• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.42-42
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• 2019

유량조절을 위한 자동수문은 설정된 관리수위 이하에서는 수문이 개방되지 않으며, 유량이 증가하여 관리수위 이상이 되면 수문이 개방되어 방류를 시작하여 일정 수위를 유지하는 것을 의미한다. 자동수문의 운영 중 수문의 거동과 자동 개폐 시점을 예측하는 것은 정밀한 수문 설계를 위해 매우 중요하다. 수문 하단으로 흐름이 발생하면 수문 선단을 포함한 주변에서의 압력 차이로 인한 동수압 하중이 발생하고 진동을 유발, 수문 개방을 억제하는 하향력 등의 효과로 수문 운영에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 부력식 수문의 모형실험을 통하여 정수압 상태의 부력 이론에 의한 수문 개방률과 측정에 의한 수문 개방률을 비교하였으며, 이론과 측정 수문 개방고의 차이를 하향력에 의한 효과임을 확인하였다. 부력식 수문의 하향력을 검토하기 위해 기존 이론식을 이용한 결과, 이론식은 부력식 수문에 적용하기 어려운 것으로 나타났다. 따라서, 기존 이론식을 이용하여 부력식 수문의 하향계수 산정을 위한 매개변수 관계식을 개방률을 이용하여 제시하였다. 제시된 매개변수 관계식의 결정계수는 0.721, 수정된 결졍계수는 0.690으로 나타났다. 부력식 수문의 형상비에 따른 하향력을 검토하기 위해서 수치모의를 수행하였다. 모형실험에서 측정된 자료와 수치모형 ANSYS-Fluent의 사용성을 검증하였고, 부력식 수문의 형상비를 0.24, 0.49, 0.69, 0.89, 1.09로 총 5가지로 설정하여 하향계수와 하향력을 분석하였다. 부력식 수문의 하향계수와 하향력 검토는 부력체, 스커트로 구분하여 분석을 수행하였다. 하향계수 분석결과, 하향계수는 개방률이 증가함에 따라 감소하였으며 하향계수가 부력체 부분에서는 0.465~1.542, 스커트 부분에서는 0.058~1.148의 범위로 나타났다. 하향력 분석결과, 하향력은 개방률 0.300 이하에서는 개방률이 증가함에 따라 하향력은 증가하였나 개방율 0.300 초과하면서부터 개방률이 증가함에 따라 하향력이 감소하는 것으로 나타났다. 또한 부력체 부분에서는 형상비가 증가함에 따라 하향력이 감소하였으나, 스커트 부분에서는 형상비가 증가함에 따라 하향력이 증가하였다. 이는 형상비가 증가함에 따라 스커트 부분의 면적이 증가하기 때문이다. 부력식 수문의 전체적인 하향력을 계산한 결과, 부력식 수문의 하향력은 0.002~0.015 kN의 범위를 가지며 형상비가 증가함에 따라 부력식 수문에 발생하는 하향력은 증가하는 것으로 나타났다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.41 no.3
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• pp.327-330
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• 2021

Though the stability review of buoyancy is generally done, the stability review of buoyancy moment, which is generated from the eccentricity between the center of fixed load and that of buoyancy, is not done in the water treatment concrete structure and the architectual structure. In this review, as the buoyancy force become larger, the action point of the fixed load (ΣW) and buoyancy (B), and the reaction distribution were considered to confirm the formation of the buoyancy moment rotational point and obtained the rotational uplift stability review formula for buoyancy moment in the water treatment concrete structure and the architechual structure, and put forward the stability review method for buoyancy moment.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2017.11a
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• pp.269-271
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• 2017

본 연구의 목적은 사람이 바다에 빠졌을 때 생명유지에 필요한 최소 부력을 지원하기 위한 방법을 모색하는데 있다. 이 연구를 위해서는, 각종 기체의 부력에 관한 이론을 조사하여 해상에서 어떠한 기체를 이용하는 것이 가장 최적인지를 탐구하는 것과, 어떠한 재질을 이용하여 부력을 형성할 것인지?, 어떠한 해상실험을 통해서 최적의 부력 값을 입증할 것인지 등 그 내용이 방대하다. 본 고찰에서는 풍선에 기체를 주입한 경우 그에 대한 부력실험 방법을 검토하였다. 최소한의 부력을 지원하기 위하여 풍선에 일정량의 $CO_2$를 넣고 이에 대한 부력측정 방법을 검토하였다. 그리고 $CO_2$가 주입된 풍선을 이용하여 다수의 실험자를 통해서 최소의 $CO_2$ 주입량을 측정하였다. 검토결과, 일정량의 $CO_2$를 넣은 풍선의 부피는 풍선의 재질에 따라 달랐으며, 당연한 결과이지만 부피가 클수록 실험자들은 물에서 잘 뜰 수 있었다. 본 검토결과는 휴대가 간편한 최소 부력 지원 장치의 개발에 적용 가능할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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• 2017.07a
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• pp.269-270
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• 2017

