패러데이의 전자기 유도법칙을 이용한 단진자의 운동 분석

이상호,손상호 한국물리학회 2017 새물리 Vol.67 No.3

The purpose of this study is to analyze and evaluate the movement of a pendulum by using an experiment for Faraday's law of electromagnetic induction. The microcomputer-based laboratory (MBL) experimental apparatus was used in the experiment, which helps high-school students to measure data easily on the basis of electromagnetic induction and a pendulum. A neodymium magnet pendulum moving over a solenoid yields a current according to Faraday's law of electromagnetic induction. The periodic motion of the pendulum leads to a periodic current signal in the MBL apparatus. From the periodic signal of the electromagnetic induction current, one can measure the period of the pendulum and compare it to the theoretical value. Furthermore, from the measured period, one can evaluate the gravitational acceleration constant $g$ and compare it with the gravitational acceleration constant for the place where the experiment was conducted. 고등학교 학생들에게 쉽게 전자기 유도법칙을 이해시키고자 자석을 단진동 시켜 주기적으로 바뀌는 유도전류로부터 단진자의 운동을 분석해 보았다. 코일 위에 네오디뮴 자석을 움직이게 하는 진자가 패러데이의 전자기 유도법칙에 의한 유도 전류를 만들면, 진자의 주기적인 운동이 MBL 장치에서 주기적인 유도전류 신호를 만들었다. 유도전류의 주기를 실험적으로 측정하고 단진자의 이론적인 주기값과 비교해 보았더니 0.5\% 오차범위 내에서 서로 일치하였다. 측정된 단진자의 주기와 줄의 길이로부터 중력가속도 $g$를 계산하고 실험이 수행되는 곳에서 알려져 있는 중력가속도 $g'$와 비교해 보았더니 오차범위 1\% 내에서 일치하였다. 단진자의 운동으로 자속의 변화를 일으켜 전자기 유도현상을 확인하였으며 유도전류의 시간변화로부터 단진자의 주기, 중력가속도 값과 같은 역학적 인자를 비교적 정확하게 분석할 수 있었다. 이론적으로 단진동 운동에 대한 오차율을 산정해 본 결과, 유도전류에 의해 발생한 자기장과 자석사이의 상호인덕턴스 효과는 단진자의 운동에 영향을 줄만한 구속조건이 되지 못했다. 단진자 운동과 패러데이의 전자기유도법칙을 동시에 이해시킬 수 있는 하나의 실험장치가 제안되었다.

주기 가속도 위상변화에 따른 협착 및 분지 혈관의 혈류 특성에 대한 수치해석적 연구

노경철(K.C. Ro),조성욱(S.W. Cho),이성혁(S.H. Lee),유홍선(H.S. Ryou) 한국전산유체공학회 2008 한국전산유체공학회지 Vol.13 No.3

The present study is carried out in order to investigate the effect of the periodic acceleration in the stenosed and bifurcated blood vessels. The blood flow and wall shear stress are changed under body movement or acceleration variation. Numerical studies are performed for various periodic acceleration phase angles, bifurcation angles and section area ratios of inlet and outlet. It is found that blood flow and wall shear stress are changed about ±20 % and ±24 % as acceleration phase angle variation with the same periodic frequency. also wall shear stress and blood flow rate are decreased as bifurcation angle increased.

