Triphenylsulfonium 양이온(TPS)은 잘 알려진 광산 생성자(photoacid generator, PAG)중 하나로 양이온성 중합반응(cationic polymerization)의 개시제로 널리 사용됐으며, 유기발광다이오드의 활성층, 폴리머 발광다이오드의 전자주입층을 구성하는 재료로도 사용되고 있다. TPS는 200nm 주변의 빛을 흡수하면 탄소-황 결합이 끊어져 페닐 라디칼과 diphenylsulfonium 양이온 라디칼로 분해되는 것이 알려져 있다. 본 연구에서는 밀도범함수이론과 시간의존 밀도범함수이론을 이용 triphenylsulfonium 이온의 광학적 특성을 조사하였다. 가장 안정한 구조를 기준으로 자외선 흡광 스펙트럼을 계산하였고, 실험값에 잘 맞는 것을 확인하였다. TPS의 빛에 의한 해리 과정을 알아보기 위해 페닐-황 결합 길이를 변화시키며 TPS의 흡광 스펙트럼을 계산, 여기상태 포텐셜 에너지 곡선을 구할 수 있었다. 결합의 분해에 이용되는 상태들은 주로 점유 분자 오비탈에서 최저준위 비점유 분자 오비탈(LUMO)로 들뜨는 성분을 가지고 있었는데, 이는 LUMO가 반결합성 오비탈이기 때문이다.

화학 결합을 이해하는 중요한 방법 중 하나는 결합이 가지는 고유한 진동 모드를 분석하는 것이다. 진동 모드의 변화를 관측함으로써 다양한 외부 자극과 분자의 상호작용에 대한 연구도 가능하다. 본 연구에서는 전기장이 가해진 물 분자의 진동 모드 변화를 분석함으로써 전기장과 물분자의 상호작용이 화학 결합에 미치는 영향을 알아보았다. 물 분자의 특정 O-H 결합 방향으로 전기장을 걸어주었을 때 신축 진동수의 변화를 살펴봄으로써 결합의 변화를 분석했다. 전기장에 따른 결합의 진동수 변화를 vibrational Stark effect (VSE)라 하고 그 정도를 Stark tuning rate ${\Delta}{\mu}$ ($={\Delta}v/{\Delta}E$, ${\Delta}v$ :진동수의 변화, ${\Delta}E$: 전기장의 변화)로 정의한다. 이때 Stark tuning rate에 영향을 미치는 요소는 전기장에 의한 (1) 분자 구조 변화(geometric effect)와 (2) 전자 구조의 분극현상(polarization effect)으로 나누어 생각해 볼 수 있다. 본 연구에서 물 단일체, 이중체, 사중체의 O-H 결합에 대해 살펴본 결과, VSE 효과에 주로 영향을 미치는 것은 전기장에 의한 구조 변화인 것으로 나타났다. 이를 통해 전기장이 주는 전자 구조 분극 효과는 크지 않지만 이를 통해 유발되는 구조 변화에 의해 진동수 (또는 화학 결합의 세기)가 크게 변한다는 것을 알 수 있다. 그렇기 때문에 수소 결합 안정화로 인해 구조 변화가 쉬운 물 이중체, 사중체에서 VSE 효과가 크게 나타났다. 추가적으로 물 클러스터에서 형성되는 내부 전기장과 O-H 결합의 포텐셜 비조화성(anharmonicity)이 VSE에 주는 영향에 대한 연구도 수행하였다.

분자의 진동(특히, 뒤틀림 운동)은 분자의 반응성과 동역학적 특성을 결정하는 중요한 요인이다. 특히, 분자내 메틸기의 뒤틀림 운동은 매우 흔히 관찰되지만, 이 운동을 분광학 실험으로 관찰하고 이론적으로 설명하는 것은 여전히 어려운 과제이다. 여러 양자화학 소프트웨어가 상용화되어 있지만, 뒤틀림 운동과 같은 주기적인 퍼텐셜 에너지를 갖는 운동을 기술하기 위해서는 뒤틀림 운동을 위한 양자화학 솔버가 필요하다. 따라서, 우리는 EDISON의 양자화학 솔버(1차원 슈레딩거 방정식(LagChem), 작은 유기 분자의 분광스펙트럼 분석을 위한 양자 소프트웨어(SGU-QASSO))들을 이용하여 $2-C_3H_5Br$의 ZEKE/MATI (J.Chem.Phys.119,12351(2003),Zero kinetic energy/mass-analyzed threshold ionization)스펙트럼을 이해하고 해석해보았다. $2-C_3H_5Br$ 분자는 메틸기의 강한 뒤틀림 운동을 관찰 할 수 있는 비교적 간단한 분자이기 때문에 뒤틀림 운동 분석을 위한 실험대상으로 적절하다(J.Chem.Phys.119,12352(2003)). $2-C_3H_5Br$ 분자의ZEKE/MATI스펙트럼의 결과는 EDISON양자화학 솔버를 통해 성공적으로 재현되었다. 각 진동 전이의 진동수와 세기는 실험 결과와 일치했으며, 진동 상태에 따른 파동 함수도 구할수 있었다. 이를 바탕으로 thietane 분자와 같은 고리분자의 ring-puckering운동에 대해 이해하려 한다.

자유 라디칼을 이용한 RAFT 중합은 성장하는 고분자 반응을 제어할 수 있는 특성이 있어 주목 받고 있는 고분자 합성방법 중 하나이다. 이 반응의 기작은 agent라 불리는 분자를 주축으로 삼아 단량체들을 단계적으로 성장하는 가역적 방법으로 원하지 않는 종결반응으로부터 고분자 라디칼을 보호하는 역할을 수행한다. 보호의 근본적인 원인은 중간체 상태에서의 안정화 정도와 관련이 있으나 안정해진 만큼 반응속도가 느려지는 지연효과가 발생한다. 지연효과를 유도하는 원인은 많은 논란이 있었으며 그 중 하나로 agent에 존재하는 Z 치환기의 영향을 원인으로 지목하고 있다. 본 연구는 Z 치환기의 변화에 따른 안정화 정도를 파악하기 위하여 RAFT agent로 주로 이용하는 것 중 두 개의 황이 있는 dithioester와 xanthate를 WxMacMolplt 7.3.2를 이용하여 propagation 초기 단계를 구현한 후 GAMESS2 프로그램을 이용하여 양자화학적 계산을 수행하였다. 계산결과 안정화 에너지와 경계 궤도함수에서는 phenyl기가 있을 때 공명효과에 의하여 안정화가 이루어졌으며 또한 propyl benzyl에서도 늘어난 알킬 사슬의 donating effect로 인한 안정화 영향의 범위를 발견하였다. PES 기법을 통해 두 methyl 단량체를 움직이면서 반응하는 동안의 에너지 변화를 알아보았으며 그 결과 dithioester는 Z 치환기의 변화에 더 많이 의존한다는 것을 확인하였다. 본 연구를 종합해본 결과 phenyl을 제외한 aryl기가 있는 dithioester는 낮은 addition 퍼텐셜과 안정화 에너지를 가질 수 있을 것이고 지연효과를 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

단일금속 나노입자에 비해 나노합금입자는 발광이나 촉매력과 같은 여러 특징들이 더 뛰어나게 나타난다고 잘 알려져 있다. 이에 따라 실험적인 연구뿐 아니라 이론적으로도 나노합금입자의 특성과 구조를 밝히려는 노력이 이루어지고 있다. 그러나 대부분의 연구는 자유공간을 상정하여 진행되고 있어, 갇힌 공간 속의 입자에 대한 연구는 부족한 실정이다. 이러한 배경으로 본 연구에서는 Sutton-Chen (SC) 포텐셜을 주요 이론으로 하여, 복제교환분자동력학(replica exchange molecular dynamics, REMD) 모의실험을 통해 가두는 공간의 크기에 따라 금-팔라듐 나노합금입자(Au17Pd17)의 구조와 특성이 어떻게 달라지는지 EDISON에 등록된 metal_alloy 프로그램(molecular dynamics simulation of metal alloy nano-cluster)을 사용해 살펴보았다. 결과적으로 입자가 상전이 이전의 낮은 온도에서 존재하면, 둘러싼 공간의 크기와 무관하게 안정한 구조의 중심에 항상 팔라듐 원자가 위치한다는 것이 확인되었다. 또, 가두는 공간의 크기마다 상전이가 일어나는 온도 구간의 차이가 나타났으며, 작은 공간에 갇힌 입자일수록 입자의 최대 직경이 작아지면서 상대적으로 높은 에너지를 가지는 구조를 형성하였다. 이는 입자가 존재하는 공간이 좁을수록 에너지의 증가를 통하면서 최대한 공간을 활용할 수 있는 구조를 선택하는 것으로 보인다.

The methods for estimating the change of free energy in dissipative particle dynamics (DPD) are discussed on the basis of fluctuation theorems. Fluctuation theorems are tactics to evaluate free energy changes from non-equilibrium work distributions and have several forms, as proposed by Jarzynski, Crooks, and Bennett. The validity of these methods however, has been shown merely with the molecular dynamics or Langevin dynamics. In this study, the appropriate forms of fluctuation theorems for dissipative particle dynamics, which has similar structure to that of Langevin dynamics, are suggested using Liouville's theorem, and they are proved equivalent to original fluctuation theorems. Work distribution functions, which are probability distribution functions of works exerted on the system within the systematic change, are the basics of fluctuation theorems and their shapes are turned out to be dependent on the phase space trajectory of the change of the system. The reliability of Jarzynski and Crooks methods is highly dependent on the number of simulations to measure works and the shapes of the work distribution functions. Bennett method, however, can evaluate free energy changes even when Jarzynski and Crooks methods fail to do so.

$A{\beta}_{40}$ peptides form oligomers that later aggregate into a plaque, which is deemed to be a leading cause of Alzheimer's Disease. Its non-crystalline morphology has limited an understanding of comprehensive structural study. In this research, computational biomolecular simulations were performed in the following order: solvent and ion addition in a box, energy minimization of protein, equilibration, and periodic boundary condition disaggregation of a monomer from fibril. The result founded the two-fold model is 25% more stable in the simulation environment, and the steric zippers held on most tightly until 220 ps of simulation. The study supports the previous findings that two-fold aggregate $A{\beta}_{40}$ is more stable at 310 K and discusses further how much contribution steric-zipper and hydrogen bonding are making.

Tumor suppressor protein p53 loses its function upon binding with the HDM2 protein, and inhibiting the p53-HDM2 interaction is critical to suppress tumor cell growth. Recently, the cyclized helix-loop-helix peptide (cHLH) mimicking the ${\alpha}-helix$ part of the p53 protein has been designed and found to exhibit high binding affinity with HDM2. Here, we report the structural and thermodynamic characteristics of the bound complex of the cHLH peptide with the HDM2 protein. We performed molecular dynamics simulations to investigate the structural features of the cHLH peptide as well as its complex with the HDM2. The binding free energy calculation based on the integral equation theory was also executed to quantify the binding affinity for the cHLH/HDM2 complex and to understand the factors contributing to the binding affinity. We found a variety of factors for the helix stability of the cHLH peptide as well as in the complexation with the HDM2, which may provide an insight into the development of anti-cancer drug designs.

초발수 표면은 표면이 젖지 않으면서 물방울이 자유롭게 움직일 수 있는 표면을 말한다. 이는 자연에서 많이 관찰되며 예를 들면 연잎, 나비와 곤충의 다리가 대표적이다. 일반적으로 초발수 표면은 물방울과 접촉할 때 이루는 각이 $150^{\circ}$보다 크며, 표면을 $5^{\circ}$정도 기울이면 물방울이 굴러가기 시작한다. 특히 연잎 표면을 자세히 보면 마이크로/나노단위의 미세한 돌기가 표면 위에 존재한다. 이러한 연잎 표면의 구조에 따른 특성을 모방하여 표면 위에 인위적으로 다양한 모양, 크기의 돌기를 만들어 표면의 초발수 특성을 향상시키는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 연구가 다양하고 광범위하게 진행되면서, 학문적인 원인 분석 외에도 산업에서의 활용가능성이 주목받고 있다. 이에 따라 이 논문은 전산모사 방법을 사용하여 표면 돌기와 관련된 다양한 변수(돌기의 모양, 높이, 너비, 돌기 사이의 간격, 표면과 물 분자 간의 에너지)에 따라 표면의 초발수 특성이 어떻게 변하는지 연구해보고, 초발수 현상의 특징과 그 발생 원인을 이해하는데 목적을 두며 이러한 연구결과는 실제 산업현장에서 최적의 초발수 표면을 제작하는데 도움을 줄 것이다.

A helical nanosturctrue can be obtained by self-assembly method. Utilizing DPD simulation coarse-grained model, we patterned 2D layer nanosheets with repeated diagonal defects and grafts, and programed to self-roll into hollow helix structure. The defected pattern side caused anisotropy, and formed helix or helix-like structure. This opens the possibility to control the helix pitch or cavity radius. In this work, we designed several patterns about diagonal defect with a variety of defect side densities and defect widths and then simulation was carried out. Thus, our results have that parameters are affecting self-assembly of nanosheets and their conformation.

