미세먼지는 먼지 입자의 크기에 따라 일반 미세먼지(PM10)와 초미세먼지(PM2.5)로 나뉘어 분류하고 있다. 미세먼지는 심혈관 질환(Cardiovascular disease) 등을 증가시킬 수 있는 위험성을 보유하고 있기 때문에 저감하기 위한 노력이 필요하다. 본 논문에서는 소형선 박용 디젤엔진에 설치될 미세먼지 저감 장치의 콘 형상에 따른 유동 균일도 특성과 압력강하에 미치는 영향에 대해서 수치해석을 통하여 조사하였다. 사례별로 유동 균일도 및 압력강하는 상용해석 코드인 AVL社의 FIRE-M을 이용하여 분석하였으며, 콘 형상에 따른 두 가지 모드에 대하여 비교분석 하였다. 콘 형상 변경에 의해 압력분포가 개선되었으며, 특히 소형선박에서는 유의미한 결과라고 분석되어 진다.

본 연구는 실제 복합 상수도 관망 시스템에서 서지탱크의 직경 및 설치 위치에 따른 수두 감쇠 효과를 수치해석적으로 평가하고, 천이류 분석을 통해 상수도 관망 시스템에서 수격 방지 장치로서 활용되는 서지탱크의 최적 설계 및 배치 조건을 선정하고자 하였다. 천이류 기반 수치해석은 서지탱크 해석 이론이 결합된 특성선 방법 기반 모델을 통해 실제 상수도 관망을 단순화⋅골격화한 관망 시스템을 대상으로 수행했으며, 관망 시스템에서 천이류의 영향을 크게 받는 특정 절점을 선정하여 각 절점에서 밸브 조작 조건에 따른 천이류 발생 시나리오를 설정하였다. 먼저 밸브 급폐(1.337 s) 조건의 단일 시나리오에서 서지탱크의 직경별 성능을 비교한 결과, 수두 감쇠율이 0.61%∼13.31%로 나타난 직경 0.2 m 조건이 최적 직경으로 선정되었다. 다음으로 밸브 완폐(12.033 s) 조건의 시나리오에서 선정된 직경 0.2 m 서지탱크의 설치 위치를 평가한 결과, 46개 지점 중 37번 절점에 서지탱크를 설치하는 것이 수두를 25.44%∼32.22% 감쇠시켜 본 연구 조건에서 최대 감쇠 효과를 나타냈다.

The study investigated the applicability of a freestanding retaining wall system, with a combination of H-beams and precast concrete blocks. Additionally, the study utilized finite element analysis in ABAQUS. The concrete damaged plasticity and Mohr–Coulomb models were employed to model concrete and soil, respectively. The key parameters included H-beam size (100 × 100, 200 × 200, and 300 × 300 mm), wall height (6.0, 4.5, and 3.0 m), and embedment depth (3.0, 2.5, 2.0, and 1.5 m), with displacement limits of 24, 18, and 12 mm. For 6.0-m walls, only the 300 × 300-mm H-beam with a 3.0-m embedment met the displacement criteria. Most combinations for the 4.5- and 3.0-m walls met the criteria, with the exception of the smallest displacement limit at 4.5-m walls with reduced embedment. The results showed that, assuming proper embedment, wall behavior is governed by H-beam stiffness, with 300 × 300-, 200 × 200-, and 100 × 100-mm beams suitable for 6.0-, 4.5-, and 3.0-m walls, respectively.

이 연구는 충격쇄파 하중에 대한 직립식 방파제의 동적 거동을 정밀히 분석하기 위해 유한요소 기반의 2차원 해석 모델을 구축하 였다. 기존의 단순화된 해석 방법이 지닌 한계를 극복하고자, 유체 요소, 비선형 지반 모델, 접촉 비선형성, 에너지흡수경계요소를 포 함한 정밀한 2차원 수치해석 모델을 구축하였다. 또한, 이론적 파압 공식을 기반으로 충격쇄파 하중의 시간이력을 모델링하여 방파 제의 활동량을 평가하였다. 해석 결과, 비선형 지반 모델은 탄성 지반 대비 더 큰 활동량을 유발하는 것으로 나타났으며, PML (Perfectly Matched Layer)은 고정 경계 조건과 비교했을 때 해석 안정성과 정확성을 크게 향상시키는 것으로 나타났다. 이 연구는 직 립식 방파제 설계 및 안전성 평가를 위한 정밀 동적 해석 기술 개발에 기여하며, 극한 조건에서도 방파제 성능을 예측할 수 있는 기반 을 제공할 것으로 기대된다.