장주기 성분 지진파에 의한 고층 건축 구조물의 응답특성에 관한 실험적 연구

백종훈,오상훈 한국외국어대학교 국제지역연구센터 2014 국제지역연구 Vol.18 No.3

Michoacan Mexico City 지진(규모 8.1, 1985, Mexico), Tokachi-oki 지진(규모 8.0, 2003,Japan), Tohoku 지진(규모 9.1, 2011, Japan)에서는 진원지로부터 200km ~800km 이상 떨어져 있는 원거리 지역에 위치한 중·고층 규모의 구조물에 피해가 발생하였다. 이는 일반적으로고주파의 특성을 갖는 지진파가 원거리 지역까지 전달되는 과정에서 장주기화 되고, 특히 지반이 연약한 지역에서는 지진가속도가 증폭되어 그 피해가 더욱 커진 것으로 예상된다. 우리나라는 중·약진지역으로 분류되나, 최근 그 폭발 가능성이 제기되고 있는 백두산 화산에 의한지진과 일본 지역에서 발생할 수 있는 큰 규모의 지진에 대하여 연약지반에 고층 건물들이 밀집하여 있는 서울강남, 인천송도, 부산 해운대 등의 지역에 지진파의 장주기화에 따른 피해발생 가능성이 존재한다. 이에 본 연구에서는 전 세계적으로 발생한 장주기 성분 지진에 의한피해사례와 지진기록을 분석하고, 이를 바탕으로 장주기 지진파에 대한 고층 건축물의 응답특성을 파악하기 위하여 진동대 실험을 수행하고, 그 결과를 분석하였다. 연구 결과, 국내 지역에 장주기 성분 지진이 도달할 경우, 고층 건물들은 높은 가속도 응답증폭비율로 인하여 그피해 발생 가능성이 높은 것으로 나타나 이에 대한 대비가 필요 할 것으로 판단된다. In Michoacan Mexico City Earthquake(Magnitude 8.1, 1985, Mexico), Tokachi-oki Earthquake(Magnitude 8.0, 2003, Japan), Tohoku Earthquake(Magnitude 9.1, 2011, Japan), mid & high-risestructures located in the remote area of 200km~800km or more away from the epicenter were mainlydamaged. In the course of seismic waves with the characteristics of high frequency are transmitted tothe long distance region, it becomes long periodization. In areas of weak ground, particularly seismicacceleration is amplified and it is expected that the damage is further increased. South Korea isclassified as region of low-to moderate seismicity, but there exist the possibilities of damage bylong-period strong motion in case of Gangnam, Songdo, and Haeundae regions. In this study, we analyze the components of the long-period earthquakes and earthquake recordedcases occurred worldwide, performed the shaking table test to figure out the response characteristicsof a high-rise buildings on the long-period seismic waves and analyzed the results. Results of thestudy, when the earthquake of long-period component has reached the regions of domestic areas, wepredicted that there exist possibilities of damage to high-rise buildings because of high accelerationamplification rate. In conclusion, it is needed that we need to prepare for it.

공용중인 고속철도 교량의 내진설계기준 변경에 따른 해석법 비교

김도균(Do-Kyoun Kim),장한택(Han-Teak Jang),오영석(Young-Seok Oh) 한국철도학회 2012 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2012 No.10

본 논문은 공용중인 고속철도 교량에 대한 최초 내진설계 시 적용된 등가정적하중법(Equivalent Lateral Force Procedure;ELFP)과 현재 내진해석에 적용되는 응답스펙트럼법(Response Spectrum Analysis;RSA)을 비교 분석한다. 본 논문에 대상 모델은 PSC Box형태의 상부를 갖는 교량에 대해 이상화 모델과 수학적 모델을 이용하여, ELFP와 RSA의 해석법 비교를 위해서 동일한 지반가속도 조건에서 비교되었다. 이는 현행 내진 1등급교량의 경우 가속도계수가 0.154g이고, 고속철도 설계 당시 가속도계수가 0.14g이기 때문이다. 교량의 교축 및 교축직각 방향의 모드별 고유주기 성분과 지진력의 차이에 따라 교량의 최대 처짐값에 차이가 확인되었다. 이는 ELFP에서 가정한 조합응답계수에 따라 큰 차이를 보이는 것으로 고려된다. This paper is compared ELFP(Equivalent Lateral Force Procedure) with RSA(Response Spectrum Analysis) for the using the high speed railway bridge where ELFP was used for the seismic design and RSA is currently used. In this paper, it is compared with ELFP and RSA when the same ground acceleration conditions for the target model using a mathematical model and the idealized model to the bridge with a PSC Box girder. Because the current 1st seismic rating bridge of acceleration coefficient is 0.154g, ELFP’s is 0.14g when the high speed railway is designed at that time. It is confirmed the difference of maximum displacement that is from earthquake load depending on natural period to the lateral and transverse mode of the bridge. It is considered the large difference according to the combined response coefficient assumed the ELFP.