본 연구에서는 Grand-Canonical Monte Carlo 시뮬레이션(GCMC)을 이용하여 서로 반대의 전하를 띤 고분자 전해질의 정전기적 특징을 이해하고, 고분자 전해질 다이오드의 메커니즘을 연구하였다. 고분자 전해질과 서로 반대의 전하를 띤 이온들의 모델은 전하를 띤 free-jointed hard chain과 hard sphere을 이용하였다. 본 연구진은 위와 같은 시뮬레이션을 통해, 평형 상태일 때의 고분자 전해질과 이온의 분포를 연구하였으며, 이 시스템에 전압을 걸어줌에 따라 이온의 이동 모습을 관찰하였다. 또한 전압의 효과와 더불어 고분자 전해질의 농도와 이온들의 크기 변화에 대해서도 연구를 진행하였다.

The Zika virus, which is a member of the flavivirus genus, poses a serious threat to humanity because there is no vaccine or cure. Zika is suspected to cause microcephaly, and it is rapidly spreading throughout parts of Brazil. Surprisingly, there are no known protein structures for the virus which are essential for drug and vaccine development. This paper investigates the Zika virus's nonstructural proteins with template-based modeling by using GalaxyTBM/Refine/SC. GalaxyDock was used to examine the effectiveness of various known serine protease inhibitors in inhibiting the Zika viral protease. In testing five inhibitors, Kunitz soybean trypsin inhibitor showed the strongest binding affinity (-10.082 kcal/mol). This paper provides a rudimentary foundation for further drug discovery research regarding the Zika virus.

Heat Shock 70kDa Protein 1-Like(HSPA1L)는 Heat-shock protein70(HSP70) family에 속하는 chaperone protein으로 polypeptide folding, assembly, protein degradation 등 다양한 biological processes에 관여하고 있다. HSPA1L은 human methyltransferase-like protein 21A(METTL21A)에 의해 lysine residue에 methylation이 일어나게 되는데, 암세포에서 일반적인 HSPA1L은 주로 세포질에서 발견되는 반면 methylated HSPA1L의 경우 주로 핵에서 발견이 됨으로써 HSPA1L methylation이 암 세포 성장에 중요할 역할을 할 것이라 추측되며 anti-cancer drug target으로 주목 받고 있다. 하지만 현재 HSPA1L의 구조가 부분적으로만 밝혀져 있어 HSPA1L와 METTL21A가 어떤 residue들이 interaction 하여 binding을 하는지에 대해서 아직 밝혀 지지 않았다. 이로 인해 anti-cancer drug target으로서의 연구에 제한이 있다. 이번 연구에서는 homology modeling(Galaxy-TBM, Galaxy-refine)을 통해 HSPA1L 전체 구조를 밝혀 낸 후, HSPA1L 와 METTL21A를 protein-protein docking을 통해 binding pose 예측을 하였다. 이러한 binding pose를 protein interaction analysis하여 HSPA1L과 METTL21A binding에 관여하는 중요 residue들을 밝혀 냈다. 이러한 structural information은 methylated HSPA1L와 암 세포 성장간의 연관성, 더 나아가 anti-cancer drug 개발로 까지도 이어 질 수 있을 것이라 생각한다.

대부분의 단백질-리간드 도킹 프로그램에서 리간드의 구조 유연성은 리간드의 회전 가능한 torsion angle들을 샘플링 하는데 국한된다. 따라서 도킹에 사용되는 초기 리간드 구조의 결합길이, 결합각, ring 구조 등에 따라 단백질-리간드 도킹의 성공여부가 달라질 수 있다. 실제 단백질-리간드 도킹 프로그램을 이용하여 단백질-리간드 상호작용을 연구하는 경우, 리간드의 구조를 임의의 구조 데이터베이스로부터 얻거나 다양한 리간드 3차원 구조 생성 프로그램 등을 이용하여 생성하게 된다. 따라서 리간드의 초기 구조가 단백질-리간드 도킹 프로그램의 성능에 어떤 영향을 주는지 살펴보는 것은 실제 단백질-리간드 도킹을 활용하는 경우에 단백질-리간드 도킹 프로그램의 성능이 어떨 것인지 알아볼 수 있다는 점에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 리간드 분자의 초기 구조가 단백질-리간드 도킹에 미치는 영향을 알아보기 위해 30개의 단백질-리간드 복합체 표적에 대해 리간드의 초기 구조를 다양하게 생성하여 GalaxyDock으로 단백질-리간드 복합체 구조를 예측하였다. 도킹을 위한 리간드 분자를 만들 때 Ring library에서 여러 가능한 ring의 conformation을 가져오는 방법으로 리간드의 구조를 다양하게 만들었으며, 도킹 결과 한 가지 모델만 사용했을 때에 비해 도킹의 성공률이 70%에서 80%로 10% 증가한 것을 확인하였다. 또한 특히 구조적으로 유연한 ring이 리간드에 있는 경우 초기 구조가 도킹의 성공률에 큰 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 동역학적 격자기반 대정준 Monte Carlo (Kinetic Lattice Grand Canonical Monte Carlo, KLGCMC) 모의실험 방법을 이용하여 비정상 몰분율 효과 (Anomalous mole fraction effect)에 대해서 알아보고자 하였다. 이를 위해 양이온 선택성을 가진 이온채널 모델에서 $NH_4{^+}$와 $Rb^+$의 혼합물에 대하여 몰분율의 변화에 따른 이온전도도를 KLGCMC 모의실험을 이용하여 계산하고, 이를 평균장 이론인 Poisson-Nernst-Planck (PNP)의 결과와 비교해 봄으로써 비정상 몰분율 효과에 대하여 심도 있게 이해하고자 하였다. 본 연구 결과로부터 비정상 몰분율 효과는 이온채널의 이온 선택성에 의해서 발생함을 확인할 수 있었다. 즉, 두 종류 이상의 이온들이 채널 내부로 이동할 때, 이온채널의 이온 선택성에 의해서 각 이온들과 채널 간에 서로 상이한 상호작용을 하게 되고, 이로 인해서 이온 혼합물 조성의 변화, 즉 몰분율의 변화에 대해서 이온 전류가 선형적이 아닌 비선형적으로 변하게 됨을 알 수 있었다.

화학, 물리. 재료, 공학 등 여러 분야에서 계산의 중요성이 증가함에 따라 대학 학부수업에서 계산을 가르치는 학교들이 늘어나고 있다. 수업에서 진행되는 tutorial 의 경우, Gaussian, Spartan, Hyperchem 과 같은 상업용 프로그램을 이용하여 간단한 이론들을 시뮬레이션 하는 방식으로 진행된다. 이번 연구에서는 EDISON 프로그램을 활용하여 계산화학을 처음 접하는 학생들을 위한 tutorial 을 개발하였다. EDISON S/W 를 기반으로한 이 tutorial 이 교과서에서 배우던 개념들을 이해하는데 도움이 되며, 실제 수업시간에 사용될 수 있음을 보여주고자 한다.

온실가스의 주범을 친환경적으로 활용한다는 측면과 carbon source를 영구적으로 저렴한 비용으로 공급할 수 있다는 경제적 측면에서 CO2를 활용한 고부가가치 화학물질의 합성이 최근에 주목 받고 있다. 본 연구에서는 살렌(salen)-전이금속 착물을 단일 촉매로 사용한 모델 시스템을 통해 고부가가치 소비재의 주된 원료인 고리형 카보네이트 (cyclic carbonate)와 폴리카보네이트 (polycarbonate)가 생성되는 반응경로를 규명하였으며, 이들의 활성화 에너지를 조절함으로써 생성물을 선택적으로 합성할 수 있다는 이론적 근거를 제시하였다.

Chlorosulfolipids(CSLs)는 1960 년대에 해조류에서 발견되었다. 하지만 당시 기술력으로는 해조류에서 CSLs 를 추출해 내는 것이 불가능하여 연구가 중단 되었다. 그 후로 40 년 뒤 2009 년이 되어서야 CSLs 를 추출할 수 있게 되었다. CSLs 가 독성을 지니고 있다는 연구가 보고 되어 왔다. 하지만 이 CSL 가 형성하는 구조를 실험으로 알수가 없고 아직까지 학회에 보고 된 적이 없다. 따라서 본 연구원이 MD 시뮬레이션을 이용하여 CSLs 가 형성하는 세포막의 구조를 알아보기 위하여 Coarse-grain 모델을 이용한 CSLs 의 Self-Assembly 연구와 이 결과로 인해 얻은 정보로 atomistic 모델을 만들어서 MD 시뮬레이션을 수행하였다.

용매화 된 이온들간의 상호작용은 화학을 비롯한 여러 분야에서 중요하게 다뤄지고 있다. 계산화학에 있어 다양한 용매에 용매화 된 이온들간의 상호작용은 분자동력학 시뮬레이션(MD)을 이용한 PMF 계산을 통해 많이 연구되어 왔는데, 본 그룹에서는 물을 표현할 수 있는 다양한 모델과 Salt solution 하에 Na+ 이온과 Cl- 이온 사이 상호작용을 PMF 계산을 통해 알아보았다. 첫 번째로 Polarizable water model인 Tip4p-fq를 사용한 PMF 계산 결과는 아직 진행 중에 있으며 결과적으로는 기본적으로 CHARMM water force field에서 제공해주는 Tip3p 모델 및 양자계산 방법 중 하나인 Ab initio를 이용한 결과와 비교, 분석 할 예정이다. 두 번째로 1M/2M/5M Salt solution의 서로 다른 농도를 사용하여 시뮬레이션 한 결과 1M과 2M에서는 물 속에서 시뮬레이션 한 결과와 큰 차이가 없었으나 농도가 짙은 5M 용매 내에선 $Na^+$이온과 $Cl^-$이온 사이 거리가 멀어질수록 주변 Salt에 영향을 받는 것을 확인 할 수 있었다. 결론적으로 본 연구를 진행함으로써 우리는 서로 다른 전하를 갖는 이온 사이 상호작용에 대한 이해를 더 높일 수 있었다.

Epidermal growth factor receptor(EGFR)는 HER family에 속하는 tyrosine kinase receptor로서 다양한 하류경로로 신호를 전달하여 세포 증식, 혈관 형성, 세포 사멸을 억제하는 역할을 한다. EGFR이 폐암의 형성에 중요한 역할을 하고 많은 상피세포 종양에서 비정상적으로 활성화됨에 따라 암 치료에 중요한 역할을 하고 있어 EGFR tyrosine kinase inhibitor(TKI)에 관한 많은 연구가 이루어졌다. 위와 같은 약 개발에 있어서 현재 가상 시뮬레이션을 통한 약 후보물질 개발이 진행되고 있다. 특히, Molecular docking 시뮬레이션은 기존의 실험적인 기술(X-ray crystallography, NMR)로는 연구하기가 어려웠던 protein과 ligand간의 상호작용을 예측하여 이에 대한 정보를 제공할 수 있다. 하지만, 우선적으로 Molecular docking 시뮬레이션은 정확한 validation을 기반으로 진행되어야 신뢰할 수 있는 정보를 얻을 수 있다. 따라서 이번 연구에서는 EDISON에서 제공하는 Dock 프로그램과 일반적으로 잘 알려진 Glide, Autodock 프로그램으로 protein data bank(PDB)에서 제공하는 EGFR wild type cocrystal을 redocking하는 방식을 통하여 최상위 rank pose의 RMSD 값을 통한 validation 성능을 비교함으로써 어떤 프로그램이 EGFR과 ligand 간의 결합예측을 하는데 있어서 보다 더 정확한 결과를 낼 수 있는지 알아보고자 하였고 시뮬레이션 결과 Autodock에서 가장 우수한 결과 값을 보여주었다.

이번 연구에서는 현재 반도체 제조 공정에 응용 가능성이 높은 DPN(Dip Pen Nanolithography)의 주요 요소인 탐침과 기판 사이의 물 메니스커스 형성에 관한 것이다. DPN의 해상도가 높을수록 더 미세한 공정을 손쉽게 수행 할 수 있기 때문에 현재 중요한 연구 과제 중 하나이다. 이번 실험에서는 기판과 탐침의 습윤도(wettability), 탐침의 모양 그리고 탐침과 기판 사이의 거리 변화에 따른 물 메니스커스 형성 정도를 실험하였다. 그 결과 탐침이 뾰족할 수록 형성이 잘 되지 않는 것으로 나왔다. 또한 좁은 계(confined system)가 기판과 탐침 사이에서만 형성되는 것이 아니라 탐침 상단에서도 형성되는 것으로 관찰되었다.

