• 대한토목학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.819-830
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• 2016

아직까지 밀도성층을 통과하는 파랑변형에 관한 동수학적 특성에 대해서 명확히 밝혀진 부분은 그다지 많지 않다. 따라서 본 연구에서는 2층 밀도성층을 통과하는 파랑의 수리특성을 수치적으로 해석하기 위하여 온도와 염분에 따른 밀도류를 해석할 수 있게 개량된 3차원 수치파동수조(LES-WASS-3D ver. 2.0)를 이용하여 수치시뮬레이션을 수행하였다. 그리고 이용하는 수치파동수조의 타당성 및 유효성을 확인하기 위하여 Stokes 3차 파랑이론에 근거한 내부파형을 비교 검토하였다. 수치시뮬레이션 결과로부터 밀도성층을 통과하는 수면파 및 내부파의 파고가 감소하는 현상을 알 수 있었으며, 이것은 상 하층의 밀도차이에 기인한 전파속도 차이로 인하여 계면에서 강한 와도가 발생하기 때문으로 확인되었다. 또한 밀도성층의 밀도차이가 증가할수록, 상 하층의 수심비가 증가할수록(상층의 수심이 깊어질수록) 와도가 강하게 발생하여 수면파 및 내부파의 파고감쇠를 심화시키는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권12호
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• pp.1219-1230
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• 2008

여름철 홍수시 성층화된 저수지로 유입하는 하천수는 저수지 표층수에 비해 낮은 수온과 높은 부유고형물질(SS) 농도를 가지므로 주변수에 비해 상대적으로 높은 밀도를 가지게 된다. 이러한 밀도차로 인해 형성된 밀도류의 저수지 내 진행과정은 수질과 수생태계에 큰 영향을 주게 된다. 따라서 하천수 밀도류의 거동분석은 저수지 수질관리를 위한 현장조사의 최적화, SS와 영양염류 등 오염물질의 이송 확산 해석에 중요한 요소이다. 본 연구의 목적은 기존 연구를 통해 검증된 2차원 수치모델을 이용하여 다양한 홍수규모에서 대청호로 유입하는 하천 밀도류의 거동 특성인 침강점 수심($d_p$)과 거리($X_p$), 분리점 수심($d_s$), 중층류 관입두께($h_i$), 댐축 도달시간($t_a$), 감소율(${\beta}$)을 분석함으로써 저수지 수질관리를 위한 기초정보를 제공하는데 있다. 모의조건은 평수년이었던 2004년 6월 13일부터 7월 3일 동안 발생한 홍수사상의 수문곡선을 기준으로 유입 유량의 규모를 10개의 등급으로 나누었으며, 초기 성층조건은 탁수가 유입되기 전의 발달된 성층구조를 적용하였다. 유입수와 저수지 성층구조의 특성치는 밀도 Froude 수(Fri)로 나타내었으며, 10개의 $Fr_i$ 조건별로 $d_p,\;X_p,\;d_s,\;h_i,\;t_a$, SS의 ${\beta}$값 등을 산정하였다. 연구결과 $d_p,\;X_p,\;d_s,\;h_i$는 대체로 $Fr_i$ 값과 비례하여 증가하였으며 중층류의 진행속도도 빨라지는 경향을 나타내었으나, 저수지 지형변화에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 정상상태를 가정하는 Hebbert 식은 저수지 수위변화와 지형변화를 고려하지 못하기 때문에 수치모델 보다 $d_p$값을 과대 산정하였다. 유입 SS 농도의 감소율(${\beta}$)은 $Fr_i$가 클수록 작아지는 경향을 보였으나, $Fr_i$>9.0에서는 난류혼합효과 때문에 다시 증가하였다. 연구결과는 저수지운영 실무자들이 홍수규모별로 탁수의 초기 거동특성을 간단히 예측하는 목적으로 사용할 수 있다.

• 대한교통학회지
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• 제29권3호
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• pp.123-137
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• 2011

지금까지 교통류의 전파현상은 밀도와 교통량의 변화에 따른 충격파 이론을 사용하여 설명되어져 왔으나 서로 다른 차로간 교통류 전파와 같은 이질적인 교통류를 해석하기위해 적용하기에는 한계가 있다. 따라서, 본 연구는 고속 도로의 항공사진자료를 분석함으로써 합류부 구간과 엇갈림 구간, 기본구간의 교통류 전파특성을 시공간적으로 분석하고 차로간 교통류 전파해석을 위한 충격량 전파모형을 개발하는 것을 목적으로 한다. 본 연구에서는 기존에 사용하던 충격파 속도라는 척도를 이용하여 교통류 전파특성을 분석하고자 하였으나 전파특성에 대한 분명한 특징을 찾기가 어려웠고, 이러한 이유로 충격량이라는 새로운 척도를 개발하여 개발된 척도로 교통류 상태를 해석하고 적용하여 각 분석구간의 충격량 특성을 분석할 수 있었다. 분석된 3개 구간은 충격량의 특성이 공통적으로 발생하여 교통류 전파시 의미있는 임계치를 도출하였고, 차로간의 상호관계를 설명할 수 있는 요인을 파악하고 분석구간과 차로에 따라 다중회귀분석을 수행하여 충격량을 결정하는 차로간 충격량 전파모형을 개발하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.618-622
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• 2006

