Earticle

본 논문에서는 다중 벽면 구조의 실내 환경에서 전파의 전달특성을 모델링하기 위해 ray-launching 기반의 광선추적법을 이용한 2차원 ray-tracing 시뮬레이터를 구현하였고, 이를 통해 ray의 전파 경로를 분석하고 평가하였다. 실험 결과, 구현된 광선추적법의 경로 패턴 및 시간지연 분포는 동일한 무선 환경에서 수행된 이전의 실험 결과와 비슷한 결과가 나타남을 확인하였으며, 송수신 거리 및 방사각에 따른 수신반경의 조정이 타당함을 확인하였다. 특히 비가시거리 송수신 환경에서 다중 벽면을 투과한 ray가 반사와 투과를 형성하여 수신기에 도달할 때까지의 ray의 impulse response는 기존 연구의 실험 결과와 대부분 일치하였으며, 송신기에서 발사되는 ray의 방사각을 $1^{\circ}$에서 $7^{\circ}$까지 달리하여 실험한 경우 도출된 channel profile이 서로 유사함을 확인하였다.

In this paper, we implemented a ray-tracing simulator with a ray-launching technique and generated the propagation path of each ray in a multiple-wall indoor environment. In this simulator, we adopted two dimension ray-tracing techniques considering the reflection and penetration were dominant propagation factor in the indoor channel. From the result, we verified that this ray-tracing simulator shows the similar path pattern and delay distribution with the experiment results of the previous research. Especially, impulse responses of the ray were corresponding to reference result in non-line of sight of multiple-wall indoor environment. Furthermore, we confirmed that channel profiles having respectively different departure angle 1 degree to 7 degree were similar between them.

빈발하고 있는 도시 지역 침수 피해의 원인을 분석하고 대책을 수립하기 위하여 합리적인 도시 침수 모의 방법을 적용할 필요가 있다. 기존의 국내 연구들은 하수 관거의 맨홀 범람과 하천의 범람 결과를 2차원 범람 유동 모의 모형에 입력하여 침수 모의를 수행하였다. 그렇지만 하천과 맨홀 범람의 침수 모의는 결합하여 분석하는 것이 합리적이다. 이 연구에서는 XP-SWMM을 구성하는 TUFLOW 모듈의 1-2차원 연계 기능을 사용하여 하천과 제내지의 복합 침수 모의를 수행하였다. 해당 방법을 2022년 9월 5일과 6일 태풍 힌남노로 인한 내수 침수와 하천 범람이 동시에 발생한 경상북도 포항시 냉천 하류 유역에 적용하여 적절성을 검증하였다.

It is necessary to apply a rational urban flood simulation method to analyze the causes of frequent urban flooding and to develop appropriate countermeasures. Previous studies in Korea have performed flood simulations by inputting the results of manhole overflow from sewer systems and river overflow into two-dimensional flood flow simulation models. It, however, is reasonable to simulate flooding from river and manhole overflows in a complex manner. In this study, we used the 1D-2D coupling functionality of the TUFLOW module, which is a part of XP-SWMM, to simulate the compound flooding of rivers and urban areas. That method was applied to the lower basin of the Naengcheon River in Pohang City, Gyeongsangbuk-do, where both inland flooding and river overflow coincided due to Typhoon Hinnamnor on September 5 and 6, 2022, to verify its applicability.

고정확도의 도시침수 모의를 위해서는 물리적 개념에 기반한 통합적 수치해석이 필요하다. 본 연구에서는 Lee et al. (2015)이 개발한 1차원 하수관망, 2차원 범람 모형의 국내 적용성을 검토하고, 과거 도시 홍수 사상의 침수 원인 분석을 수행하였다. 본 모형은 이중배수 개념에 기반하여 멘홀 대신 집수구를 지표면과 하수관망 사이의 교환유량 산정 지점으로 이용하므로 보다 실제와 유사하게 침수 과정을 모의할 수 있을 뿐 아니라 지표면 범람 해석시 건물에 의한 차단 효과를 고려할 수 있다. 개발된 모형의 적용성은 서울 사당 유역에서 발생한 침수 사상에 대해서 재현 모의를 통해 검증하였다. 적용 결과, 본 연구에서 개발된 모형은 실제 침수 피해 영역을 실제와 유사하게 모의 하였을 뿐만 아니라 침수 원인을 보다 자세히 분석할 수 있는 장점을 보여주었다.

Integrated numerical approaches with physically-based conceptualization are required for accurate urban inundation simulation. In this study, we described, applied and analyzed an integrated 1-dimensional (1D) sewerage system and 2-dimensional (2D) surface flow model, which was suggested by Lee et al. (2015). This model was developed based on dual-drainage concept, and uses storm drains as an discharge exchange spot rather than manholes so that interaction phenomena between surface flow and sewer pipe flow are physically reproduced. In addition, the building block concept which prevents inflows from outside structures is applied in order to consider building effects. The capability of the model is demonstrated via reproducing the past flooding event at the Sadang-cheon River catchment, Seoul, South Korea. The results show the plausible causes of the inundation could be analysed in detail by integrated 1D-2D modeling.

