숭례문 남지의 소방문화사적 고찰

조선호(Cho, Seon Ho) 한국화재소방학회 2013 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2013 No.춘계

2008년 2월 10일 방화로 소실된 숭례문 문루의 복구 작업이 2013년 4월에 완료되었다. 숭례문하면 화재가 먼저 생각날 정도지만 이와 관련해서 다시 한 번 고찰해야 할 것이 남지(南池)이다. 현재 남지는 그 터였음을 알리는 표지석만 남아 있지만 소방문화사적으로 소중한 의미를 갖고 있다. 본 연구를 통해 남지가 갖고 있는 소방문화사적 가치와 의미를 재조명하고 현대적으로 계승해야 함을 강조하고자 한다.

3D-VR 이멀션 시뮬레이션을 활용한 소방차량 운전교육 프로그램 개발에 관한 연구

조선호(Cho, Seon-Ho) 한국화재소방학회 2005 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2005 No.추계

조선시대의 상징적 재난예방의식에 관한 연구

조선호(Cho, Seon Ho) 한국화재소방학회 2013 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2013 No.추계

우리나라는 재난예방에 고나한 의식 분야에서 세계 어디에 내놓더라도 자랑할 만한 유 무형의 상징적 문화유산과 스토리를 갖고 있다. 그러나 그 발굴과 계승 측면에서 책무를 지고 있는 소방의 관심 소홀로 인해서 대중적인 것을 물론이고 소방 내부적으로도 생소하기까지 하다. 본 연구는 이런 문제의식을 갖고 출발하였으며, 조상들이 남겨 놓은 재난예방에 관한 상징적 유산들을 고찰하여 그 특징을 알아보고 가치를 재조명하고자 한다.

성능함수법을 이용한 신뢰성기반 위상 최적설계

안성호,조선호,Ahn, Seung-Ho,Cho, Seon-Ho 한국전산구조공학회 2010 한국전산구조공학회논문집 Vol.23 No.1

In this paper, a reliability-based design optimization is developed for the topology design of linear structures using a performance measure approach. Spatial domain is discretized using three dimensional Reissner-Mindlin plate elements and design variable is taken as the material property of each element. A continuum based adjoint variable method is employed for the efficient computation of sensitivity with respect to the design and random variables. The performance measure approach of RBDO is employed to evaluate the probabilistic constraints. The topology optimizationproblem is formulated to have probabilistic displacement constraints. The uncertainties such as material property and external loads are considered. Numerical examples show that the developed topology optimization method could effectively yield a reliable design, comparing with the other methods such as deterministic, safety factor, and worst case approaches. 본 논문에서는 선형 구조물에 대해 성능함수법을 이용하여 신뢰성기반 위상 최적설계 기법을 개발하였다. 구조물을 라이즈너-민들린(Ressiner-Mindlin) 판 요소로 분할하였으며, 각 요소의 재료 물성치를 설계변수로 사용하였다. 설계변수와 임의변수의 효율적인 설계민감도를 구하기 위하여 연속체 역학에 기초한 해석기법 중 보조변수법(Adjont variable method)을 사용하였다. 또한 확률론적 제약조건을 평가하기 위해서 성능함수법(Performance measure approach)을 사용하였으며 변위 제약조건을 두어 위상 최적설계 문제를 구성하였다. 이 때 재료 물성치와 하중을 불확실 변수로 고려하였으며 수치적 예제를 통하여 본 논문에서 제안한 최적설계 방법론을 기존의 결정론적 방법, 안전계수법(Safety factor approach), 최악조건법(Worst case approach) 등과 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

