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수면 충격파의 수치모의 (Numerical modeling of impulse wave)

  • 백중철
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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    • pp.44-44
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    • 2015
  • 저수지나 하천 사면에서 발생하는 산사태와 토석류는 저수지와 하천 수체에 충격을 가한다. 이로 인해 발생하는 수면 충격파는 전파되어 반대편 제방으로 파의 처오름 또는 댐 제체위로의 물넘이로 큰 피해를 줄 수 있다. 최근 외국에서는 2차원 충격파 생성 및 전파의 기본 과정을 구명하기 위한 실험적 연구가 이뤄지고 있으며, 이들 연구들은 충격파의 발생과 전파, 사면활동 물질과 수체의 상호작용 그리고 자유 수면과 유속분표의 발달에 대한 자세한 관측 자료를 제시하고 있다. 아울러 충격파에 영향을 주는 지배 매개변수를 제시하고 있다. 하지만, 이러한 실험적 연구의 최근 진보에도 불구하고, 이들 지배 매개변수를 고려한 충격파 지배공식들은 대상 지역의 복잡한 바닥 지형이나, 평면적 지형 변화를 단순한 추정치로만 고려하게 된다. 따라서 복잡한 지형조건에서 토석류와 수체의 상호작용과 수면 충격파의 전파를 합리적으로 해석하는 데는 한계가 있다. 이 경우 수치모델링 기법을 대안으로 적용할 수 있으나, 수치모델링은 수면에서 충격파의 전파와 수중에서 토석류의 전파를 동시에 모의해야 하고, 뉴턴 유체와 비뉴턴 유체의 특성을 동시에 고려해야하므로 수치해석 연구자들에게는 하나의 큰 도전사항이다. 이 연구는 경계면 포착기법을 이용한 계산유체동력학 기법을 이용하여 사면활동과 이로 인한 정지 수역에서의 충격파의 발생 및 전파를 재현하기 위한 수치 모델링 기법을 개발하는 것이 목적이다. 사면활동과 수면의 경계면을 포착하고 위치를 정립하기 위해서 VOF (volume of fluid) 경계면 재구축 기법을 이용한다. 지배 방정식은 비압축성(incompressible) 질량 보존방정식과 나비어-스톡스(Navier-Stokes) 방정식이며, 서로 다른 유체의 상(phase)애 대한 체적분할이송방정식을 이용한다. 큰와 모의 계열의 난류 모델링 기법을 적용하여 충격파의 전파와 붕괴에 대한 난류의 영향을 고려하였다. 토석류는 비뉴턴 흐름저항 관계식을 적용하여 그 흐름특성을 재현하였다. 이들 지배방정식은 2차 정확도의 유한체적법(finite volume method)을 이용하여 해석한다. 외국의 연구자들이 관측하여 제시한 길이 11 m 그리고 폭 0.5 m의 수로에서 발생한 충격파를 수치적으로 재현하여 개발된 모형의 실제 문제에 대한 적용성을 보여준다.

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다상흐름 모형을 이용한 산사태 유발 수면충격파 3차원 수치모의 (3D numerical modeling of impact wave induced by landslide using a multiphase flow model)

