• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.59-69
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• 2021

최근 친환경 에너지 개발에 대한 관심의 증가로 해상 및 연안 지역에서 대규모 해양구조물들이 건설되고 있다. 해양구조물은 항상 파랑 하중에 노출되어 있으므로 구조적인 안전성을 확보하기 위해서는 파랑에 대한 정확한 이해와 분석이 필수적이다. 실해역에서 수행되는 실험은 해양파를 이해하기 위한 가장 정확한 방법이지만, 변수의 통제가 어렵고 비용과 규모 측면에서 실험이 제한되는 경우가 많다. 본 연구에서는 수치파동수조를 이용하여 다양한 조건의 파를 생성하고 및 이론식과 비교를 통해 파랑 생성 능력을 검증하였다. 입자 기반 수치해석법인 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) 기법을 이용하여 3차원 수조 및 피스톤 조파기를 모델링하였으며, 반사파에 대한 영향을 최소화하기 위해 수로 끝단에 질량 가중 감쇠 영역을 설정하여 안정적인 파고 및 유속 계산이 수행될 수 있게 하였다. 목표 파랑 조건에서,상대 수심이 2 이하를 만족하는 경우 파형경사에 관계없이 파고와 유속을 계산한 결과가 이론값과 높은 정확도를 보였다. 그러나 상대수심과 파형경사의 목표값이 증가하고, 측정 위치가 멀어짐에 따라서 최대 10% 이상의 오차가 발생하였다. 수치해석을 이용하여 정확한 계산이 가능한 파랑 범위를 무차원 변수를 이용하여 제안하였으며, 차후 수치해석을 이용한 수치파동수조 검증기준과 유체-구조물 상호작용 해석분야 연구에 효과적으로 활용될 수 있다.

• 한국어업기술학회:학술대회논문집
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• 한국어업기술학회 2001년도 춘계 수산관련학회 공동학술대회발표요지집
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• pp.45-46
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• 2001

PIV(Particle Image Velocimetry : 입자영상유속계)는 유동장에 분포된 추종입자의 위치를 영상처리에 의해 자동추적 함으로써 속도벡터를 전유동영역에 걸쳐 동시에 구할 수 있는 계측기법이다. 따라서, CFD와 같이 정량적 및 정성적으로 수치해석된 결과와 바로 비교 검토가 가능한 유일한 실험기법으로 인식되고 있다. 본 실험에서는 CFD에 의한 모형의 유체유동 특성을 분석하고 이를 회류수조에서 PIV를 이용해 모형 전개판 주위의 유체흐름을 분석하여 각 전개판 모형의 유체유동 특성을 파악하였다. (중략)

• 생태와환경
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• 제43권2호
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• pp.212-220
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• 2010

잡식성 어류 붕어(Carassius auratus)의 섭식활동에 퇴적물과 독성남조 Microcystis aeruginosa의 영향을 파악하기 위하여 실내 및 현장 mesocosm실험을 실시하고 어류에 의한 식물플랑크톤과 수질변화를 각각 조사하였다. 퇴적물 실험은 실내 수조(7 L)에서 남조발생 저수지(일감호, 서울)의 현장수와 퇴적물을 이용하였고, 독성남조 실험은 독성(NIES-298) 및 비독성(NIES-101) 남조 M. aeruginosa를 이용하였다. 현장 mesocosm실험은 남조 발생이 극심하였던 2005년 7월에 저수지 연안에 총 9개 mesocosm를 설치하고 어류를 밀도별 처리한 다음 식물플랑크톤 밀도와 수질변화를 조사하였다. 모든 실험은 3회씩 반복으로 실시하였다. 실험결과, 퇴적물이 없는 수조에서는 Chl-a의 감소를 보였으나 퇴적물 수조에서는 오히려 Chl-a의 증가를 보였으며, 독성에 상관없이 뚜렷한 M. aeruginosa 제어능을 나타냈다. 현장 mesocosm 실험에서는 비교적 세포크기가 큰 macrophytoplankton (>$50{\mu}m$)를 선호한 반면 나머지 플랑크톤(<$2{\mu}m,\;2{\sim}20{\mu}m,\;20{\sim}50{\mu}m$)은 오히려 성장을 촉진하였다. 영양염은 조류밀도가 높은 조건에서 어류 도입 이후 암모니아의 급격한 증가를 보였다. 따라서 잡식성 어류인 붕어는 남조독성에 상관없이 도입초기 일시적으로 조류제어능을 보이지만 퇴적물 교란 및 영양염 배출로 인하여 현장 조건보다 퇴적물이 적은 정수장이나 생물관리가 가능한 조건에서 제한적으로 적용하는 것이 타당할 것으로 판단되었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제27권3호
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• pp.301-316
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• 1995