등기하 해석법을 이용한 설계 민감도 해석

하승현,조선호,Ha, Seung-Hyun,Cho, Seon-Ho 한국전산구조공학회 2007 한국전산구조공학회논문집 Vol.20 No.3

본 논문에서는 등기하 해석법을 이용하여 평면 탄성문제의 변분식을 유도하였다. 등기하 해석법은 새로이 부각되고 있는 해석법으로서 기저 함수가 NURBS(Non-Uniform Rational B-Splines) 로부터 직접 생성되므로 해 공간은 CAD 모델을 구성하는 함수로써 표현된다. 또한 CAD 모델의 B-Spline 기저 함수를 직접 사용하므로 기하학적으로 엄밀한 형상을 표현할 수 있고 요소망의 재구성 없이 해석모델을 정밀화(Refinement)할 수 있는 강점이 있다. 본 논문에서는 이를 확장하여 연속체 기반의 애드조인트 설계 민감도 해석법을 사용하는 등기하 설계민감도 해석법을 유도하였다. 기존의 유한요소 기반형상 최적설계는 형상의 매개화에 어려움을 겪었으나 등기하 기반 최적설계에서는 기하학적 정보가 이미 B-spline 기저함수와 조정점에 포함되어 있으므로 이러한 어려움을 피할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 몇몇 수치 예제를 통해서 등기하 해석법을 사용한 설계 민감도 해석을 수행하였으며 유한차분 민감도와 비교하여 정확성을 확인하였다. In this paper, a variational formulation for plane elasticity problems is derived based on an isogeometric approach. The isogeometric analysis is an emerging methodology such that the basis functions for response analysis are generated directly from NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) geometry. Furthermore, the solution space for the response analysis can be represented in terms of the same functions to represent the geometry, which enables to provide a precise construction method of finite element model to exactly represent geometry using B-spline base functions in CAD geometric modeling and analyze arbitrarily shaped structures without re-meshing. In this paper, a continuum-based adjoint sensitivity analysis method using the isogeometric approach is extensively derived for the plane elasticity problems. The conventional shape optimization using the finite element method has some difficulties in the parameterization of geometry In the isogeometric analysis, however, the geometric properties are already embedded in the B-spline basis functions and control points so that it has potential capability to overcome the aforementioned difficulties. Through some numerical examples, the developed isogeometric sensitivity analysis method is verified to show excellent agreement with finite difference sensitivity.

페리다이나믹스 해석법을 통한 동적취성 파괴거동해석: 분기 균열각도와 균열 전파속도

하윤도,조선호,Ha, Youn-Doh,Cho, Seon-Ho 한국전산구조공학회 2011 한국전산구조공학회논문집 Vol.24 No.6

본 논문에서는 결합 기반 페리다이나믹스 해석법을 사용하여 동적취성 파괴시뮬레이션을 수행하였다. 페리다이나믹스 모델은 분기 균열, 균열 불안정성, 균열 경로의 비대칭성, 연쇄 분기 균열, 2차 균열 전파 등 다양한 동적취성 파괴현상을 잘 해석해 낼 수 있다. 본 논문에서는 분기 균열의 분기 각도와 균열 전파속도에 대한 응력파의 영향에 대해 연구하였다. 극한 시점에 도달한 균열은 둘 이상으로 분기되어 전파되고 그 전파속도는 기존 균열의 전파속도와 크게 달라지지 않는다는 사실이 여러 실험을 통해서 입증이 되었다. 페리다이나믹스로 해석된 분기 균열은 실험을 통해 제안된 균열 전파현상들과 잘 부합되는 것을 확인할 수 있었다. The bond-based peridynamic model is able to capture many of the essential characteristics of dynamic brittle fracture observed in experiments: crack branching, crack-path instability, asymmetries of crack paths, successive branching, secondary cracking at right angles from existing crack surfaces, etc. In this paper we investigate the influence of the stress waves on the crack branching angle and the velocity profile. We observe that crack branching in peridynamics evolves as the phenomenology proposed by the experimental evidence: when a crack reaches a critical stage(macroscopically identified by its stress intensity factor) it splits into two or more branches, each propagating with the same speed as the parent crack, but with a much reduced process zone.

