원심모형실험용 소형 콘 개발 및 콘 선단저항치 특성에 관한 연구

김재현,김동준,김동수,추연욱,Kim, Jae Hyun,Kim, Dong Joon,Kim, Dong Soo,Choo, Yun Wook 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.2

현장지반의 공학적 특성을 파악하기 위한 콘 관입시험(Cone Penetration Test; CPT)은 원지반의 연속적인 강도 특성을 분석하여 다양한 지반변수를 손쉽게 획득할 수 있다는 점에서 널리 활용되고 있으며, 원심모형실험에서도 널리 활용되고 있다. 본 연구에서는 원심모형실험에서 콘선단저항치를 계측할 수 있는 직경이 10 mm인 소형 콘을 개발하고 원심모형실험에서의 적용성을 평가하였다. 개발된 콘으로 4자유도 로봇을 활용하여 원심모형 가속 상태에서 콘 관입시험을 수행하였다. 이 때, 원심가속도 수준을 4회 변화시켜 다양한 유효응력상태에서 콘 관입시험을 실험을 수행하였다. 그 결과, 얕은 관입깊이의 동일한 유효응력에서 콘 선단저항치는 g-level에 영향을 받으며, 선단저항치가 임계 깊이 도달하는 깊이는 g-level과 상대밀도가 커질수록 깊어짐을 확인하였다. 또한, 각 실험에서 임계 깊이에 도달한 선단저항치와 실내실험에서 획득한 지반물성을 이용하여 기존 경험식과 비교하였다. The standard CPT(Cone Penetration Test), which can be easily performed to investigate in-situ soil engineering properties, has been widely used. CPT are also widely being utilized in centrifuge model tests. In this study, a miniature cone with 10mm diameter was developed and its applicability in the centrifuge was evaluated. The developed miniature cone was equipped with a four degree-of-freedom in-flight robot. A series of cone penetration tests was performed under four centrifuge acceleration levels. As results, the cone resistances measured at the same confining stress within shallow penetration depth were affected by the centrifugal accelerations. The critical depth was proportional to the cone diameter and relative density. Cone resistances results below the critical depth and soil parameters obtained from the laboratory tests were compared with those by previously proposed empirical relations.

고등학교 공통과학 학습을 위한 멀티미디어 자료 구축

김재현,이희복,김현섭,김희수,박종욱,박현주,Kim, Jae Hyun,Lee, Hee Bok,Kim, Hyun Sub,Kim, Hee Soo,Park, Jeong Wok,Park, Hyun Ju 대한화학회 2000 대한화학회지 Vol.44 No.3

This study was designed to develop learning materials of multimediafor general science instruction of high school.this learning material was made of HTML record for each middle unit according to the general science curriculum, and was included a variety of Ietter, graph, picture, drawing, animation, and other moving image materials. And it was composed five coursewares:Content, Dictionary, Science Story,lmage Material, and Questions.The learning material is uploaded an internet website under Science Education Research Institute of Kongju National University (http://science.kongju.ac.kr), and also is provided to a CD-ROM title. 본 연구는 고등학교 공통과학 학습을 위한 멀티미디어 자료를 구축하는데그 목적을 두었다.공통과학 교육과정을 기초로 하여 문자 자료, 도표, 그림, 사진, 애니메이션, 동영상 및 음성 자료 등을 HTML 사용하여 멀티미디어 학습 자료를 개발하였다. 멀티미디어 학습 자료의 구성은 내용, 용어사전, 과학이야기, 영상자료, 그리고 질문의 다섯 분야로 나뉜다. 개발된 멀티미디어 자료는 공주대학교 과학교육연구소 홈페이지 (http://science.kongju.ac.kr)에 올려놓았으며, 또한 CR-ROM으로 제공된다.

