본 연구에서는 전산유체역학(CFD)를 이용하여 흄후드(fume hood)의 기류 유입특성 및 유속 분포를 평가하였다. 또한, 후드 개구면을 균일류 형성에 필요한 구조로 개선하였을 경우의 유동 특성을 예측하여 개선 효과를 검증하였다. 기존의 흄후드의 제어유속을 평가한 결과, 제곱평균(RMS)값과 비교했을 때 최대 23~30%의 편차가 있음을 확인하였다. 또한, 후드의 상부 유속이 하부 유속보다 58~68% 정도 빠른 것으로 나타나 후드 개구면에서의 유속 불균형이 매우 심한 것으로 평가되었다. 이에 후드 개구면에서의 균일한 배기흐름을 유지하기 위해 후드를 개선(안쪽벽에 배플 설치 및 슬롯 타입의 개구부 설계)한 결과, RMS값 대비 최대 7%의 편차를 보였으며 구간별 유속 편차는 최대 12% 정도로 예측되어 기존 구조에 비해 제어유속의 불균형이 많이 해소되는 것을 확인할 수 있었다.
제주도 고산지역에서 $PM_{10}$과 $PM_{2.5}$ 미세먼지 시료를 채취하여 주요 성분의 화학 조성, 오염 정도, 배출원 특성 등을 조사하였다. 연구기간의 $PM_{10}$과 $PM_{2.5}$ 미세먼지의 질량농도는 각각 $37.6{\pm}20.1{\mu}g/m^3$, $22.9{\pm}14.3{\mu}g/m^3$로 $PM_{2.5}$ 질량농도는 $PM_{10}$의 약 61%를 차지하였다. $PM_{2.5}/PM_{10}$ 농도비를 조사해 본 결과, 인위적 기원의 nss-$SO_4^{2-}$, $NO_3$, $NH_4^+$은 주로 미세입자에, 그리고 nss-$Ca^{2+}$과 $Na^+$, $Cl^-$, $Mg^{2+}$ 성분들은 대부분 조대입자에 많이 분포하였다. 또 미세먼지 조성은 대체적으로 인위적 오염원의 영향이 가장 크고, 다음으로 토양 또는 해양의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 역궤적 분석법으로 미세먼지 성분들의 유입경로를 조사해 본 결과, nss-$SO_4^{2-}$, $NO_3^-$, $NH_4^+$, nss-$Ca^{2+}$, Pb 성분들은 대체적으로 기류가 중국대륙과 한반도로부터 유입되었을 때 농도가 높게 나타났다. 반면에 북태평양이나 동해를 통해 유입되었을 때는 상대적으로 낮은 경향을 보였다.
한국의 온대저기압성 강수에 대하여 10년간(1981년$\sim$1990년) 60개 지점의 저기압성 강수와 관련된 43개 강수자료를 이용하여 지역구분을 시도하였다. 먼저 인자분석(因子分析)을 통하여 요인별 고유치를 분석하여 인자점수(因子點數)의 지역분포를 고찰한 후, 군집분석의 Ward법을 적용하여 강수지역을 구분하고 구분지역별로 강수특성을 고찰하였다. 온대저기압성 강수와 관련된 43개 변수를 이용한 인자분석(因子分析)에서 고유치(固有値)가 1.0이상의 요인은 7개이며, 전변동량(全變動量)의 86%를 설명한다. 제1요인은 중서부지역의 강수특성을 설명해주며 기여율이 40.9%로 가장 높게 나타났다. 군집(群集)분석의 Ward법에 의한 한궁의 온대저기압성 강수지역은 (1) 경기 영서북부지역 (2) 영동 울릉도지역 (3) 호서 영서남부지역 (4) 호남 북서제주지역 (5) 남동제주지역 (6) 영남북부지역 (7) 영남남부지역 등 7개의 대지역과, 22개 중지역으로 구분되었다. 더불어 강수지역의 경계선 설정에는 저기압의 이동경로와 유일기류의 방향, 산맥의 주향(走向) 등이 많은 영향을 주고 있음을 알 수 있었다.
