• 대한토목학회논문집
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• 제38권5호
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• pp.627-634
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• 2018

본 연구에서는 바람의 영향을 받는 박스형 콘크리트 거더교에 대한 풍력계수를 산정하기 위하여 전산유체해석(CFD)를 수행하였다. 방음벽이 없는 교량 단면에 대한 항력계수, 양력계수 및 비틀림모멘트계수를 산정하였고, 이 풍력계수 값들을 다양한 높이의 방음벽을 갖는 교량 단면에 대한 풍력계수 값들과 비교하였다. 전산유체해석에서 풍력계수들을 산정할 때 전단응력수송(SST) $k-{\omega}$ 난류 모델을 적용하였고, 마찰 항력계수가 전체 항력계수에 미치는 기여도를 조사하였다. 연구 결과, 바람이 수평으로 불 때 항력계수는 방음벽의 높이가 커질수록 증가하였고, 마찰 항력의 기여도는 교량 단면에 방음벽이 없을 때 가장 높았다. 따라서 교량설계에서 풍력을 산정할 때 방음벽의 높이의 영향을 고려할 필요가 있으며, 벽면 마찰력은 교량에 작용하는 풍력을 산정할 때 중요한 역할을 하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.276-284
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• 2011

파랑 잉여응력의 영향이 자동적으로 고려되므로 파랑으로부터 발생되는 흐름을 수치모의할 수 있는 수평점성 및 난류항이 포함된 Boussinesq 방정식 모형인 FUNWAVE를 이용하여, 다방향 불규칙파 조건으로 해운대 해안에서 발생하는 이안류를 수치모의하였다. 수치모의는 다방향 불규칙파의 전파양상과 지형에 의한 비선형 파랑변형을 잘 보여주고 있으며, 이러한 파랑변형과 해운대 지형특성이 반영되어 시간에 따라 발달하는 파랑유도 연안흐름 양상을 잘 보여준다. 수치모의 결과로 부터 이안류는 연안방향으로 상대적으로 수심이 깊은 곳에서 그리고 파고가 낮은 곳에서 이안류가 돌발적으로 발생 혹은 증폭될 수 있음을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.558-558
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• 2012

다수의 자연 하천은 유사 이동과 하안의 침식으로 인하여 사행 하천이 발생한다. 사행 하천에서의 이차류는 원심력, 편수위로 발생하는 중력에 의한 압력차, 그리고 난류로 인하여 발생하는 응력으로 인하여 형성되며 나선형 구조 형태로 표면 유속은 외부로 향하고 하천 바닥의 유속은 안으로 향하게 된다. 이러한 2차류의 형성은 주 흐름의 특성을 변형시킨다. 자연하천에서 2차류는 주 흐름의 15-25%의 크기를 가지고 있으나, 하상의 변화, 유사의 이동 등과 연관되므로 2차류의 영향을 정확히 해석하는 것은 수리학적으로 매우 중요하다. 본 연구에서는 사행수로에서 발생하는 2차류 거동을 수치모의를 통하여 수행하였다. 우선 2차류의 분석을 위하여 실험을 통한 결과물을 비교하였다. 자연 하천의 특성을 반영할 수 있도록 서일원(2006)이 수행한 S-자 형태의 실험 수로의 실험 결과를 분석하였다. 수치 모의를 위하여 3차원 전산유체역학 프로그램을 사용하여 사행수로의 2차원 유속 구조를 모의할 수 있도록 하였다. FLOW-3D 프로그램을 이용하여 실험 결과와 모의 결과를 비교할 수 있도록 하였으며 비교 후 보정을 실시하였다. 모의는 주로 LES (Large Eddy Simulation) 모형을 통해 이루어졌으며, 이를 통하여 실험에서 획득한 결과와 비슷한 유속구조 분포를 확인할 수 있었다. 보정 및 검증 후 수치 모의를 통한 유속 데이터를 이용하여 민감도 분석을 실행하였다. 이후로는 수로의 만곡부, 조도, 수심 등 인공수로의 조건을 변경하여 수치 모의를 수행하였다. 보정된 결과를 이용하여 추가적인 모의를 통한 유속 분포 구조의 비교가 이루어졌다. 이를 통하여 각 조건이 이차류의 크기에 미치는 영향을 확인할 수 있었으며, 모의를 통한 유속분포 결과는 대체적으로 실험을 통한 이차류의 연직분포 구조와 일치하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권3B호
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• pp.239-245
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• 2009

