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유형주,박경동,Ryu Hyung-Ju,Park Keyung-Dong 한국마린엔지니어링학회 2005 한국마린엔지니어링학회지 Vol.29 No.4
The lightness of components required in automobile and machinery industries is requiring high strength of components. Therefore this requirement is accomplished as the process of shot-peening method that the compressive residual stress is made on the metal surface as one of various improvement methods. Special research is, therefore, needed about compressive residual stress on the metal surface in the process of shot-peening method. Therefore, in this paper the effect of compressive residual stress of spring steel(JISG SUP-9) by shot-peening on fatigue crack growth characteristics in environmental condition(temperature) and mechanical condition(shot velocity, stress ratio) was investigated with considering fracture mechanics. By using the methods mentioned above, the following conclusions have been drawn. (1) The fatigue crack growth rate(da/dN) of the shot-peened material was lower than that of the un-peened one. In high temperature range. fatigue crack growth rate decreased with increasing temperature range, while fatigue crack growth rate increased by decreasing temperature in low temperature. (2) Fatigue life shows more improvement in the shot-peened material than in the un-peened material. And compressive residual stress of surface on the shot-peen processed operate resistance force of fatigue crack propagation.
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Irrigation Control for Improving Irrigation Efficiency in Coir Substrate Hydroponic System
유형주,CHOIEUN YOUNG,이용범 (사) 한국생물환경조절학회 2015 생물환경조절학회지 Vol.24 No.3
The objectives of this study were to determine optimal length of off-time between irrigation cycles to improve irrigation efficiency using a frequency domain reflectometry (FDR) sensor-automated irrigation (FAI) system for tomato (Solanum lycopersicum L.) cultivation aimed at minimizing effluent from coir substrate hydroponics. For treatments, the 5-minute off-time length between 3-minute run-times (defined as 3R5F), 10-minute off-time length between 3-minute run-times (defined as 3R10F), or 15-minute off-time length between 5-minute run-times (defined as 5R15F) were set. During the 3-minute or 5-minute run-time, a 60mL or 80mL of nutrient solution was irrigated to each plant, respectively. Until 62 days after transplant (DAT) during the autumn to winter cultivation, daily irrigation volume was in the order of 3R5F (858mL) > 5R15F (409mL) > 3R10F (306mL) treatment, and daily drainage ratio was in the order of 3R5F (44%) > 5R15F (23%) > 3R10F (14%). Between 63 and 102 DAT, daily irrigated volume was in the order of 5R15F (888mL) > 3R5F (695mL) > 3R10F (524mL) with the highest drainage ratio, 19% (±2.6), at the 5R15F treatment. During the spring to summer cultivation, daily irrigation volume and drainage ratio per plant was higher in the 3R5F treatment than that of the 3R10F treatment. For both cultivations, a higher water use efficiency (WUE) was observed under the 3R10F treatment. Integrated all the data suggest that the optimal off-time length is 10 minutes.
