• 대한기계학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.1301-1309
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• 1989

본 연구의 목적은 Lumley의 저항감소 모델을 사용하여 여러 부하도하에서 부유유동의 유동 특성을 관찰하는 것으로, 특히 저항감소가 일어날 때와 일어나지 않을 때의 유동특성을 알아 보고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.386-386
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• 2015

담수가 해수에서 흘러드는 하구에서는 성층이 관측되며 이것은 난류의 미세구조를 변화시키는 주요 원인으로 작용한다. 이러한 성층화 현상은 하구 내 부유사의 군집인 하구 최대혼탁수(Estuarine Turbidity Maximum, ETM)의 형성에 영향을 주게 된다. 본 연구는 성층의 하구 최대 혼탁수 생성 메커니즘에 관심을 두고 수치모델링을 활용한 미세 난류의 부유사 거동 분석에 초점을 두었다. 성층과 전단응력 사이의 난류 혼합을 대표하는 유동인 켈빈-헬름홀츠 불안정성(Kelvin-Helmholtz Instability)을 도입하고 성층 경계면 근처에서 부유사의 이송을 높은 레이놀즈수(Reynolds number) 유동에서 RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes Simulation)보다 다양한 규모의 에너지 획득이 가능하여 미세 난류 구조 재현에 장점을 갖는 Large-eddy Simulation(LES)를 활용하여 모사하였다. 여기에서, 부유사는 주위 유동의 물리적 특성 변화에 영향을 미치지 않는 Passive scalar로 가정하였으며 $6^{th}$-order Lagrangian 다항식 보간법을 적용하여 입자의 이동 속도를 계산하고 이를 시간에 대해 적분함으로써 이동 궤적을 추적하였다. 수치 모델 결과 Lock-exchange 유동 내에서 켈빈-헬름홀츠 불안정성이 발생함에 따라 경계면 주위에 위치한 부유사가 billow 내에서 트랩핑(trapping)되는 것을 보여주어 KH-billow 혹은 braids 내의 미세 난류에 의한 영향이 확인되었다. 본 연구에서는 LES를 활용하여 성층류 및 성층류 내의 부유사 혼합을 모사하여 난류의 정도에 따른 이동 궤적의 차이에 대해서 분석함으로써 성층의 난류 강도 저하에 따른 부유사의 군집으로의 영향에 대해 서술한다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2007년도 추계학술대회 및 제23회 정기총회
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• pp.125-126
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• 2007

본 연구에서는 연속 부착된 수직평판을 갖는 부유구조물 근접 후류의 난류 구조에 미치는 자유유동 난류의 영향을 정량적으로 조사하였다. 부유소파제의 기본형으로 널리 쓰이는 폰툰형 부유구조물을 1/35로 축소하여 부체양쪽 끝단에 좌우로 움직임이 가능한 각각 한 개의 수직평판과 부체하면의 끝단에 고정된 두 개의 수직평판의 부착거리에 따라 부유구조물 후류에서 연속적으로 방출되는 와의 주기성과 근접후류에 대한 자유유동 난류강도의 영향을 분석하였다. 부유구조물의 후류에서 난류강도는 수직으로 부착된 커튼판의 영향으로 유통박리가 지속적으로 이루어져 주기적 와방출로 인해 난류강도가 생성됨을 알 수 있으며, 수직평판의 부착거리가 증가 함에 따라 부유구조물의 후류에서 생성되는 와류경계층의 두께가 감소되는 유동구조를 보여 준다.