Vitamin A 와 Ethanol 이 Dimethylnitrosamine 에 의한 Mouse 조직내의 DNA , RNA 및 단백질의 손상도에 미치는 영향

김재현,홍연탁,박정식,김승희,강태규,홍성렬,박창원,권오철,이동권 ( Jea Hyun Kim,Youn Tak Hong,Jung Sik Park,Seung Hee Kim,Tea Gyu Kang,Sung Roul Hong,Chang Won Park,O Cheol Kweon,Dong Kwon Rhee ) 생화학분자생물학회 1991 BMB Reports Vol.24 No.6

Dimethylnitrosamine(DMN) has been shown to induce tumors of the liver, kidney, esophagus and lung. Furthermore low levels of DMN (0.1∼1 ppb) have been detected in normal human blood as well as urine. The purpose of this study is to determine extent of the covalent binding of DMN to DNA, RNA and protein in ethanol- and vitamin A- pretreated mouse. Ethanol or vitamin A was administered for 3 weeks and ^(14)C-labeled DMN was administered intraperitoneally. Then DNA, RNA and protein were isolated from liver, brain and pancreas and used for determination of radioactivity. DMN was bound selectively to liver DNA rather than brain or pancreas DNA. DNA damage in liver was 1.4 and 1.7 times greater than protein and RNA damage, respectively. Ethanol pretreatment and vitamin A pretreatment increased DNA damage in brain significantly upto 6.7 and 9.5 times, respectively, than the control group.

초음파 의료영상에서 지방조직의 음속도 불균일 효과의 영향과 그 보상에 관한 연구

김재현,배무호,정목근,Kim, Jae-Hyeon,Bae, Mu-Ho,Jeong, Mok-Geun 대한의용생체공학회 1998 의공학회지 Vol.19 No.1

본 논문은 초음파 의용 영상에서 인체내의 매질의 초음파 속도의 불균일에 의한 focusing의 저하에 대하여 논하였다. simulation환경으로, 인체 내의 매질 중 속도 값이 가장 큰 차이가 나는 지방(fat)을 일정한 두께로 모델링하였다. 그리고 초음파 빔의 굴절에 의한 진행경로의 변화와 속도차이에 따른 시간지연에 의한 해상도 저하를 구하였다. 그리고 이를 보상하는 방법으로, 보상에 계산량이 많이 필요한 굴절을 무시하고, 속도차에 의한 시간지연만 보상하는 방법을 제안하였다. 제안한 방법을 적용할 경우 현재의 실시간 디지털 focusing 시스템에서 쉽게 구현 가능하다. In this paper, we present the degradation of focusing induced by velocity inhomogeneity in human tissue. For simulation, the fatty layer which is the major factor of degradation for its lower velocity, is modeled as a uniform velocity perturbation layer. And we simulate the degradation of resolution resulting from change of beam path due to refraction and the time delay due to velocity difference. We show that focusing error can be compensated for considering the velocity inhomogeneity only. The proposed compensation method can be operated in real time in the presently used digital focusing systems.

김재현의 Theme Photo - 소양강 상고대

김재현,Kim, Jae-Hyeon 한국광학기기산업협회 2012 光學世界 Vol.137 No.-

사진이란 빛으로 그리는 그림이다. 카메라의 파인더로 보고 느낀 아름다움을 구도와 구성으로 담아서 적절한 빛을 이용하여 사진 안에 담는다. 풍경사진의 기본은 자연이 만들어낸 아름다움과 마주하게 되는 순간부터 시작이다. 아름답고 신비로운 곳으로 걸어 들어가면 카메라 렌즈 안으로 이미 풍경이 녹아든다.

Vitamin A와 Ethanol이 Dimethylnitrosamine에 의한 Mouse조직내의 DNA, RNA 및 단백질의 손상도에 미치는 영향

김재현,홍연탁,박정식,김승희,강태규,홍성렬,박창원,권오철,이동권,Kim, Jea-Hyun,Hong, Youn-Tak,Park, Jung-Sik,Kim, Seung-Hee,Kang, Tea-Gyu,Hong, Sung-Roul,Park, Chang-Won,Kweon, O-Cheol,Rhee, Dong-Kwon 생화학분자생물학회 1991 한국생화학회지 Vol.24 No.6