본 연구에서는 우리나라 여름철 극한강수현상 발생의 시 공간적 특성을 밝히고자 하였다. 분석에 사용된 자료는 최근 10년간(2002~2011년) 기상청 산하 전국 약 360여개 방재기상관측장비 및 종관기상관측장비의 일강수량 자료이다. 일강수량 80mm 이상의 극한강수현상과 일강수량 극값은 여름장마기(6월 하순~7월 중순)에 전국적으로 높게 나타났지만, 장마전선이 북상하는 장마휴지기(7월 하순~8월 초순)에는 경기북부~강원 영서 북부 지역에, 장마전선이 남하하는 늦장마기(8월 중순~9월 초순)에는 경기도~강원 영서 남부 지역 및 지리산, 한라산 주변지역에서 높게 나타났다. 세부 지역별로 극한강수현상의 발생빈도와 극값 분포를 살펴보면, 종관규모인 장마전선의 위치뿐만 아니라 해발고도와 사면의 방향성과 같은 지형요소와 기류의 유입 등이 극한기후현상의 시 공간성에 영향을 미치는 기후인자임을 알 수 있었다. 이러한 결과는 우리나라 각 지역과 여름철 시기별로 상이하게 나타나는 극한강수현상의 발생빈도와 강도를 고려하여 지역별로 차별화된 호우 피해 저감 대책이 필요함을 시사한다.
다양한 지질학적 분화 강도에 따른 백두산 화산분출물의 확산 특성과 이들 분출물이 한반도에 미치는 영향을 분석하기 위하여 대기역학모형 WRF (Weather Research and Forecasting)와 확산모형 FLEXPART를 이용하여 수치실험을 실시하였다. 연구 대상일은 화산재 유입이 예상되는 2010년 10월 21일의 종관장이며, 방출 후 48시간 동안 화산재의 이동을 분석하였다. 백두산 분화 후 한반도에 유입되는 강하화산재의 크기는 0.05 mm 이하가 대부분을 차지하며, 큰 입자는 확산에 의한 이동이 작기 때문에 유입가능성이 크지 않았다. 분화강도에 따른 화산재의 이동 특성을 보면, 분화강도 차이에 따른 입자의 분포도의 차이는 크지 않으나, 수밀도의 차이는 크게 나타났다. 한반도 내 도시별 화산재의 침적량 분석에서 화산재가 기류를 타고 동해에서 유입되고 태백산맥의 차폐효과에 의하여 한반도 동쪽에 위치한 강릉, 부산의 침적량이 초기에 증가하는 경향을 나타내며, 지역별 침적량은 일시에 급격하게 증가할 수 있다.
본 연구는 월동기에 해당하는 2011년 9월부터 2012년 3월까지(1차)와 2012년 9월부터 2013년 3월까지(2차) 금강하구에 도래하는 수조류 군집의 특성을 파악하기 위해 실시하였다. 조사기간 동안 맹금류를 포함한 수조류는 총 63종이 관찰되었고, 1차조사에서 50종 188,673개체, 2차조사에서 56종 116,611개체가 기록되었다. 주요 우점종은 가창오리, 청둥오리, 흰뺨검둥오리, 쇠기러기, 괭이갈매기, 혹부리오리 등으로 수면성오리류의 우점률이 높았다. 유사한 생태적 특성을 고려하여 9개 분류군으로 구분하여 기온과의 상관관계를 분석한 결과 수면성오리류, 잠수성오리류, 맹금류는 음의 상관관계를 보였으며, 백로류와 섭금류는 양의 상관관계를 보였다. 기러기류, 고니류, 수면성오리류는 금강하구둑 상류지역의 서식지 이용률이 높았고, 잠수성오리류, 백로류, 섭금류, 갈매기류는 하류지역의 이용률이 높았다.
