소듐붕규산염 유리의 표면 구조에 대한 분자 동역학 시뮬레이션 연구

권기덕 ( Ki Deok Kwon ),( Louise J. Criscenti ) 한국광물학회 2013 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.26 No.2

핵폐기물을 고화시키는 재료로 사용하는 붕규산염, borosilicate, 유리의 용해는 지충 처분장에 처리된 고준위 방사성 폐기물의 생태적 유출을 결정할 수 있는 중요한 화학반응이다. 습식 실험에서 유리의 용해속도, dissolution rate, 는 유리 화학조성에 의해 크게 좌우되는 것이 관찰된다. 유리의 bulk 구조의 규명한 분광분석 실험에 의하면 유리의 화학조성과 분자수준, molecular-level, 구조, 예: SiO4사면체의 연결구조와 B 원소의 배위구조, 사이의 상관관계가 존재한다. 따라서 화학조성에 따른 유리 용해도의 차이는 조성에 따른 bulk 내부구조의 변화로 이해되어 왔다. 그런데 유리표면은 수용액과 계면을 이루면서 용해과정에서 가장 직접적으로 반응하는 부분이기 때문에, 화학조성에 따른 표면구조 변화에 대한 지식 또한 필요하다. 본 논문에서는 분자 동역학, mo;ocu;ar dynamics, MD, 시뮬레이션을 사용하여 4가지의 다른 화학조성을 가지는 소듐붕규산염 유리, xNA2O.B2O3.ySiO2 화학조성, 에 대하여 bulk구조와 실험으로 얻기 어려운 표면, surface, 구조를 연구하였다. MD 시뮬레이션은 유리표면의 화학조성과 분자수준 구조가 bulk의 것과 매우 상이한 결과를 보여준다. 본 연구의 MD 시뮬레이션 결과는 화학조성에 따른 유리 용해도, 특히 초기 용해과정, 는 bulk구조의 변화보다 유리 표면구조의 변화에 의해 크게 좌우될 수 있다는 표면구조에 대한 이해의 중요성을 역설한다. Borosilicate glass dissolution is an important chemical process that impacts the glass durability as nuclear waste form that may be used for high-level radioactive waste disposal. Experi-ments reported that the glass dissolution rates are strongly dependent on the bulk composition. Because some relationship exists between glass composition and molecular-structure distribution, eg, non-brid-ging oxygen content of SiO4 unit and averaged coordination number of B), the composition-dependent dissolution rates are attributed to the bulk structural changes corresponding to the compesitional variation, We examined Na borosilicate glass structures by performing classical molecular dynamics, MD, simulations for four different chemical compositions, xNa2O.B2O3.ySiO2, Our MD simulations de-monstrate that glass surfaces have significantly different chemical compositions and structures from the bulk glasses. Because glass surfaces forming an interface with solution are most likely the first dissolution-reaction occurring areas, the current MD result simply that composition-dependent glass dissolution behaviors should be understood by surface structural change upon the chemical composition change.

외연적 시간적분법 활용 동적 구조해석 속도 향상을 위한 적합직교분해 기반 침습적 차수축소모델 적용 연구

황영광,김명일 한국전산구조공학회 2024 한국전산구조공학회논문집 Vol.37 No.1

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 증가시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 POD-ROM을 활용하여 Voronoi-cell 격자 요소로 이산화된 구조 시스템의 축소와 이에 따른 외연적 시간 적분법의 임계 시간 간격 및 해석 정확도 변화를 살펴보았다. 또한 지진하중과 같은 불규칙한 하중 이력을 받는 구조물 응답해석에 POD-ROM을 적용하였다. 해석 결과 ROM을 통해 해의 정확도를 충분히 확보하면서 연산 시간을 크게 단축할 수 있음을 확인하였다. 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. Using the proper orthogonal decomposition (POD) based intrusive reduced order model (ROM), the total degrees of freedom of the structural system can be significantly reduced and the critical time step satisfying the conditional stability increases in the explicit time integrations. In this study, therefore, the changes in the critical time step in the explicit time integrations are investigated using both the POD-ROM and Voronoi-cell lattice model (VCLM). The snapshot matrix is composed of the data from the structural response under the arbitrary dynamic loads such as seismic excitation, from which the POD-ROM is constructed and the predictive capability is validated. The simulated results show that the significant reduction in the computational time can be achieved using the POD-ROM with sufficiently ensuring the numerical accuracy in the seismic analyses. In addition, the validations show that the POD based intrusive ROM is compatible with the Voronoi-cell lattice based explicit dynamic analyses. In the future study, the research results will be utilized as an elemental technology for the developments of the real-time predictive models or monitoring system involving the high-fidelity simulations of structural dynamics.

