• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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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.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2A호
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• pp.75-83
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• 2012

본 연구에서는 콘크리트 부유구조체의 구조성능을 향상시키기 위한 부력 프리플랙션 효과에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 부력 프리플랙션은 부유구조체를 구성하는 모듈들의 부분적 부력차이에 의해 부유구조체에 프리플랙션 효과가 도입되는 것을 뜻한다. 부력 프리프랙션 효과를 검증하기 위해, 실제 설계에서 도출된 콘크리트 부유구조체 단면을 바탕으로 전체 부유구조체 길이에서 부력 부리플랙션 효과를 발생시키는 변단면 중앙부의 길이 비를 매개변수로 설정한 해석적 연구를 수행하였다. 해석결과는 부력 프리플랙션에 의해 도입되는 콘크리트 부유구조체의 하부 슬래브 응력상태와 부상 변위량에 대해, 이를 부력 프리플랙션과 활하중의 하중단계별로 분석하여 부력 프리플랙션 효과가 콘크리트 부유구조체의 구조성능에 미치는 영향을 분석하였다. 연구결과, 전체 부유구조체 길이에 대한 중앙부 모듈의 길이 비가 작은 경우에도 상대적으로 큰 부력 프리플랙션 효과가 발생되는 것으로 나타났다. 부력 프리플랙션 효과는 중앙부 모듈의 길이 비에 따라 포물선의 형태를 나타내며, 중앙부 모듈의 길이 비 40~60%에서 최대의 효과가 도입되는 것으로 나타났다. 인접한 모듈들의 부력차이를 이용하는 부력 프리플랙션은 원리가 간단하여 적용이 간편하고, 부유구조체의 하부 슬래브에 효율적으로 사전 압축응력을 도입시킬 수 있는 것으로 나타났다. 이는 부유구조체의 하중지지능력 향상을 가져와 콘크리트 부유구조체의 구조성능 향상과 단면높이 슬림화에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제15권1호
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• pp.50-56
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• 1983

Scram이 일어난 후 과도 기간 동안 LMFBR 출구공간에 있어서의 유동성층의 영향은 특별한 문제로 제기되고 있다. 이러한 경우에 난류 혼합에 미치는 부력 효과는 설계자에게 중요하다. 난류 유동 방정식에 부력 효과를 갖지 않는 기존 난류 모형의 부력효과를 더하기 위한 연구가 행해졌다. 개발된 부력 난류 유동의 물리적 모형은 SMAC 수치 해석 방법을 통하여 풀어졌다. 개발된 수치 해석 모형이 시험되어졌고, 실험자료와도 비교되었다. 결과는 난류에 대한 부력 효과가 출구공간에서 난류를 강하게 억압하며 성층의 안정도를 상당히 증가시켰다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.301-310
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• 2013

현재 도로터널에는 화재시 임계풍속을 유지할 수 있도록 제트팬을 설치하고 있으며, 제트팬 댓수는 임계풍속을 유지하기 위한 유동저항, 자연풍에 의한 환기저항, 열부력에 의한 환기저항을 고려하여 산정한다. 그러나, 국내의 경우, 제트팬 댓수 산정시 열부력은 고려하지 않고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 열부력이 제트팬 댓수에 미치는 영향을 검토하기 위해서 터널연장(500, 750, 1000, 1500, 2000, 3500 m) 및 경사도(-1.0, -1.5, -2.0%)를 변수로 하여 화재성장곡선에 따른 비정상상태의 수치 시뮬레이션을 수행하였으며, 열기류의 평균온도 및 열부력에 의한 압력손실을 검토하여 열부력이 제트팬 댓수에 미치는 영향을 검토하였다. 이에 본 연구에서는 화재로 인한 열부력을 고려하는 경우에 제트팬 댓수의 증가가 필요하며, 특히, 설계화재강도를 100 MW로 하는 경우에는 본 해석조건의 모든 범위에서 열부력에 의한 압력손실이 차량저항에 의한 압력손실의 최대치보다 증가하며, 현행설계기준을 적용하는 경우보다. 최소 2~11대의 제트팬 대수의 증가가 필요한 것으로 분석되었다. 따라서 제연용 제트팬 용량 산정시 열부력에 대한 고려가 반드시 필요한 것으로 나타났다.

