선박용 대형 덕트의 소음 특성 전산해석 연구

송지훈,홍석윤,이이수,권현웅,Song, Jee-Hun,Hong, Suk-Yoon,Lee, Yi-Soo,Kwon, Hyun-Wung 해양환경안전학회 2015 해양환경안전학회지 Vol.21 No.6

공조시스템의 소음 예측은 주로 NEBB에서 제안한 경험적인 방법에 의해 수행된다. 그러나, NEBB에서 제안한 방법은 선박에만 있는 대형 덕트의 요소를 반영하지 못하므로 선박에 적용하는데 한계가 있다. 본 논문에서는 선박용 대형 덕트의 소음 예측을 위한 전산해석방법을 연구하였다. 경계요소법을 사용하여 대형 덕트의 단위 길이당 소음 감소량에 대한 추정식을 개발하였고, 경계요소법과 전산유체역학을 사용하여 보강재가 설치된 대형 덕트에서의 유동기인소음을 예측하였다. 유입 유속이 10m/s, 보강재의 종류가 200플랫 바인 경우 100 dB 이상의 큰 소음이 발생하는 것을 알 수 있었다. 또한, 경계요소법과 유한요소법을 사용하여 덕트 투과 소음을 예측하였다. 덕트 내부와 외부의 음압 값 차이는 대략 10~15 dB정도 인 것을 알 수 있었다. 이를 통해 조선소에서는 대형 덕트를 포함한 선박 HVAC 소음 예측을 할 수 있을 것으로 기대한다. Noise prediction for HVAC(Heating, Ventilating and Air Conditioning) systems are normally performed by empirical method suggested by NEBB(National Environmental Balancing Bureau, 1994). However, the method is not suitable for large ducts in ships. In this paper, computational analysis methods are used to develop a noise prediction method for the large ducts in ships. To develop regression formula of attenuation of sound pressure level in large ducts, Boundary Element Method(BEM) is used. BEM and Computational Fluid Dynamics(CFD) are applied to the analysis of flow-induced noise in ducts with stiffeners inside. Loud noise above 100 dB can be generated in some cases. Breakout noises of large ducts are also analyzed by using BEM and Finite Element Method(FEM). The acoustic pressure level shows about 10-15dB difference between inside and outside of the duct. Utilizing the results of this study, it is expected that shipyard planners can predict noise of the HVAC system for ships.

수동감쇠 적층보의 진동해석을 위한 스펙트럴요소법의 적용

송지훈,홍석윤,Song, Jee-Hun,Hong, Suk-Yoon 한국음향학회 2009 韓國音響學會誌 Vol.28 No.1

본 논문에서는 수동감쇠 적층보에 대한 스펙트럴요소법을 유도하였다. 수동감쇠 적층보의 중심층인 점탄성층은 주파수에 따라 값이 변하는 복소 계수를 가지고 있다. 그래서 점탄성층의 주파수 종속적인 복소 계수를 계산하기 위하여, 스펙트럴요소법을 주파수축 상에서 파동해로부터 얻은 엄밀해를 기반으로 하는 동적형상함수를 사용하여 유도하였다. 유도된 수동감쇠 적층보에 대한 스펙트럴요소의 신뢰성과 정밀도를 검증하기 위하여 스펙트럴요소법과 유한요소법을 사용하여 구한 주파수응답함수와 동적응답을 비교하였다. 비교 결과 수동감쇠 적층보에 대한 스펙트럴요소가 유한요소에 비해서 보다 신뢰성 있는 결과를 제공하는 것을 알 수 있었다. This paper introduces a spectrally formulated element method (SEM) for the beams treated with passive constrained layer damping (PCLD). The viscoelastic core of the beams has a complex modulus that varies with frequency. The SEM is formulated in the frequency domain using dynamic shape functions based on the exact displacement solutions from progressive wave methods, which implicitly account for the frequency-dependent complex modulus of the viscoelastic core. The frequency response function and dynamic responses obtained by the SEM and the conventional finite element method (CFEM) are compared to evaluate the validity and accuracy of the present spectral PCLD beam element model. The spectral PCLD beam element model is found to provide very reliable results when compared with the conventional finite element model.