이광수와 근대 한국사회의 감성 : 이데올로기의 동역학

김현주 ( Kim Hyun-ju ),박헌호 ( Park Heon-ho ) 인하대학교 한국학연구소 2013 한국학연구 Vol.0 No.29

최근 근대문학 연구의 패러다임은 실증주의 역사학, 구조주의 정치경제학과 거리를 두면서 문화주의로 전환하기 시작했다. 이를 통해 근대성과 근대적 주체의 양가성, 모호성, 식민성의 계기를 재구성할 수 있었다. 하지만 문화를 사고와 행동, 그리고 감성의 연동체계로 이해했을 때, 앞의 두 가지에 비해 감성에 대한 연구는 그다지 진척되지 못했던 게 사실이다. 우리 연구팀의 목표는 근대 한국사회의 문화동역학을 감성구조의 형성 및 변이를 통해 분석하는 것이다. 우리는 중요한 문화적 구조물들이 형성되고 또 영향력을 발휘/상실하는 과정에 감성적인 것이 인지적 판단이나 규범적 판단을 때론 촉진하고 때론 전복하는 방식으로 다양하게 작용해왔다는 점에 주목하고 싶다. 한국 근대의 문화동역학과 감성의 문제를 연구하기 위한 시범 케이스로 선택된 것이 ‘이광수’이다. ‘이광수’는 해방 이후 한국근대문학이 무언가를 새로 제기하거나 성찰하려고 했을 때 자주 모델의 기능을 해왔지만, 근대 한국의 감성-이데올로기 구조의 형성 및 변이에 대한 연구를 시도하는 데에도 적절한 모델이 되어줄 것으로 판단한다. 이 글은 이 같은 목표 아래 진행된 공동연구의 총론으로서 연구의 방향과 잠정적 도달점들을 살펴보고자 했다. The paradigm for modern literature research has recently begun to change from a positive historical or structural political economic viewpoint to culturalism. Modernity and the ambivalence of modern identities, ambiguity, and the motivation for coloniality can be restructured through this. However, when culture is understood to be composed of thoughts, actions, and sensibility, research on sensibility has been less progressed as compared to the previous to factors. The goal of our research team is to analyze the cultural dynamics of modern Korea through a form and variation of sensibility structure. We want to focus on the fact that important culture structures were used variously as ways for sensibility to progress or conquer cognitive or standard judgment as those cultural structures were formed and gained or lost influence. The case of Lee Gwang-soo was chosen as a model to research the dynamics of modern Korean culture and sensibility. In Korean literature after liberation, Lee Gwang-soo often was a model when the authors tried to introduce something new or conduct self-examination. However, we believe that Lee Gwang-soo will also be a sufficient model for studying the formation and changes in the sensibility-ideology structure of modern Korea. With these goals in mind, this article seeks to examine the research's direction and potential achievements as a joint research project.

등가모델링기법을 이용한 5MW급 부유식 해상용 풍력발전기 구조동역학해석

김명환(Myung-Hwan Kim),김동현(Dong-Hyun Kim),김동환(Dong-Hwan Kim),김봉영(Bong-Yung Kim) 한국소음진동공학회 2011 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.10

In this study, the computational structural dynamic modeling of floating offshore wind turbine system is presented using efficient equivalent modeling technique. Structural dynamic behaviors of the offshore floating platform with 5MW wind turbine system have been analyzed using computational multi-body dynamics based on the finite element method. The considered platform configuration of the present offshore wind turbine model is the typical spar-buoy type. Equivalent stiffness and damping properties of the floating platform were extracted from the results of the baseline model. Dynamic responses for the floating wind turbine models are presented and compared to investigate its structural dynamic characteristics. It is important shown that the results of the present equivalent modeling technique show good and reasonable agreements with those by the fully coupled analysis considering complex floating body dynamics.

