• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.127-127
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• 2023

지표수와 하상 경계층에서 발생하는 흐름 교환은 하천, 호소, 연안, 해안 등 자연계에 존재하는 수환경시스템에서 일반적으로 나타나는 수리학적 특성으로서, 흐름 교환이 발생하는 경계층 아래 하상층 영역을 혼합대(hyporheic zone)라 부른다. 수질오염사고 등에 의해 외부의 오염물질이 하천 내 유입될 경우, 혼합대 흐름에 의해 하상층으로 침투되고 지표수 대비 유속이 느린 하상 내 공극 흐름에 의해 거동함에 따라 이들의 하천 내 체류시간이 증가하게 된다. 따라서, 본 연구에서는 지표수와 하상 흐름을 연계한 수치해석 방법을 적용하여 혼합대가 지표수 내 용질 체류시간에 미치는 영향을 분석하였다. 먼저 연직 2차원 Reynolds 평균 Navier-Stokes(RANS) 방정식과 Darcy 방정식을 연계하여 지표수와 하상 내 흐름을 해석하였다. 지표수 영역은 RANS 방정식을 이용하여 모의하였고, 지표수 흐름해석에서 얻어진 하상의 압력장을 경계조건으로 하여 Darcy 방정식과 함께 하상 내 흐름을 모의하였다. 여기서 하상의 형태는 자연계 하천에서 일반적으로 관찰되는 사련하상(Ripple bed)으로 모사하였다. 이후, 지표수-하상 연계모의를 통해 얻어진 흐름 결과를 바탕으로 지표수-하상 경계층에서 용질거동을 모의하였다. 흐름 모의결과를 과거 실험자료와 비교한 결과, 지표수 영역 내연직흐름 분포를 정확하게 재현하였고, 동시에 혼합대 흐름 구조에 큰 영향을 미치는 지표수-하상 경계층 압력 분포 역시 관측값과 유사하게 나타났다. 용질거동 해석을 통해 얻어진 용질의 체류시간을 분석한 결과, 혼합대 흐름이 고려된 경우(투수성 하상)와 고려되지 않은 경우(불투수성 하상)를 비교했을 때 전자에서 체류시간 분포의 감수곡선이 길어지고 첨두농도가 감소하는 것으로 나타났다. 아울러, 지표수 영역의 유입부 경계의 평균 유속이 증가함에 따라 최대 체류시간이 감소하는 것으로 나타났는데, 이는 지표수-하상 경계층에서의 압력 경사가 커져 혼합대 내 유속이 증가함에 기인하는 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1838-1842
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• 2008

본 연구에서는 하구 유입 하천에서 발생하는 염수쐐기의 형상 및 거동특성을 구명하기 위하여 정상상태 염수쐐기 실험을 수행하였다. 길이에 비해 상대적으로 폭이 좁은 개수로의 상류부분에는 담수를 지속적으로 공급할 수 있는 담수공급장치를 설치하였고, 정상상태의 염수쐐기를 발생시키기 위하여 염수수조 측면에 지속적으로 염수를 공급할 수 있는 염수공급수조를 설치하였다. 실험조건은 담수 방류량과 이층류의 밀도차의 영향을 고려한 밀도프루드수(densimetric Froude number)를 기준으로 선정하였다. 실험결과 각 케이스별 염수쐐기의 형상은 중앙부에서 약간의 산포된 양상을 제외하고는 거의 선형을 이루는 것으로 관찰되었다. 경계층의 형상과 두께는 이층류의 농도장을 측정하고 밀도변동성분을 고려한 표준편차를 통하여 산정하였다. 그리고 염수쐐기의 선단부에 해당하는 리차드슨수와 경계층 두께와의 비교 등을 통해서 경계층의 양상을 파악하였다.

• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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• 1999.10a
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• pp.41-42
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• 1999

• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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• 2003.11a
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• pp.101-107
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• 2003

해가 지면서 지표면이 냉각되고 지표면의 냉각은 지표부근의 대기를 냉각시켜 상부의 대기보다 차가워지면서 대기의 상태가 안정 상태가 되는데 이 때를 접지 역전층이라고도 하고 야간 경계층이라고도 한다. 야간 경계층은 다음 날 해가 뜨기 전까지 계속 지속되는데 그 고도는 지상 수백m까지 확장될 수도 있다. 이러한 현상은 배출된 대기 오염 물질이 형성된 역전층에 의해 확산이나 수송이 방해를 받게된다. 역전층 상태에서의 오염물질의 배출은 직접적으로 영향을 미치지 않으나, 일출 이후 일사에 의한 지표의 가열로 역전층이 파괴되면서 역전층위의 고농도의 오염물질이 지상으로 유입되어 지표부근에 고농도의 오염을 유발할 수 있다. (중략)

• Journal of computational fluids engineering
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• v.18 no.2
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• pp.56-65
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• 2013

Two compression ramp problems and an impinging shock problem are computed to investigate influence of turbulence models and eddy viscosity on the shock-wave / boundary layer interaction. A Navier-Stokes boundary layer generation code was applied to the generation of inflow boundary conditions. Computational results are validated well with the experimental data and effects of turbulence models are investigated. It is shown that the behavior of turbulence (eddy) viscosity directly affects both the extent of the separation and shock-wave positions over the separation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.464-464
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• 2017

경사가 급한 산지하천은 대부분 전석이 산재한 자갈하상으로 되어 있다. 전석은 계곡이나 사면에서 발생한 토석류의 일부로 하천에 유입하여 하류로 이송되는 중에 하상에 퇴적된다. 이후 발생하는 홍수에 따라서 거대 전석은 단속적 이동하기 때문에 하천 흐름을 방해하는 돌출장애물로서 기능하는 경우가 많다. 본 연구에서는 개수로 흐름의 장애를 유발하는 돌출물이 경계층 높이에 어떤 영향을 미치는 지를 파악하기 위하여 장애물 돌출높이의 변화가 경계층고에 미치는 영향을 수리실험으로 조사하였다. 본 연구인 경계층분포 실험은 폭 0.6m, 길이 9m인 순환식 유량공급 개수로에서 진행하였으며 실제 경계층 측정 길이는 폭 0.6m, 최대 길이 1.2m, 수심 0.2m이다. 개수로에 돌출장애물을 부착 후 3차원 유속계를 이용하여 유속을 측정하였다. 유속계의 측정간격은 수로 방향, 폭 방향, 수심방향으로 각각 1cm씩 이동하며 유속 u, v, w를 측정하였으며 이때 흐름의 평균유속은 0.51m/s이다. 실험에 사용된 돌출 장애물의 크기는 가로와 세로는 6cm, 길이 6~10cm인 직육면체 콘크리트이다. 포설된 하상재료의 평균입경은 20.5mm의 강자갈이며 포설된 높이는 평균 20.5mm이다. 실험방법은 개수로 바닥에 돌출장애물을 부착 후 그 하류에서 수심, 유량, 유속, 수온을 측정한다. 또한 하상재료를 포설하고 위와 같은 방법으로 실험을 진행 후 결과를 비교, 분석한다. 본 연구는 결과를 정리하면, 동일한 높이의 돌출장애물이 있을 경우 개수로 유속분포는 자갈하상에서 기울기가 더 급하였다. 돌출 장애물에서 하류로 갈수록 무차원 경계층 두께는 감소하는 경향을 보였으나 자갈하상인 경우에는 진동을 나타내고 있어서 하상의 조도가 경계층 안정에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 따라서 자갈하상과 같이 하상의 조도고가 클 때 경계층 변화에 미치는 기구를 파악하는 연구가 필요하다.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.17 no.1
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• pp.1-14
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• 2001