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여수로 방류에 따른 여수로 바닥슬래브의 손상 발생원인 수치모의 검토
유형주,신동훈,김동현,이승오 한국방재안전학회 2021 한국방재안전학회 논문집 Vol.14 No.4
Recently, as the occurrence frequency of sudden floods due to climate variability increased, the damage of aging chuteway slabs of spillway are on the rise. Accordingly, a wide array of field survey, hydraulic experiment and numerical simulation have been conducted to find the cause of damage on chuteway slabs. However, these studies generally reviewed the flow characteristics and distribution of pressure on chuteway slabs. Therefore the derivation of damage on chuteway slabs was relatively insufficient in the literature. In this study, the cavitation erosion and hydraulic jacking were assumed to be the causes of damage on chuteway slabs, and the phenomena were reproduced using 3D numerical models, FLOW-3D and COMSOL Multiphysics. In addition, the cavitation index was calculated and the von Mises stress by uplift pressure distribution was compared with tensile and bending strength of concrete to evaluate the possibility of cavitation erosion and hydraulic jacking. As a result of numerical simulation on cavitation erosion and hydraulic jacking under various flow conditions with complete opening gate, the cavitation index in the downstream of spillway was less than 0.3, and the von Mises stress on concrete was 4.6 to 5.0 MPa. When von Mises stress was compared with tensile and bending strength of concrete, the fatigue failure caused by continuous pressure fluctuation occurred on chuteway slabs . Therefore, the cavitation erosion and hydraulic jacking caused by high speed flow were one of the main causes of damage to the chuteway slabs in spillway. However, this study has limitations in that the various shape conditions of damage(cavity and crack) and flow conditions were not considered and Fluid-Structure Interaction (FSI) was not simulated. If these limitations are supplemented and reviewed, it is expected to derive more efficient utilization of the maintenance plan on spillway in the future. 최근 기후변동성으로 인하여 집중호우의 발생빈도 및 강우강도 증가로 노후화된 여수로 바닥슬래브 표면에서의 손상이 발생하여 잦은 보수·보강이 필요한 실정이다. 이를 위해 현장조사, 수리모형 실험 및 수치모형 실험을 통하여 여수로 방류에 따른 손상발생 원인검토에 관한 연구가 많이 진행되어 왔다. 그러나 대부분의 연구는 일반적으로 여수로의 흐름특성 및 압력분포에 대한 검토를 수행하였을 뿐 손상의 근본적인 발생원인 규명에 관한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 여수로 바닥슬래브 손상발생 원인을 도출하기 위해 공동침식 및 수력잭킹(hydraulic jacking)으로 인한 콘크리트 탈락관점에서 3차원 수치모형인 FLOW-3D와 COMSOL Multiphysics를 사용하여 검토하였다. 또한 공동지수를 산정하고 압력분포로 인하여 구조물이 받는 응력과 콘크리트의 인장·굽힘강도를 비교하여 공동침식 및 수력잭킹으로 인한 콘크리트 탈락 발생 가능성을 확인하였다. 수문 완전개도 조건에서 여수로 방류에 따른 공동침식 및 수력잭킹에 대하여 수치모의를 수행한 결과, 여수로 하류부에서 공동지수가 0.3 미만으로 공동침식 발생 가능성을 확인하였고, 공동부 및 균열부에서 압력분포에 따라 콘크리트가 받는 응력은 4.6~5.0 MPa로 콘크리트 인장강도와 굽힘강도와 비교를통하여 지속적인 압력변동으로 인한 콘크리트의 피로파괴 또는 휨파괴 가능성을 확인하였다. 따라서 여수로 고유속 흐름에 의한 공동현상 및 수력잭킹이 여수로 바닥슬래브 손상발생의 다양한 원인 중 하나로 판단하였다. 그러나 본 연구는 다양한 형상 조건 및 방류 시나리오를 적용하고 유체-구조물 상호작용(Fluid-Structure Interaction, FSI)모의를 수행하지 못하였다는 한계점이 있다. 이에 향후에는한계점을 보완하여 검토한다면 보다 효율적이고 효과적인 여수로 유지관리 방안 도출이 가능할 것으로 기대한다.
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유형주,민세홍 한국재난정보학회 2020 한국재난정보학회 학술대회 Vol.2020 No.11
2020년도에 물류창고에서 큰 화재 2건이 발생하였다. 4월 29일에 발생한 이천 물류창고 화재에서는 38명이라는 귀중한 생 명을 잃었고 4월 21일에 발생한 군포 물류창고 화재에서는 약 220억 원이라는 재산피해가 있었다. 계속해서 되풀이 되고 있는 물류창고 화재에 대한 위험성과 물류창고라는 특성을 분석하여 이에 대한 대책을 국내법과 NFPA를 비교 분석하여 passive system, active system 및 유지관리 관점으로 제시하고자 한다.