Dimethylnitrosamine(DMN)은 간 및 폐, 신장, 식도 등에 앙을 유발시키는 물질이며 정상인의 혈액 및 뇨에서도 0.1~1 ppb정도가 검출되고 있다. DMN은 DNA를 methylation시켜 비정상적인 adduct를 형성하여 암을 유발하게 된다. 본 연구는 ethanol 또는 vitamin A를 mouse에 전처리 하였을 때 $[^{14}C]$으로 표지된 DMN이 생체내의 DNA, RNA 및 단백질과 어느 정도 공유결함을 형성하여 손상을 주는지 측정하였다. 실험결과 DMN은 뇌 또는 췌장에서 보다는 간에 선택적으로 결합하였으며 이 때 간의 DNA와 결합하는 것이 단백질 또는 RNA와 결합하는 것보다 각각 1.4배와 1.75배 높았다. Ethanol을 전처리 하였을 때는 DMN이 ethanol을 투여하지 않은 군보다 간의 경우 RNA와 단백질이 각각 7.5배, 1.4배 정도 더 결합하였다. Ethanol을 전처리한 뇌의 DNA에 6.7배 많이 결합하였으나 RNA에는 오히려 대조군의 15.9% 정도로 크게 감소되었다. 또한, 췌장의 단백질에는 2.0배, RNA의 경우 1.7배 정도 각각 더 결합한 결과를 나타내었다. 반면에 vitamin A 전처리군에서 간 단백질의 adduct는 35% 유의성 있게 감소되었으나 뇌 DNA에서 는 유의성 있게 9.5배 증가하였다. Dimethylnitrosamine(DMN) has been shown to induce tumors of the liver, kidney, esophagus and lung. Furthermore low levels of DMN (0.1~1 ppb) have been detected in normal human blood as well as urine. The purpose of this study is to determine extent of the covalent binding of DMN to DNA, RNA and protein in ethanol- and vitamin A- pretreated mouse. Ethanol or vitamin A was administered for 3 weeks and $^{14}C$-labeled DMN was administered intraperitoneally. Then DNA, RNA and protein were isolated from liver, brain and pancreas and used for determination of radioactivity. DMN was bound selectively to liver DNA rather than brain or pancreas DNA. DNA damage in liver was 1.4 and 1.7 times greater than protein and RNA damage, respectively. Ethanol pretreatment and vitamin A pretreatment increased DNA damage in brain significantly upto 6.7 and 9.5 times, respectively, than the control group.

페리다이나믹스를 이용한 균열진전 문제의 구조 최적설계

김재현,박수민,조선호,Kim, Jae-Hyun,Park, Soomin,Cho, Seonho 한국전산구조공학회 2015 한국전산구조공학회논문집 Vol.28 No.4

Based on a bond-based peridynamics theory for dynamic crack propagation problems, this paper presents a design sensitivity analysis and optimization method. Peridynamics has a peculiar advantage over the existing continuum theory in the mathematical modelling of problems where discontinuities arise. For the design optimization of the crack propagation problems, a non-shape design sensitivity is derived using the adjoint variable method. The obtained adjoint sensitivity of displacement and strain energy turns out to be very accurate and efficient compared to the finite different sensitivity. The obtained design sensitivities are futher utilized to optimally control the position of bifurcation point in the design optimization of crack propagation in a plate under tension. A numerical experiment demonstrates that the optimal distribution of material density could delay the position of bifurcation. 본 논문에서는 균열 진전문제에 대하여 페리다이나믹스 이론을 이용하여 설계민감도 해석 및 구조 최적설계를 수행하였다. 페리다이나믹스는 해의 불연속성을 다루기 어려웠던 기존의 연속체 이론에 비해 균열 진전문제와 같은 불연속성을 가지는 문제를 자연스럽게 표현할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 최적설계를 진행하기 위하여 애조인 변수법으로 설계민감도를 유도하였다. 특히 균열이 진전되더라도 애조인 변수법으로 계산된 변위장과 변형에너지에 대한 설계민감도 값은 유한차분법과 비교하여 매우 정확하고 효율적임을 보였다. 이를 바탕으로 간단한 인장응력 하의 균열진전 문제에 대하여 균열의 분기가 발생하는 위치를 조절하기 위하여 정해진 시간구간에서 변형에너지 값을 줄이는 방향으로 최적설계를 수행하였다. 최적의 재료분포로 해석을 수행한 결과 균열의 분기점을 늦출수 있음을 확인하였다.