본 연구에서는 동역학적 격자기반 대정준 Monte Carlo (Kinetic Lattice Grand Canonical Monte Carlo, KLGCMC) 모의실험 방법을 이용하여 모델 이온채널 내에서 KCl과 HCl의 이온 전류를 시간의 함수로 구하였다. KLGCMC 모의실험 계산 결과로부터 이온채널의 양이온 선택성이 더 큰 것을 확인 할 수 있었다. 또한 모의실험 결과를 통해 각 이온의 확산계수가 전류에 미치는 영향을 확인 할 수 있었다. $H^+$ 이온은 농도가 매우 작음에도 확산계수가 커 전체 전류에 큰 영향을 미쳤다. 반면에 확산계수가 작은 $K^+$ 이온은 이온채널 안에서 쉽게 흐르지 못하고 정체 되며, $H^+$ 이온의 전류흐름을 방해하는 것을 확인 할 수 있었고, 이로 인해 이온전류의 패턴이 시간에 따라 변화함을 알 수 있었다.

Using density functional Theory, we studied local structure of liquid ethylene glycol and 1,3-propanediol. For both liquid, making intramolecular hydrogen bonding is not preferred, because relative energy between with and without intramolecular hydrogen bond is only -1.95kcal/mol, which is far less than intermolecular hydrogen bonding energy, about -7.5kcal/mol. Also, hydrogen bond induce polarization of hydroxyl group and make $2^{nd}$ hydrogen bond more stronger. This effect was small in intramolecular hydrogen bond of ethylene glycol. When considering energy per hydrogen bond, making only one intermolecular hydrogen bond for ethylene glycol pair is energetically favored, while two intermolecular hydrogen bond can be formed in 1,3-propanediol pair.

Co-nonsolvency is a puzzling phenomenon that a polymer swells in a good solvent individually, but it collapses in a mixture of good solvents. This structural transition with changing solvent environment has been drawing attention due to practical application for stimuli-responsive polymer. The aim of this work is to describe the physical origin of the co-nonsolvency. In this work, we present Monte Carlo simulations for polymer solutions by using simple and general model. We simulate linear and ring polymers to compare their co-nonsolvency behaviors. Calculating Flory exponents and bridging fractions gives a good description for polymer structures. While the polymer structure shows non-monotonous behavior with increasing the cosolvent fraction, the chemical potential decreases monotonously. This indicates that coil-to-globule transition of polymers is purely controlled by free energy and can be regarded as a thermodynamics transition. We also present that ring polymers have higher looping probability than linear polymers, thus the bridging fraction remains higher at high cosolvent fraction. Our study provides a new perspective to understand polymer structure when the polymer "dissolves well" in any solvent.

This study attempts to reveal structures of two-dimensional ring polymer solutions in various polymer concentrations ranging from dilute to concentrated regime. Polymer sizes, single molecule structure factors, bond correlation functions and monomer density distribution functions from center of mass are given in order to clarify the polymer structures. Our study shows that a ring in dilute solution maintain pseudo-circular structure with self-avoiding walk (SAW) statistics, and it seems to be composed of two connecting SAW linear chains. In semidilute solutions, ring polymers are not entangled with each other and adopt collapsed configurations. Such assumption of collapsed structures in the semidilute regime gives an overlap concentration of ${\varphi}^*{\sim}N^{-1/2}$ where N is degree of polymerization. By normalizing the polymer concentration by these overlap concentration, we find universal behaviors of polymer sizes and structure factors regardless of N.

Hydrophobicity is the key concept to understand the water plays in protein folding, protein aggregation, and protein-protein interaction. Traditionally, the hydrophobicity of protein is defined based on the scales of the hydrophobicity of residue, assuming that the hydrophobicity of free amino acids is maintained. Here, we explore how the hydrophobicity of constituting amino acids in protein rely on the protein context, in particular, on the total charge and secondary structures of a protein. To this end, we calculate and investigate the hydration free energy of three short proteins based on the integral-equation theory of liquids. We find that the hydration free energy of charged amino acids is significantly affected by the protein total charge and exhibits contrasting behavior depending on the protein total charge being positive or negative. We also observe that amino acids in the ${\beta}-sheets$ display more enhanced the hydrophobicity than amino acids in the loop, whereas those in the ${\alpha}-helix$ do not clearly show such a tendency. And the salt-bridge forming amino acids also exhibit increase of the hydrophobicity than that with no salt bridge. Our results provide novel insights into the hydrophobicity of amino acids, and will be valuable for rationalizing and predicting the strength of water-mediated interaction involved in the biological activity of proteins.

Recently laminated plates like composite materials has been used in a various field to grow the specific strength of the composition. However, delamination area caused by barely visible impact damage has potential risk that it can raise buckling of the delaminated plate. Because it can interrupt compressive behavior of laminated plates and reduce their strength, the whole structure can't be constituted by these materials. Many studies assume that behavior of the delaminated plate which is in lamanated plates equals theoretical buckling but their actual motion doesn't coincide because of initial imperfections of materials like deflection, residual stress, eccentricity and so on. In this paper, we change laminated plates with initial delamination into a beam of rectangular cross section with the initial crack and analyze compressive behavior according to initial imperfections through finite element method(FEM). Consequently analysis results show that behavior of laminated plates involving delamination differs from ideal buckling of the delaminated plate in actual conditions and we can predict its motion through imperfections relationship.

Recently, carbon fiber-reinforced composite is widely used in many aerospace applications. Among most of the aerospace vehicles, human-powered aircraft essentially uses it for minimizing the weight of the vehicle and gaining high stiffness to increase its efficiency. In this paper, main wing spar of the human-powered aircraft is investigated. Finite element models were created based on the baseline model built in 2013 to make analysis of cross-section of the spar with varying ply angles of each layer of the spar. Objective function, which is affected from bending rigidity, torsional rigidity, and strength ratio, was evaluated for every cases. The model of 2013 and present cases were put into comparison by values evaluated from objective function. From the comparison, it was concluded that there are more chances to improve the baseline model to make the vehicle better in stiffness and weight than the model of 2013.

In this paper, an optimization study on a helicopter rotor blade cross-section was made. Generalization was made to the baseline cross-section to simplify the analysis. To have better performance in aeroelastic response, with the aerodynamic center being the origin of the baseline, the distance between aerodynamic center and shear center, and the distance between mass center and shear center of the blade were minimized. For efficient searching of optimum solutions over the design space, grid search method, which is a method of graphical search was used. Two design variables, radius of balancing weight at leading edge, and offset of the spar from leading edge were selected for the study. Cubic spline interpolation method was used to accommodate searching of the optimum solution. 2-Leveled searching system was devised in accordance with the interpolation method. Optimum solution was found to show 6% decrease in both distance between aerodynamic center and shear center, and mass center and shear center to the baseline.

자연에서 안정적이고 경제성이 높은 구조로 벌집 구조가 많이 언급이 된다. 이러한 벌집 구조의 특징으로 인해 많은 공학자들이 그 구조를 모방하여 적용하고 있다. 벌집 구조에도 다양한 종류가 존재하지만 그 중 음의 푸아송 비(Poisson's ratio)를 갖는 Chiral Honeycomb 구조가 많이 연구되고 있다. 푸아송 비는 물질이나 구조의 고유한 물성치로 종, 횡 방향의 변형율로 나타내며 이 값으로 외부 조건으로부터의 변형을 예측 할 수 있게 된다. 흔히 푸아송 비는 양의 값을 가지지만 Chiral Honeycomb 구조는 음의 푸아송 비를 가져 기존의 구조와는 다른 기계적 성질을 가지게 된다. 이 논문에서는 Chiral Honeycomb 구조 중에서도 4개의 관절(ligament)를 가지는 Tetra Chiral Honeycomb 구조에 대해 EDISON용 CASADsovler 프로그램을 통해 유한 요소 해석을 수행하여 등가 물성치를 구해 보았으며 기존 실험의 값들과 비교를 통해 해석을 위해 필요한 적절한 대표 체적에 대해 확인해 보았다.

In this paper, crack detection method using eigen value analysis is presented. Three methods are used: theoretical analysis, finite element method with the cracked beam elements and finite element method with three dimensional continuum elements. Finite element formulation of the cracked beam element is introduced. Additional term about stress intensity factor based on fracture mechanics theory is added to flexibility matrix of original beam to model the crack. As using calculated stiffness matrix of cracked beam element and mass matrix, natural frequencies are calculated by eigen value analysis. In the case of using continuum elements, the natural frequencies could be calculated by using EDISON CASAD solver. Several cases of crack are simulated to obtain natural frequencies corresponding the crack. The surface of natural frequency is plotted as changing with crack location and depth. Inverse analysis method is used to find crack location and depth from the natural frequencies of experimental data, which are referred by another papers. Predicted results are similar with the true crack location and depth.

In this paper, vibration characteristics in terms of the airfoil cross-sectional shape was examined by using the EDISON co-rotational plane beam-transient analysis. Assuming aircraft wing as a cantilevered beam with a constant cross-sectional shape, natural frequencies of each airfoil shape was compared while varying airfoil maximum thickness and maximum camber length, using Fast Fourier Transformation(FFT). When the airfoil maximum thickness was varied, natural frequency showed peak value at 18% chord, and decreased afterwards. When the airfoil maximum camber length was varied, natural frequency either increased or decreased at 6% chord, while at 8% the natural frequency showed its maximum. Applying such trends to B-737 wing airfoil, an improved B-737_mod airfoil shape was obtained with regard to the vibration characteristics.

Holes of rivets, bolts and nuts may cause stress concentration on the plates used in aircraft, ship and other structures. Excessive stress concentration may lead to severe breakage of the plates. Thus, accurate analysis of the stress concentration at the design stage will be important. In this paper, accuracy of EDISON program in stress concentration analysis was examined. By changing hole size on a narrow plate, the change of the stress concentration factor(K) was investigated. Additionally, the same experiment was conducted about series of holes on plate to investigate the interaction between adjacent holes. Then, these numerical results were compared with the analytic prediction. EDISON program showed very high accuracy about stress concentration, since the numerical results was correlated well with the analytic prediction.

In this paper, a springboard for diving is analysed to find out how much force a diver should apply to reach specific height when the diver jumps. The springboard is presumed to Co-rotational plane cantilever beam(CR-beam), so EDISON program related to Co-rotational framework is used. The force of the person is supposed to sine function and the demanded height is fixed. Same velocity makes same height regardless of diver's weight. So, the velocity of springboard when the feet of a diver are separated from the springboard is a main factor of the analysis. The result shows that there is no association between deformation and weight and also between velocity and weight. That is, the required force to reach a optimal height is fixed whatever the diver's weight is.

In this paper, the optimized design for bow structure was investigated by using EDISON software. Considering the mechanism of the bow, non-linear FEM analysis was essential. The factors of the design are height, width, number of holes and taper value. High performance of the internal energy and lowest mass were main issues. The limit of the von-mises stress was yield strength for the material. Material was chosen by considering typical bow material, Aluminum. Using Taguchi method($L_9$), 9 models were selected and contribution rate was calculated for each factors. Following the contribution rate, 3 factors were fixed and optimized model was predicted. After making optimized model for FEM analysis, the value of internal-energy, mass for FEM model were compared with predicted value, calculated the percentage error and figure out the reliability of Taguchi method.

Auxetic material is a material which has negative Poisson's ratio(NPR). Auxetic material shows some distinctive property like high energy absorbing property and high shear modulus. Among these, synclastic curvature is very interesting characteristic. When synclastic-curvature-material bends, it changes its shape like dome, contrary to non-auxetic material which changes its shape like saddle(anticlastic). This distinctive property could make it easy to manufacture curved structure like nose cone or wing panel in aerospace engineering. In this study, we studied a quantitative analysis about synclastic curvature of re-entrant panel with finite element model. We suggested a concept 'Degree of Synclasticity(DOS)', which means a ratio of curvature of load-direction and load-orthogonal direction. We studied the variation of DOS with two factor, unit cell inner angle(${\theta}$) and load position angle(${\phi}$). DOS decreases as ${\theta}$ increases because the unit cell goes out of auxetic-shape. As ${\phi}$ varies, DOS changes in a large range. So proper optimization of ${\phi}$ would be needed for application.

본 논문에서는 흔히 볼 수 있는 전봇대가 속이 꽉 차있다는 점에서 문제제기를 시작하였다. 전봇대를 설계 할 때에 속을 꽉 채우는 것이 과연 효율적이고 경제적인 설계인지 알아보고, 그것이 아니라면 어떤 단면으로 설계를 해야 하는지에 대해 문제접근을 하게 되었고, 결과적으로 속이 빈 파이프형 부재가 실제로 저항하는 하중은 작지만 경제적으로 보았을 때 현재의 전봇대보다 효율적이라는 결론을 낼 수 있었다. 추가적으로 본 논문에서는 수직력과 Bending moment외에 다른 힘을 생각하지 않았으므로 그런 것에 대한 충분한 연구가 있은 후에 이러한 설계가 적용되면 좋을 것이라고 본다.

In this paper, stress contour plots depending on length, load, and diameter of the implant are presented. Depending on the condition and amount of cortical bone, process of implanting can be difficult and stress becomes important. Therefore deciding the right length and diameter of implant is critical. When analyzing stress in the implant, Von-mises yield criterion is often used; however, due to hardship of acquiring the actual material property of surrounding bones, simplified model of a implant was adapted in finite element analysis program of EDISON. The result acquired from EDISON program was then compared with results of different research papers.

