• 한국지반공학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.35-47
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• 2017

지반의 열적 거동은 대부분 열전도에 국한되어 연구가 진행되었으며, 자연대류 현상에 대한 연구는 매우 미비한 실정이다. 지반의 온도증가는 간극수의 밀도변화에 따른 부력을 유발하여 자연대류를 발생시키게 된다. 유체역학 관점에서 다공질 재료내의 자연대류 해석의 제약조건에 대하여 논의하고, 거시적 관점에서 완전 결합된 열-수리-역학적인 지배방정식을 이용한 대류현상에 대한 수치해석 기법을 제시하였다. 실내 열전도도 측정을 위한 탐침기 실험에 대한 수치실험은 자연대류를 무시하고 평가된 열전도도의 불확실성에 대하여 논의하고, 모델식과의 오류를 최소화하기 위한 적정한 실험조건을 제시하였다. 해저 전력선의 매설은 해저면 0.2m 깊이에서의 온도상승을 $2^{\circ}C$로 제한하고 있으나, 투수성이 큰 지반재료에 대한 수치해석결과는 기준온도를 초과하는 것으로 나타났다. 해저면의 온도와 열-수리-역학적 물성은 전력선의 매설설계에 중요한 설계인자이며 자연대류의 영향을 고려하여야 한다. 특히, 큰 투수성을 갖는 지반내에 열원이 존재하는 경우, 간극수의 밀도변화에 따른 자연대류가 중요한 열전달의 인자가 되므로 이를 고려한 해석을 수행하여야 한다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제29권1호
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• pp.117-123
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• 2024

수중에서 발생한 기포는 주변 유체의 밀도와 압력 차이에 의해 상승하는 부력을 받는다. 또한 주변 유체와의 점성, 표면장력, 상승 속도 그리고 크기 차이에 따라 기포의 거동, 형상, 열교환 과정 등이 달라진다. 본 연구에서는 원기둥 수조 내 상승하는 고온 단일 기포의 속도 그리고 열전달 해석에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해 이론적 식을 통해 기포의 속도 그리고 온도 등을 계산하여 수치 해석 결과와 비교하기 위한 자료를 설정하였다. 그리고 상용 프로그램으로 수치 해석을 수행하였으며, 격자의 변화에 따른 수치 해석 결과의 안정성을 격자 수렴성 지수 계산을 통해 확인하였다. 수치 해석 결과 단일 기포의 상승 속도와 온도는 최소 격자의 크기가 기포 지름의 1/160이 될 때 수렴성을 보였으며, 온도 감소는 0.05초 이내에 주변 유체와 동일한 수준으로 감소하는 것을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권2호
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• pp.208-215
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• 2017

원유나 벙커C유와 같은 지속성 기름이 해상에 유출되면 풍화과정을 거쳐 점도가 높아지고, 부유 쓰레기와 섞이게 되면 이를 수거할 수 있는 장비는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 기존 유회수기의 외부에 위치한 부속장치들을 본체 내부로 배치하고, 컨베이어 벨트와 강제유입장치인 스위퍼 및 부력체를 탑재한 수집조로 구성하여 자항과 리모트컨트롤이 가능한 무인 컨베이어 벨트식 부유쓰레기 및 고점도유 회수장비를 개발하였다. 실해역 테스트에서 30 m의 거리를 1.2 knots의 속도로 자항하며, 전 후, 좌 우에서 안정적인 균형유지와 구동부의 정상작동을 확인하였다. 임시저장조를 이용한 유회수 성능테스트 결과, 최소 $7.8k{\ell}/h$에서 최대 $23.3k{\ell}/h$까지 유출유 회수가 가능하였다. 또한, 페트병 등 부유쓰레기와 유출된 기름이 혼합된 조파수조에서 실시한 회수량 측정 테스트 결과는 $7.7k{\ell}/h$로 나타났다. 본 연구를 통해 개발된 장비가 해상기름오염사고 시 현장에 신속하게 투입된다면 방제능력 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대하며, 현재 운용중인 Portable 유회수기의 성능개선 연구에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 수산해양기술연구
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• 제25권2호
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• pp.75-81
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• 1989