This paper was studied to improve the efficiency of big fans through the modification of the impeller shape while maintaining other parameters such as casing geometry(shape), entry and exit diameter, rotation speed, number of blades, flow rate, and static pressure in accordance with the field requirements including the existing installation. Numerical calculation based on semi-empirical formula(SEF) and the methodology of computational fluid mechanics(CFD) were used. It is widely used in the chemical industry, and a large fan with a nominal flow capacity of 510,000 m/h and a static pressure of 11,000 Pa was used as a case study. In this study, the theoretical performance comparison and field measurements of the existing fan and crystal fan geometry designs were conducted. The results of the study showed that the modified geometric design can contribute to reducing the absorption power by up to 135 kW, thereby increasing the fan efficiency by up to 5.87%.

본 논문은 그래핀 혈소판(GPL)으로 보강되고 내부 균열을 가진 원통 복합 구조물에 대한 임계 좌굴하중의 수치적 고찰을 다루고 있다. 임계 좌굴하중을 정확하게 평가하기 위해 이차원 자연요소법(NEM) 기반으로 개발한 효과적인 위상필드 균열모델을 제시하였 다. 그래핀 혈소판은 두께방향으로 특정한 기능적 분포패턴으로 원통형 구조물에 삽입되어 있다. 수치적으로 균열의 존재를 표현하 는 전통적인 절점분리 기법은 모델링의 번거로움은 물론 수치적 불안정성을 야기할 수 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 본 논문 에서의 위상필드 정식화에서는 수치 그리드의 복잡한 작업 없이 위상 필드를 도입하여 균열을 표현하였다. 개발된 수치기법의 안정 성과 신뢰성은 그리드 밀도에 따른 수렴성과 참고문헌과의 비교를 통해 입증하였으며, 그래핀이 보강된 원통 복합재의 좌굴특성을 관련된 주요 인자들에 따른 파라메트릭 수치실험을 통해 고찰하였다.

대부분의 원전 설비의 내진 해석에는 해석이 비교적 간편하고, 설계에 보수성을 적절히 반영할 수 있어 대부분 기기가 설치된 위치에서의 층응답스펙트럼 혹은 In-structure response spectrum을 이용한 응답스펙트럼 해석을 주로 이용하고 있다. 설비 공급자 는 설계 시방서에 층응답스펙트럼 선도의 형태로 입력 지진파 자료를 받게 되는데, 필요시 이를 바탕으로 인공 지진파을 만들어 해석 혹은 시험을 수행한다. 설계지반응답스펙트럼의 경우 RG 1.60에 주어지고 SRP 3.7.1의 요건에 따라 인공 지진파 시간 이력을 생성하 나, 층응답스펙트럼의 경우 명확은 기준이 없어 이를 따르고 있다. 층응답스펙트럼은 구조물의 동특성이 반영되기 때문에 지반응답스 펙트럼에 비해 형태가 복잡하여 기존의 P-CARES 등의 인공 지진파 생성 프로그램을 이용할 경우 SRP 3.7.1의 요건에 맞는 시간 이력 인공 지진파를 얻기 위해서는 상당한 노력이 필요하다. 본 연구에서는 수치 최적화를 이용하여 복잡한 형태의 층응답스펙트럼이 라도 SRP 3.7.1의 요건 내에서 그 형태를 따르는 인공 지진파 시간 이력을 효율적으로 생성할 수 있는 절차를 개발하였다.

