회색 격자 볼츠만 방법을 이용한 스마트 구조 복합체의 고급 투수 해석

학위논문(석사) -- 서울대학교대학원 : 공과대학 건설환경공학부, 2023. 2. 문주혁.Smart maintenance of built environments is gaining more importance due to the aging of the structures. Since the built environments are mostly constructed with concrete, durability assessment methods such as permeability analysis and ionic diffusivity analysis have been utilized. Meanwhile, accurate simulation method for predicting the durability performance has not been well developed due to the complexity of materials. Experimental methods need large sample from built structure and long time, and numerical methods have limitations due to the resolution of the pore structures and complex boundaries. In this study, the permeability analysis is performed with the lattice Boltzmann method to overcome those limitations. The focus of the study is on development of efficient image-based lattice Boltzmann method that considers effect of pore structures below image resolution. The gray lattice Boltzmann method (GLBM) with hybrid MPI-OpenMP parallelization is proposed and implemented. The stability and accuracy of the code are tested for mortar samples with interconnected pore structures. The gray lattice Boltzmann simulation is conducted for the cement samples with different water to cement ratio which have percolated pore structures in images due to the resolution. The results show high accuracy with improved time of simulation. The method developed herein can be utilized for smart maintenance of infrastructure. Furthermore, overcoming limitations in image-based numerical methods for porous composites is suggested as a future study전 세계적으로 구조물의 노후화로 인해 구조물 스마트 유지관리의 필요성이 증가하고 있다. 기존의 사회기반 시설들은 콘크리트로 시공되기 때문에 투수 계수 측정 또는 이온 확산 계수 측정 등 실험적 방법들을 활용하여 콘크리트 내구성 평가를 진행하고 있으나, 비파과적인 방법이나 다양한 환경을 고려한 수치해석 방법과 같은 스마트 구조물 유지 방법은 적용되지 못하고 있는 상황이다. 실험적 방법들은 실제 구조물에서 큰 샘플을 채취하여 시편을 파괴하면서 긴 시간동안 측정을 해야하는 단점을 가지고 있고, 기존의 수치해석적 방법들은 이미지의 해상도와 콘크리트와 같은 복잡한 공극 구조에 대한 해를 구하는 어려움 등의 한계를 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 한계를 극복하기 위한 수치해석적 방법인 격자 볼츠만 방법을 활용한 투수 계수 평가 방법을 제시하였다. 본 연구의 중점은 이미지의 해상도보다 작은 공극 구조를 고려한 효율적인 이미지 기반 수치 해석 방법의 개발에 있다. 이를 위하여 Hybrid MPI-OpenMP 병렬화를 활용한 회색 격자 볼츠만 방법이 제안하였다. 회색 격자 볼츠만 방법을 활용한 프로그램의 수렴성과 정확도를 연결된 공극을 갖는 모르타르 샘플을 통하여 확인하였다. 그리고 본 방법을 이미지 해상도 이하의 공극으로 인해 비연결 공극을 갖는 물 시멘트비가 서로 다른 Ordinary Portland Cement 샘플들에 대하여 적용하였다. 시뮬레이션은 빠른 속도를 보였고, 결과는 실험값의 경향성을 복원하고, 기존 시뮬레이션 연구들의 결과와 비교하여 정확했다. 개발된 방법은 사회기반 시설들의 스마트 유지관리에 활용될 수 있으며, 더 나아가 기존의 콘크리트의 투수 계수 평가를 위한 이미지 기반 시뮬레이션 방법들의 한계를 극복하는 방법 및 차후 연구를 통한 개선점이 제시되었다.Chapter 1. Introduction 1 1.1 Study Background 1.2 Purpose of Research Chapter 2. Methodology 4 2.1 Sample Preparation for Cemented Sandstone 2.2 Sample Preparation for Ordinary Portland Cement 2.3 The Lattice Boltzmann Method 2.4 The Gray Lattice Boltzmann Method 2.5 The solid Fractions of Hydrated Phase 2.6 Hybrid MPI-OpenMP Parallelization Chapter 3. Results & Discussion 22 3.1 The Lattice Boltzmann Method 3.2 The Gray Lattice Boltzmann Method 3.3 Speedup and Convergence of Simulation Chapter 4. Conclusion 30 Bibliography 32 초록 34석