  • 김병주;백중철
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제54권11호
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    • pp.943-953
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    • 2021
  • 호수, 저수지, 만 등의 사면에서 발생하는 산사태 및 토석류에 의해 유발되는 수면충격파의 전파는 복잡한 지형 조건에서 토석류와 물 흐름이 상호작용하는 3차원 자연현상이다. 이 연구에서는 3차원 다상 난류 흐름 해석을 위한 수치모형과 비뉴튼 유체인 토석류에 대한 유변학적 모형을 적용하여 만의 사면에서 발생한 산사태로 인한 수면충격파의 거동을 수치모의하였다. 수치해석 결과를 타 연구자의 수리실험 자료와 비교 분석하여 3차원 수치모형의 적용성을 평가하였다. 수면으로 유입되는 토석류의 선단부 두께와 유속이 적절히 모의 된다면, 수면충격파의 정점부가 솟구치는 높이와 수면형은 매우 우수한 정확도로 예측이 가능한 것으로 나타났다. 토석류의 초기 형상을 다르게 설정한 두 가지 수치해석 결과는 연직상향으로 솟구친 수면충격파가 최고점에 도달한 후 중력에 의해 하강하면서 감쇄되는 단계에서부터 상이해지는 것으로 나타났다. 토석류 초기 두께를 상대적으로 크게 설정한 수치모의 결과는 만을 가로지르는 수면형과 함께 반대편 사면에서의 쳐오름 현상까지 양호하게 실험자료를 재현할 수 있는 것으로 나타났다. 반대편 사면에 도달한 수면충격파가 사면을 거슬러 흐르는 최고 쳐오름 높이는 토석류 총량이 같은 경우 수면으로 유입되는 토석류의 초기 두께에 민감하지 않은 것으로 나타났다. 한편, 수로 바닥을 따라 전파되는 토석류의 전파 특성을 더 정확하게 재현하기 위해서는 실험에서 점토 성분이 없는 입자만을 이용하여 재현한 토석류 물질 특성에 맞는 유변학적 모형을 적용할 필요가 있다고 판단된다.

ALE 유한 요소법을 적용한 위그선의 착수하중 해석 (ALE Finite Element Analysis of the WIG Craft under the Water Impact Loads)

  • 이복원;김천곤;박미영;정한구
    • 한국항공우주학회지
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    • 제35권12호
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    • pp.1082-1088
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    • 2007
  • 고속 및 고효율의 해양 수송수단에 대한 필요성이 점차 증가되면서 위그선(WIG: Wing in Ground effect)이 차세대 수송수단으로 관심이 집중되고 있다. 이러한 고속 해양 수송선의 구조설계 시 수면에 대한 충격하중은 중요하게 고려되어야 할 하중요소 중의 하나이며 착수하중에 의한 동적거동은 손상을 초래하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 위그선 착수 시 수면 충격하중에 대한 수치해석을 통해 선체의 동적거동을 평가하였다. 착수환경에서의 수면충격하중을 ALE (Arbitrary Lagrangian-Eulerian) 유한요소법을 적용하여 해석을 수행하였으며 3차원 쉘요소를 적용한 전기체 모델을 개발하여 위그선의 착수환경에서 선체의 동적거동을 모사하였다. 착수환경은 정상 착수조건과 측풍에 의한 비정상 착수조건 두 가지를 고려하여 해석을 수행하였으며 이러한 착수환경이 위그선 구조의 정적 구조 안정성에 미치는 영향을 평가하였다

소방공무원의 수면의 질에 대한 영향요인 (Factors Affecting Sleep Quality of Firefighters)

  • 오진욱;고미애;송후림;홍민하;김현수;김우정
    • 정신신체의학
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    • 제26권1호
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    • pp.19-25
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    • 2018
  • 연구목적 소방공무원은 업무의 특수성으로 인해 충격적인 사건에의 잦은 노출, 업무 시 높은 긴장감, 교대근무 등을 경험하게 되며, 불면을 호소하는 비율도 일반 인구에 비해 높은 편이다. 소방공무원의 수면의 질은 개인적인 삶의 만족도에 영향을 줄 뿐만 아니라, 국민의 안전을 위한 업무수행에도 영향을 미칠 수 있다. 소방공무원의 수면의 질 개선을 위해, 수면에 영향을 미치는 요소를 알아보고자 하였다. 방 법 서울 및 경기 지역 3개 소방서에 120부의 설문조사지를 인편으로 전달 후, 서면 동의를 받고 설문을 시행했으며, 93부의 설문지를 수거하였다. 소방공무원을 대상으로 알코올 사용, 흡연 여부, 교대근무, 사회경제적 상태, 정신과적 치료 과거력 등을 조사했으며 수면의 질, 우울감, 불안감, 충격적인 외상의 경험 및 직무 관련 스트레스에 대해 자가보고식 설문을 시행하였다. 수면의 질에 따라 소방공무원을 두 그룹으로 나누어서 조사된 각 변수들을 비교하고, 그 결과에 따라 로지스틱 회귀분석을 실시하였다. 결 과 수면의 질이 불량한 군에서 현재 알코올 사용, 우울감, 불안감 및 충격적인 사건의 경험이 유의하게 높게 나타났으며, 다변량분석을 통해 현재 알코올 사용이 수면에 유의한 영향을 주는 요소로 나타났다(Crude odds ratio=3.707, 95% confidence interval=1.288-10.672, p=0.015 ; Adjusted odds ratio=3.288, 95% confidence interval=1.011-10.694, p=0.048). 결 론 알코올 사용, 우울감, 불안감, 충격적인 사건의 경험이 수면의 질에 각각 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 개별적 연관이 있는 요인들을 함께 고려했을 때 현재 알코올 사용 여부가 수면에 질에 유의한 영향을 주는 것으로 나타났다. 소방공무원의 수면의 질 개선을 위해서는, 알코올 사용에 대한 평가, 알코올 사용으로 인한 수면의 질 저하에 대한 교육, 알코올 사용을 줄이기 위한 구체적인 방안들을 마련하는 것이 필요할 것으로 보인다.