The enhancement of the refractive index structure parameter $C_n^2$ often occurs where vertical gradients of virtual potential temperature ${\theta}_v$ and mixing ratio q have their maximum values. The $C_n^2$ can be a very useful parameter for estimating the convective boundary layer(CBL) height. The behavior of $C_n^2$ peaks, often used to locate the height of mixed layer, was investigated in the present study. In addition, a new method to determine the CBL height objectively using both $C_n^2$ and vertical air velocity variance ${\sigma}_w$ data of UHF radar was also suggested. The present analysis showed that the $C_n^2$ peaks in the backscatter intensity profiles often occurred not only at the top of the CBL but also at the top of a residual layer or at a cloud layer. The $C_n^2$ peaks corresponding to the CBL heights were slightly lower than the CBL heights derived from rawinsonde sounding data when vertical mixing owing to weak solar heating was not significant and the height of strong vertical ${\theta}_v$ gradients were not consistent with that of strong vertical q gradients. However, the $C_n^2$ peaks corresponding to the CBL heights were in good agreement with the rawinsonde-estimated CBL hegiths when vertical mixing owing to solar heating was significant and the vertical gradient of both ${\theta}_v$ and q in the entrainment zone was very strong. The maximum backscatter intensity method, which determines the height of $C_n^2$ peak as the CBL height, correctly estimated the CBL height when the $C_n^2$ profile had single peak, but this method erroneously estimated the CBL height when there was a residual layer or a cloud layer over the top of the CBL. The new method distinguished when there the CBL height from the peak due a cloud layer or a residual layer using both $C_n^2$ and ${\sigma}_w$ data, and correctly estimated the CBL height. As for estimation of diurnal variation of the CBL height, the new method backscatter intensity method even if the vertical profile of backscatter intensity had two peaks from the CBL height and a residual layer or a cloud layer.

• Fire Science and Engineering
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• v.22 no.3
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• pp.188-193
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• 2008

Numerical simulation was carried out for a propane fire of mass transfer rate 3g/m^2-s$ on a 1m high vertical wall. The objectives of this study are to confirm the outcomes of evaluation of the simulator through simulation of natural convection, and to compare the results of the wall fire with those of previous studies. It was confirmed that the simulated boundary layer was laminar at C_s=0.2$ while it was turbulent at C_s=0.1$. The z direction velocity showed lack of turbulent mixing as seen in the natural convection case, and the profiles of temperature and velocities were in relatively good agreement with those of experiment and previous simulation. It was found that the air entrainment into the boundary layer was well predicted.

• 대한공업교육학회지
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• v.33 no.2
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• pp.273-286
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• 2008

Underwater acoustic sensor array can detect acoustic signal in underwater and the sensor array can be mounted in each left, right or front side of the UUV(Unmanned Underwater Vehicle). The sensor array could be conformal array and effected turbulent boundary layer flow noise. Therefore, in this paper numerical simulations were performed to know the how the outer flow noise affect the hydrophone which embedded in the elastomer. Corcos wall pressure model was used as turbulent boundary layer flow noise and this model was applied to the frequency density function. Characteristics of transfer function according the kx wave number were simulated and design parameters were thickness of elastomer, density, and modulus of elasticity. Based on the simulation results when increasing the thickness of elastomer noise reduction was increased. This results can be applied to the design of conformal array of UUV.

• 한국해양학회지
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• v.30 no.1
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• pp.57-63
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• 1995

Two-layered fluid with sloping bottom and top(${\beta}$-effect) in rigid cylinder is put on the rotating table. To drive the lower-layer motion in "the Sverdrup type" flow external fluid is pumped into the lower-layer. By introducing inlet-outlet system in the upper-layer, an analogy to the Tsushima Tsugaru, Soya of the East Sea has been tested. The position of the inlet-outlet system and the difference between the strength of inlet or outlet flow are changed to see the effects of the wind stress on the upper-layer. The northern part of inflow toward the outlet may be interpreted roughly as the position of the polar front in the East Sea. Experimental observations have revealed that the inflow flows along the western boundary before it separates into the interior and flows straight toward the outlet position. However, the wind effect is imposed upon the upper-layer, the western boundary flow branches into two parts of which one flows along the boundary and the other flows into the interior under the influence of negative wind stress curl, while southward western boundary flow seems to block the flow and deflect it to the interior. The changes in the position of inlet-outlet system produce more significant changes in flow pattern in that cyclonic flow in the north controls the northern extent of the polar front by deflecting the northward interior motion toward the west(outlet). Interface displacement which depends strongly on the velocity difference between two layers seems to play crucial role in terms of the path of upper-layer flow, particularity, the inflow.