In this paper, the numerical simulation of the two-dimensional and three-dimensional transient flow field in an oil-free scroll compressor is performed by the CFD dynamic mesh technique. During the procedure of simulation, the air in the scroll compressor is treated as ideal gas, and fit for the flow governing equations as well as gas state equation. In our approach, RNG k-ε model is used for turbulent model. The simulation results show that the flow field in the scroll compressor is time-periodic, in addition, the generation, motion and size change of the vortices inside the scroll compressor can be visualized. By contrasting the two-dimensional and three-dimensional flow field, the advantages and disadvantages are clearly found in simulation. The simulation not only extremely vividly reveals the scroll compressor inherent laws but also provides theoretical references for the optimal design of scroll compressors.

플라즈마를 진단하는 데에는 장비적으로나 현실적으로 많은 제약이 따른다. 따라서 측정 할 수 있는 parameter가 적다. 그리고 진단 장비의 성능에 따라서 측정된 data의 신뢰도가 결정된다. 그래서 플라즈마에 레이저를 쏘아서 생성되는 솔리톤의 RADIATION을 이용하여 플라즈마의 특성을 파악하려고 한다. 본 시뮬레이션은 Particle-In-Cell (PIC) 시뮬레이션을 이용하여 Underdense 플라즈마에 Terahertz 레이저를 쏘았을 경우 발생되는 솔리톤의 특성을 파악하였다. 2D 시뮬레이션으로 수행하였으며 플라즈마는 Underdense 플라즈마를 이용하였다. 레이저 Focusing 점의 위치와 솔리톤의 주파수, 플라즈마의 밀도 gradient 에 따른 솔리톤의 이동 및 특징, 플라즈마 밀도에 따른 솔리톤의 특징을 살펴보았다.

최근 대하천사업을 통하여 낙동강에 총 8개의 다기능보가 설치되었으며, 이러한 하천 내 수공 구조물은 하천에 서식하는 어류의 이동과 군집의 변화, 유전적 단절, 서식처 변화와 같은 다양한 문제점을 유발할 수 있으며, 특히 어류의 산란기에는 하천의 유로를 따라 상류로 이동하거나 하류로 이동하는 회유성 어류들에게는 심각한 문제를 야기한다. 이러한 다기능보의 상 하류의 단절로 인한 문제를 해결하기 위해 낙동강 8개의 다기능보에 자연형 및 인공형 어도가 설치되었으며, 이를 평가하기 위한 어도의 유인효율에 대한 연구가 중요하다. 어류는 최대 유속이 발생하는 지점인 유심선에서 소상하려는 특성을 보이는데, 어도의 입구부의 유속이 중요하게 작용한다. 어도 입구부의 유속분포 및 수심에 따라 유인효율은 다르게 나타날 수 있으며, 2차원 수리해석을 통해 WUA를 산정함으로써 어도의 유인효율을 평가할 수 있다. 본 연구에서는 2차원 흐름해석 모형인 River2D를 이용하여 어류의 소상이 중요한 산란기를 기준으로 강정고령보의 가동보 운영실적을 이용하여 수리해석을 실시하였으며, 연구결과를 바탕으로 자연형어도의 유인효율을 평가하였다.

도시지역의 2차원 모형은 홍수침수과정에 있어서 아직 선구적인 분야이며 이러한 모형은 지형 및 불충분한 지형계수 및 자료로 인하여 제한적으로 이용되고 있다. 본 연구에서는 도시지역의 DEM에 기초한 제방 붕괴로 인한 표면수의 침수를 재현하고자 한다. 도시지역에 있어서 표면수의 흐름은 Saint-Venant의 방정식을 통해 모형을 구성하였다. 2002년 삼척시에서 발생한 홍수를 재현하기 위하여 추적자를 이용한 수리모형실험을 수행하여 모형을 보정하였다. 본 연구는 향후 홍수지도 제작이나 도시지역에서 침수에 따른 경제적 손실을 평가하는데 유용하게 이용될 것이다.

2D hydraulic models of urban areas are at the forefront of current research of flood inundation mechanisms, but they are constrained by inadequate parameters of topography and insufficient data. In this paper a numerical model based on DEMs is presented to represent overflow waters due to bank break in urban areas. The surface flow in the building areas is assumed to be properly modeled by solving Saint-Venant equation. In order to represent flooding broken out in Samcheok city, 2002, hydraulic model test using tracer has been carried out and validated. These efforts will serve for making flood hazard map and for estimating economic loss due to inundation of personal properties in urban areas.

