곡가공 공정에서 기하학적 접근법에 의한 2차원 성형에 관한 연구

성우제,안준수,김현욱,나석주,Seong, Woo-Jae,Ahn, Jun-Su,Kim, Hyun-Uk,Na, Suck-Joo 대한용접접합학회 2009 대한용접·접합학회지 Vol.27 No.2

In shipyard, plate forming is widely used to form the ship hull plate in various shapes. Line heating method by using a flame torch is one of the major shipbuilding processes carried out by skilled workers. Since the forming characteristics depend upon their experiences in manual forming, there are much variations between products and difficulties in communication between engineers and workers. Hence, it needs to develop an automatic forming system which can not only reduce the working time and rework costs but also improve the working environment and hull forming productivity. One of the final goals of plate forming automation is to form a target shape from the initial plate automatically. For automated plate forming, it is required to determine where and how to heat on the plate. To realize this procedure, the inverse problem should be first solved and the effect of curvature shape formed at the heating path should be investigated. In this study, the inverse problem was solved by geometrical approach using the relationship between bending angle and radius of curvature of the curved shape. In addition, experiments of two-dimensional plate forming were performed with the distance-based method considering the curved bending with curvature. The result of the formed shape agreed considerably well with the target shape.

3차원 쐐기형 영역에서의 음향파 전달 이론

성우제,Seong, Woo-Jae 한국음향학회 1994 韓國音響學會誌 Vol.13 No.e2

쐐기형 영역에서 전파되는 음향파는 다음 3가지 성분으로 분류할 수 있다 : 직접 전달 경로에 의한 성분, 경계면으로 부터의 반사에 의한 상(image) 성분 그리고 정점에 의한 산란 성분, 2개의 평면으로 경계가 구성된 쐐기(또는 봉우리) 영역에서 점원에 의한 3차원적인 시간 조화 장(field)에 대한 Helmholtz 방정식의 새로운 해를 구하였으며, 그 해는 위의 3가지 성분을 모두 내포하고 있다. 이 해는 정상모우드 들의 무한 급수로 이루어졌으며 각 모우드 계수는 Gegenbauer polynomial을 포함하는 유한적분으로 주어진다. 위의 해석해를 사용하여 봉우리 영역에서 음파의 분포를 계산하였다. Three components contribute to the acoustic field propagating in a wedge or over a ridge : a direct path arrival, an image component due to reflection from the boundaries and a component diffracted by the apex. All three contributions are included in a new, exact solution of the Helmholtz equation for the three-dimensional time harmonic field from a point source in a wedge(or over a ridge) formed by two intersecting, pressure-release plane boundaries. The solution is obtained by applying three integral transforms, and consists of and infinite sum of uncoupled normal nodes. The mode coefficients are given by a finite integral involving a Gegenbauer polynomial in the integrand, which may be computed relatively efficiently. Results of the theory for propagation over a 90 degree ridge is discussed.

대형 용접구조물의 스마트제조를 위한 변형예측 알고리즘의 활용

성우제(Woo-Jae Seong),유재석(Jae-Seok Yoo),윤광희(Kwang-Hee Yun) 대한용접·접합학회 2020 대한용접·접합학회지 Vol.38 No.1

In this study, an algorithm for predicting welding deformation in the fabrication of large structures was proposed. The major factors affecting the structural deformation were identified and the relationship between them was derived through a bead-on-plate welding experiment. Constraint and offset were introduced to flexibly adapt to environmental changes as well as to reflect actual structures. The amount of angular distortion and its trend during multipass welding can be estimated from the measured deformation and the deposition data from the smart welding machine. Also, the final deformation is diagnosed, and a new welding sequence can be presented if the estimation exceeds the reference value. The identified factors and proposed method will be a first step toward smart manufacturing.

