to analyze seismic performance of seismic strengthened RC column. However, structures which have plan and vertical irregularities shows torsional behavior, and therefore it causes large deformation on RC column when subjected to seismic load. Thus, test results from concentric cyclic loading can be overestimated comparing to eccentric cyclic test results, In this paper, two kinds of eccentric loading pattern was suggested to analyze structural performance of RC columns, which are strengthened by concrete jacketing method with new details in jacketed section. Based on the results, it is concluded that specimens strengthened with new concrete jacketing method increased 830% of maximum load, 150% of maximum displacement and changed the failure modes of non-strengthened RC columns.

In the case of columns in buildings with soft story, the concentration of stress due to the difference in stiffness can damage the columns. The irregularity of buildings including soft story requires retrofit because combined load of compression, bending, shear, and torsion acts on the structure. Concrete jacketing is advantageous in securing the strength and stiffness of existing members. However, the brittleness of concrete make it difficult to secure ductility to resist the large deformation, and the complicated construction process for integrity between the existing member and extended section reduces the constructability. In this study, two types of Steel Grid Reinforcement (SGR), which are Steel Wire Mesh (SWM) for integrity and Steel Fiber Non-Shrinkage Mortar (SFNM) for crack resistance are proposed. One reinforced concrete (RC) column with non-seismic details and two columns retrofitted with each different types of proposed method were manufactured. Seismic performance was analyzed for cyclic loading test in which a combined load of compression, bending, shear, and torsion was applied. As a result of the experiment, specimens retrofitted with proposed concrete jacketing method showed 862% of maximum load, 188% of maximum displacement and 1,324% of stiffness compared to non-retrofitted specimen.

In this study, the analysis of the unsteady viscous flow field using the uRANS equation in a moving mesh was studied. The simulation domain is composed of an overset zone fixed to a propeller and rotating at a constant angular speed and a far zone which is located in the far distance and does not move. Each zone is composed of a polyhedral meshes for the accurate and robust gradient calculation in addition to the reduction of computation time. Simulation technique was applied to the aerodynamic analysis of the 5-inch propeller and compared with those of the MRF and the thrust test. The thrust predicted by the moving mesh showed good correlation with the MRF result within 0.5% difference, but the torque showed a tendency to under-prediction by about 10% compared to the MRF. In the future, we plan to further validate the numerical analysis technique using the moving mesh by applying it to the configurations in which precise test results exist.

공간 샘플링은 공간모델링 연구에 활용되어 샘플링 비용을 줄이면서 모델링의 효율성을 높이는 역할을 한다. 농업분야에서는 기후변화 영향을 예측하고 평가하기 위한 고해상도 공간자료 기반 모델링에 대한 연구 수요가 빠르게 증가하고 있으며, 이에 따라 공간 샘플링의 필요성과 중요성이 증가하고 있다. 본 연구는 국내 농지 공간샘플링 연구를 통해 농업분야 기후변화연구의 공간자료 활용의 효율성을 제고하고자 하였다. 본 연구는 층화랜덤샘플링 을 기반으로 하였으며, 1 km 해상도의 농지 공간격자자료 모집단 (11,386개 격자)에 대해서 RCP 시나리오별 (RCP 4.5/8.5) 연대별 (2030/2050/2080년대) 공간샘플링을 설 계하였다. 국내 농지는 기상 및 토양 특성에 따라 계층화 되었으며, 샘플링 효율 극대화를 위해 최적 층화 및 샘플 배정 최적화를 수행하였다. 최적화는 작물수량, 온실가스 배출량, 해충 분포 확률을 포함하는 16개 목표 변수에 대해 주어진 정밀도 제한 내에서 샘플 수를 최소화하는 방향으로 진행되었다. 샘플링의 정밀도와 정확도 평가는 각각 변동계수 (CV)와 상대적 편향을 기반으로 하였다. 국내 농지 공간격자 모집단 계층화 및 샘플 배정 및 샘플 수 최적화 결과, 전체 농지는 5~21개 계층, 46~69개 샘플 수 수준에서 최적화되었다. 본 연구결과물들은 국내 농업시스템 대표 공간격자로써 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 기후변화 영향예측 공간모델링 연구들에 활용되어 샘플링 비용 및 계산 시간을 줄이면서도 모델의 효율성을 높이는 데에 기여할 수 있다.

본 논문에서는 CAD 시스템에서 사용하는 NURBS 기저함수를 사용하는 아이소-지오메트릭 해석(Isogeometric analysis) 방법과 기 하학적으로 엄밀한 빔 모델링(geometrically exact beam model)을 활용하여 회전과 병진 운동이 결합된 새로운 형태의 메타물질 (metamaterial)에 대한 해석을 진행하였다. 이차원 셀 구조는 자유형상변환(Free-form deformation) 법과 적절한 내삽법(Interpolation) 을 통해 원통 위에 입혀졌다. 원통의 치수와 셀 개수가 비틀림 각도에 미치는 영향이 매개변수 연구(parametric study)를 통해 확인되었 다. 비틀림과 병진 운동이 결합된 구조의 메커니즘에 대해 수치 예제를 통해 알아보았다.

In this work, the results obtained from the simulation of sedimentation of an elliptical cylinder in a viscous fluid are presented. The fluid flow velocity and pressure fields are evaluated by the famous lattice Boltzmann method (LBM). A smoothed profile method (SPM) is considered to enforce the no-slip boundary condition at the curved boundaries of the elliptical cylinder. The coupling between LBM LBM: Lattice Boltzmann Method and SPM SPM: Smoothed Profile Method is done by adding a hydrodynamic force term to the discretized version of the lattice Boltzmann equation. At first, the developed numerical code is validated by applying it to the unbounded laminar flow over an elliptical cylinder for different values of Reynolds number, Re. Later, simulations are carried out for sedimentation of an elliptical particle in a closed enclosure by considering different values for Re defined by terminal settling velocity of the cylinder. The robustness and accuracy of present simulation technique is assessed by comparing the particle trajectories and orientations obtained at different Re with the results from the existing literature. It is observed that, over a period of time, the particle attains steady state constant velocity and sediments horizontally when Re is low (Re=1.9) and moderate (Re=12.6). Whereas, an oscillating pattern for the sedimentation velocity is observed when Re is 32.9.

선체 부가물에서 발생하는 유동소음은 자체소음 관점에서 소나의 성능과 직결되고, 추진기 및 방향타와 상호작용을 통해 2차 소음원을 야기해 근접장 범위의 엄밀한 분석이 요구된다. 하지만 유동소음 해석에 적용되는 기존의 음향상사법은 음향 신호의 전파를 직접 모사하지 않는 간접법에 해당해 회절, 반사, 산란 특성을 고려할 수 없으며, 근접장 해석이 제한적이다. 본 연구에서는 격자 볼츠만 기법을 적용해 수중환경 유동소음의 전파과정을 직접 모사하였다. 격자 볼츠만 기법은 분자의 충돌과 흐름 과정을 통해 유동소음을 해석하는 기법으로, 압축성과 낮은 소산율, 낮은 분산율의 특성을 가지고 있어 소음해석에 적합하다. 선체 부가물 형상을 대상으로 RANS 해석을 통해 유동소음원을 도출하고, 유동-음향 경계면을 적용한 격자 볼츠만 기법으로 유동소음의 전파과정을 직접적으로 모사했다. 도출된 결과를 수음점의 위치에 따라 FW-H 결과 및 유체동압력 결과와 비교를 통해 근접장에서 타 기법 대비 격자 볼츠만 기법의 유용성을 확 인했다.