원자로 압력용기의 가압열충격 평가

  • 장창희;정일석;박준현;홍승열
    • 한국원자력학회:학술대회논문집
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    • 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(2)
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    • pp.363-368
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    • 1998
  • 고리 1호기 주요기기들에 대한 수면평가 과정에서 원자로 압력용기의 중성자 조사취화에대한 잔여수명평가를 정량적으로 수행하였다. 그 결과 가압열충격 기준온도(R $T_{PTS}$)가 운전년수 34년경에 심사기준온도를 초과할 것으로 예측되어 연장운전 추진 시 선결되어야 할 과제로 인식되었다. 이에 따라 USNRC 가압열충격 규제지침서에 의한 상세 가압열충격 평가연구를 수행하고 있다. 본 논문에서는 원자로 압력용기 가압열충격 현상에 대해 간략히 설명하고 가압열충격 평가의 목적과 방법에 대하여 소개하였다. 더불어 현재 수행중인 고리 1호기 원자로 압력용기 가압열충격 평가의 일부로 수행한 계통 열수력해석과 확률론적 파괴역학 해석의 결과를 제시하고 가압열충격 위험도를 완화하기 위한 조치사항들에 대하여 검토하였다.다.

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다양한 충격원에 대한 바닥충격음 주관반응 평가항목 분석 (Subjective response evaluation items for floor impact noise using various impactors)

  • 박현구;이선화;송민정
    • 한국음향학회지
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    • 제42권6호
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    • pp.584-593
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    • 2023
  • 본 연구는 실제 생활시 주거 건물에서 발생하는 바닥충격음과 유사한 반복적인 충격원을 개발하려 시도하고, 이렇게 개발되는 새로운 충격원에 대응하는 평가 방법을 찾기 위해 수행되었다. 새로운 충격원을 개발해야 하는 필요성은 실제 주거 건물에서의 바닥충격음과 관련된 문제가 주로 어린이의 뛰는 소리에서 비롯되기 때문이다. 그러나 바닥충격음을 측정하고 평가하는 데 사용된 표준 충격원은 단일 충격 형태로, 실제 생활에서 문제가 되는 충격원과는 다른 특성을 가진다. 연구를 위해 18개의 평가 항목을 도출하였으며, 항목에 대한 설문조사 및 청취실험을 통해 바닥충격음을 평가하는 데 적용 가능한 항목으로 심리적 영향(신경쓰임, 화가 남), 일상 생활 방해(수면 방해, 휴식 방해) 및 생리적 영향(혈압 상승) 항목을 제시하였다. 이들 항목은 개별적으로 활용될 수 있으며, 바닥충격음 평가의 유형에 따라 선택적으로 활용할 수도 있다. 이를 통해 실험실에서 청취 실험의 포괄적인 평가나 바닥충격음과 관련된 주거 환경에서의 소음 평가를 더 체계적으로 수행할 수 있을 것이다.