The use of aluminum-based hybrid metal matrix composite (HMMC) materials, especially in engine components like pistons, is intended to improve wear resistance and overall performance. Crucial tribological indicators, such as wear and friction coefficients, underscore the significance of these materials. However, present aluminum alloys have limited wear because of clustered reinforced particles and relatively high coefficients of thermal expansion (CTE), resulting in inadequate anti-seizure properties during dry sliding conditions. This research introduces a novel “Hybrid Metal Matrix Composite of Al7068 Reinforced with Fly Ash-SiC-Al2O3”. Al7068 is employed for its superior strength-to-weight ratio and specific modulus, which is ideal for components exposed to cyclic loads and varying temperatures. The integration of fly Ash (FA), silicon carbide (SiC), and alumina (Al2O3) as reinforcements enhances wear resistance, diminishes particle clustering, improves stiffness, mitigates CTE discrepancies, and fortifies the composite against strain and corrosion, thereby enhancing its overall performance. The Stir-casting method was used with optimized reinforcement percentages (10 % total), and comprehensive evaluations through wear tests and mechanical property analyses determined the composite's optimal composition. The proposed HMMC variant with the most suitable reinforcement percentage exhibited enhanced engine piston functionality, reduced wear, low deformation of 0.20 mm, and a comparatively higher ultimate tensile strength of 190 megapascals (Mpa).

This study numerically investigated thermal-structural characteristics of a liquefied hydrogen (LH) storage cylinder with varying inner pressures and surrounding temperatures. A thermal-structure coupled analysis approach was used to predict the thermal-structural characteristics of the LH storage cylinder. For the simulation, the shape of the LH storage cylinder was simplified using SUS 316L and Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) materials. As a result, the inner pressure was a crucial factor determining the structural property (i.e., stress and deformation) of the LH storage cylinder. The high pressure led to increased stress and deformation. Additionally, the surrounding temperature affected the stress and deformation of the LH storage cylinder. For example, at a high surrounding temperature, the temperature gradient along the cylinder increased, thereby causing the occurrence of thermal stress. However, this temperature effect on the stress was negligible compared to the effect of inner pressure. The findings of this study will provide meaningful data for improving the structural safety of LH storage systems.

일체식 교대 교량 공법은 1930년대부터 미국과 캐나다에서 적용되었으나, 국내에서는 공용 기간이 짧아 설계, 시공 및 유지관리 경 험이 부족하다. 또한, 장기 거동에 대한 추적 데이터가 부족해 설계 시 예측한 구조 거동의 안정성 검증이 필요하다. 본 연구는 국내 공 용 중인 일체식 교대 교량을 대상으로 장기 계측을 수행하고, 선행 연구에서 제안된 수치 해석 모델을 적용해 구조 안정성과 모델의 적용성을 검증하였다. 계절적 온도 변화에 따른 변위 값의 크기와 변화 형상을 정성적으로 평가하고, 실측과 수치 해석 변위 값을 t 검 정으로 비교해 정량적 검증을 수행하였다. 분석 결과, 대상 교량들은 예측 값과 실측 값이 큰 오차 없이 안정적인 구조 거동을 보였다. 일부 교량에서는 교대 밀림으로 인한 신축 이음 축소와 교대 벽체 및 거더부 협착이 관찰되었다. 모델링 정확도를 높이기 위해 지반- 교대 스프링 강성과 교좌 전단 강성을 설계 값보다 높게 반영하는 것이 필요하다.

내부 폭발 조건에서 화약이 폭발하게 되면, 연소되지 못한 화약이 공기와 반응하여 추가적인 에너지를 발생시키는 현상을 재연소 현상이라고 한다. 재연소 현상은 최대 폭압과 충격량을 높이는 역할을 하기 때문에 전산수치해석을 이용한 폭압 전파 특성을 예측을 수행할 때 반드시 고려해야 한다. 본 논문에서는 재연소 조건을 고려한 내부폭발 전산수치해석 방법을 검증하기 위해 3종류의 서로 다른 형태의 내부폭발 실험과 비교하였다. 그 결과, 재연소 조건을 적용하지 않았을 때는 최대 폭압과 충격량 차이가 최대 45.13%, 68.54% 발생하였으나, 재연소 조건을 고려하여 해석을 수행하였을 경우 최대 폭압과 충격량의 차이가 각각 18.08%, 15.17%로 크게 줄어들었다.

