• Nuclear Engineering and Technology
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• 제17권3호
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• pp.216-223
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• 1985

원자력 발전소로부터 방출되는 기체상 방사성 물질에 의한 환경 영향을 평가함에 있어서 방사성 물질의 대기중에서의 수송과 확산을 기술하는 모델로써 Gaussian plume mode띠 널리 사용되고 있다. Gaussian plume model은 평탄한 지형에 적용하도록 만들어진 모델이므로 대부분의 국토가 복잡한 산악으로 구성된 한극의 경우에 적용하기 위해서는 모델의 수정이 필요하다. 본 논문에서는 2차원적 x-ｚ 평면에서 확산방정식을 해석한 numerical diffusion model과 Gaussian plume model을 비교하여, Gaussian plume mode에서 가장 중요한 변수인 dispersion coefficient를 지형의 높이에 대하여 보정하였다. 보정된 dispersion coefficient 값을 Gaussian plume mode에 적용시켜 계산을 수행한 결과를 보면, 산악지역에서의 방사성 물질의 농도는 평지에서보다 낮게 나타나고 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제10회 학술강연회논문집
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• pp.10-10
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• 1998

본 연구에서는 제트 추진 기관의 터빈 익렬에서의 유동과 대기 중에 부유되어 있는 입자 또는 연소 생성물들이 제트엔진 내부로 유입될 경우 이에 따른 압축기 및 터빈 날개의 마모 및 충돌 부위를 예측하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 일반적으로 각종 항공기의 추진 기관용 가스 터빈 엔진은 대기중에 부유되어 있는 각종 입자들의 영향을 받게 된다. 특히, 확산 지역을 통과하는 항공기나 먼지 입자 부유물이 많은 공업지대 또는 사막지역을 비행하는 항공기의 경우는 모래 알갱이, 먼지 및 연소 입자의 직접적인 영향을 받아 각 요소들에 심각한 부식 및 마모가 발생됨으로써 성능 저하 및 냉각 통로의 막힘, 압축기와 터빈 날개의 손상 등이 예측되어진다. 특히 항공기용 추진 기관은 엔진 입구에 유입 공기를 정화하기 위한 여과장치의 설치가 불가능하며, 자동차용 가스터빈 엔진의 경우는 여과 장치를 부착하여도 미세한 입자들이 여과 장치에 여과되지 않고 엔진 내부로 침투하게 되므로 치명적인 손상이 예상된다. 이러한 손상들은 초기에는 미세하게 발생하지만, 손상 정도가 점점 누적됨에 따라서 항공기의 안전 운전에 심각한 위험 요소로서 작용할 수 있으며, 경제적으로도 기관의 유지 보수비용의 증가를 가져올 수 있다. 따라서 압축기에 화산재 또는 대기중에 부유되어 있는 금속 입자나 먼지입자 등이 유입되었을 경우, 압축기 날개의 손상 부위와 정도를 예측하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 Lagangian방법을 적용하여 압축기 날개위의 부유 입자 충돌 부위를 예측하고, 설계 시 이를 보완할 수 있는 기준을 제시하였다. 아울러 설계 입구각과 크게 벗어난 유동의 유입시에 발생되는 박리 현상과 이에 따른 입자의 유동 및 날개의 입자 접착 부위를 예측하였다. 본 연구에서는 여러 크기의 입자(다양한 Stokes 수)들을 주어진 속도에서 유선을 따라 압축기 입구에서 압축기 유로로 여러 위치에서 부유 시켜서 그 입자들의 궤적 및 충돌, 점착 위지를 고찰하고, 정량적인 충돌량을 해석하기 위하여 입자 충돌 계수를 정의하여 압축기 날개 표면의 충돌특성을 알아보았다. 이러한 예측을 통하여 압축기 날개 표면의 충돌 부위를 예측하고, 날개의 표면을 코팅하는 등 보호 개선책을 제시할 수 있고, 연소의 반응물 입자가 터빈 날개에 충돌하여 발생되는 날개 표면의 파손, 냉각 홀의 막임, 연소 입자의 점착 부위 등을 예측하여 보완책을 준비할 수 있도록 하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제20권2호
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• pp.117-122
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• 1995

