• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.21 no.1
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• pp.63-78
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• 2009

This paper presents the development of dynamically combined Typhoon generated surge-tide-wave numerical model which is applicable to shallow water. The newly developed model is based on both POM (Princeton Ocean Model) for the surge and tide and WAM (WAve Model) for wind-generated waves, but is modified to be applicable to shallow water. In this paper which is the first paper of the two in a sequence, we verified the accuracy and numerical stability of the hydrodynamic part of the model which is responsible for the simulation of Typhoon generated surge and tide. In order to improve the accuracy and numerical stability of the combined model, we modified algorithms responsible for turbulent modeling as well as vertical velocity computation routine of POM. Verification of the model performance had been conducted by comparing numerical simulation results with analytic solutions as well as data obtained from field measurement. The modified POM is shown to be more accurate and numerically stable compare to the existing POM.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.31 no.5B
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• pp.483-489
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• 2011

In this study, the coupled-numerical model has been newly developed to investigate numerically scouring and deposition around a coastal structure like a submerged breakwater using a numerical wave model and a lagrangian particle model for sand transport. As a numerical wave model, LES-WASS-2D (Hur and Choi, 2008) is adopted. The model is able to consider the flow through a porous midium with inertial, laminar and turbulent resistance term and determine the eddy viscosity with LES turbulence model. Distinct element method (Cundall and Strack, 1979), which is able to apply to many dynamical analysis of particulate media, as a lagrangian particle model for sand transport is newly coupled to the numerical wave model. The numerical simulation has been carried out to examine the scour problem in front of an impermeable submerged breakwater using the newly coupled-numerical model. The numerical results has been compared qualitatively with an existing experimental data and then its applicability has been discussed.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2008.11a
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• pp.1674-1678
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• 2008

본 연구에서는 심장의 세포 변화에서부터 혈류 순환의 시스템 변화까지 일련의 과정을 시뮬레이션 할 수 있는 통합모델을 개발하였다. 본 통합 모델을 이용하여 대동맥의 탄성도 변화 따른 Pulse Wave Velocity를 추정하였으며 심근의 수축 Mechanics의 변화를 시뮬레이션 하였다. 심장은 단순한 구 형상으로 모델링 되었다. 특히 동맥순환의 특성인 Wave propagation 과 Wave deflection의 현상을 모델링하기 위해 기존 모델에서 사용된 동맥계 순환 모델을 수정하였다. 즉 기존의 동맥 모델을 1차원의 운동방정식과 연속방정식을 기반으로 하는 Distributed arterial model로 대체하였다. Distributed arterial model은 혈액의 점성에 의한 에너지 손실, 혈관의 점탄성 효과 그리고 분지 되는 혈관에서의 에너지 손실을 포함하는 정교한 동맥 순환 모델이다. 정교한 동맥계 순환 모델의 동맥 탄성도 값을 조절함으로써 탄성도 변화에 대한 PWV를 계산 할 수 있었다. 이러한 수치적 방법을 사용하여 노화에 따른 동맥벽 탄성도의 저하가 심근세포의 Cross-bridge 동역학에 미치는 영향을 시뮬레이션 하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.7
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• pp.683-693
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• 2013

In this study, the mixing characteristics in lid-driven cavity flows were studied numerically by using a hybrid lattice Boltzmann method (HLBM). First, we compared the numerical results from single-relaxation-time (LB-SRT) and multi-relaxation-time (LB-MRT) models to examine their reliability. In most of the cavity flow, the results from both the LB-SRT and the LB-MRT models were in good agreement with those using a Navier-Stokes solver for Re=100-5000. However, the LB-MRT model was superior to the LB-SRT model for the simulation of higher Reynolds number flows having a geometrical singularity with much lesser spatial oscillations. For this reason, the LB-MRT model was selected to study the mass transport in lid-driven cavity flows, and it was demonstrated that mass transport in the fluid was activated by a recirculation zone in the cavity, which is connected from the top to the bottom surfaces through two boundary layers. Various mixing characteristics such as the concentration profiles, mean Sherwood (Sh) numbers, and velocity were computed. Finally, the detailed transport mechanism and solutions for the concentration profile in the cavity were presented.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.38 no.4
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• pp.5-20
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• 2022