This study aims to estimate the trawl net width based on the design drawing and towing condition of sampling trawl used in past surveys to improve the accuracy of estimation for fishery resources. To this end, the trawl gear was modeled as a flexible structure and numerically analyzed, and the analysis results were subjected to multiple regression analysis. As a result, a model was derived to calculate the net width by the towing conditions. When the towing conditions from past surveys were input into this model, it was confirmed that the net width increased in a natural logarithmic manner with the increase in the warp length and that decreased linearly as the water depth increased at the same warp length. For verification of the model, the theoretical formula of other study and this model were compared. As a result, despite the values of the two were slightly different, the tendency of changing net width by increasing warp length was consistent each other. Therefore, it is thought that the derived model can obtain the net width according to various towing conditions and can contribute to improving the accuracy of fishery resources estimation.

The hydrogen valve used in this study is intended to be applied to a automobile, and since there is a limit to the length of the stem, it is necessary to review the optimized stem, and for this, it is required to investigate the heat transfer characteristics of the hydrogen shut-off valve. For this, the temperature of the entire shut-off valve and especially the plunger and O-ring, which are key components in the solenoid valve driving the hydrogen shut-off valve, was calculated using the ANSYS-CFX flow analysis program. From the analysis results, the length of the stem capable of maintaining the design temperature of -40℃ or higher should be at least 139 mm, and it is judged that it should be 140 mm or more considering safety. When determining the stem length of the hydrogen blocking valve for automobiles, constraints on installation in automobiles should be considered.

In this study, flow analysis was performed using ANSYS CFX to evaluate the performance of the 30kg hydrogen fuel cell hexa-copter drone in hovering flight. In the case of a hydrogen fuel cell hexa-copter drone, a total of four cooling fans are mounted on the drone's body in two pairs on the left and right to cool the fuel cell module. In order to evaluate the effect of the air flow from the cooling fan on the aerodynamic properties of the hydrogen fuel cell drone as the mounted cooling fan operates, the change in thrust for the case where the cooling fan operates and does not operate was compared and analyzed. Looking at the analysis results, it was found that the presence or absence of the drone's cooling fan had little effect on the drone's thrust through the thrust results for the six wings.

선박용 연료전지 시스템의 스택 온도를 일정하게 유지하기 위한 스택 냉각 시스템은 Close-Loop의 청수 라인과 Open-loop의 해수 라인을 적절하게 조합하여 구성할 수 있다. 청수와 해수의 열 교환량은 스택 냉각 시스템에 설치된 3-way 밸브의 열림 정도로 결 정된다. 냉각 시스템의 청수 라인과 해수 라인 각각의 펌프 토출량과 3-way 밸브의 열림률 관계는 명확하게 규명하기 어려우며, 동시 에 연료전지 스택과 결합 되어 동작하기 때문에 난해한 거동을 보인다. 본 연구에서는 냉각 시스템의 구성 요소들과 연료전지 스택이 결합 되어 동작할 때의 관계를 해석하기 위해 통계적 기법을 적용하였으며 필요 데이터를 확보하기 위해 청수 라인과 해수 라인으로 구성된 30KW 급 PEMFC 시스템을 모델링하고, 다양한 조건으로 시뮬레이션하였다. 펌프의 토출량 변화, 부하 조건의 변동 등의 다양 한 시나리오를 통해 도출된 파라미터들은 3-way 밸브 열림률, 시스템 효율, 동적 응답성 등이며 각각 축 재정의, 정규화 기법 등 통계 적 기법으로 시각화되었다. 따라서 본 연구의 접근 방식을 이용하면, 결합 된 설비들의 관계를 시각적 데이터로 명확하게 확인할 수 있으며, 가동 조건을 변경했을 때의 시스템 효율, 소모전력, 시스템의 정상 작동 여부를 예측할 수 있다. 또한, 이와 같은 방법은 복잡 한 시스템의 특성을 정의하는 기초 연구로서 의미가 있으며 선박의 빅데이터를 처리하는 연구 등으로의 발전 가능성을 확인하였다.