동일 평면상에서 연성된 직교이방성 평판의 진동파워흐름해석

송지훈(Song, Jee-Hun),박도현(Park, Do-Hyun),홍석윤(Hong, Suk-Yoon),길현권(Kil, Hyun-Gwon) 한국소음진동공학회 2010 한국소음진동공학회 논문집 Vol.20 No.9

In this paper, the power flow analysis(PFA) method was developed to predict the vibrational responses of coupled co-planar orthotropic plates in frequencies ranging from medium to high. To cover the power transmission and reflection at the joint of the orthotropic plates, the wave transmission approach is applied with the assumption that all the incident waves are normal to the joint. Through numerical analyses, the power flow energy density and intensity fields of coupled co-planar orthotropic plates were compared with those of classical modal solutions by changing the frequency and internal loss factor, and they show good agreement in terms of the global decay and the attenuation patterns of the energy density.

Time-correlated Rayleigh fading 채널에서 멀티셀 OFDMA 네트워크의 opportunistic 스케쥴링에 관한 연구

송지훈(Jee-Hun Song),이현석(Hyun-Suk Lee),이장원(Jang-Won Lee) 한국통신학회 2015 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.1

평판 구조물의 진동 파워흐름해석을 위한 비보존 조인트 개발

송지훈(Song, Jee-Hun),홍석윤(Hong, Suk-Yoon) 한국소음진동공학회 2008 한국소음진동공학회 논문집 Vol.18 No.10

In this paper, a general solution for the vibrational energy and intensity distribution through a compliant and dissipative joint between plate structures is derived on the basis of energy flow analysis (EFA). The joints are modeled by four sets of springs and dashpots to show their compliancy and dissipation in all four degrees of freedom. First, for the EFA, the power transmission and reflection coefficients for the joint on coupled plate structures connected at arbitrary angles were derived by the wave transmission approach. In numerical applications, EFA is performed using the derived coefficients for coupled plate structures under various joint properties, excitation frequencies, coupling angles, and internal loss factors. Numerical results of the vibrational energy distribution showed that the developed compliant and dissipative joint model successfully predicted the joint characteristics of practical structures vibrating in the medium-to-high frequency ranges. Moreover, the intensity distribution of a compliant and dissipative joint is described.

복합 구조물의 레이더 반사면적 해석 프로그램 개발

권현웅,홍석윤,송지훈,Kwon, Hyun-Wung,Hong, Suk-Yoon,Song, Jee-Hun 해양환경안전학회 2014 해양환경안전학회지 Vol.20 No.4

본 연구에서는 복합 구조물의 레이더 반사면적을 해석하기 위한 프로그램 RACSAN을 개발하였다. 본 프로그램은 물리 광학을 기초로 한 고주파 대역에서의 키르히호프 근사법을 기반으로 하고 있다. 또한, 본 프로그램은 물리/기하 광학 혼합방법을 이용하여 복합 구조물의 다중 반사 효과를 고려 할 수 있다. 즉, 기하 광학을 이용하여 다중 반사 시 유효면적을 계산하고 최종 반사면에서는 물리광학을 이용하여 레이더 반사면적을 해석한다. 개발된 프로그램의 신뢰성 확보를 위하여 이론해가 있는 구조물들의 결과들과 비교하여 본 프로그램이 복합 구조물의 레이더 반사면적 해석에 유용하게 사용될 수 있는 것을 확인하였다. In this paper, radar cross section (RCS) analysis program, RACSAN has been developed to predict RCS of complex structures. RACSAN is based on the high frequency range analysis method of Kirchhoff approximation in physical optics (PO). This program can present RCS including multi-bounce effect in complex structures by combination of geometric optics (GO) and PO method. GO method has a concern in the evaluation of the effective area, and PO method is involved in the calculation of RCS for the final effective area that is evaluated by GO method. Comparisons of the predicted results and analytical solutions showed that the developed program could be an effective tool for predicting RCS in complex structures.