When spring of the suspension is exerted by an external load, a car should be designed to prevent predictable damages and designed for a ride comfort. We used experiments design to design VON-MISES STRESS and K, a constant, of spring of suspension which is installed in a car as a goal level. We analyzed the result from Edison's Elastic - Plastic Analysis SW(CSD_EPLAST) by setting D, d, n as external diameter of coil, internal diameter of coil, the number of total coil respectively. The experiment design let the outcome be as Full-second order by using Box-Behnken which is one of response surface methods. Experimented and analyzed results based on the established experiments design, We found out design parameter which has desired VON-MISES STRESS and the constant K. Additionally, we predicted life time of when the external load was exerted by repeated load by using fatigue equation, and verification of plastic deformation has also been made. Additionally we interpreted a model, which is formed by optimized design parameter, with linear analysis and non-linear analysis, at the same time we also analyzed plastic deformation with the values from the both models. Finally, we predicted fatigue life of optimized model by using fatigue estimation theory and also evaluated a ride comfort with oscillation analysis.

In this paper, Shape optimal design for a chair with 4 legs and 2 stretchers consisting of stainless steel was conducted. The shape was transformed by identifying stress and deformation for the part of leg and stretcher. In addition, load condition and mesh was designed using Hypermesh. The stress analysis was carried out using CSD_Elast that is one of EDISON program. In seat test, Maximum equivalent stress was showed at the contact part between seat and legs. As a result, a leg cross-section with rectangular and arch was designed. And optimal height of stretcher was found to reduce a deformation. Also, maximum deformation was reduced by designing a stretcher with ellipse cross-section. So, Optimal chair having 4 legs with rectangular cross section and 2 stretchers with ellipse cross section was shown to satisfy the safety ratio.

In this paper, to design Human Powered Aircraft(HPAC) with high aspect ratio wing which behave with large displacement under lift distribution causing a failure itself, then steel wire has been designed to prevent its failure. unit load method is used to calculate reaction force on wire and Optimal Triangle(OPT) membrane is employed to analyze its main wing spar with large displacement. EDISON CSD solver, linear static analysis and co-rotational nonlinear static anaysis both using OPT membrane produce behaviors of beam for each case of wire location about main wing spar, and aerodynamic coefficient also, by using aerodynamic analysis tool.

기계적 장치의 도움 없이 오직 사람의 힘으로만 비행을 해야 하는 인간 동력 항공기는 높은 동력 효율 및 최소한의 무게를 지니며 고세장비(High Aspect Ratio)날개 특성을 가지고 있다. 따라서 공력 및 구조적 최적화가 필요하며 고세장비 날개 특성에 따른 대변위 해석이 필요하다. 비행가능한 특정 순항속도에서 3차원 날개에 작용하는 양력에 대해, Edison Solver(Educational program for finite element analysis (CASADSolver))를 이용하여 2차원 spar에 분포하중으로 적용하였을 때의 응력 분포 및 끝단 변위 분석하고자 한다. 또한, 2차원 spar에 일정한 간격으로 집중하중을 작용하였을 때 생기는 변위와 3차원 spar를 이용한 하중해석 결과의 변위를 비교하고자 한다. 위의 두 분석 결과로 비교적 계산자원이 많은 3차원 해석이 아닌 2차원 해석으로 인간 동력 항공기 날개 설계 초기단계에 적용가능한 지에 대해 비교한다.

DNA origami is the most fitting nano-technology for synthesis of complex nano-structures. DNA crossover which ties DNA helices together are the main reason for the stable sustenance of origami structures with respect to other nano-scale structures. The mechanical properties of DNA crossovers have profound connection with structural rigidity, and it is a known fact that the rigidity changes depending on the arrangement of crossovers. It is possible to control the rigidity of origami structures for functionality and furthermore extends the field of DNA origami application. Here, we investigate the effect of crossovers on 2-Dimensional DNA structures varying crossover arrangement by sensitivity analysis based on finite element model. The crossover properties obtained from this analysis are compared with the existing experimental results.

제일원리 전자구조 계산을 통하여 현재 활발하게 연구가 진행되고 있는 MoS2 layer에 다양한 전이금속 물질을 치환하여 수소 흡착에너지를 구해보고, 수소 발생 촉매로서 적합한 구조를 구해 보았다. 또한 계산된 density of state의 형태를 분석하여 수소발생반응의 가능성을 알아보았다. 계산 결과, MoS2 layer의 경우 ground states에서 약 2.53eV의 흡착에너지를 가졌고, Ge과 Ir을 치환한 구조에 경우에 대해서는 각각 0.02eV와 -0.12eV로 계산되었다.

최근 single-layer $MoSe_2$와 같은 2차원의 TMD 화합물들이 물분해 광촉매로서 각광받고 있다. TMD 화합물 중 single-layer $MoSe_2$는 수소 발생 반응을 일으킬 수 있으나 산소 발생 반응은 일으킬 수 없어 산화 반응을 진행시킬 추가적인 전극이 필요하다. 이 연구에서는 strain과 doping을 통해 valence band를 아래로 이동시켜 $MoSe_2$를 더 좋은 물분해 광촉매로 변화시키는 방법을 모색하였다. 먼저 Armchair, zigzag, biaxial isotropic, z-axis direction으로 strain을 걸어줄 때 전자구조의 변화를 관찰하였다. z-axis 방향으로 -2.5% strain을 걸어주었을 때 VBM이 0.07eV만큼 감소하였다. 또한 Mo를 Nb로 치환하고 Se를 P, As로 치환한 다음 전자구조를 관찰하였다. Nb와 doping의 경우 VBM이 감소함을 확인하였으며 As doping의 경우 산화반응이 일어날 수 있고 산화력과 환원력이 비슷해짐을 알아내었다. 또한 산화반응과 환원반응이 일어나는 위치가 분리됨을 확인하였다.

Nanowire-FET은 Gate-All-Around (GAA) 구조로 차세대 반도체 소자 구조로 여겨지고 있다. Nanowire-FET은 채널 두께에 따라 $I_D-V_G$ curve에 매우 중요한 영향을 끼친다. 따라서 본 논문은, Edison 시뮬레이션을 이용하여 Nanowire-FET의 Silicon Thickness에 따른 여러 특성을 비교하여 최적 Silicon Thickness에 대해 연구하였다.

본 연구에서는 Density functional theory(DFT) 계산을 이용하여, $MoS_2$의 Mo와 S를 다른 원자로 치환 했을 때 $2H-MoS_2$ monolayer의 basal plane에서 HER활성을 향상시켰다. 특히 Ge와 Rh를 치환한 경우, ${\Delta}G_H$가 각각 0.03eV, 0,07eV로 최적에 가까운 HER활성이 나타났다. 다른 원자의 치환이 Fermi level 근처의 DOS(density of states)를 높여, ${\Delta}G_H$을 0에 가깝게 낮출 수 있음을 확인하였다. 또한 치환되는 원자의 농도, 그리고 strain을 변화시켜 농도와 strain의 증가에 따른 ${\Delta}G_H$ 감소를 발견했다. 이로써 각치환되는 원자마다, 치환 농도와 strain을 함께 변화시켜 ${\Delta}G_H$을 낮출 수 있었다. ${\Delta}G_H$가 0에 가까운(${\pm}{\pm}0.2eV$ 이내) 원자종류, 치환 농도, strain의 여러 조합을 찾았다.

이황화 몰리브덴(Molybdenum disulfide: $MoS_2$)을 채널(Channel) 물질로 이용하여 metal-oxide-semiconductor(MOS) 구조를 제작하고, 효율적인 제작과정을 제시하였고 특히, Source/Drain의 Doping concentration을 조절하여 효과적인 $MoS_2$ Transistor를 제작 및 시뮬레이션 하였다. 그 후 여러 MOSFET의 특성 분석을 통하여 소자로서의 기능을 확인해보았다. 그리고 특히 채널의 전기적인 특성을 분석하고 채널 내 그리고 contact 사이의 저항 및 mobility의 특성을 알아보았는데, 그 중 Source/Drain Doping Effect와 performance 분석을 통해, 최적화된 $MoS_2$ Transistor를 찾아보았다.

Recently, there has been a lot of researches related to two-dimensional (2D) materials due to their new properties and applications emerging upon 2D confinement. A new type of graphene like two-dimensional layer material, nitrogenated holey two-dimensional structure C2N-h2D, that is possession of evenly distributed holes and nitrogen atoms with proper bandgap has been synthesized. Previous calculation studies already have shown that the variance of the orbital interaction, band structure of few-layer C2N-h2D suggests that interlayer coupling does play an important role in its electronic properties. In this point, using first-principles density functional theory calculation, we here explore the effect of porous embedded iron atom and iron substrate on encapsulated few layer C2N-h2D. We show the atomic structures and the corresponding electronic structures of Fe@C2N to elucidate the effect of iron. Finally, this study demonstrates that embedded iron C2N has AA-stacking as most favorable stacked structure in contrast to pure C2N. In addition, iron substrate modifies its encapsulated C2N from semi-metallic states to metallic state.

이황화몰리브덴을 활용한 전계효과트랜지스터(Field Effect Transistor)는 채널 물질의 우수한 특성으로 차세대 저전력 고성능 스위치와 광전소자로 주목받고있다. Underlap 게이트 구조에서 게이트 길이(L_G), 절연체 두께(T), 절연체 상대유전율(${\varepsilon}_r$)에 따라 변화하는 소자특성을 분석하여 저전력 고성능 $MoS_2$ 전계효과트랜지스터를 위한 게이트 구조 최적화방법을 모색하였다. EDISON simulator 중 Tight-binding NEGF 기반 TMD FET 소자 성능 및 특성 해석용 S/W를 활용하여 게이트 구조에 따른 게이트 전압 - 드레인 전류 상관관계(transfer characteristic)를 얻고, Y-function method를 이용하여 채널 유효전하이동도(Effective Mobility), Sub-threshold Swing, on/off 전류비(on/off current ratio)를 추출하여 비교 분석하였다. 시뮬레이션으로 추출한 소자의 최대 채널 유효전하이동도는 $37cm^2V^{-1}s^{-1}$, on/off 전류비는 $10^4{\sim}10^5$, Sub-threshold Swing은 ~38mV/dec 수준을 보였다.

Future logic device over the FinFET generation requires a complete electrostatics and transport characteristic for low-power and high-speed operation as extremely scaled devices. Silicon, Germanium and III-V based nanowire-based MOSFET devices and few-layer TMDC (Transition metal dichalcogenide monolayers) based multi-gate devices have been brought attention from device engineers due to those excellent electrostatic and novel device characteristic. In this study, we simulated ultrascaled Si/Ge/InAs gate-all-around nanowire MOSFET and MoS2 TMDC based DG MOSFET and TFET device by tight-binding NEGF method. As a result, we can find promising candidates of the future logic device of each channel material and device structures.

2차원 반도체 소재의 경우 물질종류마다 내포하고 있는 고유결함에 의해서 Fermi-Level Pinning 이 발생하여 이로 인한 Schottky Barrier transistor로 동작을 하게 되며, 이는 접합부에 Carrier Injection 정도와 Schottky Barrier을 통과하는 Tunneling 정도에 의해서 소자의 특성이 결정 된다. 본 연구에서는 시뮬레이션을 통하여 2차원 반도체인 $MoS_2$소자를 설계하고, S/D Doping에 따라 접촉 저항 개선 효과와 소자의 동작특성이 어떠한 영향을 미치는지 연구하여 최대 $250cm^2/V{\cdot}sec$의 field effect mobility 의 결과를 얻었다. 또한 S/D doping 에 따라 각 저항 성분의 영향을 분석하였으며 면저항 및 접촉 저항 둘 다 doping 농도가 증가함에 따라 감소하는 결과를 나타내며, S/D doping의 영향은 접촉저항에서 더 크게 나타났다. 더불어 2차원 반도체의 Resistance network model 을 제안하여 subthreshold 영역에서는 $R_{ic}$, saturation 영역에서는 $R_{ish}$ 가 전체저항에서 주요한 변수로 전체저항식에 포함되어야 한다는 것을 시뮬레이션을 통해서 검증하였다.

We calculated Li ion migration energy barrier, applying three different models on Li ion insertion into $TiO_2$ nanolayers to elucidate the previously reported high rate of charge-discharge. With the existence of additional Li ion on the surface of $TiO_2$ structure, spontaneous insertion of Li ion into the second layer from the first layer was observed. Using this result, we showed the intrinsic property of $TiO_2$ structure and it has a contribution to the reported performance. In the end, we give a suggestion on the fabrication of $TiO_2-Graphene$ hybrid structure for Li ion battery electrode.

2차원 화합물 반도체인 GaS single tetralayer에 존재하는 vacancy defect의 원자구조 및 전자구조 특성을 제일원리계산을 이용하여 연구하였다. 고립된 Ga과 S vacancy를 모델링하기 위해, GaS $4{\times}4$ supercell을 이용하였고 각 vacancy에 대해 symmetry-preserving 구조와 broken symmetry 구조들의 에너지를 계산하여 가장 안정한 결함 원자 구조를 결정하였다. Ga-rich, S-rich condition에서의 formation energy 계산을 통해 vacancy 구조의 생성 가능성을 예측하였다. 안정한 vacancy 구조들에 대해 projected density of states (PDOS)를 clean GaS의 PDOS와 비교 분석함으로써 vacancy에 의한 defect states들을 찾고, 결과적으로 나타나는 전자구조 특성의 변화를 규명하였다.