국외에서는 아스팔트 포장의 파손이 흔히 발생하는 구간을 도심지 개발과 재개발 시점부터 내구성이 우수한 콘크리트 포장으로 적 용하고 있다. 국내의 경우는 고속도로를 제외한 대부분의 도로에서는 아스팔트 포장을 적용하고 있으나 교통량 증가와 포장 노후화로 인해 아스팔트 포장의 파손이 흔히 발생하고 있다. 서울시에서는 중차량인 버스가 주로 정차하는 버스정류장에 프리캐스트 콘크리트 포장 공법을 적용하여 공용성을 향상시키고 있다. 그러나 프리캐스트 콘크리트 포장 공법은 신속한 시공이 가능하지만 고비용으로 인 해 확대 적용하기에는 한계가 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 시공비용이 저렴하나 양생기간이 필요한 현장타설 콘크리트 포장 공법을 공용중인 도로에 적용하기 위해 임시통행판을 설치하여 양생 기간 동안 교통차단 없이 즉시 개통이 가능한 시스템을 개발하고 자 임시통행판의 측면 지지조건에 따른 응력 특성을 유한요소해석 프로그램을 이용하여 분석하였다. 해석모델은 콘크리트 슬래브로 임시통행판을 구성하고 통행판을 지지하는 지지부는 0.2m 폭으로 지지부 간의 간격을 0m, 0.5m, 1m, 1.5m로 변화시켜 구성하였다. 하 중은 중차량인 광역버스를 모사하여 임시통행판의 여러 위치에 하중을 작용시켜 구조해석을 수행하였다. 본 연구 결과, 임시통행판 시 종점부와 측면 지지부의 중앙부에서의 응력은 서로 다른 해석모델에서 매우 유사하게 발생하였으며 측면 지지부의 간격이 좁아질수록 최대 응력이 감소하는 것을 확인하였다.

Recently, steel dampers are widely used as seismic reinforcement devices. Steel dampers have the advantage of being easy to manufacture and being able to absorb a lot of energy through stable hysteresis behavior. However, there is a possibility that the steel damper may be damaged due to fatigue caused by repeated seismic loads. In this study, the seismic performance of steel dampers and engineering plastic dampers with different physical characteristics were compared and analyzed. In addition, numerical analysis was performed on a hybrid damper that combines a steel damper and an engineering plastic damper. It is more effective to apply engineering plastic dampers to structures that experience significant displacement due to seismic loads. The behavior of hybrid dampers combining steel dampers and engineering plastic dampers is dominated by steel dampers. A hybrid damper in which an engineering plastic damper yields after a steel damper yields can effectively respond to various seismic loads and secure high ductility and excellent seismic performance.

In this paper, we covered the basic design process of water-cooled cabinets and studied how to determine the target performance of heat exchanger design, which is essential in water-cooled cabinet design. A theoretical method was presented to set the target efficiency of the heat exchanger, and the pressure drop of air passing through the heat exchanger was predicted analytically. A cabinet-level thermal analysis was performed using the target efficiency and pressure drop data of the heat exchanger. The accuracy of the theoretical method was judged by comparing the theoretically predicted operating environment of the internal equipment with the analytically predicted operating environment of the internal equipment.

Air flow field characteristics in a compact chamber system are indispensable for the efficient development of vehicle aerodynamic performance. In this study, air flow and velocity uniformity in the chamber system were numerically analyzed using the CFD method. Air flows at a uniform velocity from the outlet of the blower, passes fast through the heat exchanger with partial pressure difference, and then moves into the blower inlet. Overall pressure drop through the fan gradually increases with the flow rate. The uniformity varies along the test section, decreasing by 5-10% with distance from the nozzle. These predicted results can be widely used as basic conceptual design data for an efficient vehicle chamber system.

원전 내 전기기기의 내진성능 평가는 안전성 확보에 매우 중요하다. 이 연구에서는 원전에 설치되는 전기기기의 동특성 및 현장조사 결과를 참고하여 모형 캐비닛과 앵커기초를 설계 및 제작하였다. 제작된 모형 캐비닛을 대상으로 진동대실험을 수행하였다. 실험 결과를 바탕으로 유한요소모델을 작성하고 지진응답해석을 수행하였다. 입력지진동이 커짐에 따른 실험 및 해석 결과를 비교하여 모형 캐비닛의 지진거동특성을 분석하였다. 두 결과에 대한 모형 캐비닛의 지진거동은 다르며 내진성능에 큰 차이가 발생할 수 있다. 따라서 캐비닛과 콘크리트 기초 사이의 상호작용을 고려할 수 없는 경우 캐비닛의 지진거동 특성은 실험적으로 평가하는 것이 적절할 것으로 판단하였다.