한국원자력연구소 부지에는 연구용 원자로, 원전연료, 가공시설 등 여러 원자력시설이 운영되고 있다. 이들 시설로부터 방사성물질이 누출되는 경우 방사성물질의 대기중 확산, 이동, 침적 등의 환경내 거동을 해석하기 위해 한국원자력 연구소에서는 기상정보 인지시스템 (MDAS) 및 처리시스템 (MIPS)을 개발하여 운영하고 있다. MIPS에서는 각 기상정보를 쉽게 파악할 수 있도록 컴퓨터 화면상에 그래픽으로 순간 및 시간에 따른 관측치의 변화량을 제시할 수 있게 하였다. 이러한 MDAS와 MIPS는 자체 개발된 실시간 방사선 피폭해석시스템 (FADAS)과 온라인으로 연결되어 만일의 원자력시설의 사고 시 주변주민의 대피 또는 소개 등 신속한 비상대응책의 결정에도 매우 유용하게 이용할 수 있다

• 한국농림기상학회지
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• 제15권1호
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• pp.17-25
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• 2013

본 연구는 복잡한 산악지형에서 바람장 변화를 해석하고, 산불발생시 확산방향을 예측하여 산불방지 전략에 활용하기 위해서 수행되었다. 연구 대상지는 2000년 4월 7일 산불이 발생하여 10일간 진행되었던 삼척지역을 대상으로 하였다. 삼척 산불피해지는 복잡한 산악구조를 가지고 있는데 먼저 중규모 기상 모델인 WRF를 사용하여 대상지에 설치한 AWS(4 지점)의 관측결과와 비교하였다. WRF 모의 결과, 4개 지점의 풍속은 AWS 관측지점의 풍속에 비해 5~8m/s(200% 과대평가) 강하였으며, 관측된 풍향은 지점마다 다양하게 나타난 것에 비해 모의된 풍향은 모든 지점에서 서풍계열로 나타났다. 결과적으로 WRF와 같은 중규모 기상모델은 복잡한 산악지형에서의 바람장 변화를 잘 모의하지 못하였다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 미기상 대기유동장 수치모형인 ENVI-met 프로그램을 이용하여 지표면 높이에서 삼척 LTER 지역의 국지규모 바람장을 모의하였다. 지형효과에 의한 모델의 민감도를 위해 다양한 초기 조건(기류, 온 습도, 대기난류, 토양 및 식생 모형)들을 고려하여 분석하였다. ENVI-met 모의결과, 풍속은 실측과 비교할 때 약 70%의 정확도를 보였으며, 풍향은 계곡부와 능선부에서 지형효과로 인한 변화를 잘 반영하였다. 향후 ENVI-met은 산불확산예측 및 산불방지전략 수립을 위해 미기상 대기유동장 수치모형을 이용하여 산악지역의 미기상 해석에 관한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권3호
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• pp.187-194
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• 2020

본 연구에서는 고도에 따른 간섭 유동과 공력특성을 파악하고, 측추력 제트에 사용된 기체의 종류에 따라 다화학종 가스제트의 확산을 고려한 유동해석을 수행하였다. 공기제트에 비해서 임의로 가정한 다화학종 가스 제트를 사용하는 경우 충격파의 위치와 제트의 확산 영역이 동체전방으로 이동한다. 이로 인해 표면의 고압영역이 앞으로 나가며 같은 조건에서 보다 높은 피칭 모멘트를 갖는다. 또한 고온효과의 적용에 따라 압력분포 예측에 차이를 보였다. 그리고 저고도의 측추력제트 유동 구조와 비교했을 때 중고도 유동조건에서 주변 대기의 낮은 밀도로 측추력 제트의 두께가 더 크며, 넓은 영역에 걸쳐 확산된다.

• 한국가스학회지
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• 제17권2호
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• pp.44-49
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• 2013

천연가스의 사용량이 날로 증가됨에 따라 고용량의 가스를 운송하기 위해 고압배관의 설치 운영이 불가피하고 이에 따라 고압의 매몰 천연가스배관에서 다양한 원인에 의한 결함 발생 시 대규모 누출로 이어지면 높은 압력의 가스 방출에 따른 대기 중 확산 그리고 점화원에 의한 화재 폭발로 인하여 큰 피해가 발생할 수 있다. 이 연구에서는 고압의 매몰 천연가스배관에서 결함 발생 시 매몰된 배관에서의 가스 누출 거동 분석과 가스 확산 및 지연점화에 따른 플래시 화재의 피해 거리를 예측하여, 사고 영향을 감소할 수 있도록 대피거리의 산정 등에 의한 비상조치계획을 세워 안전관리 활동에 도움이 되고자 한다.