2차원 화합물 반도체인 Metal monochalcogenides (MMC)는 원자 4층으로 이루어진 tetralayer (TL)가 층상으로 쌓여진 구조이다. 서로 이웃한 tetralayer들이 쌓이는 방법에 따라 4가지의 stacking sequence를(${\beta}$, ${\varepsilon}$, ${\gamma}$, ${\delta}$) 고려할 수 있으며 물질에 따라 상대적인 안정성이 달라진다. GaS는 ${\beta}-type$이 가장 안정하다고 알려져 있다. 이 연구에서는 GaS의 층수를 4층까지 쌓으며, ${\beta}$와 ${\varepsilon}$의 stacking sequence의 모든 경우를 다루어 van der Waals interaction을 고려한 LCAO-DFT 제일원리 계산을 수행하였다. 그 결과를 원자구조의 변화, 에너지 안정성, 전자구조의 변화로 나누어 분석하였다. TL 층이 많을수록 TL의 thickness가 감소하고 더 높은 에너지 안정성을 나타냈다. 또한 stacking sequence를 고려하였을 때 ${\varepsilon}$ stacking을 한 결과가 더 안정한 에너지가 나왔다. 이후 ${\varepsilon}$ stacking을 하였을때의 전자구조 변화를 energy band와 projected density of states를 이용해 관찰하였다.

아조벤젠 (Azobenzene)은 광스위치분자 소자로서 빛에 의해 분자의 구조가 바뀌는 성질을 가지고 있다. 이러한 특성은 전류를 적절히 조절하는 온/오프 기능의 수행 가능성을 제시한다. 빛의 파장에 따라 두 벤젠 고리를 연결하는 원자들 (CNNC)의 광학여기상태가 달라지며, 그 결과로 CNNC 각도의 변화가 나타난다. 이는 아조벤젠 구조의 변화를 가져오며, 크게 cis-, trans-(CNNC 각도 기준으로 각각 $0^{\circ}$, $180^{\circ}$)로 나눠진다. 이 연구에서는 LCAO-DFT 제일원리 계산을 이용하여, CNNC 각도에 따른 분자 구조의 변화와 안정성을 바닥상태($S_0$)와 광학여기상태($S{\text\tiny{1}},n{\grave{a}}{\pi}^*$)로 나누어 살펴보았다. 그 결과 바닥상태에서는 trans-구조가 가장 안정하였고, 광학여기상태에서는 CNNC 각도가 $90^{\circ}$ 부근에서 가장 안정한 구조를 가졌다. 또한, 바닥상태에서는 cis-, trans-사이에 에너지 장벽이 있는 반면 광학여기상태에서는 에너지 장벽이 없음을 관찰하였다.

본 연구에서는 제일 원리 분자 동역학(AIMD, ab-initio Molecular Dynamics) 방법을 이용하여 다양한 크기의 황화 이온 격자 구조에서 리튬 이온의 이온 전도도에 대하여 연구했다. 주어진 격자 구조내에 리튬 이온의 량이 증가할수록 확산도(D, diffusivity)는 감소하는 경향을 보였이지만, 리튬 이온의 농도는 증가 하기 때문에 특정한 농도에서 이온 전도도는 최댓값을 나타냈다. 또한 격자 구조의 부피를 증가 시킬 경우에 리튬 이온의 농도는 감소하지만, 확산도가 증가하여 전체적인 이온 전도도는 증가하는 것을 확인하였다. 본 연구 결과는 격자 구조내 이온의 이동에 대한 이해를 높이고 보다 효과적인 새로운 이온 전도체 개발에 도움이 될것이다.

2차원 metal monochalchogenides(MMC) 물질들 중 lattice mismatch가 가장 적은 GaSe와 InS의 $8{\times}1$ lateral heterostructure의 계면 원자 구조와 전자 구조를 Linear combination of atomic orbital 제일원리계산을 이용하여 연구하였다. Arm-chair 와 zigzag 계면에 대해 각각 두 가지 원자 구조를 고려하여 총 네 가지 계면 구조 모델을 정립하고, 각각의 계면에 대해 GaSe-InS의 비율을 다섯 단계(2:6, 3:5, 4:4, 5:3, 6:2)로 바꾸어 가며 relax된 원자구조의 특성과 계면 형성 에너지를 구하였다. 또한, 계면 전자구조 분석을 위하여, 계면으로부터의 위치에 따른 projected density of states의 변화를 규명하였다.

수소 발생 반응 촉매는 주로 백금(Pt)족 물질로 만들어져왔으나, 그 높은 가격과 희귀성으로 인해 이를 대체할 촉매의 개발이 요구되고 있다. 그중에서 주목받는 물질이 판상 $MoS_2$인데, 순물질로써의 $MoS_2$는 오직 모서리 부분만이 촉매로 기능하며 표면은 안정하여 촉매로써 기능을 하지 못한다는 한계가 있었다. 따라서 $MoS_2$의 표면도 촉매로 기능하여 보다 효율적인 촉매가 될 수 있도록, 자연계에 비교적 풍부한 원소들로 Mo원자를 치환해 보고 평면 스트레인을 줌으로써 표면이 촉매로 기능할 수 있는 조건을 밀도 범함수 이론에 근거해 계산해 보았다. 그 결과, Ge로 치환되고 -10% 스트레인이 걸린 $MoS_2$의 표면이 촉매로 기능할 수 있는 조건을 만족시켰다. 한편 Ge로 치환된 샘플에 수소를 흡착시켰을 때, 치환된 원자와 수소 원자가 반발력을 나타내는 듯한 현상이 관찰되었다.

본 연구에서는 제 1원리 계산을 기반으로 대표적인 p-type TCO 중 하나인 Cu-based delafossite ($CuMO_2$, M=Al, Ga, In, Sc, Y) 의 band structure 및 그에 따른 경향성을 분석하였다. 그 결과, 13족에 속하는 M (Al, Ga, In)은 valence band maximum (VBM)에서 2개의 flat한 line이 나타났고, 3족에 속하는 M (Sc, Y)는 Z point에서도 VBM과 비슷한 값이 나타났다.

Recent multifunctional two-dimensional material research has triggered huge interests in various modifications for substitution of atoms. Instead of novel metals used as the most popular catalysts, nonprecious transition metals are promising candidates for efficient oxidation-reduction transfers. The recent discovery of $Co@C_2N$ has an alternate possiblity as catalysts for the ORR(Oxygen Reduction Reaction) in DSSc(Dye Sensitized Solar Cell) and OER(Oxygen evolution cobalt oxides). Here we report spin-polarized DFT calculations of the structure doped Iron that is one of ferromagnetism atoms like Co to provide a basic desciption of the ferromagnetism of the elemental metals. The spin-density-funtional results present the most stable state energetically is when having pairwise up/down spin.

본 연구에서는 양자역학적 전하수송 모델링을 바탕으로 channel length ($L_{ch}$), equivalent oxide thickness (EOT), supply voltage ($V_{DS}$) 등의 소자 파라미터들에 초점을 맞춰 저전력 소자를 구현하였다. 본 연구에서 나타낸 최적의 소자 특성으로부터 ITRS에서 제시하고 있는 2021년 예측되는 소자 특성에 비하여 더 낮은 $V_{DS}$에서 동작을 하면서 더 높은 $I_{on}$과 낮은 SS 로서 구동하는 것이 가능할 것으로 기대된다. 뿐만 아니라 inverter 동작에 있어서 ideal inverter에 가까운 동작을 할 것으로 기대된다.

본 논문에서는 3-stream model에 기반한 Dopant diffusion simulator를 사용하여 실리콘 기판 내부의 As이온의 확산을 시뮬레이션한 결과와 Dual-Pearson Analytic model에 기반하여 Ion implantation을 1-D doping simulation한 결과를 토대로 여러 공정 설계에서 diffusion simulator의 사용가능함을 확인하였다.

본 논문에서는 dopant density에 의존적인 pn junction의 breakdown 특성을 향상시키기 위하여, doping density와 doping profile에 대하여 분석했다. Doping density와 doping profile은 역방향 junction breakdown voltage를 결정하는 중요한 요소인 공핍영역의 두께와 공핍영역 내에 인가되는 electric field를 결정한다. Uniform doping profile과 Gaussian doping profile을 비교했고, 고전압 환경에서 사용할 수 있는 소자를 제작하는데 더욱 적절한 doping profile과 doping 농도에 대해 기술했다.

최근 연구 되고 있는 Transition Metal Dichalcogenides(TMD)는 전이금속과 칼코젠족 화합물로, 반도체 소자로써 graphene이 가지고 있던 실질적인 응용의 한계를 극복 할 수 있는 2D 소자로 주목 받고 있다. 본 연구에서는 가장 대표적인 TMD물질인 $MoS_2$를 채널로 가지는 $MoS_2$ FET를 채널의 방향, gate 구조, Equivalent oxide thickness(EOT) 등의 변수에 대하여 시뮬레이션하고, 결과를 종합하여 저전력용 2D FET 모델을 제안하였다.

It is shown that the maximum value of exchange current is obtained where hydrogen adsorption energy is near 0. This enables to estimate catalytic efficiency of a material with hydrogen adsorption energy, which is relatively easier to calculate with density fuctional theory (DFT) method. Strain dependence of the adsorption energy was studied with DFT method and adsorption energy of 0.04 eV per hydrogen atom is obtained at 30% strain.

Si와 InAs 두 가지 채널 물질을 가지고 3가지 수송 방향 <100>, <110>, <111>으로 변화시키며 각각의 Nanowire nMOSFETs을 가지고 ballistic quantum transport simulation을 진행하였다. 각각의 경우에 대해 E-k curve를 구한 다음에 band curvature로 캐리어의 유효질량을 계산하고, 이를 통해 MOSFET의 전류 세기를 결정짓는 DOS와 carrier injection velocity를 구하여 어떤 경우에 가장 높은 ON-current를 흐르게 하는지 확인해 보았다. 하지만 예상과 달리 나노와이어의 직경이 1.4nm으로 매우 작기 때문에 valley-splitting이 일어나 Si<110>의 경우에 가장 작은 캐리어 유효 질량을 갖고 있는 사실을 확인할 수 있었다. 결론적으로 Si<100>의 경우에 trade-off 관계에 있는 DOS와 carrier injection velocity가 6가지 경우 중 최적의 조합을 가짐으로써 가장 높은 ON-current를 흐르게 하였다.

본 논문에서는 MOS(Metal Oxide Semiconductor) Capacitor의 산화막내에 다양한 원인에 의해 존재하는 비이상적인 전하들 중 Fixed Oxide Charge가 소자의 문턱전압에 어떤 영향을 주는지 분석했다. 분석한 결과 n+ polysilicon Gate를 가지고, 산화막인 $SiO_2$의 두께가 3nm이고, 도핑농도가 $10^{18}cm^{-2}$인 P형 실리콘 기판으로 이루어진 MOS Capacitor에서 Fixed Oxide Charge Density가 $C/cm^2$ 이상일 때 문턱전압을 0.01V 이상 감소시키고 $C/cm^2$ 이하일 때 문턱전압을 0.01V 이상 증가시켰다.

나노와이어 FET은 natural length가 작아 단채널 효과가 MOSFET에 비해 줄어든다는 장점이 있어 미래의 소자 구조로 주목 받고 있다. 그런데 나노와이어 FET을 공정할 때 채널 etching에서 채널이 완벽하게 원형 구조를 가지는 것이 어렵다. 본 논문에서는 gate-all-around 실리콘 나노와이어 FET의 aspect ratio에 따른 트랜지스터의 특성 변화를 알아 보았다. 시뮬레이션 결과, aspect ratio가 작을수록 나노와이어 FET에서의 단채널 효과가 줄어드는 경향을 보였다.

In this paper, the physics-based analytical model of transition metal dichalcogenide (TMD)-based double-gate (DG) tunneling field-effect transistors (TFETs) is proposed. The proposed model is derived by using the two-dimensional (2-D) Landauer formula and the Wentzel-Kramers-Brillouin (WKB) approximation. For improving the accuracy, nonlinear and continuous lateral energy band profile is applied to the model. 2-D density of states (DOS) and two-band effective Hamiltonian for TMD materials are also used in order to consider the 2-D nature of TMD-based TFETs. The model is validated by using the tight-binding non-equilibrium Green's function (NEGF)-based quantum transport simulation in the case of monolayer molybdenum disulfide ($MoS_2$)-based TFETs.