원통형 문풀 구조물의 탑재 시 변형과 수정

성우제(Woo-Jae Seong),천광산(Kwang-San Chun) 대한조선학회 2019 大韓造船學會 論文集 Vol.56 No.5

불규칙 경계면에 대한 중저주파수 간섭 반사 계수 유도

추영민,성우제,변성훈,김시문,Chu, Young-Min,Seong, Woo-Jae,Byun, Sung-Hoon,Kim, Sea-Moon 한국음향학회 2009 韓國音響學會誌 Vol.28 No.3

경계면이 존재하는 해양에서의 수중 음파 전달 모델링 시 일반적으로 평평한 경계면을 가정하고 Rayleigh가 제안했던 반사계수를 이용해 반사파를 계산할 수 있다. 하지만 해수면이나 해저면과 같은 실제 해양의 경계면은 불규칙적인 거칠기를 가진다. 이러한 경계면에서의 반사 손실은 실험식이나 산란 이론에 기반한 간섭 반사 계수를 계산하여 구할 수 있다. 본 논문에서는 섭동 이론, Kirchhoff 근사법, 작은 가지 근사법과 같은 산란 이론을 이용하여 유체-유체 경계면에 대한 간섭 반사 계수를 각각 유도한다. 이를 이용하여 임의의 거칠기를 가지는 해수면과 해저면에 대한 각 산란 이론의 간섭 반사계수를 계산하며, 이 결과를 Rayleigh 반사 계수와 비교하여 경계면의 거칠기에 따른 반사 손실을 분석한다. 또한, 섭동 이론과 Kirchhoff 근사법의 결과를 일반적으로 적용 범위가 넓은 작은 기울기 근사법의 결과와 비교하여 각 이론의 유효범위에 대해 고찰한다. When we apply a propagation model to the ocean with boundaries, we can calculate reflected wave using reflection coefficient suggested by Rayleigh assuming the boundaries are flat. But boundaries in ocean such as sea surface and sea bottom have an irregular rough surface. To calculate the reflection loss for an irregular boundary, it is needed to compute the coherent reflection coefficient based on an experimental formula or scattering theory. In this article, we derive the coherent reflection coefficients for a fluid-fluid interface using perturbation theory, Kirchhoff approximation and small-slope approximation respectively. Based on each formula, we can calculate coherent reflection coefficients for a rough sea surface or sea bottom, and then compare them to the Rayleigh reflection coefficient to analyze the reflection loss for a random rough surface. In general, the coherent reflection coefficient based on small-slope approximation has a wide valid region. Comparing it with the coherent reflection coefficients derived from the Kirchhoff approximation and perturbation theory, we discuss a valid region of them.

스펙트럴 포물선 방정식 법을 이용한 수중음파 전달해석

김국현,성우제,Kim, Kook-Hyun,Seong, Woo-Jae 한국음향학회 1996 韓國音響學會誌 Vol.15 No.2

본 논문에서는 2차원 양방향 포물선 방정식 법과 푸리에 변환을 이용하여 3차원 굴절현상 및 3차원 후방 산란파를 포함하는 $2\frac12$차원 문제를 푸는 방법에 대해 다루었다. 여기서 $2\frac12$ 차원 문제란 2차원적 해양환경 하에 3차원적 음원이 존재할 경우를 의미한다. 2차원 양방향 포물선 방정식법은 수치기법으로 깊이 방향과 수평거리 방향에 대해 각각 Galerkin법과 Crank-Nicolson법을 사용하며 수직 불연속 경계면에 의한 후방 산란파를 포함한 수평거리 의존 문제에 대해 유용한 해를 제공한다. 2차원 해양환경에서는 파수 k가 종 또는 횡 수평거리 방향과 깊이 방향에 대한 함수이므로 3차원 Helmholtz방정식 법을 이용해 스펙트럴 해를 구하여 다시 푸리에 역변환하면 최종 해를 구할 수 있다. 본 연구방법의 정확성을 시험하기 위해서 계단형 해저면을 갖는 간단한 해양환경에서 계산을 수행해 보았으며 대한해협의 특정지역에서의 3차원적 음파전달 특성을 살펴보았다. This thesis deals with a method to solve a two-and-one-half-dimensional ($2\frac12$ D) problem, which means that the ocean environment is two-dimensional whereas the source is fully three-dimensionally propagating, including three-dimensional refraction phenomena and three-dimensional back-scattering, using two-dimensional two-way parabolic equation method combined with Fourier synthesis. Two dimensional two-way parabolic equation method uses Galerkin's method for depth and Crank-Nicolson method and alternating direction for range and provides a solution available to range-dependent problem with wave-field back-scattered from discontinuous interface. Since wavenumber, k, is the function of depth and vertical or horizontal range, we can reduce a dimension of three-dimensional Helmholtz equation by Fourier transforming in the range direction. Thus transformed two-dimensional Helmholtz equation is solved through two-way parabolic equation method. Finally, we can have the $2\frac12$ D solution by inverse Fourier transformation of the spectral solution gained from in the last step. Numerical simulation has been carried out for a canonical ocean environment with stair-step bottom in order to test its accuracy using the present analysis. With this spectral parabolic equation method, we have examined three-dimensional acoustic propagation properties in a specified site in the Korean Straits.