Method for producing microalgae with thinned cell wall by controlling expression of polysaccharide lyase or cellulose synthase

국

Method for producing transgenic Nannochloropsis salina with increased biomass using RHP1 gene from Chlamydomonas reinhardtii

본 발명은 클라미도모나스 레인하드티 유래 RHP1 유전자를 이용한 바이오매스가 증가된 형질전환 난노클로롭시스 속 미세조류의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 본 발명은 클라미도모나스 레인하드티(Chlamydomonas reinhardtii) 유래의 RHP1 유전자를 난노클로롭시스 속 미세조류에 과발현시킴으로써, 난노클로롭시스 속 미세조류 형질전환체(CrRHP1)의 세포 내 Ci(inorganic carbon) 농도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 이의 생장속도를 크게 증가시킬 수 있으므로, 바이오에너지용 난노클로롭시스 속 미세조류의 생산성을 높이는데 매우 유용하게 사용될 수 있다.국

The low frequency characteristics of a membrane-cavity system

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 기계공학과, 1999.2, [ iii, 97 p. ]한국과학기술원 : 기계공학과

Method for patterning of hemispherical photonic crystallines and fabrication of photonic crystals with various shapes using photocurable colloidal suspensions

본 발명은 광중합 가능한 콜로이드 분산매를 이용한 광결정의 반구 패턴화 및 다양한 모양의 광결정 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부에 고농도의 콜로이드 입자를 함유하는 광중합 가능한 단량체 용액을 높은 접촉각을 이루는 친유성 표면에 규칙적으로 패턴화하여 경화시킴으로써 반구 형태의 광결정 패턴을 제조하거나, 콜로이드 용액을 미세관을 포함하는 다양한 형틀에 도입시킴으로써 다양한 모양의 광결정을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 분산매를 이용한 광결정은 반사형 화면표시장치의 화소를 비롯한 다양한 응용성을 갖는다

열적 안정성을 가지며 고분자가 높은 밀도로 덮인 금 나노입자가 고분자 매트릭스에서 갖는 거동에 관한 연구

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 생명화학공학과, 2011.2, [ vi, 65 p. ]Thermally stable core-shell gold nanoparticles with highly-grafted polymer shells were synthesized by com-bining reversible addition-fragmentation transfer (RAFT) polymerization and click chemistry of copper-catalyzed azide-alkyne cycloaddition. (CuAAC) First, alkyne-terminated poly(styrene-b-4-vinylbenzyl chlo-ride) (Alkyne-PS-b-P4BC) was prepared from the alkyne-terminated RAFT agent. And azide functionalized gold nanoparticles (Au-$N_3$) were prepared by the functionalization of gold nanoparticles with 1-bromo-11-undecanethiol followed by nucleophilic substitution with sodium azide. The reaction was confirmed by NMR and FTIR. And then alkyne-PS-b-P4BC was coupled to Au-$N_3$ by CuAAC in THF in the presence of copper(II) sulfate and sodium ascorbate. Careful characterization using FTIR, UV-VIS, and TGA showed that PS chains were successfully grafted onto Au nanoparticle surface with high grafting density. To prove the importance of highly packed polymer shell on the nanoparticles, our PS coated Au nanoparticles (PS-Au1) were added into the PS and PS-b-P2VP matrix, respectively. For control sample, another PS-Au nano-particle was made by conventional “grafting to” approach (PS-Au2) and their behavior in PS-b-P2VP matrix was compared. TEM and UV-VIS analysis clearly showed that PS-Au1 nanoparticles were well dispersed in the PS matrix without any aggregation. Whereas the PS-Au2 nanoparticles were strongly segregated to the interface between PS and P2VP domains due to the favorable interaction between the P2VP matrix chains and the exposed Au bare surface, the PS-Au1 nanoparticles with high grafting density were mainly located in the PS domain. In addition, all PS-Au1 nanoparticles were found without any aggregation at annealing of 220 °C for 2 days. Our simple but powerful approach can be easily extend to many core-shell inorganic nanoparticles.한국과학기술원 : 생명화학공학과