• 물과 미래
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• 제23권1호
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• pp.119-127
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• 1990

점착성 부유사 농도분포는 해수유동과 물질 확산에 의해서 결정되며 지배방정식으로는 2차원 수심적분된 Reynolds운동방정식, 연속방정식과 Fick의 확산법칙에 근거를 둔 대류-확산방정식이 사용되었다. 해수유동과 점성퇴적물 확산인 두개의 모형은 유한차분법을 이용하였고 유동모형은 양해법, 확산모형은 다증법을 사용하여 부유사 이동의 현상을 파악하였다. 해수유동방정식의 적용시 이송항의 포함여부에 대해서 조사하였으며 물질확산 방정식에 대해서는 한계전단응력값의 변화가 부유사농도에 영향을 주는가에 대해서 비교하였다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2007년도 춘계학술발표회
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• pp.161-168
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• 2007

부유소파제의 기본형으로 널리 쓰이는 폰툰형 부유구조물을 1/35 로 축소하여 부체양쪽 끝단에 각각 한 개의 수직평판과 부체 하면에 두 개의 커튼판을 부착하여 부유구조물 주위에 생성되는 유동현상을 해석하고자 하였다. 유동해석은 기계공학 및 유체역학 분야에서 활발하게 사용되고 있는 입자영상유속계 (PIV)를 사용하였으며, 유입유속의 변화와 수직평판의 설치 간격에 따라 부유구조물의 중앙에서 연속적으로 방출되는 와의 주기성과 와의 상세 구조를 파악하였다. 와의 주기성을 해석하기 위해 부유구조물의 중앙부 28개 지점에서 수평방향속도성분과 난류강도에 대한 파워스펙트럼 값을 산출하여 수직평판의 설치간격에 따른 부유소구조물 주위의 유동현상에 대해 고찰하였다.

• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.2125-2129
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• 2007

본 연구에서는 영산강 하구언 배수갑문의 개방으로 대량의 담수가 방류될 경우 목포항 인근해역의 해수유동 변화와 이에 수반되는 부유물질/염분 농도의 시공간적인 변화를 파악하기 위해 방류조건과 확산성분별로 12가지의 계산 시나리오를 구성하고 MIKE21의 해수유동(HD)모듈과 오염 확산(AD)모듈을 이용하여 하구언 방류의 영향을 살펴보았다. 해수유동 모의결과, 배수갑문과의 거리에 따라 방류조건별로 수위와 유속이 최대 144.5cm, 175.6cm/sec까지 상승하였다. 특히 청계만 수역에서는 방류시기에 낙조시 유속이 최대 68.8cm/sec까지 감소해 방류에 따른 수위상승으로 낙조시 해수유출이 지체되는 것으로 판단된다. 부유물질 확산모의 결과, 목포 기준검조소를 기준으로 목포항 내부수역은 원활한 해수순환이 이루어지지 않아 각종 오염원 유입시 외해로 쉽게 확산되거나 희석되지 못하고 계속 정체되는 것으로 나타나 항내 오염이 심각하게 우려되며, 특히 연속적인 담수 방류와 방류량의 크기가 내부수역의 부유물질 농도 감소에 큰 영향을 미치는 것으로 판단됨에 따라 방류량이 작고 연속 방류가 행해지지 않는 비우기시의 오염은 더욱 심해질 것으로 판단된다. 방류조건별 염분농도 역시 방류량이 크고, 연속적인 담수 방류가 행해질 경우 농도가도 크게 감소하며 확산면적도 증가하였다.

• 오토저널
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• 제11권5호
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• pp.90-100
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• 1989

본 논문은 이상유동 시스템에 부유도니 슈트, 미분탄과 같은 고 흡수, 방사하는 입자에 의한 열 확산 현상에 대한 복사효과를 수치적으로 검토하였다. 가스, 입자유동의 지배방정식들은 오일러 관점의 two-fluid model 의 근간에서 수행되었으며, 에너지 방정식의 비선형 복사생성항은 P-1 근사방법에 의해 계산되었다. 복사효과가 증가될 때에 열확산적 입자의 벽면에 대한 부착율은 상당히 낮아짐을 보였으며 열확산 현상의 스토크스 수에 따른 효과도 고려되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.336-336
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• 2015