Permeable FW-H 방법을 이용한 원형 실린더 주변의 난류유동소음해석

최원석,홍석윤,송지훈,권현웅,정철민,Choi, Woen-Sug,Hong, Suk-Yoon,Song, Jee-Hun,Kwon, Hyun-Wung,Jung, Chul-Min 해양환경안전학회 2014 海洋環境安全學會誌 Vol.20 No.6

난류유동에 의한 소음은 계산비용의 관점에서 음향 상사법을 이용하여 전산유체 기법과 결합해 다양한 해석모델이 연구되고 있다. FW-H 음향상사법을 이용한 유동소음해석의 연구가 활발히 이루어지고 있으나, 기존 문헌들의 결과에서는 계산비용의 관점에서 난류유동에 의한 소음성분을 생략하고 있다. 그러나, 최근의 연구에서 유동소음특성에 있어 난류소음의 중요성이 밝혀진바 있다. 본 논문에서는 RANS 난류모델과 투과성 경계면을 이용한 Permeable FW-H 음향상사법을 이용한 난류유동소음해석에 대해 연구하였다. 2D실린더에 대하여 직접적으로 변동압력을 추출하는 직접법과 난류성분을 고려하지 않은 FW-H 상사법, 또 난류소음의 성분을 포함하는 Permeable FW-H 방법의 경우를 비교하였다. Permeable FW-H 방법을 통해 일반적으로 적용되는 FW-H 방법에서 해석 불가능한 난류에 의한 소음의 영향을 기존의 FW-H 방법과 동일한 계산비용으로 예측할 수 있었고, 적절한 투과성 경계면 설정을 통해 높은 정확도의 해석이 가능했다. Permeable FW-H 방법을 통한 난류유동해석 절차를 확립하였으며, 그 유용성을 확인했다. Varieties of research on turbulent-induced noise is conducted with combinations of acoustic analogy methods and computational fluid dynamic methods to analyze efficiently and accurately. Application of FW-H acoustic analogy without turbulent noise is the most popular method due to its calculation cost. In this paper, turbulent-induced noise is predicted using RANS turbulence model and permeable FW-H method. For simplicity, noise from 2D cylinder is examined using three different methods, direct method of RANS, FW-H method without turbulent noise and permeable FW-H method which can take into account of turbulent-induced noise. Turbulent noise was well predicted using permeable FW-H method with same computational cost of original FW-H method. Also, ability of permeable FW-H method to predict highly accurate turbulent-induced noise by applying adequate permeable surface is presented. The procedure to predict turbulent-induced noise using permeable FW-H is established and its usability is shown.

탄성이론을 이용한 소나 다층구조물의 음향 수신 성능해석

권현웅,홍석윤,송지훈,김성희,전재진,서영수,Kwon, Hyun-Wung,Hong, Suk-Yoon,Song, Jee-Hun,Kim, Sung-Hee,Jeon, Jae-Jin,Seo, Young-Soo 한국음향학회 2013 韓國音響學會誌 Vol.32 No.4