아래를 향한 가열 수평 평판이 있는 수조에서의 자연대류 현상을 규명하기 위한 실험적, 해석적인 연구를 수행하였다. 이는 압력용기 하부에 용융물이 있을때 캐비티내에서의 열수력현상을 규명하기 위한 간단화된 모델에 관한 연구이다. 압력 용기는 하부에 가열평판이 부착된 직육면체 단열 상자로 모의하고 이 상자는 물이 차 있는 수조에 설치된다. 냉각기는 정상상태의 유동 조건을 만들기 위해 상자와 수조사이의 U자 형태의 유동 영역에 설치된다. 실제 압력용기 하부에서는 다상 유동이 발생할 확율이 크나본 연구는 복잡한 다상 유동의 열수력 현상을 규명하기 위한 첫 단계 시도로서 단상유체를 사용한 실험 및 해석 연구이다. 본 연구에서는 가열 평판 아래에서의 자연대류현상특성을 더욱 잘 이해하기 위해 LDV와 열전대를 사용하여 속도와 온도를 측정하였다. 또한 입자가 부상된 유동장을 사진 찍어 유동을 가시화 하였다. 실험결과는 다음과 같다. 유체는 가열판과 냉각기가 작동할 때 매우 효과적으로 전 유동장에 걸쳐 순환한다. 가열판 하부에서 유동이 정체된 영역이 있고 매우 얇은 열 경계층을 갖는 두드러진 온도의 성층현상이 관찰되었다. FLUTAN Code를 이용한 해석은 속도를 합리 적으로 예측할 수 있다는 결과를 보여 주었다.

• 한국패류학회지
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• 제27권2호
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• pp.131-141
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• 2011

패류양식장과 실내 사육수조에서 큰구슬우렁이(Glossaulax didyma didyma) 에 의해 말백합 종패와 성패를 대상으로 패각에 형성된 천공들의 형태적 특징, 천공율 및 포식률 등 여러 가지 형태수치 조사 결과자료를 비교 분석하였다. 천공 조사는 2007년 6월부터 9월까지 패류양식장과 실내 사육수조에서 수행하였다. 패류양식장에서 조사된 말백합 종패와 성패의 패각에 형성된 천공형태는 분화구형으로, 자연생태 집단을 대상으로 이미 조사된 바지락 치패와 백합 치패에서 흔히 나타나는 분화구형들과 동일한 경향을 나타내었다. 패류양식장 조사와 실내 사육수조 조사에서, 말백합 성패와 종패의 패각 위에 나타나는 천공들의 크기를 보면, 천공 외부의 외경들의 크기가 내부의 내경들의 크기 보다 더 큰 것으로 나타났다. 전반적으로 말백합 종패의 패각 위에 출현하는 천공들의 외경과 내경의 크기는 성패 패각 위에 출현하는 천공들의 크기보다 좀 더 작았다. 말백합 종패 패각 위의 천공들의 위치는 말백합 각장의 크기에 따라 넓게 다르게 나타났다. 그러나 패류양식장과 실내 사육수조 조사에서, 말백합 성패 패각 위에 출현하는 대부분 천공들의 위치 분포상은 말백합 패각의 각정 부위 가까이에 위치하였다. 전반적으로 볼 때, 패류양식장과 실내 사육수조 조사에서 천공의 외경과 내경은 말백합의 각장이 증가함에 따라 비례하여 증가하는 경향을 보였다. 실내 사육수조에서 15일간 3회에 걸쳐 천공폐사 실험을 하는 동안 저자들은 큰구슬우렁이가 말백합 종패와 성패에 천공하는 것을 확인할 수 있었으며, 다음과 같은 결과를 얻었다: 패각 위에 출현하는 천공형태도 역시 분화구형을 나타내었다. 실험에 사용된 총 개체들 중 폐사된 총 개체들의 비율은 평균 41.5%이었고, 시료 총 폐사개체들 중 총 천공폐사된 개체들의 비율은 평균 47.1%이었으며, 총 개체들 중 천공되어 폐사한 개체들의 천공폐사율 (천공률) 은 평균 19.3%를 나타내었다. 큰구슬우렁이의 포식율을 조사한 결과, 포식 행동은 주간보다 야간에 좀 더 활발하게 나타났다. 특히, 말백합 종패와 성패의 경우, 큰구슬우렁이 한 개체가 말백합을 천공하여 포식하는 일간 평균 포식량을 실험결과를 토대로 산출한 결과 평균 0.5 개체로 밝혀졌다. 전반적으로 포식은 말백합의 각장과 천공복족류 (큰구슬우렁이) 의 각폭 (shell width) 에 따라 다르게 나타나는 특징을 보였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제3권2호
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• pp.25-32
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• 2000

내화용 오일붐은 해상누유사고시 누유현장소각기술에 있어서 핵심적인 방제장비이다. 본 논문에서는 내화용 오일붐의 성능평가기법으로 전기로시험과 수조시험을 제안하였다. 전기로시험에는 내화용 재질의 내화성을 평가하며, 수조시험에서는 실제 현장소각시에 화염에 노출된 내화용 오일붐의 상태를 최대한 모사하였다. 수조시험장비는 유조, 내화용 오일붐 모형, 연소가스 흡입을 위한 후드, 소각로와 온도계 등으로 구성된다. 본 연구에서 개발된 내화용 오일붐에 대하여 성능평가를 수행한 결과, 화염온도 800℃에 대하여 견딜 수 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구의 성능평가기법이 실제 해상에서 사용할 수 있는 내화용 오일붐에 대하여 적용할 수 있기 위해서는 보다 더 높은 측도의 시험시설 및 장시간의 실험이 요구된다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.72-77
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• 2006