제방은 형태 및 구성이 중력댐과 유사한 수리구조물이나, 외력조건에서 중력댐과 다른 특성을 가진다. 제방은 제외지의 수위와 흐름의 영향을 복합적으로 받는 구조물로서 하천의 흐름조건을 무시한 기존 연구와 같이 침투 안전성 해석을 시행하는 것은 바람직하지 않다. 본 연구에서는 하천제방 주변의 흐름인 사다리꼴 개수로 흐름구조와 제외지 흐름이 제방침투에 미치는 영향을 분석하기 위한 실험을 수행하였다. 사다리꼴 개수로 흐름구조는 유속분포 및 바닥면 전단응력에 있어 직사각형 개수로 흐름과 상이하였다. 또한 유속이 0.5 m/s인 경우에 침투 수두는 흐름이 없는 경우와 비교하여 10%정도 크게 나타났다. 이러한 현상은 동수두, 이차류, 난류 변동성분에 의한 인자, 그리고 다양한 물리적 영향에 기인한다. 따라서 침투해석의 외력조건은 수위뿐만 아니라, 흐름에 의한 영향을 고려할 필요가 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.355-365
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• 1994

쇄파대(碎波帶) 밖에서 return flow에 관한 해석적(解釋的) 모형(模型)을 제시(提示)하였다. Navier-Stokes 방정식(方程式)과 연속방정식(連續方程式)으로부터 기초방정식(基礎方程式)이 유도(誘導)되었으며, 기초방정식(基礎方程式)의 각 항(項)은 ordering 해석방법(解釋方法)으로 상대적(相對的)인 크기가 평가(評價)되었다. 이에 따라 미소항(微小項)인 난류법선응력항(亂流法線應力項), 연직방향(鉛直方向) 수립자속도(水粒子速度) 제곱항(項) 및 streaming velocity 항(項)이 무시(無視)될 수 있었다. return flow의 기동력(起動力)이 되는 파동성분(波動成分)의 각 항(項)은 선형파이론(線形波理論)을 천해파근사(淺海波近似)하여 산정(算定)하였으며, 특히 파고(波高)의 공간적(空間的) 변화율(變化率)은 천수계수(淺水係數)를 고려(考慮)하여 나타내었다. 그리고 와동점성계수(渦動粘性係數)의 연직분포(鉛直分布)는 기존(旣存)의 상수형(常數型), 선형함수형(線形函數型) 그리고 자연지수함수형(自然指數函數型)의 3가지 형태(形態)에 대하여 검토(檢討)하였으며, 해(解)의 정도(精度)에 민감(敏感)한 영향(影響)을 미치는 와동점성계수(渦動粘性係數)의 절대(絶對)값은 파곡점(波谷點)에서 유속(流速)이 zero라는 새로운 경계조건(境界條件)을 도입(導入)하여 일의적(一義的)으로 결정(決定)하였다. 2계(階) 미분방정식(微分方程式)으로 나타나는 기초방정식(基礎方程式)의 해(解)를 구하기 위하여 저면(底面)에서 경계조건(境界條件) 및 연속조건(連續條件)을 사용(使用)하였다. 여러 가지 수리실험자료(水理實驗資料)와 본(本) 모형(模型)의 해(解)를 비교(比較)한 결과(結果), 와동점성계수(渦動粘性係數)의 연직분포(鉛直分布)를 상수형(常數型) 혹은 자연지수함수형(自然指數函數型)으로 가정(假定)하였을 때 좋은 결과(結果)를 나타내었다.