Transition metal dichalcogenides (TMDs) such as $MoS_2$ is the thinnest semiconductor, exhibits promising prospects in the applications of optoelectronics, catalysis and hydrogen storage devices. Uniform and high quality $MoS_2$ is highly desirable in large area for its applications on commercial scale and fundamental research. Many experimental techniques i.e CVD have been developed to successfully synthesis $MoS_2$ on large scale, here in this work atomistic detail to understand the growth mechanism is addressed which was greatly overlooked. Here based on first principles calculation we found that polarity of seeding promter (crystal violet considerd in this work) controls the growth mechanism. It is also found that molybdenum destroys the precursor while sulfur adsorption with precursor is favorable.

Safety is the most important factor in skyscrapers. The fact that skyscrapers can contain many facilities and people is one of its many advantages. However external pressure such as earthquakes or wind might make accidents that lead to casualties. Because of its large size, small accidents still make big scale of damage. In this paper, we tried to find out what kind of factors affected the movement of skyscrapers using the 'One Dimentional Forced Damped Oscillation Interpretation Software'. Then we researched how to minimize the damage caused by it and the way to correspond to it.

본 연구에서는 기존의 피아노와 다른 음색을 갖는 피아노를 기획하고자 하였다. 이를 위해서 피아노 현의 1/2지점, 1/3지점, 1/17지점을 타격했을 때의 배음의 구성을 EDISON의 pianostring 프로그램을 통해 분석하였다. 440Hz의 진동수를 갖는 A4음을 기음으로 하여 각 지점을 타격했을때의 음을 합성하였다. 또한 기음과 첫 두 배음으로 구성된 화음을 합성하였다. 음색을 분석하기 위해 설문조사를 통해 7개의 항목에 대해 평가하였다. 결과적으로 망치의 타격 지점을 변화시킴으로서 원하는 음색을 얻을 수 있을 것이라 기대한다. 일례로 1/2지점을 타격할 때 단일음과 화음의 음색 차이가 확연하게 드러나 효과적인 감정표현을 할 수 있을 것으로 예상된다.

This paper proposed a m.Sketch to search the optimal link lengths for a legged walking robot. In order to apply the m.Sketch for the proposed, set the design parameters of the constraints and use the m.Skecth to get optimal GL(Groud Length) and GAC(Ground Angle Coefficient). The legged robot designed based on four-bar linkage theory and Theo Jansen mechanism. The stride length of the legged walking robot was defined based on the proposed kinematic analysis. Use the Edison Design m.Sketch simulate and find the optimal link length having the best of the Ground Length (GL) and Ground Angle Coefficient(GAC). And use these length implemented the Theo Jansen mechanism both in Science box parts and acrylic. In addition to the further expansion of the legs to reach the goaltranslating heavy objects or person.

In order to maximize the speed of Theo Jansen Mechanism in an given design space and prototyping material, the trajectory path was maximized according to several literature reviews, and the lower leg was elongated maximally in order to minimize the shift between support phase and transfer phase.

Various walking robot platforms have been developed to carry out missions such as explorations, pass of obstacle or inspections of dangerous environments. In this work, a four legs mechanism based on Jansen mechanism is developed, which can follow a certain track and overcome obstacles. To find the ideal locus, computer programs are used such as M. sketch and Working model. Using these program tools, moderate linkage sizes are selected in Science Box. Furthermore, in order to optimize design of legs, a level average analysis is used as well as Edison S/W. Through the design optimization, improved stride of locus is found.

Compared to wheel locomotion, walking has many advantages : Better to cross over obstacles, the contact with ground is in a determined point, the ground is damaged less. Because Theo Jansen mechanism can make walking motion that is very soft, there are many researches about that mechanism. In this paper, We designed walking robot based on Theo Jansen mechanism. Most important design factor is velocity and stability. First of all, we considered kinematics knowledge and then, we made a new model by using simulation. Finally we developed the model by solving few design problems.

Existing moving robots has several kinds of moving method; using wheel, jointed leg structure and so on. Wheel type can be operated by DC motor so it is simple and efficient. However, it is not appropriate to pass irregular terrain and obstacle. Leg structure type has an advantage in those cases. Generally, Leg structure is operated by several servo motors attached to each joint. It makes a robot heavier and more complicate due to increase of the degree of freedom. However, by using Theo Jansen Mechanism, one (or more) leg have only single-degree of freedom and can be operated by only one DC motor. So leg structure using Theo Jansen Mechanism will be good choice if robots have to be mass-produced. This paper describes the following a walking robot designed and produced based on Theo Jansen Mechanism, simulating process of Theo Jansen leg structure using Edison m.Sketch and how to solve several of discovered problem of the robot.

Develop a leg walking robot mechanisms with Janssen. Development item increases as the moving speed through the weight to set the leg to walk stably. The material is used the metal material was later used to produce a plastic using a 3D printer developed a walking robot with stable and lightweight material.

This paper presents the kinematics of a walking robot leg based on Jansen mechanism. By using simple mathematics, all trajectories of walking robot leg links can be calculated. A foot point trajectory is used to evaluate the performance of a walking robot leg. Trial and Error method is used to find a best combination of link lengths under certain restrictions. All simulations are performed by Matlab. Ground score, drag score, step size, foot lift, instant speed, and average speed of foot point trajectories are used for selecting the best one.

Moving robot is divided 2 kinds; one is the robot using wheels and the other has leg structure. On plat terrain, the former is better than the latter because it has fast speed and simple method to control. But on non-plat terrain, the situation is reversed. The robot using legs has slow speed but it has advantage to adjust various environments. This robot is expected to contribute to human in many fields such as rescue and exploration and so on. So walking robot is worth enough to research. In this paper, we present the design of 4-legged walking robot based on Jansen mechanism using m-Sketch and Edison Designer.

Jansen mechanism is composed of mechanical walking linkages that are designed and optimized by Theo Jansen in 1990. Although he has made optimum values for linkage dimensions for Jansen Mechanism, there are still various applications for this mechanism and also various optimum values for each application. In this paper, Jansen Mechanism optimization has been processed for the Science Box. The Science Box has its own linkage dimensions and related components and makes space for optimization process. For the optimization 3 to 4 linkage were selected which had no similar ratios of linkages between other applied Jansen mechanisms and to reduce experiment numbers. Response Surface Method was used with Minitab 17 for optimization and m.sketch was used for experimentation. Intuitive method had to be used to find optimum values as with RSM optimum value could not be found. EDISON Designer was used to make final CAD model with optimum values and laser cutter was used to get appropriate acryl panels for legs.

This study focus to make 8 legs robot based on Jansen's mechanism. In the process of making, we found GL(Ground length),GAC(Ground Angle Coefficient) and the height difference of tract and compare Several models with M.Sketch to find link's Length ratio Optimised simple walking and crossing of obstacles. In the process, our team Analyzed the difference ideal tract (Jansen holy number model's track) contrived by Jansen and our final model tract. As a result, we found optimal link's length ratio to over the obstacles and some features that our model differ from Jansen holy number model. It means that optimal link's length ratio depends on certain circumstances, perfect length ratio is nonexistent.

Recently, followed by rapid growth of robotics field, multi-linkage mechanism which can even pass by rough road is getting lots of attention. In this paper, I focused on Jansen mechanism. It's a kinematics object which is named after Dutch artist Theo jansen. Jansen mechanism embraces structure and mechanism which creates locomotion with the combination of the power and simple structure. Theo jansen suggests a 'Holy number'. It's an ideal ratio of leg components length. However, if there's desired gait locomotion, you have to adjust the ratio and the length. But even slight change of the length could cause a big change at the end-point. To solve this problem, I suggest a reverse engineering method to get a ratio of each links by nonlinear optimization with pre-set desired trajectory. First, we converted a movement of the joint of Jansen mechanism to vectors by kinematics analysis of multi-linkage structure. And we showed the trajectory at the end-point. After that, we set desired trajectory which we found most ideal. Then we got the length of the leg components which draws a trajectory as same as trajectory we set, using Multi-objective genetic algorithm toolbox in MATLAB. Result is verified by Edison designer and mSketch. And we analyzed if it could pass through the obstruction which is set dynamically.

This study has designed a walking mechanism that is able to pass by a variety of environments, such as slope, obstructions, special surface in there, the mechanism suggested by Janssen has shown an ideal bridge structure made of 11 joints. V in the study, these programs are use that is m-sketch, m-designer, Janssen mechanism optimization solver for the optimum design of m-sketch, 3D component reflecting the given strip dimension is used because there is a limit in the given. As a result, a stable mechanism for walking could be implemented.

The importance of the recent manufacturing industry have been made to invest in a lot of assistance and human resource development at the national dimension in which to rise again. However Learned in actual school education kinetic, and the use to how product design structural knowledge, Often it feels vague unlikely whether it is possible to derive an optimal product. In this study, by using the simulation-based Jansen Mechanism designed a walking robot, after optimization of the numerical consideration when designing for optimum walking motion, through simulation through the actual production resulting numerical information is examined whether valid. In addition, through the actual production was walking robot, to verify the validity of the simulation-based design.

Jansen Mechanism has been a constant popularity by researchers studying legged robots because of many benefits. This paper proposed the design process of optimized legged robots using Jansen Mechanism and m.Sketch(Jansen Mechanism simulation software). First, driving part of legged robots is designed in compliance with the design regulations of a competitive exhibition. Second, setting the length of link and position of joint is conducted in keeping with the constraints. Third, Ground Length (GL) and Ground Angle Coefficient(GAC) values are extracted by m.Sketch simulation. Finally, by repeating the previous procedures, comparing the GL and GAC values, find the optimum input values. This.

In this study, important design factors in Jansen leg mechanism by which two legs can be driven by only one input like a motor are considered through method of transmitting motion in three-bar linkage and Grashof law in four-bar linkage. In preliminary design, by using EDISON m-sketch and its simulation which can observe trace of feet, two identical four-bar linkages are initially designed and two three-bar linkages are added to four-bar linkages sequentially. By analyzing GL(Ground Length) and GAC(Ground Angle Coefficient), the adequacy of the preliminary design was estimated. Final design of walking apparatus is implemented using CAD software, Assembly2 of EDISON Designer. Finally, proposals to improve software used in this study are suggested.

Based on the Jansen mechanism theory, a walking robot is developed, which is able to overcome the given obstacles. Taking joint positions and leg directions as design parameters, the walking robot is analyzed. In order to analyze and optimize the leg motion, Edison program and Jansen mechanism optimization solver are used, respectively. It is found that Edison program is so effective to determine joint variables and position of leg direction. With the help of these programs, lots of trials or errors could be saved.

Jansen mechanism is basic principal of walking robot. Because that mechanism have many link, walking robot can walk like animals. One of the feature is that space is existed between leg of walking robot and ground surface. So, it can walk through the non-uniform ground surface that have obstacle. In this paper, I will suggest design of walking robot that can walk on non-uniform ground surface effectively based on Jansen mechanism.

In this paper, the mechanism that works by using eight legs is proposed. The walker has eleven bars instead of wheel, it shows a Biologically-inspired movement method. their driving appearance is very similar with creature which walks by its legs. For example, a crab and spider so on. This mechanism has simple style that can expand its size and attach more legs beside. For the competition regulation, we had to find working parts in the science box and some other things that can be found easily in the surroundings only usual material. The mission is making a machine that is enable to pass obstacle and to walk well. This paper followed the rules by regulation.

In this paper, 본 논문에서는 경사/장애물/특수표면을 이동할 수 있는 얀센 매커니즘 기반의 보행기구 설계에 대해 다루고 있다. 얀센 매커니즘 자체의 조건과 전체 보행기구의 조건을 알아보며, 기구의 완전한 회전운동 조건과 장애물이 있는 거친 표면을 이동할 수 있는 조건을 알아보고자 한다.

Walking mechanism, there are many types. Prior to the modeling and design, we thought about a variety of mechanisms based on the Janssen mechanism to design a walking mechanism optimized for walking. The more the legs increases the stability of the structure, while the weight is heavy and if that advantage had the disadvantage, the legs are easier to walk in the utilization and structural aspects of the torque had fewer advantages. The disadvantage is that the instability mechanism, four-legged, but improve it and look forward to the idea of utilization and cost-effectiveness, its future utilization will be endless. To study this, we utilized a variety of software, such as m-sketch, Edison design program, we have seen the actual production through scientific experiments box.

In this study, a robot is implemented in H/W based on four-bar linkage mechanism and Jansen mechanism. Our goal is to finish the given path using given terms. The various programs was used to understand the mechanism in more detail. DISON m.Sketch, EDISON Designer, Theo Jansen Mechanism Optimization Solver. Using these programs, we can design the robot in more dtails and reduce errors and trials. For the design and implementation of a robot, it is need to get joint variable, a foot point, and their relation. Thus, the proposed kinematic analysis is very important process for the design and implementation of legged robots.

In this paper, the multi-leg robot is designed using Teo Jansen mechanism. The purpose of this paper is to develop unique robot, which operates efficiently in any environment. In that case, speed and accuracy are required. The indication which evaluate the value is Ground Score according to the Jansen's mechanism. To optimize the Ground Score. Genetic Algorithm (GA) in MATLAB Toolbox is used, which is numerical analytic algorithm to quickly convergence into optimum point. The Optimization of value is visualized by M-Sketch. M-Sketch was useful for simulation and evaluation of mechanic's dynamic motion. The robot's draft is produced into finished product by Edison Designer.