등기하 해석법을 이용한 형상 최적설계

하승현,조선호,Ha, Seung-Hyun,Cho, Seon-Ho 한국전산구조공학회 2008 한국전산구조공학회논문집 Vol.21 No.3

본 논문에서는 등기하 해석법을 이용하여 선형 탄성문제에 대한 형상 최적설계 기법을 개발하였다. 실용적인 공학문제에 대한 많은 최적설계 문제에서는 초기의 데이터가 CAD 모델로부터 주어지는 경우가 많다. 그러나 대부분의 설계 최적화 도구들은 유한요소법에 기초하고 있기 때문에 설계자는 이에 앞서 CAD 데이터를 유한요소 데이터로 변환해야 한다. 이 변환과정에서 기하 모델의 근사화에 따른 수치적 오류가 발생하게 되고, 이는 응답 해석뿐만 아니라 설계민감도 해석에 있어서도 정확도 문제를 발생시킨다. 이러한 점에서 등기하 해석법은 형상 최적설계에 있어서 유망한 방법론 중 하나가 될 수 있다. 등기하 해석법의 핵심은 해석에 사용되는 기저 함수와 기하 모델을 구성하는 함수가 정확히 일치한다는 것이다. 이러한 기하학적으로 정확한 모델은 설계민감도 해석 및 형상 최적설계에 있어서도 사용된다. 이로 인해 높은 정확도의 설계민감도를 얻을 수 있으며, 이는 설계구배 기반의 최적화에 있어서 매우 중요하게 작용한다. 수치 예제를 통하여 본 논문에서 제시된 등기하 해석 기반의 형상 최적설계 방법론이 타당함을 확인하였다. In this paper, a shape design optimization method for linearly elastic problems is developed using isogeometric approach. In many design optimization problems for practical engineering models, initial raw data usually come from a CAD modeler. Then, designers should convert the CAD data into finite element mesh data since most of conventional design optimization tools are based on finite element analysis. During this conversion, there are some numerical errors due to geometric approximation, which causes accuracy problems in response as well as design sensitivity analyses. As a remedy for this phenomenon, the isogeometric analysis method can be one of the promising approaches for the shape design optimization. The main idea of isogeometric approach is that the basis functions used in analysis is exactly the same as the ones representing the geometry. This geometrically exact model can be used in the shape sensitivity analysis and design optimization as well. Therefore the shape design sensitivity with high accuracy can be obtained, which is very essential for a gradient-based optimization. Through numerical examples, it is verified that the shape design optimization based on an isogeometic approach works well.

확장 B-스플라인 기저함수를 이용한 레벨셋 기반의 형상 최적설계

김민근,조선호,Kim, Min-Geun,Cho, Seon-Ho 한국전산구조공학회 2008 한국전산구조공학회논문집 Vol.21 No.3

확장 B-스플라인 기저함수(extended B-spline basis functions)을 이용한 레벨셋 기반의 위상 형상 최적설계 기법을 정상 상태의 열전도 문제에 대하여 개발하였다. 본 해석법은 레벨셋으로 결정된 영역 안쪽만 고려하여 해석을 수행하게 되므로 열전달 문제에서 생길 수 있는 영역 바깥부분 영향을 제거할 수 있다. 설계민감도 해석으로부터 결정되는 법선속도를 활용하여 헤밀턴-자코비 방정식의 해를 구하게 되며, 주어진 체적조건 하에서 열 컴플라이언스(thermal compliance)가 최소가 되는 방향으로 최적의 형상을 결정할 수 있다. 형상 설계민감도를 정확하게 얻기 위해서는 레벨셋 함수와 B-스플라인 함수를 이용하여 수직 단위 벡터와 형상의 곡률을 정확히 결정하며, 위상 설계민감도를 통해 최적화과정 동안 필요한 위치와 시점에서 위상의 변화를 주는 홀을 쉽게 생성할 수 있다. A level set based topological shape optimization using extended B-spline basis functions is developed for steady-state heat conduction problems. The only inside of complicated domain identified by the level set functions is taken into account in computation, so we can remove the effects of domain outside parts in heat conduction problem. The solution of Hamilton-Jacobi equation leads to an optimal shape according to the normal velocity field determined from the sensitivity analysis, minimizing a thermal compliance while satisfying a volume constraint. To obtain exact shape sensitivity, the precise normal and curvature of geometry need to be determined using the level set and B-spline basis functions. Using topological derivative concept, the nucleation of holes for topological changes can be made whenever and wherever necessary during the optimization.