실습선 한바다호의 운항성능에 관한 연구(II)

정창현(Chang-Hyun, Jung),이윤석(Yun-Sok, Lee) 한국항해항만학회 2008 한국항해항만학회지 Vol.32 No.5

해상 상태가 거칠어짐에 따라 선체동요로 인하여 선박에 승선 중인 승객 및 승무원은 멀미 증상을 호소하기도 하고, 졸음 증상, 어지럼증, 두통 및 복통 등을 초래하기도 한다, 심한 경우에는 생리적으로 회복하기 힘들 정도의 심각한 장애를 겪기도 한다. 또한, 의욕(동기부여) 감소, 숙련도 저하, 인지능력 및 판단력 저하 등 정신적 활동의 지연이나 오류를 유발하는 둥 활동성 및 작업수행 능력이 현저히 떨어지기도 한다. 본 논문에서는 멀미의 발생 맞 작업수행과 관련된 대표적인 국제 표준안을 살펴보았고, 실습선에 승선 중언 실습생들을 대상으로 수차례에 걸쳐 설문조사를 실시하여 승선감을 평가하였다 그 결과, 멀미 중상을 유발하는 주요소가 상하가속도임을 확인하였고. 그 크기(수준)는 0.2g 이상으로 분석되었다. 또한, 속력 또는 침로를 변경하여 파도와의 만남주기가 4~8초의 범위에서 벗어나도록 항해함으로써 멀미 증상을 완화시킬 수 있는 방안을 제시하였다. When a vessel is underway in a heavy weather, passengers and crew suffer from seasickness caused by ship motions such as pitch, heave or roll, or all combined Sickness induces drowsiness, dizziness, headache, stomachache etc, in extreme conditions, they are met with a serious trouble which is physiologically unrecoverable. It results in weakening of spiritual activities or making errors from decrease of motivation, dropping off skills, poor recognition and poor judgement. In this paper, it was examined the international standards concerning the occurrence of sickness and the execution of works, also evaluated the boarding comfort by conducting several times of questionnaire on cadets boarding on the training ship HANBADA As a result, it was confirmed that the main factor of occurring the sickness was the vertical acceleration and the level was more than 0.2g. Also, it was presented the way how to reduce the sickness by changing the speed and/or course in relation to the encounter period.

곡률이 있는 이력형 스트립 댐퍼의 감쇠 성능 평가

이재원,김용곤,김종훈,최정호,김동백 한국재난정보학회 2023 한국재난정보학회 논문집 Vol.19 No.3

연구목적: 이력형 댐퍼에 하중이 작용할 때 편심 등에 의해서 부재가 면 외 방향으로 거동으로 거동하는 것을 방지하여 응력-변형율 곡선의 불규칙성을 개선하고 감쇠효과의 계산 시 정확성을 기하고자 하는 것이 본 연구의 목적이다. 연구방법: 본 연구에서 사용하는 강재 스트립의 제원은 동일하게 하되 각각의 댐퍼를 구성할 스트립의 곡율은 다르게 한다. 곡율이 다른 각각의 강재 스트립을 댐퍼 1개당 3개씩 정삼각형으로 배치하여 곡율이 다른 5개의 댐퍼를 제작한 후 반복하중 실험을 수행하고, 에너지 소산량을 계산하여 댐퍼의 감쇠성능을 측정하였다. 연구결과: 시험의 결과 댐퍼 중에서 초기곡율이 조금이라도 있는 경우는 없는 경우보다 에너지 소산량은 상당히 감소하지만, 곡율의 크기에 따른 에너지 소산량의 변화는 크지 않으며, 곡율의 유무가 중요한 변수로 사료된다. 결론: 댐퍼를 적용한 해석적 검토에서 주기는 T=0.3sec에서 T=0.536sec로 약 78.7% 정도 장주기화 되었고, 응답 스펙트럼 가속도는 Sa=0.54g에서 Sa =0.229g로 줄었으므로 댐퍼의 감쇠효과는 충분히 존재한다. Purpose: The purpose of this study is to improve the irregularity of the stress-strain curve and to ensure accuracy when calculating the damping effect by preventing members from moving in the off-plane direction due to eccentricity when loads are applied. Method: The specifications of the steel strips used in this study are the same, but the curvature of the strips to constitute each damper is different. Each steel strip with different curvature was arranged in an triangle, three dampers with different curvature were made, and repeated load tests were conducted, and the amount of energy dissipation was calculated to measure the performance of the damper. Results: The amount of energy dissipation significantly decreases compared to the case where there is no initial curvature, and the change in the test energy dissipation amount according to the size of the curvature is not large, and the presence or absence of the hyperbolic rate is considered an important variable. Conclusion: The period is about 78.7% longer from T=0.3 to T=0.536sec, and the response spectrum acceleration is reduced from Sa=0.54g to Sa=0.229g, so the damping effect of the damper is sufficient.