페리다이나믹스 이론과 병렬연산을 이용한 균열진전 문제의 형상 설계민감도 해석

김재현,조선호,Kim, Jae-Hyun,Cho, Seonho 한국전산구조공학회 2014 한국전산구조공학회논문집 Vol.27 No.4

페리다이나믹스 이론과 이진분해 기법의 병렬연산을 이용하여 동적 균열진전 문제에 대한 애조인 형상 설계민감도 해석법을 개발하였다. 페리다이나믹스에서는 균열의 연속적인 분기를 다룰 수 있으며, Explicit 시간적분법을 채택한다. 설계민감도 해석은 애조인 변수법은 경로의존성 문제에는 적합하지 않으나 여기서는 응답해석의 경로를 이미 알고 있으므로 채택하여 사용할 수 있었다. 얻어진 해석적 설계민감도는 유한차분과 비교하여 그 정확성을 검증하였다. 유한차분법은 설계섭동량에 민감하여 비선형성이 강한 페리다이나믹스 문제에서 부정확한 설계민감도를 제시할 수 있다. 정확한 설계민감도 해석을 위해서는 이산화과정에서 $C^1$ 연속성을 가지는 체적율이 필요함을 알 수 있었다. Using the bond-based peridynamics and the parallel computation with binary decomposition, an adjoint shape design sensitivity analysis(DSA) method is developed for the dynamic crack propagation problems. The peridynamics includes the successive branching of cracks and employs the explicit scheme of time integration. The adjoint variable method is generally not suitable for path-dependent problems but employed since the path of response analysis is readily available. The accuracy of analytical design sensitivity is verified by comparing it with the finite difference one. The finite difference method is susceptible to the amount of design perturbations and could result in inaccurate design sensitivity for highly nonlinear peridynamics problems with respect to the design. It turns out that $C^1$-continuous volume fraction is necessary for the accurate evaluation of shape design sensitivity in peridynamic discretization.

띠 굽힘 시험을 이용한 마이크로/나노 구조물의 기계적 특성 평가

김재현,이학주,최병익,Kim, Jae-Hyeon,Lee, Hak-Ju,Choe, Byeong-Ik 재료연구소 2005 機械와 材料 Vol.17 No.4

가속 Uzawa 방법을 이용한 유도전하계산법

김재현,조광현,하윤도,Kim, Jae-Hyun,Jo, Gwanghyun,Ha, Youn Doh 한국전산구조공학회 2021 한국전산구조공학회논문집 Vol.34 No.4

분자동역학에서의 원자들의 유도전하를 계산하기 위해서는 유도전하를 미지수로 하는 선형방정식을 풀어야 하는데 원자들의 위치가 변화할 때마다 필요한 계산이므로 상당한 계산비용이 요구된다. 따라서 효율적인 유도전하 계산 방법은 다양한 시스템을 해석하기 위해서 필수적이다. 본 연구에서는 constraints가 존재하는 Lagrange 방정식의 해에 대한 선형 시스템, 즉 saddle point를 가지는 문제를 해결하기 위해서 Uzawa method를 도입하였다. Uzawa 매개변수가 수렴 속도에 영향을 미치는 단점을 극복하고 행렬 연산의 효율성을 위해서 Schur complement와 preconditioned conjugate gradient (PCG) 방법을 통해 계산의 효율성을 극대화하는 가속 Uzawa algorithm을 적용한다. 두 금속 나노입자가 전기장에 놓여진 분자동역학 수치모델을 통해서 제시된 방법이 유도전하계산의 수렴성, 효율성 측면에서 모두 향상된 결과를 도출함을 확인하였다. 특히 기존의 가우스 소거법에 의한 계산보다 약 1/10으로 계산비용이 절감되었고, 기본 Uzawa method에 비하여 conjugate gradient (CG)의 높은 수렴성이 입증되었다. To calculate the induced charge of atoms in molecular dynamics, linear equations for the induced charges need to be solved. As induced charges are determined at each time step, the process involves considerable computational costs. Hence, an efficient method for calculating the induced charge distribution is required when analyzing large systems. This paper introduces the Uzawa method for solving saddle point problems, which occur in linear systems, for the solution of the Lagrange equation with constraints. We apply the accelerated Uzawa algorithm, which reduces computational costs noticeably using the Schur complement and preconditioned conjugate gradient methods, in order to overcome the drawback of the Uzawa parameter, which affects the convergence speed, and increase the efficiency of the matrix operation. Numerical models of molecular dynamics in which two gold nanoparticles are placed under external electric fields reveal that the proposed method provides improved results in terms of both convergence and efficiency. The computational cost was reduced by approximately 1/10 compared to that for the Gaussian elimination method, and fast convergence of the conjugate gradient, as compared to the basic Uzawa method, was verified.