본 연구는 우리나라 동해안 지역에서의 가용수자원 특성을 조사분석한 것이다. 이를 위하여 양양 남대천 유역의 양양수위표 지점에서 수위-유량관계곡선을 제시하였다. 동해안 지역의 연평균 강수량은 1365.8mm로서 동해안 중부와 북부 지역이 남부지역보다 많다. 이는 중부와 북부지역의 강수가 동해로부터 유입되는 북동기류에 의한 지형성 강우에 영향을 받기 때문이다. 월강수량 계열의 강우관측 지점간 상관분석 결과 해안지역 강우 관측소는 지역적 대표성이 있으나 태백산맥 서쪽 지역은 국지성이 강하다. 양양남대천 유역에서 조사된 유출계수 0.665에 의하면 동해안지역의 가용수자원은 1134.5X106m3으로 총수자원량의 약 28.6%를 나타내고 있다. 주요 유역별 가용수자원량은 양양남대천 193.7X106m3, 강릉남대천 109X106m3, 삼척오십천 146.9X106m3이다. 가용수자원의 계절적 변화는 강수량의 계절적 변화에 비하여 작으며, 가용수자원량은 여름에 30.3%로 가장 많고 겨울에는 19.1%로 가장 적다. 총유출량에서 가용수자원이 차지하는 비율은 겨울 86.3%, 봄 60.1%, 가을 50.1%, 여름 25.7%의 순이다. 본 연구의 결과는 동해안지역의 용수수급계획 수립에 기여할 수 있을 것이다. 본 연구의 결과는 동해안지역의 용수수급계획 수립에 기여할 수 있을 것이다.
종래의 전통적인 컴퓨터 프로그램에서는 속도 경계조건만을 처리할 수 있으며, 크린룸에서와 같이 넓은 출입구가 존재하는 실제적인 유동통로에서 이 속도 경계조건을 부여하기 위한 실제 속도의 측정은 간단하지 않다. 그렇다고 경계에서의 속도 분포를 가정하는 것은 물리적으로 타당하지 않는 상황을 의미할 수도 있다. 이러한 동기에서 본 연구에서는 비교적 측정이 쉬운 압력이 경계조건으로 알려졌을 때 공간 내부의 유동을 예측할 수 있는 컴퓨터 프로그램을 고안하여 문제를 해석하였다. 여기에서의 속도 경계조건은 다만 점착조건과 문제를 확정시키기 위하여 입구에서의 단면 방향 속도를 영으로 둔 것 뿐이다. 본 연구의 결과는 실용적으로 많이 이용되고 있는 간단한 Bernoulli 방정식에 의한 예측치와 비교되었으며 5% 이내의 차이로 정량적인 일치를 보았으며 이로써 본 연구의 타당성을 입증할 수 있었다. 본 연구에서는 유입구와 2개의 유출구에 압력경계조건이 부여된 크린룸 내부의 공기유동을 수치적으로 예측하고자 하였다. 유입구의 정압이 상대적으로 낮은 값을 가지는 왼쪽 유출구의 정압보다 150[Pa] 높은 경우에 왼쪽 유출구의 정압은 고정시키고 오른쪽 유출구의 정압을 0~150[Pa] 범위에서 25[Pa] 간격으로 변화시켜가면서 각 경우에 대한 크린룸내부의 유동특성과 유입구의 속도분포 그리고 2개 유출구에서의 유량분배와 크린룸 내부의 유동특성을 예측하였다. 상대적으로 높은 정압이 부여된 오른쪽 유출구로의 유량배분은 이 유출구에 부여되는 정압이 커짐에 따라 선형적으로 감소되었으나 유입구에서 역류가 형성될 수 있을 만큼 정압이 증가된 후에는 유량배분이 급격히 감소되었다.