수중무기체계에 있어 소나 탐지 성능은 생존성 향상을 위한 중요한 인자이다. 소나의 음향수신 성능을 파악하기 위해서 탄성이론을 이용하여 소나 다층구조의 음향 성능을 해석하였다. 단순구조물에 대하여 탄성이론을 적용하여 얻은 본 해석 결과를 상용해석프로그램인 ANSYS와 비교하였고, 만족할만한 결과를 얻었다. 검증된 탄성이론을 이용하여 소나 다층구조의 층별 두께 변화에 따른 음압 및 반향음 감소 해석을 수행하였다. 무반향(anechoic)층의 두께가 증가할수록 주파수에 따른 음압이 고르게 분포하고 반향음 감소량이 약간 증가하는 것을 확인하였다. 비결합(decoupling)층과 스틸(steel)층의 경우 두께에 따른 음압의 변화는 거의 없으나 두꺼워질수록 반향음이 약간 감소하는 결과를 나타내었다. 탄소강화플라스틱(Carbon Reinforced Platic, CRP)층의 두께 변화는 음압과 반향음 감소량에 영향이 없는 것을 확인하였다. 따라서 소나 다층구조의 음향성능을 높이기 위해서는 무반향층을 두껍게 하고, 비결합층, 스틸층과 탄소강화플라스틱층은 최소화하는 것이 바람직할 것으로 예상된다. SONAR detection performance is one of the key survivability factors in underwater weapon systems. In order to catch the acoustic ability of SONAR, multilayer SONAR structures are analyzed using the elastic theory. The applied results for the simple models are compared with those from commercial program, ANSYS, and the reliable results are obtained. The analysis of sound pressure level (SPL) and echo reduction (ER) by the thickness change of multilayer SONAR structures are performed using the verified elastic theory. As the thickness of anechoic layer is increased, SPL is distributed evenly and ER is increased slightly with the frequency. In decoupling layers and steel layers, SPL are hardly changed and ER is slightly decreased with the thickness increase of those layers. SPL and ER are not affected by the thickness change of the carbon reinforced plastic (CRP) layer. Therefore, to improve the acoustic ability of multilayer SONAR structures, the thickness increase of the anechoic layer and minimization of the decoupling layer, steel layer and CRP layer are desirable.

함정의 스텔스 설계를 위한 광대역 메타물질 적용 연구

황준태,홍석윤,권현웅,송지훈,Hwang, Joon-Tae,Hong, Suk-Yoon,Kwon, Hyun-Wung,Song, Jee-Hun 한국정보통신학회 2017 한국정보통신학회논문지 Vol.21 No.11

현대 해상전에서 함정의 피탐지율은 생존성에 직접적인 요소이며, 레이다 반사면적(RCS; Radar Cross Section)은 피탐지율에 있어서 주요 변수 중 하나이다. 본 논문에서는 RCS 감소기법 중 하나인 레이다 신호를 흡수하는 특수 재질을 통한 RCS 감소 기법인 RAM(Radar Absorbing Materials) 방법을 이용하여 위협 주파수 대역의 RCS 해석을 수행하였다. 해석 모델은 모형선 모델을 이용하였고, RAM 기법에 적용될 전파흡수체는 최신 전파흡수체 기술인 광대역 메타물질을 적용하였다. 광대역 메타물질은 광대역에서 공진주파수를 갖는 MIK 공진구조와 유연성 기판을 이용하여 모델링을 수행하였고, 광대역 메타물질의 성능 분석을 위하여 전자기파의 흡수율과 반사율에 대한 모의실험을 수행하였다. 또한, 광대역 메타물질 적용에 따른 레이다 반사면적 감소효과를 분석하기 위하여 기존 전파흡수체와의 비교를 통하여 RCS 감소 효과를 분석하였다. When it comes to naval surface warfare, the probability of detection is an important factor in survivability and the Radar Cross Section(RCS) is a major parameter. In this paper, the RCS reduction technology of the Radar Absorbing Material(RAM) method is carried out for the general frequency range for naval warfare. We set the analysis model with the simplified ship model and the wide band metamaterial which is high-tech radar absorbing materials is selected for the RAM method. The modeling of the wide band metamaterial composed of an MIK surface which has the wide band resonant properties and flexible substance and the electromagnetic absorptions and reflections of the wide band metamaterial has been simulated to explore the performance. Also, the wide band metamaterial is compared with the paint absorber to analyze RCS reduction in terms of RCS values.

파워흐름해석법을 이용한 중고주파수 대역 소음해석 프로그램 개발

권현웅(Hyun-Wung Kwon),송지훈(Jee-Hun Song),홍석윤(Suk-Yoon Hong) 대한조선학회 2012 大韓造船學會 論文集 Vol.49 No.5