• 한국대기환경학회지
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• 제13권5호
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• pp.383-396
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• 1997

Numerical prediction of the pollutant dispersion over a two-dimensional hilly terrain is presented. The dispersion model used in the present work is based on the gradient diffusion theory and the finite-volume method on a non-orthogonal boundary-fitted grid system. The numerical model is validated by comparing the results with the available experimental data for the flat-floor dispersion within a turbulent boundary-layer. The numerical error analysis is performed based on the guideline of Kasibhatla et al.(1988) for the elevated-source dispersion in the flat-floor boundary layer having a power-law velocity and linear eddy-diffusivity profile. The influences of the two-dimensional hilly terrain on the dispersion from a continuously released source are numerically investigated by changing the emission locations and heights. It is found that the distributions of ground-level concentration are strongly influenced by the source location and the emission height. Hence, the terrain amplification factor is greatly enhanced when the pollutant source is located within a flow separation region. Dispersion from a source of short duration is also simulated and the duration time of the pollutant is compared at several downstream locations on a hilly terrain. The results of the numerical prediction are applied to the evaluation of environmental impacts due to the automobile exhausts at the seashore highway with a parallel mountain range.

• 한국광학회지
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• 제31권2호
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• pp.59-70
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• 2020

3차원 플래시 라이다 시스템(3D flash LIDAR system)에서의 대기 산란을 해석하기 위해 몬테 카를로 복사 전달(Monte Carlo radiative transfer, MCRT) 방법을 바탕으로 수정된 수치 해석 모델인 MCRT 행렬 방법을 논의한다. MCRT 방법을 바탕으로 라이다 신호의 복사 전달 함수를 행렬 형태로 구성하며, 이는 특성 응답에 해당한다. 근축 근사에 기반하여 본 특성 응답 행렬의 중첩 및 합성곱 연산을 활용함으로써 확장된 전반적인 플래시 라이다의 전산 모사 모델을 개발한다. MCRT 행렬 방법은 기존의 몬테 카를로 기반 방법들에서 과도하게 증가할 수 있는 개별 라이다 신호의 추적을 대폭 경감시킨다. 그 결과 본 방법은 다양한 산란 조건 및 라이다 시스템 구성 환경에서도 그 신호 응답을 빠르게 획득할 수 있는 특징을 지닌다. 본 논문에서는 MCRT 행렬 방법에 기반한 전산 모델을 이용하여 상이한 대기 환경 조건에서 동작하는 3차원 플래시 라이다 시스템을 그 산란 조건, 즉, 그 가시거리에 따른 산란 계수를 달리하며 모사하고, 플래시 라이다 신호의 신호대잡음비의 악화, 신호 오류, 시공간적 확산 및 시간 지연 등 시스템상에서의 산란 효과에 의해 나타나는 다양한 현상을 수치적으로 분석한다. MCRT 행렬 방법은 자율 주행을 위한 플래시 라이다 시스템을 포함해 다양한 라이다 시스템을 분석하는데 매우 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국안전학회지
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• 제9권1호
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• pp.146-154
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• 1994

A series of numerical calculations are performed in order to investigate the dispersion mechanism of toxic gaseous and solid pollutants in extremely short-term and short range. The calculations are carried out in an open space characterized by turbulent boundary layer. The simulation is made by the use of numerical model, in which a control-volume based finite difference method is used together with the SIMPLEC algorithm for the resolution of the pressure-velocity coupling problem. The Reynolds stresses are solved by two-equation, k-$\varepsilon$ model modified for buoyancy. The major parameters consider-ed in this study are temperature, velocity and Injection height of toxic gases, environmental conditions such as temperature and velocity of free stream air, and topographic factor. The results are presented and discussed in detail. The flow field is commonly characterized by the formation of a strong recirculation zone due to the upward motion of the hot toxic gas and ground shear stress. The driving force of the upward motion is explained by the effect of thermal buoyancy of hot gas and the difference of inlet velocity between toxic gas and free stream.

• 한국환경과학회지
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• 제14권6호
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• pp.577-582
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• 2005

Enormous apartment complexes in urban areas, temporary inversion state and heat island effect occur due to the strong sunshine and weak wind speeds which hinders the dispersion of air pollutants that are emitted from neighboring areas of apartment complexes. In this study, analysis were conducted by using the Fluent code based on the CFD(Computation Fluid Dynamics), including building layout, material, building height from the ground surface, the heat, analysis of flow field in the apartment complex. It was estimated that the temporal radiation inversion phenomenon during the daytime, which was caused by the weak wind speed and higher temperatures in the upper level, contributed to the stagnation of the air pollutants in the lower layer of the apartment complex.