일반적인 다목적댐은 홍수 발생 시 본댐으로 유입되는 부유쓰레기 및 잡목 등을 차단하기 위하여 댐 상류에 차단망을 설치하여 1차적으로 사전 방지하고, 홍수기 이후 선박으로 부유물을 수거하여 재활용, 소각 등으로 처리하는 시스템이다. 그러나 본 연구의 대상인 한탄강댐은 홍수조절용 댐으로서 수위 변화 폭이 매우 크고 정상 조건(비 홍수기)시는 대규모 홍수터가 드러나기 때문에 댐 유지관리 방법이 상이하며 한탄강 본류 구간은 하폭과 수심 등 하도의 불규칙성과 만곡부에서 유수의 흐름이 한쪽으로 쏠리는 편기 현상이 발생하는 등 복잡한 수리현상으로 인하여 부유쓰레기의 분포를 판단하기 어려운 지역이다. 따라서 본 연구에서는 부유쓰레기의 유동을 모의하기 위하여 HEC-HMS 모형과 $Vflo^{TM}$ 모형을 활용하여 본류와 지류의 빈도별 홍수량 분석을 실시하고, EFDC 3차원 동수역학 모형을 적용하여 홍수조절용지 내 부유쓰레기의 유입 경로 및 정체 구역을 분석하여 효과적인 쓰레기 처리 방안을 제시하고자 하였다. 분석 결과, 소규모 빈도 홍수(2년, 5년)의 경우 중 상류 지류의 부유쓰레기는 거의 유동하지 못하고 하도의 만곡의 영향을 받아 부분적으로 높은 밀도로 고착될 것으로 모의되며, 특히 본류와의 합류점 부근에 도달한 부유쓰레기는 유로 폭이 급확대되어 유속이 거의 없는 사수역 구간으로 변함에 따라 본류 배수위 영향으로 불규칙하게 맴돌다가 고착되는 것으로 모의되었다. 중규모 홍수(25년, 50년)의 경우, 상류부의 부유쓰레기의 분포는 소규모 홍수 시와 유사한 패턴을 보였으나 중류부에서 홍수파가 본류 하도를 월류하여 홍수터로 넓게 범람하는 지역에서는 소규모 홍수 시 본류 하도 양안에 분포하던 부유쓰레기가 홍수터 쪽으로 밀려가서 고착되는 경향을 보였다. 대규모 홍수(100년, 200년)의 경우, 댐과 인접한 분석 구간 하류부는 댐 배수위의 영향을 가장 크게 받으며 수심이 깊어 흐름이 가장 정체되는 구간으로 본류와 지류 모두 다량의 부유쓰레기가 분포할 것으로 분석되었다. 분석 구간 중류부는 홍수 규모가 증가함에 따라 넓은 홍수터로 침수범위가 급격하게 증가하며 이에 따라 부유쓰레기가 분포할 수 있는 면적이 크게 증가할 것으로 분석되었다. 또한 분석 구간 상류부는 협곡을 이루고 있어 홍수규모가 증가하더라도 침수범위와 부유쓰레기의 분포면적에 큰 변화가 없을 것으로 분석되었다. 본 연구 결과를 바탕으로 댐의 치수 문제가 발생하지 않도록 효과적으로 수거 처리 할 수 있는 부유쓰레기 적치장 및 차단 시설의 적정 설치 위치를 파악하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2010년도 정기 학술발표대회
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• pp.66.1-66.1
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• 2010

본 연구는 부유식 방파제의 변수변화에 따른 와의 생성 및 소멸에 대하여 수리모형 실험을 통하여 분석하였다. LDV시스템을 이용하여 직사각형과 사다리꼴형상의 부유식 방파제를 흘수 변화에 따라 유속장을 수집함과 동시에 파고변화를 측정을 하였다. 실험 장비의 불충분으로 인해 방파제와 파도의 상호 간섭을 볼 수 있는 유동장 해명과 파랑변형과의 관계를 연구한 경우는 거의 없는 실정이다. 본 실험에서 그에 따른 와류 및 파랑변형에 대한 관계를 밝혀 보았다.