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시계열 자료의 예측을 위한 자료 기반 신경망 모델에 관한 연구: 한강대교 수위예측 적용
유형주,이승오,최서혜,박문형 한국방재안전학회 2019 한국방재안전학회 논문집 Vol.12 No.2
Recently, as the occurrence frequency of sudden floods due to climate change increased, the flood damage on riverside social infrastructures was extended so that there has been a threat of overflow. Therefore, a rapid prediction of potential flooding in riverside social infrastructure is necessary for administrators. However, most current flood forecasting models including hydraulic model have limitations which are the high accuracy of numerical results but longer simulation time. To alleviate such limitation, data driven models using artificial neural network have been widely used. However, there is a limitation that the existing models can not consider the time-series parameters. In this study the water surface elevation of the Hangang River bridge was predicted using the NARX model considering the time-series parameter. And the results of the ANN and RNN models are compared with the NARX model to determine the suitability of NARX model. Using the 10-year hydrological data from 2009 to 2018, 70% of the hydrological data were used for learning and 15% was used for testing and evaluation respectively. As a result of predicting the water surface elevation after 3 hours from the Hangang River bridge in 2018, the ANN, RNN and NARX models for RMSE were 0.20 m, 0.11 m, and 0.09 m, respectively, and 0.12 m, 0.06 m, and 0.05 m for MAE, and 1.56 m, 0.55 m and 0.10 m for peak errors respectively. By analyzing the error of the prediction results considering the time-series parameters, the NARX model is most suitable for predicting water surface elevation. This is because the NARX model can learn the trend of the time series data and also can derive the accurate prediction value even in the high water surface elevation prediction by using the hyperbolic tangent and Rectified Linear Unit function as an activation function. However, the NARX model has a limit to generate a vanishing gradient as the sequence length becomes longer. In the future, the accuracy of the water surface elevation prediction will be examined by using the LSTM model. 최근 이상기후로 인한 집중호우에 따른 하천변 사회기반시설의 침수피해가 증가하고 있으며, 침수 가능성 여부에 대한 신속한 예·경보가 필요한 실정이다. 일반적인 홍수 예·경보는 하천수위를 이용하고 있으며, 수치모형을 이용하여 하천수위를 예측하는 연구가 대부분이었다. 그러나 수치모형을 이용한 하천수위 예측은 결과가 정확한 반면 수치모의 시간이 오래 소요된다는 한계점이 있어 최근에는 인공신경망 등을 적용한 자료기반의 수위예측 모형이 많이 이용되고 있다. 하지만 기존의 인공신경망을 활용한 수위예측 연구는 시간적 매개변수를 고려하지 못하였다는 한계점이 존재한다. 본 연구에서는 시간적 매개변수(Time delay= 2시간)를 고려한 NARX 신경망 모형을 사용하여 한강대교의 수위를 예측하였다. 또한 NARX 모형의 적합성을 판단하기 위하여 인공신경망(ANN) 모형과, 순환신경망(RNN)모형의 결과와 비교하였다. 2009년에서 2018년까지 10년간의 수문자료를 이용하여 70%를 학습시키고 검정과 평가에 15%를 사용하여 2018년의 한강대교 3시간 후 수위를 예측한 결과 평균제곱근오차(RMSE)의 경우 ANN, RNN, NARX model이 각 각 0.20 m, 0.11 m, 0.09 m, 평균절대오차(MAE)의 경우, 각각 0.12 m, 0.06 m, 0.05 m, 첨두수위 오차(Peak Error)는 각각 1.56 m, 0.55 m, 0.10 m로 나타났다. 연구 대상지역에 대한 시간적 매개변수를 고려한 예측 결과의 오차분석을 통하여 NARX 신경망 모형을 사용 하는 것이 수위예측 모형 구축이 가장 적합한 것으로 나타났다. 이는 NARX 신경망 모형이 과거의 입력자료를 고려함으로써 시계열 자료의 변동 추세도 학습 할 수 있으며, 또한 모형 내 활성함수를 쌍곡선탄젠트(Hyperbolic tangent) 및 Rectified Linear Unit(ReLU) 함 수를 사용하여 고수위 예측 시에도 정확한 예측 값을 도출할 수 있기 때문이다. 그러나 NARX 신경망 모형은 시퀀스 길이가 길어짐에 따라 기울기 소실문제(Vanishing gradient)가 발생하는 한계점이 있어 향후에는 이를 보완한 LSTM(Long Short Term Model)모형을 이용하여 수위예측의 정확도를 검토하고자 한다.
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