충적 선상지(alluvial fan)는 자갈이나 유사가 과도하게 이송되어 부채모양으로 퇴적된 것으로서, 하류로 하폭이 증가하는 곳에서 형성된다. 충적 선상지는 유사가 이송하는 하천, 토석류, 그리고 박층류에 의해 형성된다. 토석류는 자갈에서부터 상대적으로 작은 진흙에 이르기까지 운반하는 밀도체이다. 충적하천의 흐름은 사행하천 및 망상하천에 이르는 흐름을 말하며, 박층류는 기본적으로 비하천 홍수류로서, 한 홍수사상에 대하여 선상지에서 부분분할로 형태로 흐른다. 본 연구에서는 충적 선상지에 대한 공학적인 문제를 검토하기 위한 예비연구로서 유입부에서 유사량의 유입조건에 따른 충적 선상지 델타의 형성 과정을 수치모형을 이용하여 파악하였다. 본 모형은 2차원 모형으로서, 이동경계좌표계를 사용하였고, 수치해석 기법으로는 CIP법이 이용되었으며, wet/dry를 고려하여, 유입 유사량의 변화에 따른 특성을 파악하였다. 초기에는 급격하게 선상지의 높이가 급격하게 증가하며, 유입 유사량의 증가에 따라 선상지의 높이가 평형상태를 유지하는 시간이 짧은 것을 보여주고 있다. 선상지의 면적은 유입 유사량이 적을 경우에는 평형상태가 지속적으로 유지되며, 완만한 증가 현상을 보여주었다. 유입 유사량이 증가할 경우에는 초기에 급격한 상승을 하다가 평형상태가 없이 지속적으로 상승하는 것을 보여주었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.51-60
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• 1987

음부력(陰浮力)을 갖는 유체가 수평정지수역(水平靜止水域)으로 유입(流入)되어 일어나는 밀도류(密度流)의 거동이 유한차분기법에 의하여 수치적(數値的)으로 해석된다. 정지수역에서 plunge 흐름의 모양은 유입밀도(流入密度) Froude수(數) $Fr_e$에 크게 영향을 받으며 밀도류전면속도(密度流前面速度)는 음부력(陰浮力)의 증가 즉 $Fr_e$의 감소에 따라 증가한다. plunge point의 최대여행거리(最大旅行距離)와 안정(安定) plunge point는 뚜렷하게 무차원시간 T와 $Fr_e$의 함수로 나타난다. 음부력흐름(또는 plunge point)의 좌우에 와(渦)가 큰 규모로 발달된다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.1909-1914
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• 2004

An immersed boundary method for simulation of density-stratified flows is developed and applied to computation of viscous flows over two-dimensional obstacles in a bounded domain under stable density stratification. Density sources/sinks are introduced on the body surface. Two obstacle shapes are used, a vertical barrier and a smooth cosine-shaped hill; weak stratification, defined by $K=ND/{\pi}U{\leq}1$, where U, N, and D are the upstream velocity, buoyancy frequency, and domain height, respectively, is considered. The results are consistent with other authors' calculations, and shed light on computation of density-stratified flows in complex geometries.

• 대한토목학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.145-159
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• 1985

교통류(交通流)의 특성(特性)을 이해(理解)하는데도 속도(速度), 밀도(密度), 차두시간(車頭時間) 및 교통량(交通量)의 상관성(相關性)이 매우 중요(重要)하다. 설계(設計)의 기본(基本)이나 교통운용면(交通運用面)에서도 적정수준의 공용성(供用性) 제공(提供)하는 데도 관련이 깊다. 결국(結局) 교통류(交通流)의 특성(特性)을 개량(改良)할 목적(目的)으로 도로(道路)와 교통(交通)과의 상호기능(相互機能) 개발에 대한 앞으로의 노력(勞力)은 역시 현재(現在)의 교통현상(交通現象)을 중요시(重要視)해야 한다. 이 논문(論文)은 이러한 실측자료(實測資料)를 토대로 하여 교통류(交通流)의 특성(特性)을 통계적(統計的)으로 해석(解析)하고 교통량(交通量) 산정(算定)을 위한 적정 Model 식(式)을 제안(提案)하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권1호
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• pp.1-16
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• 2009

최근 공학적으로 응용 범위가 넓은 액체-기체의 2상 유동장에 대한 전산 해석이 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 밀도차가 큰 압축성 2상 유동장을 해석하기에 적합하도록 기존에 개발된 RoeM과 AUSMPW+ 공간 이산화 기법을 확장하였다. RoeM과 AUSMPW+에서 사용되는 충격파 포착항을 2상 혼합류의 상태방정식으로부터 새롭게 정의하여, 밀도와 음속이 상이한 두 유체에서도 정확성을 보장하면서 충격파 불안정성을 제거할 수 있도록 하였다. 개발된 2상 유동 RoeM과 AUSMPW+를 몇 가지 예제 문제에 적용하여 검증하였으며, 해석 결과는 두 수치기법이 일반적인 2상 유동에서도 충격파 안정적이며 정확한 특성을 갖는 것을 보여주었다.