현재 보편적으로 사용하고 있는 안강망어패의 흠함을 보완하기 위하여 새로 설계된 어구의 모형실험을 실시하고, 그 결과를 토대로 하여 실물 크기의 시험어구를 제작하여, 그 전개성능에 관한 해상시험을 실시함과 아울러 선미식 조업방법의 가능성과 문제점에 관해서도 검토하였다. 1. 어구의 전개성능 시험어구가 현용 어구와 다른 점은 그물의 등판.밑판의 아궁이 쪽을 만곡되게 사단하여 성형율이 25%정도 되게 뜸줄과 발줄을 붙이고, 양옆판의 아궁이쪽의 뻗힌 폭을 20%정도 줄이는 대신에 옆구리의 폭을 10%정도 크게한 점, 전개장치의 높이를 현용어구보다 17%정도 작게 한 점, 전개장치의 상단에 붙이는 부력을 16%정도 크게 한 점, 또 각판의 그물감을 서로 잇대는 네모서리에는 적당한 성형율을 주면서 힘줄을 붙인 점, 네갈랫줄의 길이를 맨 아랫것부터 차례로 75m, 77m, 80m, 78m로 다르게 한 점등이다. 어구의 전개성능은 어군탐지기를 써서 측정하였는데, 그 결과, 망구의 전개높이는 시험어구가 유속이 비교적 느릴 때는 현용어구보다 3m 정도 낮으나, 다소 빠를 때는 오히려 1m 정도 더 높고, 망구의 전개간격은 시험어구가 현용어구의 1.4배 정도이며, 망구의 전개면적은 1.3~1.6배여서 시험용어구가 현용어구에 비하여 어획성능이 상당히 클 것으로 기대된다. 2. 선미식 조업방법 선미식조업은 시험선의 선수를 조류에 향하게 해 놓고, 그물은 선미 슬립웨이에서 투양망하며, 전개장치는 선미갤로우스의 양현쪽에 있는 톱로울러를 통한 돋움줄에 의하여 오르내리게 하였다. 이와 같이 선미식 조업방법으로 개량하면 기계화로 성역화의 효과를 기대할 수 있으나, 조류와 바람의 방향이 일치하지 않을 때는 전개장치와 그물이 서로 얽힐 우려가 있으므로 이 점을 충분히 검토할 필요가 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.77-89
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• 2020

수중 부유식 터널은 터널 세그먼트가 부력에 의해 수중에 부유하도록 하는 터널의 한 유형으로, 최근 활발히 연구되고 있다. 수중터널이 지면에 연결되면 수중터널과 지반 내부의 지중터널이 연결되어야 하는데, 두 터널의 서로 다른 구속조건과 거동 특성에 의해 두 터널의 연결부위에 응력이 집중될 가능성이 매우 높다. 따라서 연결부 주변의 안정성을 보장하기 위해 특별한 설계 및 시공 방법을 적용해야 한다. 그러나 연결부 안정성에 대한 기존 연구가 충분히 수행되지 않아서 기본적인 단계의 연결부 안정성 검토에 대한 연구가 필요하다. 이 연구에서는 수중터널과 지중터널의 연결부를 수치해석을 통해 모사하여 연결부 주변 지반에서 전단 변형 집중이 발생하는 것을 확인하였고, 시공 시 처리할 수 있는 구조적 인자가 연결부 주변 지반의 안정성 확보에 어떠한 영향을 가지는지에 대해 분석하였다. 수치해석 결과는 두 종류의 터널이 가지는 변위의 불균형으로 인한 위험이 그라우팅 재료 및 조인트 자유도 구성을 통해 완화될 수 있음을 보였다. 이 연구에서 도출된 결과는 비록 수치해석을 통한 정성적인 결과이지만, 향후 연구에서 수중터널과 지중터널의 연결의 설계 시 주요하게 고려해야 하는 구조적 인자 및 위험 지역을 판단하는 것에 기여할 것이라 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제16권6호
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• pp.526-535
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• 2006