There are various walking devices based on Theo Jansen mechanism. And these systems controlled by complicate equations. So we decided to optimize the design of walking device with two points of view. The device is required to ensure stability while maintaining the high speed. To simplify the control system, we applied trigonometric ratio with ideal Jansen trajectory. As a result, we were able to draw the connection between height of barrier and Ground Length (GL). Also we could change traveling distance and Ground Angle Coefficient (GAC) by shifting the position of the joints. Through controlling these parameter, we can analyze stability and speed of the device. Ultimately, we develop the device that can walk more efficiently by the optimization process.

I use Jansen mechanism to reduce the unnecessary motion of car body and improve the motion performance capability in the rugged terrain To reduce the unnecessary motion, the positional variation of a main body of vehicle should be minimized. In order to reduce the change of height and control the speed at every moment when vehicle move, 16 legs or more are installed on a crankshaft and the paths of leg motions need to be considered in the rugged terrain. The vehicle will be optimized so that it produces a sufficient speed and torque for practical use. Finally, I designed proper body with Edison simulation. The simulation is good for beginners of mechanism design.

항공기 운항 중 사고가 가장 많이 발생하는 순간이 이착륙 순간이다. 사고의 원인은 실속(Stall)으로 인한 조종성 상실, 버드 스트라이크 등의 이유들이 있다. 본 연구에서는 항공기 날개에 구멍을 내서 구조적인 변화를 통해 이 착륙 시에 가장 많이 적용되는 받음각인 $10^{\circ}$에서 흐름의 박리가 지연되고, 양항비가 상승되는 효과를 기대하고 $10^{\circ}$이외의 받음각에서 박리가 지연되는지 해석을 진행하였다. 본 연구에서의 최종적 목표는 곡선형태의 구조변화 형상과 이를 실제 항공기에 적용이 가능하도록 제작성과 경제성을 고려하여 단순화 하는 작업을 진행하고 곡선 형태와 같은 효과를 얻고자 해석을 진행하였다. 받음각 $10^{\circ}$에서 해석을 진행한 경우 모든 형상들이 흐름의 박리를 지연시키는 효과를 가져왔다.

본 연구에서는 전산유체역학을 이용하여 고 레이놀즈수에 유동에서의 탠덤 에어포일에 대한 상대 위치 인자 연구를 진행한다. 탠덤형 날개의 경우 앞뒤 날개의 유동간섭이 날개 성능에 중요한 영향을 미친다. 본 연구에서는 이를 2차원 탠덤 에어포일로 고려하여 유동간섭을 확인한다. 유동간섭에 따른 에어포일 성능을 분석함으로써 뒤 에어포일의 상대 위치를 결정할 수 있으며, 본 연구결과는 실제 탠덤 날개 형태의 항공기 설계에 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 EDISON_CFD의 2D_YUIBM_1 해석자를 사용하여 선인장 단면 모양 실린더의 $C_D$를 가시의 개수(N)와 가시의 깊이(D)에 따른 경향성으로 나타내었다. 저 레이놀즈 수에 대한 유동 해석을 해야 하므로 레이놀즈 수 영역은 20(steady), 40(steady), 100(Unsteady)을 사용하였다. 또한, 특징적인 효과를 보이는 몇 개의 케이스를 선별해 그 모델들에서 $C_P$와 Vorticity의 분포를 조사했으며 이를 통해 저 레이놀즈 수의 선인장 모양 실린더에서 $C_D$의 변화 원인을 규명하였다. 마지막으로, 물체의 기하학적 성질과 유체의 성질을 기반으로 저 레이놀즈 수에서 $C_D$를 최적화하는 공식을 산출하였다.

유체역학적 추력 방향 제어(Fluidic Thrust Vector Control) 방법 중 하나인 동축류 제어 유동 분사를 이용한 추력 방향 제어(Co-flow Thrust Vector Control)의 작동 특성에 대해서 연구하였다. 이 제어 방법은 점성 유동이 벽면에 부착되어 흐르는 코안다 효과(Coanda Effect)를 이용하여 주 유동을 편향 시키는 방법으로서 그 편향각은 이러한 제어 유동 노즐 출구의 플랩 형상에 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 이 연구에서는 출구 플랩 형상을 여러 가지로 바꾸어 가며 주 유동의 전압력 300kPa일 때 제어 유동의 편향각이 포화되는 제어유동의 전압력을 측정하였다. 그 결과 쐐기형 플랩의 각도가 증가할수록 포화 영역에서의 편향각은 증가하며 그 각은 플랩의 각도와 일치한다. 그러나 각도가 증가할수록 제어 유동이 플랩의 벽면을 지나면서 팽창파에 의해 가속되어 충격파을 발생시키게 되고 이 충격파는 주 유동에게까지 전파되어 주 유동 제트의 속도를 감소시킨다.

본 연구에서는 Slotted flap을 장착한 WIG선(Wing In Ground effect ship)에서 발생하는 진동을 최소화하기 위해 WIG선의 공력특성을 수치적으로 분석하고 그에 따라 플랩 형상에 대하여 최적화를 진행하였다. 주 익형에 대한 형상은 NACA 4412로 고정한 상태에서 플랩의 각도와 x, y좌표를 설계변수로 설정하였으며, 그에 따라 설정한 평균 $C_L$값을 유지하면서 진동의 진폭 크기가 작아지도록 제한 조건 및 목적 함수를 설정하였다. 최적화된 익형에서 플랩과 주 익형 사이에서 분출되는 유체는 코안다 효과의 영향을 받아 플랩 윗부분을 타고 흐른다. 이로 인해 진동에 결정적인 영향을 미치는 박리영역이 억제되었으며, 진동이 최소화 되었다. 결론적으로 플랩의 최적화를 통하여 기본 설계 익형에서 89%의 진동이 저감되는 것과 동시에 Lift/Drag 96.2로 기본 설계 익형에 비해 4.1배 향상되었다.

본 연구는 타원형 물체가 유체 중에서 침강할 때 물체의 형상과 밀도에 따른 침강특성을 분석하는 것이며, 이로 인해 종단속도에 미치는 영향을 평가하는 것이다. 복잡한 형태의 물체를 타원기둥으로 단순화하였고, 낮은 Reynolds 수(=0.5~100)에 대하여 연구를 진행하였다. 또한 침강형태가 종단속도에 미치는 영향을 연구하였다. 수치해석 검증을 통해 정확하고 효율적인 격자 크기를 결정하였다. 정확한 분석을 위해 단순히 종단속도의 변화를 본 것이 아니라 진동하지 않은 물체의 이론적 속도와 비교하여 이와 얼마나 차이가 있는지를 확인하였다. 수치해석 결과 장단축비에 따라 물체의 침강특성이 크게 변하였고 그 경향은 밀도비에 따라 다른 양상을 보였다. 또한 각의 진동에 대한 진폭과 진동수가 물체의 침강속도에 영향을 주는 것을 확인하고 그 원인에 대해서도 연구하였다.

본 논문은 EDISON CFD를 사용하여 스포일러가 장착된 무미익 BWB UCAV에 대하여 이차원 유동해석을 수행하였다. 무미익 형상은 일반적인 항공기보다 롤과 요 방향의 안정성과 조성성에 있어 불리한 특징을 갖는데 특히 이 착륙 시 고 받음각의 영역에서 발생하는 Pitch-up 현상이 항공기 안정성에 문제를 야기한다. 수직 미익 부재와 pitch-up 현상으로 인한 BWB형상의 UCAV가 지니는 단점을 보완하기 위해서 스포일러가 장착된 형상이 적용되기도 한다 본 연구에서는 윗면과 아랫면에 스포일러가 장착된 경우에 대해 전산유동해석을 수행하였다. 해석결과 윗면의 스포일러는 양력의 감소와 항력의 증가를 야기했으며, 아랫면의 스포일러는 양력과 항력을 모두 증가시켰다. 피칭모멘트의 경우 아랫면의 스포일러가 저받음각에서 안정성을 증가시켰다.

최근 대형 컨테이너선의 개발이 지속적으로 이루어짐에 따라 슬래밍에 의한 선수 및 선미의 구조안정성 문제가 대두되고 있지만 설계 단계에서 슬래밍에 대해 고려하기에는 현상의 복잡성으로 인해 어려움이 많았다. 이를 위해 KRISO에서 시행된 WILS JIP의 선수 단면 형상 및 선미 단면인 쐐기 형상으로 격자를 생성하여 EDISON CFD 다상유동 해석자를 통해 수치해석을 시도하였다. 기존 방식과 달리 계산 시간 절감을 위하여 격자 변형 기법을 적용하지 않고 모형 시험결과를 기반으로 한 유입류 조건을 설정하여 입수 충격 문제를 해석해보았다. 그 결과, 선미 형상의 경우 선행연구와 유사하게 실험 결과에 근접한 유체 충격력을 정량적으로 얻어낼 수 있었다. 선수 형상의 경우에서는 구상 선수로 인해 파생되는 센서 위치별 충격력의 변화를 확인할 수 있었으며, 실제 유동에 가까운 유동 형상과 슬래밍에 의한 충격력을 개략적으로 구할 수 있었다.

본 연구에서는 플라잉 디스크를 이용하여 Pitching 운동 조건에서의 공력특성을 해석하였다. 본 해석에서 사용한 플라잉 디스크 모델은 프리원 151_140이며, 해석자로는 KFLOW_EDISON_2D_3DOF를 사용하였다. Pitching 운동이 있는 경우 받음각의 변화에 따른 공력특성을 비교 분석하였다. 기준 받음각의 변화에 따라 형상 아랫면과 뒷전 부근에 실속 와류가 다른 형태로 생겨 플라잉 디스크의 공력 특성에 영향을 준다는 것을 확인하였다. 또한, 기준 받음각이 증가 할수록 강한 실속 와류가 발생함을 알 수 있다.

두꺼운 에어포일은 받음각이 클 때 역압력 구배가 일어날 수 있기 때문에 날개의 중앙부 후방에서 유동박리(Flow separation)와 와류 진동(Vortex shedding)이 쉽게 발생할 수 있다고 알려져 있다. 항공기가 이 착륙할 때 받음각이 커짐에 따라 유동박리에 의한 실속이 발생할 수 있는데 이를 지연 시켜 실속각을 크게 하면 안전성이나 효율 면에서 유리하다. 이를 위해 날개에 Hole을 만들어 와류를 잡아 유동의 박리를 지연시키고자 하였다. 본 연구에서는 EDISON_CFD 시스템의 2D_Incomp_P 솔버를 사용하여 NACA0018 에어포일의 윗면에 다른 위치의 Hole이 있을 때와 크기가 다른 Hole이 있을 때의 실속각이 가장 커지는 경우를 찾아보았다. Hole의 위치와 반지름 크기를 변화시켰을 때 각각의 최대 양력 계수를 비교하여 실속각의 증가와 Streamline을 그려 유동박리가 지연됨을 확인하였다.

해양환경에서 큰문제가 되고 있는 아주 작은 크기의 플라스틱 입자인 미세플라스틱(Microplastic)은 잔류성이 크고 생물축적성이 있는 잔류성 유기오염 물질(POP)을 잘흡착하여 해양환경과 먹이사슬에 지대한 피해를 끼친다. 본 연구에서는 해양에 존재하는 대표적인 미세플라스틱 uPVC와 입자상의 잔류성 유기오염 물질 PAH를 원형 실린더로 가정하여 해양 환경에서 침강하고 있는 미세플라스틱이 잔류성 유기오염 물질에 의해 오염될 가능성을 알아보았다 이를 위해 표층및 심층수 환경에서 반지름에 따른 충돌효율과 접촉 시간을 구하여 두 실린더가 접촉할 시간의 기댓값인 기대 접촉시간을 계산하였다.

연료효율에 대한 선주들의 요구와 그린쉽이라는 사회적 흐름에 맞춰 현재 연료 절감 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 KVLCC2M의 반류개선 및 연료효율 증가를 위한 반원형 덕트의 변수 연구를 진행하였으며, 계산의 신뢰도를 검증하기 위해 서울대학교 선박저항성능 연구실에서 실시한 모형 시험결과와 비교하였다. 반원형 덕트의 크기와 길이방향 위치를 설계변수로 설정하여, 총 12가지 경우에 대한 CFD 계산을 시행하였으며, 계산 결과를 유동 정류를 통한 저항 감소와 반류 개선을 통한 프로펠러의 성능 개선 이라는 두 가지 기준으로 최적 조건을 선정하였다. 또한, 후처리를 통해 계산 결과를 추가적으로 분석하여 에너지 절감의 이론적인 배경을 찾았으며, 이를 바탕으로 반원형 덕트를 개선하여 부채꼴형 덕트를 새로이 설계하였다. 이에 대한 추가적인 계산 결과 최대 4%의 연료절감 효과를 최종 확인하였다.