• 한국해양학회지
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• 제19권2호
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• pp.141-152
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• 1984

금강 하구의 6개 정점에서 대.소조기때 순간물리장 측정기법으로 25시 동시 관측된 300개의 유속장을 분석하여 흐름에 대한 유체역학적 제특성을 규명했다. 본 연구결과, 마찰속도, 저면마찰응력, 저면마찰계수 및 거칠기 높이 등이 크기의 차수 이상의 범위로 변하며 분산됨이 밝혀졌다. 저면마찰계수는 6.78$\times$$10^{-5}$ ~1.15$\times$$10^{-1}$의 변화폭을 나타내고 전 관측치의 평균은 1.6$\times$$10^{-2}$ 이다. 마찰속도와 저면마찰계수 사이에도 분산이 나타나고 있다. 두 조석 주기에 대해 평균을 취한 값에서는 U* 1cm/s이면 $C_{100}$은 그 값을 예측하기 어렵게 변하지만, U* 1cm/s이면 $C_{100}$은 U*의 비례하여 증가됨이 밝혀졌다. 또한 Re$_{100}$ 3.6$\times$$10^{5}$구간에서는 $C_{100}$은 예측 불가이지만 Re$_{100}$ 3.6$\times$$10^{5}$구간에서는 1.4$\times$$10^{-2}$를 나타냈다. 본 연구에서 밝혀진 유체역학적 제특성에 근거하여 금강 하구의 흐름을 규정한다면 이는 완전 난류 상태의 상류임이 밝혀졌다.혀졌다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제3권2호
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• pp.79-88
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• 2017

본 논문은 송전선로 갤러핑 현상 분석을 위해 요구되는 비대칭 송전선의 공기력 계수 측정에 관한 것으로, 세 종류의 비대칭 단면으로 구성된 단도체, 2도체 및 4도체 모형에 대해서 난류 조건에서의 풍동실험을 수행하였다. 송전선로 갤러핑은 비대칭의 착빙된 송전선에 안정된 바람이 작용하는 경우 발생하는 유체유발진동의 한 종류로, 상간 이격거리와 송전탑 하중의 계산 등 송전선의 설계시 고려해야하는 주요 인자 중 하나이다. 갤러핑에 의해 발생하는 반복적인 변동 하중은 송전선을 포함한 체결 부품 등에 큰 동응력을 발생시키는 것을 고려하여, 송전선을 비롯한 각종 부품은 마모와 피로손상에 견딜 수 있는 충분한 내구성을 가져야 한다. 국내에서도 빙설해에 의한 송전선로의 고장은 급격한 전압 강하로 인한 전기 품질에 큰 영향을 끼치는 주요 원인이 되고 있으며, 매년 약 20건 이상씩 발생하고 있는 점을 고려해, 안정적인 전력 공급과 유지, 보수 비용을 절감하기 위해서 갤러핑 현상에 대해서 기초부터 체계적인 접근이 요구되고 있다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제13권1호
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• pp.80-87
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• 2001

GFDL의 진단적 모형인 MOM(Modular Ocean Model)을 이용한 전구 해수순환이 연구되었다. 모형의 수평 해상도는 1/2$^{\circ}$이며, 수직으로는 21개의 층을 가지고 있다. 열염 관측자료로는 Levitus등(1994)의 자료를, 바람응력자료는 Hellerman과 Rosenstein(1983)의 자료를 사용하였다. 대표적인 분할지역을 가로지르는 수평적 유량 및 열염이송이 모형결과로부터 계산되었다. 초기결과로서 다음과 같은 사실을 알 수 있었다. 대서양, 인도양 및 태평양에서 적도를 통한 수송량이 매우 작았지만 적도를 횡단하는 대서양지역의 열수송은 관측결과에 의하면 북향이었는데 이는 명백히 상층의 난류를 보상하는 북대서양 심해에서의 남향 흐름의 영향이다. 본 연구에서 계산된 태평양 적도지역의 연평균 열수송량은 Philander등(1987)에 의해 계산된 값보다는 작은 값을 보였는데 태평양의 열수송에서 Indonesian Throughflow의 중요성을 말해주는 것으로 보인다. 본 연구에서는 인도네시아 군도를 통한 열수송량이 -0.5PW 정도로 계산되었는데 북대서양과 태평양에서의 극방향 열수송과 비견될 만한 양이다. 구획5와 구획6해역의 열수송의 차이는 아굴라스 해류가 전구 해양의 열평형에서 차지하는 중요한 역할을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권3B호
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• pp.247-257
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• 2009