갑작스런 저수지 붕괴로 인하여 발생하는 자연재해를 관리하는 효율적인 방법은 홍수위험지도를 작성하는 것이다. 댐붕괴로 인한 홍수위험지도 작성에서 물리적인 현상을 재현해내기 위해서는 유출모형이 사용되는 것이 일반적이며, 모형을 이용하여 잠재적 피해대상지역을 사전에 파악하는데 모형의 정확도가 중요하다. 외국에서 만들어진 기존 상용모형을 검증을 거치지 않고 현장에 적용하는 것은 신뢰성에 문제가 있다. 따라서 모형 예측과 실측의 차이를 비교하여 모형의 정확도를 확인할 필요가 있다. 이 연구에서는 댐붕괴 모형을 하도추적모형인 FLO-2D모형에 연동하여 침수지역을 파악하였다. 모형의 매개변수는 모형의 결과에 중대한 영향을 미치므로 먼저 DEM을 구축한 후 토지피복도로 Manning계수를 산정하고 동시에 토양도를 사용하여 침투과정의 매개변수를 산정하였다. 모의 결과는 침수현장에서 설문조사를 통하여 제작한 현장침수지도와 상대 비교하였다. 침수지역의 수위와 범위 등을 비교한 결과 연구에 사용한 붕괴모형이 침수 지역을 적절하게 재현해 내는 것으로 나타났다.

The compilation of a flood hazard map is an efficient technique in managing areas at risk of flooding in the case of a dam-break. A scenario-based numerical modeling approach is commonly used to compile a flood hazard map related to dam-break and to determine the model parameters that capture peak discharge, including breach formation and progress, which are important in the modeling method. This approach might be considered less reliable if an existing model is used without local validation. In this study, a dam-break model is linked to a routing model to identify flood-risk areas in the case of failure of the Sandae Reservoir Gyeongju, Gyeongbuk. Model parameters are extracted from a DEM, and maps of land use and soil texture. The simulation results are compared with on-site investigations in terms of inundation and depth. The model reproduces the inundation zone with reasonable accuracy.

최근, 성능기반 내진설계법이 도입되면서 동적수치해석을 수행하여 지진에 대한 구조물의 실제 거동을 엄밀히 평가하는 것이 필요해지고 있다. 성능기반설계를 수행하려면 수치해석 모델링의 적용성을 검증하는 것이 매우 중요하다. 그러므로, 본 연구에서는 2차원 수치해석을 수행하여 말뚝지지 구조물의 동적 거동을 분석하고 수치모델링 기법과 입력변수값 산정방법을 제안하였다. 수치모델링의 적용성은 느슨한 사질토 지반에 설치된 무리말뚝의 동적 원심모형실험 결과와 비교하여 검증하였다. 본 수치모델링은 동적 지반 물성값, 지반-말뚝 상호작용, 경계조건, 무리말뚝과 구조물의 모델링 등 원심모형실험의 실제 조건을 반영하도록 모델링하였다. 그 결과, 수치해석에서 얻어진 결과는 지반 내 가속도 변화, 말뚝의 모멘트와 변위, 그리고 구조물의 변위와 가속도 결과를 잘 모사하였다. 그러므로, 본 수치모델링 기법과 입력변수 산정기법이 무리말뚝의 내진성능을 평가할 때 유용하게 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

Recently, as the seismic performance based design methods have been introduced, dynamic numerical analyses need to be performed to evaluate the actual performance of structures under earthquakes. The verification of the numerical modeling is the most important for the performance based design. Therefore, 2-dimensional numerical analyses were performed to simulate the seismic behavior of a pile-supported structure, to provide the proper numerical modeling and to determine of input parameters. A dynamic centrifuge test of a pile group in dry loose sand was simulated to verify the applicability of the numerical model. The numerical modeling was carefully made to reflect the actual condition of the centrifuge test including dynamic soil properties, soil-pile interaction, boundary condition, the modeling of the group pile and structure and so on. The predicted behavior of the numerical analyses successfully simulated the acceleration variation in ground, the moment and displacement of the pile, and the displacement and acceleration of the structure. Therefore, the adopted numerical modeling and the input parameters can be used to evaluate the seismic performance of pile groups.

