일반적으로 적합직교분해(proper orthogonal decomposition, POD) 기반의 침습적(intrusive) 차수축소모델(reduced order model, ROM)을 활용하면 구조 시스템의 전체 자유도를 크게 줄이고 외연적 시간 적분법에서 해의 안정성을 만족하는 임계 시간 간격을 증가 시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 POD-ROM을 활용하여 Voronoi-cell 격자 요소로 이산화된 구조 시스템의 축소와 이에 따른 외연 적 시간 적분법의 임계 시간 간격 및 해석 정확도 변화를 살펴보았다. 또한 지진하중과 같은 불규칙한 하중 이력을 받는 구조물 응답 해석에 POD-ROM을 적용하였다. 해석 결과 ROM을 통해 해의 정확도를 충분히 확보하면서 연산 시간을 크게 단축할 수 있음을 확인 하였다. 또한 POD-ROM과 VCLM의 연계 방안의 적절성을 확인하였다. 향후 해당 연구는 고정밀 대용량 동적 구조해석의 실용성을 높이고, 설계 변수에 따른 구조물 동적 거동의 실시간 예측을 위한 기반 연구로 활용될 수 있다.

The Ozone Dynamics Investigation Nano-Satellite (ODIN) is a CubeSat design proposed by Chungnam National University as contribution to the CubeSat Competition 2019 sponsored by the Korean Aerospace Research Institute (KARI). The main objectives of ODIN are (1) to observe the polar ozone column density (latitude range of 60 to 80 in both hemispheres) and (2) to investigate the chemical dynamics between stratospheric ozone and ozone depleting substances (ODSs) through spectroscopy of the terrestrial atmosphere. For the operation of ODIN, a highly ecient power system designed for the specic orbit is required. We present the conceptual structural design of ODIN and an analysis of power generation in a sun synchronous orbit (SSO) using two dierent congurations of 3U solar panels (a deployed model and a non-deployed model). The deployed solar panel model generates 189.7 W through one day which consists of 14 orbit cycles, while the non-deployed solar panel model generates 152.6 W. Both models generate enough power for ODIN and the calculation suggests that the deployed solar panel model can generate slightly more power than the non-deployed solar panel model in a single orbit cycle. We eventually selected the non-deployed solar panel model for our design because of its robustness against vibration during the launch sequence and the capability of stable power generation through a whole day cycle.

In aluminum electrolysis, sodium penetration into carbon cathodes is considered as the main cause of cell failure and efficiency loss, but the detailed mechanism is still not definitely clear. Since the macroscopic properties of material depend on the microscopic structures, a large-scale atomistic model of anthracite cathodes was constructed to represent several important structural characteristics. Combined with Monte Carlo and molecular dynamics simulations, the adsorption and diffusion behaviors of sodium were investigated, respectively. The results suggest that sodium adsorption mainly occurs in the larger micro-pores with the range of 10–19 Å, while it accords well with to type-I Langmuir adsorption model. The sodium is found to be preferentially adsorbed in arch-like structures with 5- or 7-membered rings or around heteroatom, especially oxygen. Moreover, the movements of sodium through carbon matrix mainly depend on the continuous diffusive motion while most sodium particles tend to be trapped in voids with small mobility. The calculated transport diffusion coefficient is equal to 6.132 × 10− 10 m2/ s, which is in outstanding agreement with experimental results. This fundamental research would contribute to the understanding of sodium penetration mechanism and the optimization of cathode industry in the future.

이 연구는 강원지역 산지에 자연적으로 성립하여 잔존하고 있는 산림유존목(가슴높이 줄기둘레 300㎝이상)의 체계 적 보전 및 관리를 위한 기초자료(분포실태와 생장특성 그리고 생육임분의 구성적 특성 등)를 제공하는데 그 목적이 있다. 금번 조사에서는 강원지역 산지에서 모두 19종 434개체(침엽수 4종 228개체, 활엽수 15종 206개체)의 산림유존목이 분포하고 있음을 확인하였고, 주목이 전체의 약 46.7%인 203개체로 가장 많은 것으로 나타났다. 줄기둘레는 평균 404㎝(침엽수 373㎝, 활엽수 421㎝)이었고, 설악산 피나무 복간목이 1,113㎝로 가장 크게 났다. 수고와 수관폭은 각각 평균 15.4m, 10.0m이었다. 입지특성은 수종별로 다소 차이가 있지만 해발고도는 대개 1,000m이상, 사면경사도는 25°이상, 사면방위는 북향, 미세지형은 사면상부 등에서 상대적 출현빈도가 높은 경향이었다. 산림유존목 생육임분의 단위면적당(/100㎡) 구성적 특성을 보면, 총피도는 평균 294%(최대 475%), 출현종수는 평균 36종(최대 60종), 종다양 성 지수(H‵) 평균 2.560(최대 3.593), 그리고 수관울폐도는 평균 84.8%(최대 94.6%), 그리고 흉고단면적(/ha)은 평균 52.7㎡(최대 116.4㎡; 산림유존목 개체 30.0㎡, 기타 교목성 개체 22.7㎡)로 나타났다. 한편, 강원지역 산림유존목 개체의 동태 유형을 추정한 결과, 생육환경과 교란강도에 따라 다소 차이는 있으나 “후계수가 낮은 밀도이지만 지속적 으로 공급되는 유형(신갈나무, 전나무, 피나무, 산돌배)”, “후계수가 완전히 단절된 유형(소나무)”, “후계수가 최근 또는 상당기간 단절된 유형(분비나무, 굴참나무, 박달나무)”, 그리고 “후계수가 주기적으로 단절과 공급이 반복되는 유형(호랑버들, 졸참나무)”등 크게 4가지 유형으로 구분되었다.

구조물의 동적 응답 해석 문제에 대해서, 확률 유한요소법을 논의코자, 기조의 유한요소 해석법에 수반 변수법(adjoint variable approach)과 2차 섭동법(second order perturbation method)을 적용한다. 동적 민감도의 시간 응답을 고려하기 위해서 모든 시간에 대해서 갖는 구속 조건의 범함수 형태를 취하고, 시간 적분에 있어서 중첩법(fold superposition technique)에 근거를 둔 수치 해석이 훨씬 더 효과적임을 보인다. 본 논문의 확률 유한요소 해석법은 기존의 유한요소 해석법은 기존의 유한요소 코드에 맞추어 쉽게 적용할 수 있는 이점이 있음을 보이며, 이의 검정을 위해서, 2차원과 3차원 프레임 구조물에 대한 수치 해석을 하고 그 결과를 검토해 보았다.