선박의 최적 운항 자세를 찾기 위해 자유 수면을 포함한 저항 해석을 수행할 경우 많은 격자를 이용한 비정상 해석으로 인해 계산 시간이 오래 소요되는 단점이 있다. 본 연구에서는 이를 개선하여 이중 모형을 이용한 정상 해석을 통해 보다 효율적으로 선박의 최적 운항 자세를 도출하는 방법을 연구하였다. KCS를 대상선으로 선정하여 설계속도(24knots)와 저속(15knots)인 경우에 대하여 평형 상태 및 선수/선미 트림 상태에서 이중 모형 수치해석을 수행하고 기존의 연구결과와 비교하였다. 그 결과 자유수면 유무와 속도에 상관없이 선체 자세에 따른 저항 값은 동일한 경향을 갖는 것을 확인하였다. 하지만 저속일 경우 트림조건에 따른 저항의 변화의 폭에서 차이를 보였으며, 이는 압력저항에 기인한 것이다. 따라서 이중 모형을 이용한 저항 해석은 압력저항의 변동이 큰 경우에는 적용되기 어렵다는 한계점이 있다. 하지만 마찰 저항이 주요한 경우에 적용되어 계산효율을 획기적으로 높일 수 있으며, 정성적인 경향을 제시할 수 있는 타당한 방법이라 사료된다.

항공기의 비행 안정성을 판별하기 위해서는 정적(static)안정성과 동적(dynamic)안정성을 모두 고려해야 한다. 본 연구는 EDISON_CFD의 KFLOW_EDISON_2D3DOF, 2D_Com_P해석자를 이용해 2차원익형의 정적(static)계수와 동적(dynamic)계수를 구해 항공기 전체형상의 정적 안정성 및 동적 안정성을 분석하였다. 그 중 2015년도 인간 동력 항공기대회 건국대학교 참가 기체를 예시로 연구를 진행하였다. 주익 익형 SG6043과 미익 익형 NACA0012을 EDISON_CFD를 이용하여 각 익형의 모멘트계수를 구하고 그 결과값을 이용하여 기체의 무게중심에 대한 각 익형의 감쇠계수를 계산하였다. 그리고 주익과 미익의 면적비율과 코드길이의 비율을 고려해 전체 항공기형상의 안정성과 비행 형태를 분석하였다.

현대의 스포츠는 과학기술의 발전과 함께 성장하고 있고 골프종목 역시 재료역학적, 공기역학적 발전에 따라 비거리를 점점 늘려가고 있다. 하지만 현재까지의 비거리에 대한 연구는 골프공과 골프채의 재료의 변화와 딤플이 있는 골프공의 공기역학적 연구에 집중해 있었고 요즘에 들어서야 클럽헤드의 공기역학적 형상에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 골프 경기 중 가장 먼 비거리를 만들어 내는 골프채인 드라이버의 단순화된 2차원 클럽헤드 형상을 설정하고 항력을 줄일 여러 가지 방법을 적용하여 최소의 항력을 갖는 헤드 형상을 찾아보았다. 연구결과 $10.2^{\circ}$의 로프트를 갖는 클럽헤드는 chord 길이가 face 높이의 3.2배이고, trailing edge가 face의 중심보다 전체 face높이의 10% 아래에 있을 때 가장 적은 항력을 얻을 수 있었다. 결과적으로 이 형상과 기존형상의 스윙 속도 차는 약 2mph로 5yard의 비거리 차이를 가져온다.

슬롯판을 이용한 경사충격파와 경계층 간섭유동 제어에서, 슬롯판 아래에 있는 공동부의 형상을 바꾸어 가며 제어 성능을 비교하는 수치적 연구가 수행되었다. 공동형상 직사각형 5개, 사다리꼴 3개를 선정하여 shock 뒤에서 경계층 안정성, 전압손실을 기준으로 제어 성능을 평가하였다. 수치해석 결과 모든 형상에 대해 제어하지 않은 상태보다 좋은 성능을 얻었다. 그 중 경계층 안정성 측면에서는 형상 L과 R, 전압손실 감소 측면에서는 형상 M과 A가 효과적임을 확인하였고, 종합적으로 슬롯의 끝 면과 공동의 길이방향 끝 면이 일치하는 형상에서 상대적으로 좋은 결과를 얻음을 확인했다. 또한 슬롯과 공동 내부유동을 분석하면서 경계층 안정성과 전압손실 감소에 영향을 미치는 것은 separation 영역을 얼마 원활히 흡입하는지의 여부임을 알 수 있었고, 상류 슬롯에서 발생하는 shock에 대한 추후 해결 연구도 필요함을 알 수 있었다.

항공기의 착륙 과정에서 지면효과에 의해 기체가 원하는 위치에 착지하지 못하는 경우가 있다. 이러한 현상들로 인해 항공기의 착륙 실패 또는 활주로 이탈로 인한 인명피해로 이어질 수 있다. 본 연구에서는 이러한 착륙과정에서 쓰이는 날개의 부품중 하나인 Spoiler에 대한 공력 해석을 EDISON 전산열유체 시스템을 이용하여 진행해 보았다. 특히 Spoiler의 전개 각도를 다양하게 변화시켜가며 그 전개 각도에 의한 Lift dumping effect에 초점을 맞추어 연구를 진행하였다. 예상과 동일하게 전개각도가 커질수록 양력은 감소하였으며 항력의 경우 선형적으로 증가하는 양상을 보였다. 또한 전개각도가 20도보다 커지는 구간부터는 양력이 음수로 작아지는 현상을 확인할 수 있었다.

본 논문은 EDISON_CFD를 활용하여 화성에서 운용 가능한 풍력터빈에 대해 실험 및 개선 설계하였다. 본 연구에서는 화성의 중력 및 공기밀도 등 화성의 환경 데이터를 적용함으로써 풍력터빈의 형상을 새롭게 설계 하였다. 개선 설계는 기존의 풍력발전기 형상을 변형시키며 해석을 진행하였으며, 받음각과 형상에 따라 생성되는 토크를 확인하였다. 개선설계한 풍력터빈 모델은 단위 미터 당 약 8 W의 전력생산이 가능한 것을 확인하였다.

자동차 주행 중 차 문이 열리는 경우에 운전자가 조향을 유지하는 채로 대응하기란 쉽지 않고, 이것이 방치될 경우 대형사고로 이어질 가능성이 생긴다. 따라서 이를 기계적 또는 역학적으로 해결해야 할 필요성이 있으며, 본 연구에서는 고양력 장치중의 하나인 gurney flap을 응용하여 항력 발생장치로 이용함으로써 자동차 문이 더 빨리 닫힐 수 있는지에 대한 연구를 진행하였다. 해석 결과, 문 모서리에 flap, 특히 판형 flap을 장착하였을 때, 그렇지 않았을 때보다 2배에 가까운 항력상승 효과가 나타남을 확인하였다.

교량의 케이블이나 송전선같은 원형 구조물들은 유동의 불안정성에 의해 물체 후방에 Vortex가 발생한다. 이렇게 발생한 Vortex는 구조물에 진동과 소음을 발생시키게 된다. 본 연구에서는 이러한 원형 구조물들의 배열에 따른 해석을 진행하였다. 같은 크기의 두 원형 실린더를 주 유동 방향으로 정렬시킨 배열을 EDISON 전산열유체 시스템을 이용하여 해석하였다. 두 원형 실린더의 중심의 거리를 1.5 D부터 5 D까지 변화시켜가며 거리에 따른 각 실린더의 Drag coefficient에 초점을 맞추어 연구를 진행하였다. 두 원형 실린더 사이의 거리가 감소할수록 후류 쪽에 위치한 실린더의 Drag coefficient의 값이 감소하는 양상을 보였다.

본 논문은 EDISON CFD의 전처리기, eMEGA를 이용하여 격자를 생성하고, 2차원 정렬 격자 기반 비압축성 해석자를 이용하여 유동해석을 진행한 뒤 후처리기, eDAVA를 통해 유동선을 그려 블라인드 장착에 따른 실내 공기 순환에 대한 연구 내용을 담고 있다. 본 연구는 시중에 판매중인 사생활 보호용 블라인드를 포함, 여러 블라인드의 장착 여부에 따라 실내 내부 공기 순환의 양상을 확인하고 실제로 블라인드 장착 시 실내환기에 어떤 영향을 주는지 유동 선을 통해 확인해 보았다. 블라인드 미장착시, 실내 전체적으로 공기가 고루 순환되는 모습을 보였으며, 블라인드 장착 시 대체로 블라인드 형태에 따라 유동이 이동하는 것을 볼 수 있었다. 본 연구는 사생활 보호와 환기 효율성의 관점에서의 소비자 선택권에 영향을 미치는 효과를 가져 올 것으로 보인다.

본 연구에서는 플라잉디스크의 윗면 곡률과 끝단두께에 따른 공력특성의 변화 및 유동 흐름을 EDISON_CFD를 통해 해석하고자 한다. 플라잉디스크는 받음각이 증가할수록 윗면 표면에서는 박리 거품이 발생하게 되고 아랫면에서 윗면으로 올라 갈려는 유동의 흐름이 발생하게 되어 뒷전과 후류에서 거대한 박리 거품이 발생하게 되어 공력특성 및 유동흐름에 큰 변화를 주게 된다. 총 5가지의 형상에 대해서 받음각을 $0^{\circ}{\sim}25^{\circ}$까지 마하수 0.0588, 해석모델은 KFLOW에서 k-w SST를 레이놀즈수 $3.78{\times}10^5$을 조건으로 각 형상의 공력특성과 유동의 흐름의 비교를 분석하였다. 그 결과 윗면의 곡률이 증가 할수록 앞전박리가 활발해지고, 끝단두께가 두꺼워 질수록 뒷전박리가 활발해진다. 이로 인해 곡률은 완만할수록 두께는 얇을수록 양력계수와 실속각을 증가 시킬 수 있다.

This study shows what difference would be made to the aerodynamic characteristic with different thickness ratio of the same airfoil, Eppler 387, at low Reynolds number, at the angle of attack of $0^{\circ}$. Konkuk Univ.'s airfoil has a bigger thickness ratio than that of the original Eppler 387 airfoil. The reason for the thicker camber is a Pt 100 ohm heater mounted inside the Konkuk Univ.'s airfoil and this was assumed to make some differences to aerodynamic characteristic. The comparison of these two airfoils' CFD data, provided by EDSION_CFD, with real experiment that had been made in subsonic wind tunnel at Konkuk Univ. is done. A finer result would come out if the complement of the homogeneity of the wind tunnel's fluid is done in the future.

현재 양력발생의 원리는 긴 경로 이론과 동시 통과 이론 등으로 알려져 있으며, 이 이론들은 간단히 설명하려는 목적으로 인해 양력발생의 원리가 와전되어왔다. 본 연구에서는 여러 양력발생의 원리 중 Kutta-Joukowski의 이론을 이용하여 순환을 통한 양력발생의 관계에 대해 연구를 수행하였다. 해석 모델은 대칭형 에어포일인 NACA0012를 이용하였다. 해석 프로그램으로는 EDISON을 이용하였으며 시간에 따른 와도를 확인하기 위해 비정상상태 해석을 진행하였다. 그 결과 유동이 시간의 경과에 따라 에어포일 뒷전으로 밀려나면서 Kutta-Joukowski의 이론에 중요한 논점인 출발 와류가 생성됨을 확인할 수 있었다. 이로 인해 순환이 형성되어 양력이 발생함을 추측할 수 있다. 추가적으로 받음각과 출발 와류 사이의 영향성을 연구하였다. 받음각이 커짐에 따라 출발 와류가 에어포일 뒷전에서 더 크게 발생하였고, 받음각이 낮아질수록 출발 와류의 진행이 가속화됨을 확인할 수 있었다.

Fishes usually form a group in water to minimize drag coefficient and this fish schooling is one of representative problems in computational fluid dynamics. In this research, we simulated two fishes as a rectangle. We arranged rectangle horizontal and vertical, then we changed distance between two rectangles and simulated pressure of fluid and drag coefficient. We could find the best distance and position of two fishes that makes minimum drag coefficient.

To reduce drag force at supersonic speeds, sharp leading edge is hugely efficient. It is, however, incompatible with leading edge shape to have fine aerodynamic characteristics at subsonic and transonic speeds. It is critical to reduce drag force for enhanced cruise performance and higher efficiency. An air superiority fighter, however, required to have high maneuverability for survivability, and sharp leading edge is not proper. Consequently, variable leading edge is demanded to reduce drag force significantly at supersonic speeds for cruise performance. Leading edge altering system is constructed with rigid material to improve possibility of realization, and minimized movement of its components in altering for reduce effects on flight. It is compared with bi-convex airfoil and NACA 65-006 airfoil, which have comparable maximum thickness. At Mach number 1.7 and zero angle of attack, supersonic mode of designed airfoil indicates approximately 17% higher drag coefficient than the bi-convex airfoil indicates, it is, however, 23% lower than the NACA 65-006 indicates. Also, subsonic mode of the designed airfoil shows fine aerodynamic characteristics in comparison with NACA 65-006 airfoil in subsonic and transonic speed range. In this regard, design of the airfoil achieved the object of this study satisfactorily.