정합장 기반 표적 위치추정 시 모드공간 분석을 통한 간섭 신호 제거 기법

김경섭,성우제,표상우,Kim, Kyung-Seop,Seong, Woo-Jae,Pyo, Sang-Woo 한국음향학회 2008 韓國音響學會誌 Vol.27 No.1

천해 영역에서 선박과 같은 수상 소음원의 간섭 신호는 정합장처리를 이용한 수중 표적 탐지 및 위치추정 기법 적용에 있어 문제점으로 남아있다. 정지 음원의 경우 수신기공간의 음장에 대한 고유벡터분해를 통해 각 음원 성분을 분리하고 간섭 신호 성분을 제거할 수 있다. 하지만 일반적인 이동 음원 환경에서는 각 신호 성분의 에너지가 수신 음장의 부분공간에 퍼지게 되므로, 고유값 분포 비교만으로 각 신호 성분을 구별하기 어렵게 되거나 하나의 고유벡터에 각 신호성분이 섞이는 경우도 발생한다. 본 논문에서는 수상 음원과 수중 음원 신호의 물리적 특성 차이를 이용한 모드공간 간섭 신호 제거 기법을 제안하였다. 이 기법은 모드-공분산행렬에 대한 고유벡터분해를 통해 간섭 신호 성분을 판별하며, 이 성분들을 부분공간에서 제거함으로써 차폐되었던 표적 신호를 복원하고 위치추정을 가능하게 한다. 이를 모의실험을 통해 확인하고 결과에 대해 논의하였다. Weak target detection and localization in the presence of loud surface ship noise is a critical problem for matched field processing (MFP) in shallow water. For stationary sources, each signal component of received signal can be separated and interference can be suppressed using eigen space analysis schemes. However, source motion, in realistic cases, causes spreading of signal energies in their subspace. In this case, eigenvalues of target and interfere signal components are mixed and hard to be separated with usual phone space eigenvector decomposition (EVD) approaches. Our technique is based on mode space and utilizes the difference in their physical characteristics of surface and submerged sources. Performing EVD for modal cross spectral density matrix, interference components in the mode amplitude subspace can be classified and eliminated. This technique is demonstrated with synthetic data, and results are discussed.

포물선 지배 방정식과 비국소적 경계조건의 근사 차수 불일치에 의한 해석적 오차

이근화,성우제,Lee Keun-Hwa,Seong Woo-Jae 한국음향학회 2006 韓國音響學會誌 Vol.25 No.5

본 논문에서는 수치 영역의 포물선 지배 방정식의 근사 차수와 수치 영역 경계의 비국소적 경계 조건의 근사 차수가 서로 다를 때 음파 해에 미치는 영향을 해석적으로 보였다. 우선 평면파 분석법을 이용해 비국소적 경계 조건을 반 무한 매질 영역으로 변환했다. 그리고 실제 수치 영역과 반 무한 매질 영역의 경계에서 해석적 반사 오차를 유도했다. 지배 방정식과 비국소적 경계 조건의 해석적 오차가 간단한 대수 식으로 표현 가능한 경우에 대해서는 대수적인 오차식을 유도하고 그 경향을 고찰했다. 지배 방정식이 일반적인 고차 포물선 방정식일 때는 대수적인 오차 식은 보다 복잡하게 표현되며 수치적 방법을 이용해 그 특성을 고찰했다. 최종적으로 지배 방정식의 차수에 따른 비국소적 경계 조건의 정밀도를 유도하고 해석적 반사 오차의 전반적인 특성에 대해 논의했다. 본 연구의 핵심 공헌은 포물선 방정식과 비국소적 경계 조건의 근사 차수가 다를 때 해석적 오차 추정 방법과 사용한계를 제시했다는데 있다. This paper shows the analytic error caused by the inconsistency of the approximation order between the non local boundary condition (NLBC) and the parabolic governing equation. To obtain the analytic error, we first transform the NLBC to the half space domain using plane wave analysis. Then, the analytic error is derived on the boundary between the true numerical domain and the half space domain equivalent to the NLBC. The derived analytic error is physically expressed as the artificial reflection. We examine the characteristic of the analytic error for the grazing angle, the approximation order of the PE or the NLBC. Our main contribution is to present the analytic method of error estimation and the application limit for the high order parabolic equation and the NLBC.