본 연구에서는 흐름방향으로 식생 영역이 교차적으로 식재된 교행식생 수로에서의 3차원 수치모의를 수행하였다. 지배방정식에서의 난류 폐합을 위해 ${\kappa}-{\varepsilon}$ 모형을 적용하였으며, 수치모형은 Olsen(2004)이 개발한 3차원 모형을 이용하였다. 먼저, 3차원 수치모형을 이용하여 하상의 일부가 식재된 부분 식생 수로를 수치모의 하고, 계산된 적분유속 및 레이놀즈응력을 기존의 실험 결과와 비교하였다. 그 결과 본 모형이 식생 수로에서의 평균 유속 분포를 매우 잘 예측하는 것으로 나타났다. 그러나 ${\kappa}-{\varepsilon}$ 모형이 등방성 모형이므로 식생과 비식생 영역의 경계면 부근에서 발생되는 운동량 교환 효과를 정확히 예측할 수 없는 것으로 나타났다. 한편, 주흐름방향으로 식생 영역이 교차적으로 존재하는 교행식생 수로를 수치모의 하고, 계산된 유속 분포를 기존의 실험 결과와 비교한 결과, 계산 유속과 실험 결과가 매우 잘 일치하는 것으로 나타났다. 또한 다양한 밀도에 따른 유속 벡터도를 계산한 결과, 식생밀도가 증가함에 따라 식생이 흐름 방향을 변화 시켜 점차 만곡수로와 유사한 형태의 유속 벡터도를 갖는 것으로 나타났으며, 식생 밀도 ${\alpha}$가 9.97%인 경우에는 식생 반대 측벽 영역에서 재순환 흐름이 형성되는 것으로 나타났다. 한편, 식생 밀도에 따른 단면 유속 분포도 및 편수위 변화를 살펴보았다.

• Ocean and Polar Research
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• 제34권4호
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• pp.413-430
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• 2012

하계 울릉분지에서 관측된 SCM층은 울릉분지에만 국한되어 나타나는 것이 아니라 동해 전역에서 관측되었다. 각기 다른 시기에 관측된 여러 문헌 자료와 하계 동해 전역에서 관측된 자료에 의하면 SCM층이 나타나는 시기는 5월부터 10월 하순까지 나타나는 것으로 추정된다. SCM층 바로 상층부에 표층보다 높은 용존산소가 관측되었고, SCM층이 영양염의 농도가 급격하게 증가하는 수심에 나타나는 것으로 보아 침강이나 낮은 광량에 대한 식물플랑크톤의 생리적인 적응보다는 식물플랑크톤이 활발하게 성장하고 있음 시사한다. SCM층에서 식물플랑크톤이 오랜기간 동안 지속적으로 성장하기 위한 영양염 공급과정으로 수직 확산, 소형 및 중형동물플랑크톤의 재생산등이 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 이들 과정은 SCM층에서 식물플랑크톤 질소 요구량의 약 50% 정도만 설명할 수 있어 SCM층의 질소 요구량에 대한 추가적인 공급기작으로는 난수성 소용돌이가 제시되었다. 그러나 난수성 소용돌이가 발달하지 않은 해역과 시기에 관측된 SCM층에 영양염은 고온 저염의 특성을 가지면서 영양염이 고갈된 표층수 아래에서 대한해협을 통해서 유입되는 영양염이 비교적 풍부한 해수가 울릉분지내로 유입되어 북상하면서 유광층까지 직접으로 상승하거나 수평이동 응력의 차이로 발생하는 난류혼합등에 의해서 추가적으로 공급되는 것으로 사료된다(Fig. 17). 그리고 동해 전역에서 5월에서 10월까지 존재하는 SCM층은 표층에서 심층으로의 유기물 수송에 상당히 기여할 것으로 사료된다.