점탄성 유체의 난류 해석을 위한 수정된 k-ε 난류모델 개발 및 혈류역학에의 적용

노경철(K.C. Ro),유홍선(H.S. Ryou) 한국전산유체공학회 2010 한국전산유체공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.5

This article described that a high Reynolds number version of a turbulence model was modified by using drag reduction to analyze the turbulent flows of non-Newtonian fluid with visco-elastic viscosity and it was applied hemodynamics which was representative of visco-elastic fluid. The turbulence characteristics of visco-elastic fluid was expanded viscous sublayer region and buffer layer region by drag reduction phenomenon, and also Newtonian turbulence models does not predict because viscosity was related with shear rate of fluid flow. Hence, numerical simulation using a modified turbulence model was conducted under the same conditions that were applied to obtain the experiment results and previous turbulence models and then the numerical investigation of turbulent blood flow in the stenosed artery bifurcation under periodic acceleration of the human body.

점탄성 유체의 난류 해석을 위한 수정된 k-ε 난류모델 개발 및 혈류역학에의 적용

노경철(K.C. Ro),유홍선(H.S. Ryou) 한국전산유체공학회 2010 한국전산유체공학회지 Vol.15 No.4

This article describes the numerical investigation of turbulent blood flow in the stenosed artery bifurcation under periodic acceleration of the human body. Numerical analyses for turbulent blood flow were performed with different magnitude of periodic accelerations using a modified turbulence model which was considering drag reduction of non-Newtonian fluid. The blood was considered to be a non-Newtonian fluid which was based on the power-law viscosity. In order to validate the modified k-ε model, numerical simulations were compared with the standard k-ε model and the Malin's low Reynolds number turbulence model for power-law fluid. As results, the modified k-ε model represents intermediate characteristics between laminar and standard k-ε model, and the modified k-ε model showed good agreements with Malin's verified power law model. Moreover, the computing time and computer resource of the modified k-ε model were reduced about one third than low Reynolds number model including Malin's model.

협착을 수반한 분기혈관에서의 주기 가속도 영향에 따른 혈류유동의 수치해석적 연구

노경철(Kyoung Chul Ro),이성혁(Seong Hyuk Lee),유홍선(Hong Sun Ryou) 대한기계학회 2008 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2008 No.5

The present study are carried out in order to investigate effect of a periodic acceleration force in stenosed and bifurcated blood vessel. The blood flow and wall shear stress are changed under body movement or gravity variation. Numerical studies are performed with different periodic acceleration conditions and a bifurcation angle. It is found that blood flow and wall shear stress are changed about ±12.5% and ±24% as a acceleration phase angle variation with a same periodic frequency. also wall shear stress at inner(after bifurcation) wall is decreased as increasing bifurcation angle.

기하 형상비에 따른 납 충격 프로그래머의 가속도 주기 특성에 관한 연구

양태호(Tae-Ho Yang),이영신(Young-Shin Lee) 대한기계학회 2013 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2013 No.12

In this study, the lead shock programmer with truncated shape was studied. As the low elastic modulus of the lead, various acceleration periodic characteristics of the test bed were changed. The bottom diameter and height of the conical shock programmer was design parameter of the shock programmer. The above diameter, bottom diameter and height of the lead shock programmer with truncated shape were design parameters of the shock programmer. The velocity of the impactor was 3 m/s. The aspect ratio of the conical shock programmer was applied height over the bottom diameter (h1/D1) of the shock programmer. Two type of the truncated shock programmer was applied that one was height over the bottom diameter (h2/Dbot) of the shock programmer and the top diameter over the bottom diameter (Dtop/Dbot) of the shock programmer. The range of all aspect ratios in this paper was applied 0.2 to 5. The time history on the acceleration of the test bed by simulation was compared under various parameters