Wave Reflection from Porous Ocean Sediment With Depth Dependent Properties

이근화,성우제,Lee, Keun-Hwa,Seong, Woo-Jae The Acoustical Society of Korea 2006 韓國音響學會誌 Vol.25 No.e1

This study examines the reflection characteristic of a thin transition layer of the ocean bottom showing variability with respect to depth. In order to model the surficial sediment simply, we reduce the Biot model to the depth dependent wave equation for the pseudo fluid using the fluid approximation (weak frame approximation). From the reduced equation, the difference between the inherent frequency dependency of the reflection and the frequency dependency resulting from a thin transition layer is investigated. Using Tang's depth porosity profile model of the surficial sediment [D. Tang et al., IEEE J. Oceanic Eng., vol.27(3), 546-560(2002)], we numerically simulated the reflection loss and investigated the contribution from both frequency dependencies. In addition, the effects of different sediment type and varying depth structure of the sediment are discussed.

음선 기반 중주파수 대역 잔향음 모델 개발 및 실측 데이터 비교

추영민,성우제,양인식,오원천,Chu, Young-Min,Seong, Woo-Jae,Yang, In-Sik,Oh, Won-Tchon 한국음향학회 2009 韓國音響學會誌 Vol.28 No.8

Sound in the ocean is scattered by inhomogeneities of many different kinds, such as the sea surface, the sea bottom, or the randomly distributed bubble layer and school of fish. The total sum of the scattered signals from these scatterers is called reverberation. In order to simulate the reverberation signal precisely, combination of a propagation model with proper scattering models, corresponding to each scattering mechanism, is required. In this article, we develop a reverberation model based on the ray theory easily combined with the existing scattering models. Developed reverberation model uses (1) Chapman-Harris empirical formula and APL-UW model/SSA model for the sea surface scattering. For the sea bottom scattering, it uses (2) Lambert's law and APL-UW model/SSA model. To verify our developed reverberation model, we compare our results with those in Ellis' article and 2006 reverberation workshop. This verified reverberation model SNURM is used to simulate reverberation signal for the neighboring seas of South Korea at mid frequency and the results from model are compared with experimental data in time domain. Through comparison between experiment data and model results, the features of reverberation signal dependent on environment of each sea is investigated and this analysis leads us to select an appropriate scattering function for each area of interest. 실제 해양에서 음파는 해수면/해저면의 거친 경계면이나 기포층/어군과 같이 불규칙적으로 분포된 체적에 의해 산란 되며, 잔향음 신호는 이러한 산란 신호의 합으로 형성된다. 실측된 잔향음 신호를 정확하게 모의하기 위해서는 각 산란 메커니즘에 적합한 산란 모델을 음파 전달 손실 모델과 결합시켜야 한다. 본 논문에서는 기존의 산란 모델과 결합이 용이한 음선 이론을 기반으로 잔향음 모델을 개발하였다. 개발된 잔향음 모델은 (1) 해수면에 대한 산란 신호로 실험 기반의 Chapman-Harris 식과 이론 기반의 APL-UW/SSA 모델, (2) 해저면에 대해서는 실험 기반의 Lambert 법칙과 이론 기반의 APL-UW/SSA 모델을 선택적으로 사용하도록 한다. 개발된 잔향음 모델의 타당성을 검증하기 위해서 정상 모드법 기반으로 개발된 Ellis 모델 결과와 2006 잔향음 공동웍크?乍【? 발표된 여러 잔향음 모델 결과와 비교하였다. 모델간의 비교를 통해 검증된 잔향음 모델을 이용하여 한국 근해의 중주파수 대역 잔향음 신호를 모의하고, 이를 실측 데이터와 시간 영역에서 직접 비교하였다. 이러한 비교를 통해 각 해역의 해양 환경의 특성에 따라 상호 다른 잔향음 신호 경향을 고찰 할 수 있으며, 나아가 각 해역 특성을 반영하는 산란 강도 함수를 본 잔향음 모델을 통해 선정할 수 있다.