분자동역학을 이용한 다양한 구조물 위의 수액적의 특성에 대한 연구

이광호,권태우,하만영 대한설비공학회 2018 설비공학 논문집 Vol.30 No.1

This study numerically investigated statistic and dynamic behaviors of the water droplet on plate with or without various structured-pillars at nano-scale by molecular dynamics simulation. This study considered smooth plate, plate with the rectangular-structured pillar, and the plate with dual-structured pillar under various characteristic energy conditions. The static behavior of water droplet depending on the plate shape, plate surface energy, and the pillar characteristics were examined. After the water droplet reaches its steady state, this study investigated the dynamic behavior of the water droplet by applying a constant force. Finally, this study investigated the static and dynamic behaviors of the water droplet by measuring its contact angle and contact angle hysteresis. As a result, we found that the structure was more hydrophobic.

분자동역학을 이용한 기둥 구조물에서의 물 및 오일 액적의 거동에 관한 연구

깅윤지,권태우,하만영 대한기계학회 2023 大韓機械學會論文集B Vol.47 No.3

This study investigated the behavior of water and oil droplets formed on a pillar structured surface by performing molecular dynamics simulations. The effects of the pillar height on the behavior of water and oil droplets were studied. Their qualitative and quantitative behavior of water were analyzed and compared based on the droplet shape, contact angle, and surface characteristic energy. 본 연구에서는 분자동역학 시뮬레이션을 활용하여 사각 기둥 구조물 위에 형성된 물 및 오일 액적의 거동에 대한 연구를 수행하였다. 사각 기둥 구조물의 높이 변화에 따른 물 및 오일 액적의 거동 특성을 규명하였다. 사각 기둥의 높이 변화에 따라 물 액적의 형상이 변화하였지만, 오일 액적은 거의 변화가 미비하였다. 물 액적과 유사한 형상을 가진 오일 액적을 구현하기 위해 유사한 조건하에 해석을 진행하여 접촉각 비교를 하였다. 오일 액적은 물 액적과 유사한 접촉각을 가지나 형상의 변화가 다르게 일어났다. 결과적으로, 물 및 오일 액적의 형상 및 접촉각 그리고 고체 표면 특성 에너지를 사용하여 물 및 오일 액적의 정성적 및 정량적 거동 특성을 비교 분석하였다.

다물체계내 유연체의 구조기인 소음해석

김효식,김창부 한국소음진동공학회 2003 한국소음진동공학회 논문집 Vol.13 No.11

This paper presents the method for structure borne noise analysis of a flexible body in multibody system. The proposed method is the superposition method using the flexible multibody dynamic analysis and the finite element one. This method is executed in 3 steps. In the 1st step, time dependent quantities such as dynamic loads, modal coordinates and gross body motion of the flexible body are calculated through a flexible multibody dynamic analysis. And frequency response functions of those time dependent quantities are computed through Fourier transforms. In the 2nd step, acoustic pressure coefficients are obtained through structure-acoustic coupling analyses by the finite element method. In the final step, frequency responses of acoustic pressure at the acoustic nodes are recovered through linear superposition of frequency response functions with acoustic pressure coefficients. The accuracy of the proposed method is verified in the numerical example of a simple car model.