낙동강 하구의 생태적 역할과 서식하는 조류종을 바탕으로 한 체계적이고 지속가능한 하구 관리를 위해서는 이곳을 이용하는 조류현황에 대한 이해가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 부산발전연구원 조류모니터링 자료(2003-2011)를 활용하여 4대강 사업 이전의 낙동강 하구의 조류 현황을 파악하고자 하였다. 낙동강 하구에서 관찰된 조류 중 겨울새의 비중이 종수에서는 38.36%, 개체수에서는 63.14%로 가장 많은 비율을 차지하여, 낙동강하구가 겨울철새의 도래지임을 보여주었다. 조사권역별로는 명지(208,651개체), 서낙동강(202,444개체), 을숙도(153,232개체), 백합 도요등(150,595개체) 순으로 누적개체수가 많았으며, 을숙도(171종), 서낙동강(141종), 일웅도(124종), 명지(123종), 삼락둔치(121종) 순으로 종수가 많은 것으로 나타났다. 낙동강하구에서 기록된 232종 중 청둥오리가 197,870개체, 전체의 17.71%로 가장 많이 관찰되었으며, 다음으로 흰뺨검둥오리(8.85%), 괭이갈매기(6.48%), 큰기러기(6.09%), 홍머리오리(5.16%), 민물도요(4.22%) 순으로 우점하고 있는 것으로 조사되었다. 혹부리오리류를 제외한 대부분의 분류군들이 연간 변동은 보였지만 조사 기간 중 점차 증가하는 추세를 보였다. 가마우지류, 고니류, 갈매기류 등은 다른 분류군의 조류 보다 조사 기간 동안의 연간 변동 폭이 큰 것으로 나타났는데, 특히 고니류의 경우 5차년도(2007-2008)와 7차년도(2009-2010)에 개체수가 전년도에 비해 크게 감소하였으며, 또한 8차년도(2010-2011)에는 도요 물떼새류, 갈매기류, 할미새류, 기타 새류에서 개체수의 감소가 관찰되어 이들 분류군의 서식에 영향을 줄 수 있는 환경변화가 있었던 것으로 보인다. 전체적으로는 서식지의 특성이 우점종의 분포와 연관성이 있는 것으로 조사되었다.
농업과 IT기술 융합이 가속화됨에 따라 식물공장 내 작물의 품질 및 생산성을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 식물공장의 생산성을 최대화하기 위해서는 먼저 시설 내부의 특성을 고려하여 생육에 적합한 열 환경과 공기의 흐름을 제공하기 위한 고도의 생장환경 관리기술이 필요하다. 현재 운영되고 있는 식물공장은 특화된 공기유동장치의 설계 및 운영기술이 확립되지 않아 온도 기류 편차로 인한 불균일한 품질의 작물 생산, 재배기간 연장에 따른 에너지 소비 등의 문제점을 내포하고 있다. 이를 해결하기 위해서는 식물공장 시설의 설계 단계에서 전산유체역학 시뮬레이션을 이용한 공기유동장치의 배치 및 운영기술에 대한 최적화 과정이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 CFD(Computational Fluid Dynamics) 시뮬레이션을 이용한 순환 팬의 적정 배치 및 유속을 파악하여 식물공장 시설 내부의 각 지점별 온도 편차를 최소화하고 에너지소비를 절감한다. 시뮬레이션 조건은 순환 팬의 설치 위치 및 수량 그리고 유속변화에 따라 총 12가지의 Case로 구분하였으며 해석을 위한 경계 조건 변수는 동일하게 설정하였다. 시뮬레이션 결과, 2set의 순환 팬을 식물재배기 상단에 부착한 Case D의 제어 조건이 설정온도에 부합하는 296.33K의 평균온도를 유지하면서 식물생육에 적합한 0.51m/s의 기류분포를 보였다. 또한, 순환 팬의 유속을 변화시킨 결과, 출구 유속을 2.09/s로 설정한 Case D-3이 에너지 효율 측면에서 가장 우수한 결과를 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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