본 연구에서는 장대터널 화재 시 발생하는 스모크의 거동특성을 파악하기 위해 축소모형실험을 실시하였다. Froude 상사를 기초로 실제 터널을 1/50로 축소한 20 m 의 아크릴 터널 모형을 제작하였으며, 파라핀 기체로 만든 스모크를 터널 내부에 주입시킴으로써 20MW의 실제 화재를 모사하였다. 실험에서 화재 발생 약 2분 후에 스모크는 부력효과의 감소로 아래로 하강하였으며, 제트팬 가동 전까지 4분 동안 스모크는 약 90 m를 이동하였다. 제트팬이 가동되고 기류속도가 임계속도 (도로터널 화재 중 발생하는 스모크의 역기류를 제압하기 위한 최소 공기속도)에 가까워질수록 스모크의 제어가 효율적으로 이루어지며, 스모크의 분포는 화원에서 약 3 m 정도로 더 이상 탈출 방향으로의 스모크 전파가 이루어지지 않았다. 하지만, 제트팬 가동 초기에 스모크의 제어가 거의 이루어지지 않음을 보였고 오히려 이 단계에서 탈출자의 호흡선 차단 등의 위험요소가 내재되어 있음을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.1215-1225
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• 2014

마그마에 의해 지표부근에서 형성된 화산암은 마그마 내부에 존재하던 휘발성분으로 인하여 기공이 많은 다공상 구조를 나타낸다. 이러한 기공은 다양한 크기와 양으로 분포되어 있으나 기공이 화산암의 역학적 특성에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 연구는 매우 미비하다. 따라서 본 연구에서는 화산암 기공의 공극률에 따른 역학적 특성을 시험을 통해 확인하였는데, 화산암의 한 종류인 제주도 현무암에 있어 공극률을 두가지 측정방법에 따라 측정하고, 공극률과 일축압축강도, 탄성계수, 인장강도, 탄성파속도와의 관계 및 탄성파 속도와 일축압축강도, 탄성계수와의 관계를 회귀분석에 의해 추정하여 그 관계식을 제시하였다. 그 결과, 공극률 측정방법에 있어서는 공극률이 5%이상인 다공질 현무암의 경우 부력 이용 방법이 캘리퍼 방법보다 정확한 공극률을 예측한다고 판단되며, 공극률이 증가함에 따라 일축압축강도와 탄성계수, 탄성파 속도는 곡선적으로 감소하였고, 탄성파속도가 증가할수록 일축압축강도와 탄성계수는 선형적으로 증가하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.651-659
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• 2015

최근에 사회적 요구와 경제적인 요구로 인해서 장스팬 건축물이 증가하고 있다. 그러나 장스팬 건축물은 자중이 증가하여 처짐 진동 소음의 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 판형중공슬래브가 제안되었는데 이는 슬래브 안에 일체형 중공재를 삽입함으로써 자중이 감소된 슬래브를 만들 수 있다. 이 시스템은 휨성능에는 영향을 받지 않는 단면을 중공재로 대체함으로써 슬래브의 강성은 그대로 유지하면서, 소음 및 처짐을 줄이고 자중을 감소할 수 있는 장점이 있다. 그러나 이 시스템의 경우 부력에 의해 일체화된 중공재가 상승한다는 단점이 있다. 따라서 판형 중공재 고정장치를 개발하였고, 또한 이를 삽입한 판형중공재의 성능을 알아보기 위하여 7개의 실험체를 제작하여 그 성능을 알아보고 그 결과 나타난 수평전단파괴에 대해서 예측을 할 수 있는 식을 제안하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권7호
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• pp.543-554
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• 2018