중량 및 높이변화에 따른 쐐기형 구조물 주위의 슬래밍 충격에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Slamming impact around Wedged type structure in accordance with the Weight and Height of the change)

  • 오승진;조대환
    • 한국항해항만학회지
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    • 제39권1호
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    • pp.77-82
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    • 2015
  • 슬래밍은 선체가 파도와 부딪히며 선수, 선미에서 강한 충격압력을 받아 급격한 진동이 발생되는 현상이다. 이러한 슬래밍은 사람에게는 승선감의 불쾌감을 주고, 선체에는 구조적인 위험을 주며 화물의 안전과도 깊은 관계가 있다. 따라서 선박 설계기준에는 슬래밍에 의한 충격압력을 충분히 고려한 구조설계를 해야 한다. 본 연구에서는 자유낙하 하는 쐐기형 구조물의 중량 및 낙하높이의 변화에 따른 슬래밍 충격 압력 및 유동장의 유동특성을 알아보고자 실험을 수행하였다. 유동장의 계측은 2-프레임 그레이레벨 상호상관 PIV기법을 이용해 접수와 이수로 구분하여 실험하였으며, 충격압력의 계측은 압력계측장비인 Dewetron System을 이용하였다. 실험에서 모델과 자유수면간 이루는 각도는 $15^{\circ}$를 적용하였으며 이때, 중량의 변화는 1.5, 1.8 및 2.0kg이고 자유낙하높이는 100, 200 및 300mm로 하여 실험하였다. 실험값을 통한 중량의 변화에 따른 충격압력은 중량의 증가하는 것에 비례하여 충격압력 또한 증가했으며, 이러한 경향은 자유낙하 높이가 높을수록 영향을 많이 받았다.

경어뢰 입수 충격력의 근사화 (Approximation Method to Estimate Water Entry Impact Forces Acting on Light Weight Torpedo)

  • 김찬기
    • 대한조선학회논문집
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    • 제37권2호
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    • pp.77-87
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    • 2000
  • 항공기나 헬기에서 투하되어 수면으로 입수하는 경어뢰에 작용하는 충격력은 경어뢰 구성부의 손상을 유발시킬 수 있으므로 투하 속도 및 투하 고도를 제한하는 조건이 된다. 따라서, 투하 조건에 따라 입수 충격을 신뢰성 있게 추정할 필요가 있다. 본 연구에서는 선수부 형상에 대한 함수로 입수 충격을 근사적으로 추정할 수 있는 방법을 제시하고, 그 결과를 수치 해석 결과와 비교하여 타당성을 검증하였다. 본 연구에서 제시된 근사화 방법으로 추정한 입수 충격의 크기나 작용시간은 포텐셜 유동이나 점성 유동 해석에 의한 결과들과 비교적 잘 일치하므로 본 연구 결과는 초기 설계 단계에서 안전 발사 영역을 선정하기 위한 기법으로 유용하게 사용될 수 있다.

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구조대원의 사건충격 정도와 관련 요인 분석 (Incident shock and Related Factors in Rescue Workers)

  • 유의태;조성제
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제14권5호
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    • pp.2225-2233
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    • 2013
  • 본 연구는 외상후스트레스 고위험군이 많이 분포된 구조대원에 대한 사건충격정도를 파악하고, 사건충격정도에 영향을 미치는 관련 요인을 분석하였다. 연구대상은 화재 및 구조출동 빈도가 높은 서울소방재난본부 소속 구조대원 415명을 통계분석 자료로 활용하였으며, 사건충격정도에 대한 신뢰도는 .975로 높게 나타났다. 분석결과 첫째, 사건충격정도의 하위요인으로 침습이 가장 높았고, 회피, 수면장애 및 정서적마비, 해리증상, 과각성 순으로 사건충격정도가 높게 나타났다. 둘째, 기혼자와 연령이 높을수록 사건충격정도가 높았으며, 셋째, 소방공무원으로서 근무연수와 구조대원 직무를 수행한 기간이 길고, 출동횟수와 사고현장 경험빈도가 높을수록 충격정도가 높게 나타났다. 특히 스트레스 해소 방법 중 음주로 해소하는 구조대원의 사건충격정도가 높게 나타나, 고위험군에 대한 체계적인 관리와 사건충격을 경험하였을 때 즉시 대처할 수 있는 예방케어프로그램 도입이 시급한 것으로 나타났다.