한국과학기술원 - 응용역학연구실
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KAIST 응용역학 연구실 (Advanced Applied Mechanics Lab.)은 2012년 홍정욱 교수님의 지도 아래 설립된 연구실입니다. 저희 연구실은 유한요소법 (Finite Element Method)을 적용한 구조 시스템의 분석을 수행하고 있습니다. 유한요소법을 적용한 수치해석을 통하여 실질적으로 수행하기 힘든 극한의 하중조건에 대한 응답을 시뮬레이션을 통해 분석하는 연구를 하고 있습니다. 저희 연구의 예로서는 유한요소법을 이용한 Lamb wave 전파 시뮬레이션, 충격과 열 순환 시 전기 회로의 기계적 신뢰성 분석, Thin film blistering에 대한 나노 스케일 수치해석, 충격과 폭발하중으로 인한 구조물의 파괴응답 분석, Peridynamics 등 이 있습니다. 현재 7명의 석사과정 학생들과 2명의 박사과정 학생들로 구성되어있으며, 다양한 협동 연구 및 정기적인 국내/외 학회 참석을 통해 자신의 능력을 펼치고 있습니다.
1) 유한 요소법을 이용한 Lamb wave 어레이 시스템 (Lamb Wave Phased Array)
Lamb wave 생성 분석적 연구는 continuum과 plate 이론을 기반으로 수십 년 동안 진행되었으며, 유한요소분석 (FEA)과 같은 수치적 기법의 개발은 높은 수준의 형상의 계산까지 가능하게 했습니다. Continuum과 Plate 이론, 두 방법은 실험적 결과의 검증을 위해 널리 사용되는 방법입니다. 그러나 수치계산의 대부분은 수치모델을 2차원적인 모델로 단순화하여 수행되어왔습니다. 유전체-기계 결합시스템의 Weak formulation을 사용하여 큰 스케일의 시뮬레이션을 빠르게 실행될 수 있는 알고리즘이 구축되었습니다. 이러한 알고리즘을 통해 레이저를 사용한 구조손상 방법을 조금 더 정밀하고 빠른 분석이 가능 하게 되었습니다.
2) Peridynamics
시스템생물학적 대용량 오믹스 데이터 통합 근육 노화 네트워크 지도 작성 - 전사체를 비롯한 다양한 오믹스 데이터를 통합, 시스템 수준에서 개별 유전자의 발현 특성 및 상호 연관관계를 분석하는 기술이 필요합니다. 예를 들어, 개별 유전자 발현 양상은 양적 질적으로 다른 패턴을 가짐에도 불구하고 전사체 데이터 분석에서는 일괄적인 기준으로 비교 분석되기 때문입니다. 따라서, 이질적인 오믹스 데이터를 통합하고 개별 유전자의 고유 발현 특성을 글로벌 데이터 수준에서 체계적으로 규명하고, 특정 생물학적 샘플에서 개별 유전자발현의 의미와 상호연관성을 새롭게 평가하는 기술이 필요한데, 본 연구실에서는 시스템 생물학 수준에서 전사체 고유 발현 특성과 더불어 유전체, 단백질체 데이터를 통합하여, 근육 노화 과정의 통합 신호전달 네트워크 지도를 작성할 것입니다.
3) 충격 및 폭발하중에 대한 구조물 거동 해석
구조물에 대한 방호설계는 주요 사회기반시설에 적용되고 있습니다. 예상되는 위협에 대한 구조물의 안전성을 확보하기 위해서는, 충격 및 폭발에 의한 하중을 정확히 예측하고 구조물의 거동을 해석하는 것이 요구됩니다. 컴퓨터의 발전으로 유한요소 해석은 과거보다 많은 양의 데이터를 처리할 수 있게 되어, 매우 짧은 시간동안 일어나는 충격 혹은 폭발하중의 해석을 좀더 용이하게 하였습니다. 충격 및 폭발압력의 특성상 직접 실험을 하여 구조물의 안전성을 예측하는 것은 제한적이므로, 구조물의 안전성과 경제성을 동시에 달성이 가능하도록 전산수치해석을 통하여 하중의 산정 및 거동 분석을 하고 있습니다.
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