국내 저수지 17,477개소 중 30~40 여년전에 축조된 곳은 16,646개소로 95.2%가 노후화로 인한 지속적인 유지보수가 필요하며, 기후변화에 따른 대응능력이 현저하게 낮다. 하구둑, 방조제, 대형 농업용저수지 같은 대규모 농업기반시설들은 축조 당시보다 설계홍수량이 2~3배 이상 증가함에 따라 기후변화에 대비하기 위해 조속한 치수능력 증대가 필요하다. 하지만 대형 농업용저수지의 치수능력 증대를 위해서는 지형적 입지조건, 시공 가능성, 경제성 등을 고려하여 여수로의 위치, 규모, 형식 변경 등이 수반된다. 따라서 본 연구에서는 무한천 상류 예당저수지의 여수로 위치변경에 따른 저수지 하류 하천 흐름변화에 대하여 2차원 수치모의 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 TELEMAC-2D 모형을 적용하여 저수지 하류 하천의 흐름을 모의하였고, RMA-2 모의결과와 비교검토 하였다. TELEMAC-2D 모형은 상류(subcritical flow)와 사류(supercritical flow) 흐름 모의가 가능하며, 홍수범람 뿐만아니라 동일 격자망으로 유한요소법과 유한체적법 모두 수치모의가 가능한 특징이 있다. 본 연구에서는 시간과 공간에 대하여 2차 정확도를 가지는 WAF(Weighted Average Flux) 유한체적기법과 $k-{\varepsilon}$ 난류모형을 적용하였다. 수치모의시 유역종합치수계획의 30년, 50년, 100년 빈도 계획홍수량에 대하여 여수로 위치변경 전(CASE-1)과 위치변경 후(CASE-2) 저수지 하류하천 흐름변화에 대해 모의하였다. 본 연구는 국내 하천 특성을 반영한 기설 저수지의 하류하천의 흐름에 대한 수치모의의 기초자료로 활용되어, 저수지 방류 흐름이 하류하천에 미치는 영향 분석 등에 기여할 것으로 기대된다.

본 연구에서는 건물과 도로가 밀집되어 있는 도시지역의 2차원 침수해석을 실시할 경우 지형자료의 구축방법에 따른 흐름의 양상, 침수면적, 평균침수심과 최대침수심을 분석하였다. 지형자료의 구축방법은 대도시를 중심으로 구축되고 있는 LiDAR 측량을 이용한 DSM(Digital Surface Model) 및 1:1,000의 수치지형도를 이용하는 방법, 그리고 수치지형도와 빌딩과 초목이 제거된 DEM(Digital Elevation Model)을 합성하는 방법을 적용하였다. 또한 위 지형자료의 구축방법으로 생성된 자료를 4 m, 8 m, 16m 해 상도로 추출하였다. 2010년 9월 21일 발생한 집중호우로 인하여 그 당시 침수피해가 발생하였던 삼성배수분구를 중심으로 침수해석을 실시하였으며 도시지역에서 효과적으로 정확하게 침수해석을 실시할 수 있는 지형자료의 구축방법과 해상도를 제시하였다. 침수해석 결과, 수치지형도와 LiDAR 원시 자료로부터 보정된 DEM을 합성한 지형자료 중 4 m이하의 해상도가 2차원 침수해석시 상대적으로 정확한 것으로 나타났다.

In this study, 2-dimensional inundation analysis of flow aspect, inundation area, averaged inundation depth, maximum inundation depth was implemented according to application of topographical data in urban area where the population and buildings are concentrated. In terms of building topographical data, there are several methods: DSM(Digital Surface Method) constructed around big city using LiDAR survey, digital map drawn on a scale of 1 to 1,000 and combination of DEM(Digital Elevation Method) removed building, plants and trees and digital map. Also, the topographical data generated on the basis of above-mentioned methods were converted other topographical data at resolution of 4m, 8m and 16m. The inundation caused by the localized heavy rain event on Sep. 21th, 2010 was analyzed in and around samsung drainage flooded at that time by each resolution. The results of inundation analysis was expected to suggest optimal method for building topographical data and resolution in order to exactly and effectively analyze inundation. Consequentially, in case of applying for generated topographical data by combining DEM and digital map data and higher than 4m resolution, the superior result was shown.

Train dynamics affects significantly safe and efficient operation of a train, especially during traction or braking period. Train dynamics is intrinsically complex due to many DOF motions in a three-dimensional space, and its behavior during the braking stage is too complex to understand and design an effective braking logic of the train. In this paper, we present a two-dimensional model with three DOF motion in a longitudinal, vertical, and pitch direction for the Hanvit 200 tilting train, which is efficient to analyze a braking performance. Furthermore, we analyze the braking logic and simulate the braking process of the Hanvit 200 tilting train using Simulink.

In this paper, we report our quantum mechanical approach for the analysis of FinFET in a self-consistent manner. The simulation results are carefully investigated for FinFET with an electrical channel length(Leff) of 30nm and with a fin thickness(Tsi) of 10～35nm. We also demonstrated the differences in the simulations for the classical and quantum-mechanical simulation approaches, respectively. These simulation results also imply that it is necessary to solve the coupled Poisson and Schrodinger equations in a self-consistent manner for analyzing the sub-30nm MOSFETS including FinFET.