혼성제 직립 케이슨의 활동에 대한 부분안전계수 산정과 Level I 신뢰성 기반 설계법에 의한 단면 결정 과정을 자세히 제시하였다. 특히 본 연구에서는 형식의 일치성과 실무에서의 적용 편이성을 위하여 부력 및 자중과 직접적으로 관련된 수위 및 케이슨을 구성하는 재료의 불확실성을 고려할 수 있는 수학적 모형을 제시하였다. 또한 양압력에 대한 영향을 정확히 고려하여 활동에 대해 안정한 혼성제 직립 케이슨 단면을 산정할 수 있는 설계기준식을 유도하였다. 본 연구에서 제시한 부분안전계수를 가지고 Level I 신뢰성 기반 설계법에 의해 산정된 단면이 동일한 목표파괴확률에 대한 Level II AFDA의 결과 및 Level III MCS의 결과와 매우 잘 일치하였다. 그러나 미국 및 일본의 항만 설계기준에서 제시한 부분안전계수를 이용한 결과는 그 보다 훨씬 크거나 작은 단면을 산정하고 있다. 마지막으로 부분안전계수의 목표수준과 Level I 신뢰성 기반 설계법으로 결정된 단면의 안정성 수준에 대한 일치성 여부를 확인하기 위한 다각적인 신뢰성 재해석이 수행되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.50-50
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• 2022

한국농어촌공사 산하의 농업용저수지 중 3786개소에 대한 수질조사를 '19년도에 실시한 결과, TOC 기준 4등급 초과 저수지 비율은 약 20%로써, 도심 근교 저수지에서 녹조현상 빈발로 인해 수질, 악취, 미관 등의 환경문제 개선 민원이 다수 발생하고 있다. 현재 녹조 발생 사후관리를 위해 주로 사용되고 있는 대형 조류제거선은 저수심 수변부에서의 적용성에 한계가 있고, Al 기반의 응집제를 사용하여 조류를 수거해서 폐기하고 있는 실정이다. (주)이엔이티는 농어촌연구원, (주)코레드, (주)삼호인넷과 함께 호소나 정체하천의 수변지역에 적용될 수 있는 저에너지형 유해조류 포집시스템 개발과, 수거된 조류부산물을 무독화하여 농업재료로 재활용하는 방안을 연구하고 있다. 저수지나 정체수역의 녹조는 바람, 수면유동 등에 의해 수변에 집적되는 특성이 있어, 인공지능 기술로 녹조현상을 감시하여 조류 밀집구간에 접근할 수 있는 자율이동식 수상이동장치를 개발 중이다. 수상이동장치는 조류포집장치를 탑재하기 위한 부력체, 원격 운전이 가능한 무인항법장치, 수변식생대 및 저수심지역 이동을 고려한 수차방식 추진체, 전체 장치의 전원 공급을 위한 고성능 배터리 등으로 구성하여 상세 도면 설계를 진행하고 있다. 조류포집장치에는 표층에 주로 분포하는 남조류를 선택 흡입하는 포집 부표를 적용하였고, Al계 응집제 사용을 배제한 분리막 실험을 통해 침지형 막분리조 및 가압형 농축조를 설계하였다. 유해조류 포집 및 농축은 수상에서 이동체에 탑재하여 이뤄지고, 육상에서는 자원 회수가 가능하도록 회분식 응집공정으로 구분하였다. 조류 밀집지역에서 수거된 조류의 무독화 및 농업재료 자원화 타당성 평가를 위해 특용 버섯균주를 활용한 시료별 분석항목을 선정하고 실험 매트릭스에 따라 실증실험을 수행하였다. 수거조류를 전처리하여 성분 및 발열량을 분석하고 버섯재배 전후의 마이크로시스틴 독소(LR, RR, LR)를 포함한 성분 분석을 수행하여, 고체연료, 비료 및 사료로 활용방안을 검토하였다. 무인자율이동 조류포집장치는 실증화 규모로 제작하여 기선정된 테스트베드에서 현장적용성 평가를 수행할 예정이다. 본 연구를 통해 개발된 유해조류 포집 시스템은 기존의 녹조제거 방안을 보완하여 정체수역의 생태계 복원 및 친수공간의 환경개선 등에 적용되며, 무독화가 입증된 유해조류의 농업재료 자원화 기술은 고부가 상품 개발 및 환경폐기물 감축에 활용될 것이다.