본 연구에서는 부력조형물이 정해진 위치에서 사용자가 원하는 자세를 유지할 수 있는 시스템을 연구하였다. 기존의 부력조형물은 로프를 이용한 고정식이었지만 본 기술이 적용된 부력조형물은 로프 없이 스스로 부력에 의한 공중부양과 사용자가 원하는 자세를 취할 수가 있도록 구성하였다. 이러한 시스템은 주로 홍보용으로 널리 사용되며 박람회, 제품 설명회, 지역축제, 예술 등 많은 분야에 적용이 가능하다. 부력조형물이 자세를 유지하기 위하여 드론 기술에 적용되는 IMU 센서를 이용한 방향과 자세정보와 6개의 BLDC 모터에 8인치 프로펠러를 접합시켜 부력조형물이 상하좌우로 이동이 가능하도록 자세 제어장치를 구성하였으며 실험을 통하여 시스템의 검증하였다.

• Journal of Science Education
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• v.36 no.2
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• pp.369-380
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• 2012

The purpose of this study was to investigate middle students' conceptions of buoyancy. The questionnaires composed of 9 items which asked the reasons for situations with buoyancy; recognized of buoyancy, the facts affecting buoyancy(bottom of the Area of the object, the shape of the object, the depth of the object in the water, amount of water, the degree of the object submerged in the water, volume of the object, weigh of the object), the relationship between the amount of replaced fluid and buoyancy. The subjects were 140 students from the Busan Area who answered questionnaires composed of 9 items which asked the reasons for situations with buoyancy. Among the 140, 132 students were selected who answered all of question in the test. The students' answer types were follow: 1. Related to the shape of the submerged object, students answered that buoynacy depended on the bottom dimensions or the surface area of the object. 2. Students confused press, water press and buoyancy, who answered buoyancy was great when the water press was great. 3. Students answered that the weight and the size of the buoyancy of the object was same in the water. 4. Students answered, gravity was smaller in the water. Students recognized the existence of buoyancy but the reason of the answer depend on their experience. Also students answered using the words that water pressure, pressure, force instead of buoyancy. Students didn't understand the factors affecting the buoyancy. Many students responded that buoyancy was changed depend on weight of object, sinking depth, shape and others. It was considered that these responses didn't understand the cause of buoyancy.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.78-78
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• 2018

자동수문이란 설정된 관리수위 이하에서는 수문이 개방되지 않고, 유량이 증가하여 관리수위 이상이 되면 수문이 개방되어 관리수위까지 방류하게 되면 다시 수문이 닫히게 되어 자동으로 관리수위를 유지한다는 것을 의미한다. 이러한 연직 자동수문의 방류특성이 수동식 연직수문과 다른 점은 유량에 따라서 수문 개방고의 증감과 수문개폐가 자동으로 이루어진다는 것이다. 따라서 자동수문의 운영 중 수문개방고의 거동과 자동개폐 시점을 예측하는 것은 정밀한 수문설계를 위해 매우 중요하다. 수문 개방 시 흐름이 정지되어있다고 가정하면, 정수압 상태의 부력이론에 의한 부력수문의 개방고는 어렵지 않게 계산할 수 있다. 그러나, 흐름이 정지되어 있다가 수문의 하단으로 방류가 시작되면 수문 선단을 포함한 주변에 압력 차이로 인해 동수압 하중이 발생하게 되어 수문에 진동을 유발하고, 수문개방을 억제하는 힘이 발생하여 수문 운영에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 부력식 수문의 모형실험을 통하여 정수압 상태의 부력이론에 의한 수문 개방율과 측정에 의한 수문 개방율을 비교하였으며, 압력계수를 이용하여 이론과 측정 수문 개방고의 차이는 동적하중에 의한 효과임을 확인하였다. 모형실험에서 측정된 자료와 수치모형 ANSYS - Fluent의 사용성을 검증하였고, 부력식 수문의 형상에 따른 동적하중을 분석하였다. 수문 형상비는 0.24~1.09로 설정하였고, 분석결과 부력식 수문은 수문 개방율이 커짐에 따라 압력계수는 감소하는 경향을 보였으며, 동적하중은 증가하는 경향을 보였다. 또한, 부력식 수문의 형상비에 따라서는 형상비가 증가함에 따라 동적하중이 감소하는 관계를 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.134-134
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• 2011