응력 제한조건을 갖는 구조물의 아이소-지오메트릭 형상 최적설계

안승호,김민근,조선호,Ahn, Seung-Ho,Kim, Min-Geun,Cho, Seon-Ho 한국전산구조공학회 2010 한국전산구조공학회논문집 Vol.23 No.3

본 논문에서는 아이소-지오메트릭 형상 최적설계를 사용하여 응력 제한을 갖는 구조물의 형상 최적설계 문제를 수행하였다. 아이소-지오메트릭 해석 방법은 해석에 사용되는 기저 함수와 기하 모델을 구성하는 함수가 동일하여 기하학적으로 정확하기 때문에 설계민감도 해석 및 형상 최적설계에 있어서 많은 강점이 있다. 최적설계 문제에서 응력의 집중은 구조적인 파괴를 초래할 수 있으므로 응력 제한조건을 고려하는 것은 매우 중요하다. 아이소-지오메트릭 기법은 기하형상을 표현하는 CAD의 기저 함수를 해석에 사용함으로써 정확한 기하형상을 표현할 수 있다. 이러한 기하학적으로 엄밀한 모델을 통하여 정도 높은 응력 및 설계민감도를 얻을 수 있으며, 이를 통하여 유한요소 기반 최적설계보다 정밀한 결과를 얻을 수 있다. 수치예제에서 응력 제한조건이 있는 구조물에 아이소-지오메트릭 형상 최적설계 기법을 적용함으로써 그 효용성을 확인하였다. In this paper, the design optimization of structures with stress constraints is performed using isogeometric shape optimization method. The stress constraints have an important role in design optimization problems since stress concentration could result in structural failure. To represent exact geometry in analysis, the isogeometric analysis method uses the same basis functions as used in the CAD geometry. The geometrically exact model can be used in both stress and design sensitivity analyses so that it can yield more precise optimal design than finite element one. Through numerical examples, the isogeometric approach turns out to be effective in shape optimization problems under stress constraints.

비선형 열탄성 연성구조의 위상 최적설계

문민영,장홍래,김민근,조선호,Moon, Min-Yeong,Jang, Hong-Lae,Kim, Min-Geun,Cho, Seon-Ho 한국전산구조공학회 2010 한국전산구조공학회논문집 Vol.23 No.5

본 연구에서는 정상상태의 비선형 열탄성 문제에 대하여 탄성 계수 및 열전도 계수에 대해서 보조변수법을 이용한 연속체 기반의 설계민감도 방정식을 유도하였고, 온도와 변위장이 연성된 보조방정식을 정의하여 효율적으로 설계민감도 해석을 수행하여 위상 최적설계에 적용하였다. 수치 예제를 통하여 열탄성 문제에서 위상 최적설계가 갖는 요소망 의존성을 살펴보았다. 또한 열 하중이 지배적인 경우와 기계적 하중이 지배적인 경우를 비교하여 다중 물리 연성문제에서 위상 최적설계가 갖는 하중에 대한 의존성을 고찰하였다. In this paper, we have derived a continuum-based adjoint design sensitivity of general performance functionals with respect to Young' modulus and heat conduction coefficient for steady-state nonlinear thermoelastic problems. An adjoint equation for temperature and displacement fields is defined for the efficient computation of the coupled field design sensitivity. Through numerical examples, we investigated the mesh dependency of the topology optimization method in the thermoelastic problems. Also, comparing the dominant loading cases of thermal and mechanical ones, the loading dependency of topology design optimization in coupled multi-physics problems is investigated.