유연한 지지 구조와 유체 동압 베어링으로 지지되는 HDD의 회전 유연 디스크-스핀들 시스템에 대한 유한 요소 고유 진동 해석

한재혁(Han, Jaehyuk),장건희(Jang, Gunhee) 한국소음진동공학회 2005 한국소음진동공학회 논문집 Vol.15 No.3

The free vibration of a spinning flexible disk-spindle system supported by hydro dynamic bearings (HDB) in an HDD is analyzed by FEM. The spinning flexible disk is described using Kirchhoff plate theory and von Karman non-linear strain, and its rigid body motion is also considered. It is discretized by annular sector element. The rotating spindle which includes the clamp, hub, permanent magnet and yoke, is modeled by Timoshenko beam including the gyroscopic effect. The flexible supporting structure with a complex shape which includes stator core, housing, base plate, sleeve and thrust pad is modeled by using a 4-node tetrahedron element with rotational degrees of freedom to satisfy the geometric compatibility. The dynamic coefficients of HDB are calculated from the HDB analysis program, which solves the perturbed Reynolds equation using FEM. Introducing the virtual nodes and the rigid link constraints defined in the center of HDB, beam elements of the shaft are connected to the solid elements of the sleeve and thrust pad through the spring and damper element. The global matrix equation obtained by assembling the finite element equations of each substructure is transformed to the state-space matrix-vector equation, and the associated eigen value problem is solved by using the restarted Arnoldi iteration method. The validity of this research is verified by comparing the numerical results of the natural frequencies with the experimental ones. Also the effect of supporting structures to the natural modes of the total HDD system is rigorously analyzed.

탄성 다물체계 동역학을 기반으로 한 부유식 해상 풍력 발전기 타워의 구조 해석

박광필(Kwang-Phil Park),차주환(Ju-Hwan Cha),구남국(Namkug Ku),조아라(A-Ra Jo),이규열(Kyu-Yeul Lee) 대한기계학회 2012 大韓機械學會論文集A Vol.36 No.12

본 논문에서는 부유식 플랫폼의 동적 거동을 고려하여 해상 풍력 발전기 타워의 구조 해석을 수행하였다. 풍력 발전기는 플랫폼, 타워, 낫셀, 허브 그리고 3 개의 블레이드로 구성된다. 타워는 3 차원 빔 요소를 사용하여 탄성체로 모델링하여 탄성 다물체계 동역학을 기반으로 한 운동 방정식을 구성하였다. 회전하는 블레이드에는 블레이드 요소 운동량 이론에 따라 계산된 공기역학적 힘이 적용되었고, 부유식 플랫폼에는 유체정역학적 힘, 유체동역학적 힘 그리고 계류력이 적용되었다. 타워의 구조 동역학적 거동을 수치적으로 시뮬레이션하였다. 시뮬레이션 결과를 이용하여 굽힘 모멘트와 응력을 산출하고 허용치와 비교하였다. In this study, we perform the structural analysis of a floating offshore wind turbine tower by considering the dynamic response of the floating platform. A multibody system consisting of three blades, a hub, a nacelle, the platform, and the tower is used to model the floating wind turbine. The blades and the tower are modeled as flexible bodies using three-dimensional beam elements. The aerodynamic force on the blades is calculated by the Blade Element Momentum (BEM) theory with hub rotation. The hydrostatic, hydrodynamic, and mooring forces are considered for the platform. The structural dynamic responses of the tower are simulated by numerically solving the equations of motion. From the simulation results, the time history of the internal forces at the nodes, such as the bending moment and stress, are obtained. In conclusion, the internal forces are compared with those obtained from static analysis to assess the effects of wave loads on the structural stability of the tower.

구조해석에 기반한 콘크리트 펌프 트럭의 동적 특성 분석

이현아(Hyunah Lee),한승오(Seungoh Han),이우균(Wookyun Lee),정민영(Minyoung Jung) 한국자동차공학회 2018 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2018 No.6

Dynamic characteristics of boom structures in a concrete pump truck is analyzed. The enlargement of boom structure is essential part of concrete pump trucks in order to keep pace with high-rise construction trend. Thus, a large scaled boom structure including cylinders, links and so on, is the model to analyze. Dynamic analysis is performed under the most common positions like horizontal and arch positions. For the worst cases, rapid acceleration and deceleration is considered when the analysis is carried out. Dynamic loads profile is generated from multi-body dynamic analysis and those profile is applied as the external loads in dynamic structural analysis. Structural safety of the boom structure is confirmed from kinetic efforts.