• 과학교육연구지
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• 제36권2호
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• pp.369-380
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• 2012

이 연구의 목적은 중학교 학생들의 부력 개념을 조사하는 것이다. 부력 개념 검사지는 부력의 존재 알기, 부력에 영향을 미치는 요인(물체 밑면의 넓이, 물체의 모양, 물체가 물에 잠긴 깊이, 물의 양, 물체가 물에 잠긴 정도, 물체의 부피, 물체의 무게), 대체된 유체의 양과 부력과의 관계를 묻는 9문항으로 구성되었다. 부산의 140명의 중학생을 대상으로 검사 하였으며, 이중 모든 문항에 대해 답변 및 응답 이유를 모두 서술한 132명을 분석 대상으로 하였다. 학생들의 응답 유형은, 물속에 잠긴물체의 모양과 관련하여, 밑면적이 넓을수록 부력이 크다는 유형, 표면적이 넓을수록 부력이 크다는 유형이 있었고 수압과 부력을 구분하지 못하고 수압이 클수록 부력이 크다는 유형, 물체의 무게만큼 부력이 작용한다고 생각하는 유형, 물속에서는 중력이 작아진다고 생각하는 유형 등으로 분류할 수 있었다. 학생들은 부력의 존재는 알고 있었으나, 자신이 경험했던 현상으로 응답 이유를 서술하였다. 또한 부력 대신 수압, 압력, 힘 등의 개념으로 응답이유를 진술하였다. 그리고, 부력이 생기는 원인에 대해서 이해하지 못하고 있었다. 많은 학생들이 물체의 무게, 잠긴 깊이, 모양 등에 의해서 부력이 달라진다는 반응을 보였다.

• 물과 미래
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• 제27권3호
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• pp.123-134
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• 1994

돌출방류수로에 의하여 동일한 수심의 개수로에 방류되는 부력방류에 의한 연안귀환이 수리실험에 의하여 해석되었다. 부력방류는 온수를 방류하여 발생된다. 돌출방류로 인하여 부력류 하류에 형성되는 재순환영역의 크기는 비돌출방류에서 보다 증가하는 경향을 갖으나 황온도분포는 균일하고 횡단면 최대온도는 감소를 나타낸다. 높은 부력흐름율과는 반대로 낮은 부력흐름율 조건에서 단면평균온도 또는 열흐름율은 돌출길이의 영향이 무시할 정도이다. 비돌출의 경우에는 연안귀환에 유속비가 지배적인 매개변수이었으나 돌출방류의 경우에는 유속비와 후르드수가 다같이 지배적인 인자로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.623-635
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• 2015

지하수위 아래에 건설되는 복층터널은 비교적 대단면이며 비배수 터널로 건설되는 특징을 가지고 있다. 지하수위 하부에 위치하는 터널은 지하수로 인해 발생하는 부력으로부터 터널의 안정성 확보방안이 필요하다. 일반적으로 터널 라이닝과 지반사이의 경계면에서의 결합력은 부력에 대해 충분한 안정성을 발휘한다. 그러나 장기적인 시간이 경과하면 구조물의 열화로 인하여 결합력이 감소할 수 있다. 본 연구에서는 장기적인 관점에서 부력으로 인한 복층터널의 영향을 조사하였다. 그 결과 부력으로 인해 터널 하단부분에서 변형과 라이닝에 작용하는 응력이 증가하였다. 본 연구로부터 운영중 터널의 라이닝과 지반사이의 결합력을 유지시킬 수 있는 방안이 필요함을 알 수 있다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.319-322
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• 2009

콘크리트 부유구조물에서 파랑하중의 영향에 의하여 발생하는 부재내력 산정식을 제시하였다. 기존의 설계식은 구조물의 길이와 파장 길이가 일치할 때에 적용이 가능하다. 그러나 대부분의 경우 구조물의 길이와 파장 길이가 일치하지 않기 때문에 비평형 부력에 의한 추가적인 모멘트가 발생한다. 따라서 본 연구에서는 부유구조물을 강체로 가정하고 비평형 부력의 영향을 고려한 설계식을 제시하였고 이를 유한요소해석에 의한 결과와 비교하여 그 타당성을 보여주었다.