• 한국지구과학회지
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• 제32권6호
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• pp.548-559
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• 2011

의성소분지 화산칼데라 지역에서 3차원 복합 지구물리탐사를 수행하였다. 2차원적인 해석이 주를 이루었던 선행 연구의 제한점을 극복하기 위하여 간격이 조밀한 자기지전류탐사와 중력탐사를 수행하였다. 자기지전류탐사와 중력탐사 자료로부터 각기 해석된 역산 결과들에 대해 역산 자료간의 상관관계 및 새로 제안된 구조해석 방법을 이용하여 복합 해석하였으며, 이를 각 구조별로 3차원 지질구조로 영상화하였다. 이 연구에서 제안하는 구조화 지수(Structure Index; SI) 기법은 물성간의 공간적 상관관계와 물성 값의 이상 정도를 이용하여 계산되는 구조화 각도(Type Angle; TA) 및 구조화 강도(Type Intensity; TI) 값의 분포를 이용하는데, 이 기법을 통한 3차원 구조 해석을 수행하였다. 제안 기법을 화산칼데라에 적용한 결과 1) 화산칼데라 중앙부에서 심도 1 km 부근까지 연장되는 낮은 밀도와 전기비저항을 갖는 화산쇄설성 퇴적암류, 2) 높은 밀도와 전기비저항을 갖는 ring fault 주변의 관입 화성암류, 3) 3-5 km 심도의 상대적으로 낮은 전기비저항과 높은 밀도를 갖는 기반암을 3차원으로 영상화할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.287-291
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• 2015

본 연구에서는 두 지역의 실제 상수관망에 대해서 부정류해석을 수행하였고 각각의 상수관망에 필요한 부정류피해 최소화방안을 제시하였다. 첫 번째 대상지역은 베트남 호치민으로 148개 절점과 162개의 파이프로 이루어진 소블럭 상수관망이며 두 번째 대상지역은 파주시 광탄면으로 512개 절점과 527개의 파이프로 이루어진 세 개의 소블럭 상수관망이다. 두지역의 상수관망은 지형적면이나 규모면에서 다른 모습을 하고 있기 때문에 부정류해석 시 발생가능한 피해유형이 틀린 것으로 나타났다. 호치민의 경우 배수지의 높이가 낮고 도시 내 표고차가 없어서 관망 내 평균수압이 $1kg/cm^2$을 약간 상회하는 수준으로 수압이 낮고 수압차 역시 작다. 따라서 상수관망에서 일어날 수 있는 소요수량의 변화나 소화전 사용과 같은 작은 변화에도 역류발생이 빈번히 일어나는 것으로 나타났으며 역류발생이 잦은 파이프를 선정할 수 있었다. 상당히 많은 파이프에서 단기간 역류가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 짧은 기간에 발생하는 변화에 대한 단기간 역류는 교차연결(Cross-Connection)의 문제를 야기할 수 있다. 따라서 역류발생이 빈번히 일어나는 파이프 주위에 check valve나 역지밸브등의 설치를 통해 역류로 인한 피해를 최소화할 수 있다. 파주시 광탄면 지역의 소블럭 집합으로써 고저차가 많은 지역이다. 배수지 밸브개폐 시 발생 가능한 수충격에 대한 시뮬레이션과 펌프장정지로 인해 발생할 수 있는 수충격에 발생 시뮬레이션을 수행하였고 관망내에서 자주 발생하는 밸브개폐로 인한 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 광탄의 경우 수충격 발생위험 지점은 배수지 근처로 나타났고 수격압이 최대 $2.5kg/cm^2$에서 $3.0kg/cm^2$까지 발생 가능한 것으로 나타났고 밸브개폐시간이 1-2초 지연되어도 상당히 큰 수격압을 줄일 수 있는 것으로 나타났다. 수충격압이 크게 발생할 수 있는 지역에 수충격피해 최소화를 위해 surge tank와 같은 장치를 설치해야 한다. 또한 발생가능한 수격압의 크기를 통계적기법을 통해 확률밀도함수로 나타낼 수 있었다. 이 결과는 앞으로 상수관망의 설계나 운영에서 수충격피해 방지 장치 및 설비를 시공할 때 장치의 규모나 용량을 결정할 때 유용한 정보가 될 것으로 판단된다.