3차원 난류 부력젵의 혼합을 큰 와 모의(large-eddy simulation) 기법을 이용하여 수치모의 한다. 개발된 수치모형은 3차원 열동수역학 모형을 이용하여 부력젵의 퍼짐, 자기 보존 그리고 주변류의 연행 등을 포함하는 난류젵의 동적 특성을 분석할 수 있다. 수치해석에서 하부격자규모 (subgrid scale, SGS) 난류 응력은 부력항을 수정한 Smagorinsky 모형을 이용한다. 여과된 엔탈피 수송방정식에서 하부격자규모의 스칼라 플럭스는 상수의 SGS Prandtl 수를 가지는 단순 경사수송 가설에 근거하여 모의한다. 계산된 결과를 실험결과와 비교하며, 결과는 양호하게 일치함을 보여준다. 계산결과에 따르면 부력항의 수정이나 SGS 난류 Prandtl 수는 결과에 큰 영향을 미치지 않지만 SGS 모형 상수인 Cs 값은 부력젵 확산 예측에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.32 no.2A
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• pp.75-83
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• 2012

In this study, an analytical studies were carried out for the buoyancy preflexion method to improve structural performance of concrete floating structures. The buoyancy preflexion means that the preflexion effects were induced to the floating structure due to the difference in buoyancy between the pontoon modules composing the floating structures. In order to verify the buoyancy preflexion effects, an analytical studies were carried out for the floating structures. The size and dimensions of FE model were determined through the structural design process. The parameter of this analytical study was length ratios of central module part, which induces buoyancy preflexion effects, to the total length. The analysis results were pre-compression on the bottom concrete slab and displacement of freeboard due to buoyancy preflexion effects. These results were processed according to the loading step, buoyancy preflexion loads on the bottom and live loads on the topside. Then, the buoyancy preflexion effects on structural performance was analyzed. As the results of this study, it was found that the buoyancy preflexion significantly influence on structural performance of floating structures. According to the length ratio, the buoyancy preflexion effects have a tendency of parabolic form and maximized at the length ratio of 40~60%. The buoyancy preflexion method is simple in principle and easy in application. Also, it can effectively induce pre-compression on the bottom concrete slab. Therefore, it can be concluded that the buoyancy preflexion method contribute to the improvement of structural performance and decreasing of the cross-sectional depth of floating structures.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.23 no.7
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• pp.820-828
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• 2017

Tools and equipment that can provide buoyancy for a drowning person are important for saving lives. The purpose of this study was to estimate the minimum amount of gas needed and the buoyancy value in newton units required to generate the minimum buoyancy determined to be sufficient for keeping the head of a drowning person above the water's surface to allow for respiration for at least 1 minute. A buoyancy experiment was carried out with a long rubber balloon injected with carbon dioxide gas, and a buoyancy measurement experiment was performed on six college students. The degree of buoyancy was measured using a 5-point scale, and the statistical value of the measured data was analyzed to estimate minimum buoyancy. As a result, 8 grams of carbon dioxide were determined to satisfy minimum buoyancy conditions with a confidence level of 72%, and buoyancy was calculated to be 44.66 newtons. 12 grams of carbon dioxide met the minimum buoyancy conditions with a confidence level of 100%, and buoyancy was calculated to be 66.99 newtons. This study is expected to contribute to the development of low cost, easy-to-carry minimum buoyancy aids.

• Aerospace Engineering and Technology
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• v.2 no.2
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• pp.18-24
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• 2003

Center of buoyancy moves along with pitch attitude variation, which causes Helium gas inclination. In this paper, movement of center of buoyancy and corresponding variation of longitudinal static stability were observed. The effect of separating wall, which is placed in the envelop to minimize movement of center of buoyancy was also investigated. Installation of separating wall was proved to be essential for current design, because movement of center of buoyancy aggravates longitudinal static stability. Investigation of longitudinal static stability for various speeds reveals a 50m airship is statically stable only in a low speed regime.