본 논문에서는 구조체의 전위상승에 대해 수조실험장치에 의한 측정값과 CDEGS 프로그램에 의한 계산값의 비교를 나타낸다. 시험전류가 구조체 모형을 통해 흐를 때, 실시간으로 수조실험장치를 이용하여 구조체의 유형에 따른 전위상승이 측정 및 분석되었고, CDEGS 프로그램에 의해 계산되었다. 구조체 모형은 160:1의 축척으로 4가지 유형에 대해 설계 및 제작되었다. 측정값과 계산값이 비교되었을 때, 유사한 분포를 나타내었으며 이를 통해 측정의 신뢰성을 얻게 되었다. 망상형 철골구조로서 전기적 케이지 방식인 구조체 모형 B에서 가장 낮은 전위상승이 발생하였으며, 전위상승 분포는 구조체에 부착된 콘크리트의 저항률 및 흡수율에 의존하는 특성을 나타내었다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2006년도 추계학술대회 논문집(제1권)
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• pp.205-210
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• 2006

해양구조물 설계시 급격한 파랑에 의한 충격력은 구조물 안전을 위한 중요한 설계인자이다. 이러한 충격력은 과도한 하중이 극히 짧은 시간 사이에 발생하는 현상으로 실험적 또는 수치해석적으로 해석하기 매우 어려운 문제이다. 본 연구에서는 급격한 파랑에 의한 충격력을 해석하기 위하여 수치파수조를 이용하여 N.S. 방정식에 기반한 수치해석을 수행하였다. 임의파를 선형중첩에 기반하여 조파기를 작동시켜 재현하였고 다블록격자하에서 수직실린더에 작용하는 충격력을 수치해석하였다. 한편 자유표면은 V.O.F. 및 local height function을 이용하여 추적하였다. 수치해석 검증을 위하여 수치해석 및 실험 결과와 비교를 수행하였는데 비교적 만족할 수 있는 결과를 확인하였으나 해양구조물 설계시 유용한 결과를 얻기 위해서는 쇄파와 같은 극한파 재현과 극한파에 의한 충격력에 대한 많은 연구가 지속되어야 함을 알 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권6호
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• pp.746-751
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• 2014

본 논문에서는 소스 코드가 공개된 라이브러리를 이용하여 선박의 성능을 예측할 수 있는 해석 코드를 개발하였다. 질량보존 방정식, 모멘튼 보존방정식, 난류를 고려하기 위해 난류모델과 벽함수를 고려하였다. 자유수면 계산을 위해 볼륨비 수송방정식을 고려하였고, 자유수면의 정확도 높은 계산을 위해 고차 도식을 포함하는 라이브러리를 개발하였다. 개발한 프로그램을 컨테이너선인 KCS에 적용한 결과 실험에서 포착된 자유수면 분포를 잘 예측하였다. 자항성능 평가 시 추진기 회전을 위해 GGI 라이브러리를 사용하였다. 계산결과 실험과 비교해 약 7 % 정도의 정확도로 자항성능을 예측하였다. 캐비테이션 예측을 위해 이상 균질 모델을 포함하는 새로운 라이브러리를 개발하였다. 이상 균질 모델을 추진기에 적용한 결과 일반적으로 발생하는 얇은 층 캐비테이션을 잘 예측하는 것을 확인하였다. 오픈 소스 라이브러리를 이용하여 개발한 수치수조를 KCS에 적용한 결과 오픈 소스 라이브러리에 대한 가능성을 확인하였다.

• 한국습지학회지
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• 제21권3호
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• pp.207-214
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• 2019

본 실험연구는 자유수면을 이루는 환형수조에서 초음파 유속계를 이용하여 흐름특성을 분석하였다. 여기서 점착성 유사의 응집을 방해하지 않도록 설계된 실린더의 회전에 따라 흐름이 형성되도록 하였다. 종방향 유속에 대한 내부 실린더의 영향은 이동 경계 근처에서 가장 높았고 외측 벽쪽으로는 감소했다. 종방향 저유속에서 난류 운동에너지는 바닥근처 지점에서 가장 크게 나타났지만 종방향 유속이 증가함에 따라 위쪽으로 이동하였다. 멱법칙으로 산정된 종방향 유속은 바닥 마찰길이를 고려한 대수분포형태인 로그법칙으로 예측한 값보다 실측치와 잘 일치하였다. 레이놀즈 응력 방법으로 산정한 평균마찰속도는 종방향 유속이 증가할 때 로그법칙과 멱법칙으로 계산된 값보다 작게 나타났다.