To analyze the flow and density variations in debris flows, a two-phase finite volume model simplified with momentum equations was constructed in this study. The Hershel-Buckley rheology model was employed in this model to account for the internal and basal friction of debris flows and was utilized to analyze complex topography and entrainments of basal soil beds. In order to numerically solve the debris flow analysis model, a finite volume model with the Harten-Lax-van Leer-Contact method was used to solve the conservation equation for the debris flow interface. Case studies of circular dam failure, non-Newtonian fluid dam failure, and multiple debris flows were analyzed using the proposed model to evaluate shock absorption capacity, numerical isotropy, model accuracy, and mass conservation. The numerical stability and correctness of the debris flow analysis of this analysis model were proven by the analysis results. Additionally, the rate of debris flow with various rheological properties was systematically simulated, and the effect of debris flow rheological properties on behavior was analyzed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.99-99
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• 2018

기상이변으로 인해 국지성 호우의 발생 증가와 그로 인한 수재해 피해가 증가하고 있다. 따라서 수재해를 사전에 예측하고 저감하기 위해 비구조물적 대책인 실시간 홍수예보시스템 개발 및 운영에 관한 연구들이 수행되고 있다. 일반적으로 홍수예보시스템은 대피선행시간 확보를 위해서 초단시간 혹은 단기 수치예보모델을 수문해석모형이나 예보기법의 입력으로 활용하고 있다. 초단시간 예측은 기상레이더를 기반으로 외삽, 이류, 셀 추적 등의 기법을 활용하여 0~3시간 이내의 강수예측을 수행한다. 그러나 역학이나 물리적 과정이 동반되지 못하여 0~ 2시간 이내에서의 예측성은 높은 반면, 예측시간이 길어질수록 예측력이 낮아진다. 단기수치예보모델은 종관관측에 의존하면서 역학이나 물리과정을 동반하므로 0~6시간 혹은 12시간 이상의 예측을 수행하지만, 수치모델의 고유특성인 스핀업 등의 예측 불확실성이 내재되어 있어 예측 초기시간에서의 예측력이 낮은 한계가 있다. 따라서 강수예측의 정확도 향상을 위해 레이더와 수치예보모델의 병합기법이 필요하다. 본 연구에서는 통계분석을 통해 경험적으로 산출된 시간적 가중치를 이용한 기존 병합기법의 한계를 극복하면서 호우에 따른 가변성을 반영하는 실시간 병합기법을 개발하고, 수문학적인 활용성을 평가하고자 하였다. 사용된 예측강우 자료는 레이더 기반인 MAPLE, KONOS, 공간규모분할 예측강우와 수치예보모델 기반인 UM와 ASAPS의 예측강우이며, 제시한 가중치 산정기법은 직전 예측강우의 오차가 현 시점의 예측강우의 오차와 유사하다는 가정하에 오차항을 포함한 과거 1시간 예측강우들간의 가중치 조합이 과거 지상관측강우와의 평균제곱근오차가 최소가 되도록 화음 탐색법을 이용하여 찾는 것이다. 가중치 조합은 예측강우의 생산 시간 간격을 고려하여 매 10분마다 산정하며, 미래 3시간 예측까지 산정된 가중치를 적용한다. 수도권 영역을 대상으로 병합된 예측강우와 레이더 관측강우를 비교한 결과, 정량적 정확도가 향상됨을 확인할 수 있었다. 또한, 예측강우의 수문학적 활용성은 도시유출해석모의를 통해 평가하였다. 그 결과, 병합된 예측강우로 모의된 수심이 관측수심과 유사하여 수문학적 활용성 확인할 수 있었다.

• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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• v.10 no.2
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• pp.9-14
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• 1988

본 해설에서는 현존 내연기관내의 연소현상에 적용되고 있는 여러 수치적 방법 및 모델에 대한 소개와 주로 유체역학적인 면과 화학반응론적인 면, 화염전파 과정에서의 수치적인 난점들과 그와 같은 수치적 난점들을 유발시키는 물리적 현상 및 그 수치적 난점들을 유발시키는 물리적 현상 및 그 수치적 난점을 해결하는 해결방안을 다루겠으며, 또한 몇가지 내연기관의 연소현상에 대한 수치계산 예를 간략히 소개하고자 한다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 1995.10a
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• pp.213-218
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• 1995

마하수 4일때 초음속 풍동의 벽면과 모델지지부의 간섭에 관해 연구하였다. 특히 모델지지부 주위에서의 충격파 형성과 sting, strut 그리고 second throat에서의 반사 충격파의 상호 작용에 연구의 촛점을 두었다. 수치 기법은 내재적 플럭스 차분 분할기법 (implicit flux-difference splitting technique)을 사용하였다. 2차원과 3차원 유동해석 결과로부터 모델지지부 후류의 유동에 미치는 diffuser 출구 경계조건의 영향을 알아보았다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.484-484
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• 2023

지진해일은 해저지진, 화산활동, 해저 산사태 등에 의해 발생되는 장주기 파랑이다. 지진해일은 발생빈도가 낮지만, 한번 발생하면 많은 에너지가 연안으로 유입되어 인명 및 재산피해를 야기 시킬 수 있다. 따라서, 과거 수십년동안 지진해일에 대한 연구는 지진해일의 역학관계를 이해하고, 이를 바탕으로 한 수치모델 개발에 초점을 두어 연구가 진행되어 왔다. 더욱이, 지진해일 실험적 연구는 많은 경제적 비용을 지불해야 하기에 수치모델개발 연구가 더욱 중점적으로 수행되어 왔다. 지리학적으로 우리나라는 지진해일에 안전하지 못하다. 하나의 예로, 1983년 5월 26일, 일본 서해안에서 발생한 지진해일은 동해로 전파되어 동해안 지역에 커다란 피해를 야기시켰다. 이 당시, 강원도삼척시 원덕읍에 위치한 임원항에서는 2명의 사상자와 2명의 부상자가 발생하였고, 당시 금액으로 약3억원의 재산피해가 발생하였다. 이 연구는 인공지능 기법 중 하나인 인공신경망을 이용하여 인명과 재산피해가 발생한 임원항에서 최대지진해일고를 예측하고자 하였다. 지진해일 수치모델은 뛰어난 정확도를 나타내는 반면, 결과를 산출하는데 상당한 시간을 필요로 한다. 이에 반해, 인공신경망은 수치모델과 유사한 정확도 및 결과를 신속하게 제공할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 지진해일 인공신경망 모델 개발은 지진의 단층파라미터를 바탕으로 작성된 지진해일의 시나리오를 토대로 연구가 진행되었고, 우리나라 동해에 위치한 외해 관측 지점의 지진해일고 자료를 통해, 임원항에서의 최대 지진해일고가 예측되도록 개발되었다. 이를 위하여, 인공신경망의 학습 및 검증 과정을 수행하였고, 향후 발생 가능한 다양한 지진해일에 대해 평가함으로써, 인공신경망 모델의 예측성능을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.293-293
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• 2018

관망내 흐름의 수치 모델링은 도시 침수 분석, 하수도 관의 손상 탐지 또는 하수도 시스템 설계와 같은 넓은 분야에 적용되는 매우 중요한 문제 중 하나이다. 관망내 흐름상태는 자유수표면이 존재하는 개수로 흐름과 자유수표면이 관내에 존재하지 않는 관수로 흐름, 그리고 개수로 흐름과 관수로 흐름의 경계지점에 혼합흐름상태가 존재한다. 개수로 흐름과 관수로 흐름의 해석을 위해서는 일반적으로 다른 지배방정식의 적용이 필요하며 이는 관망내 흐름해석을 어렵게 만드는 원인 중 하나가 된다. 이러한 어려움을 극복하기 위해서 관망의 흐름해석에는 일반적으로 Preissmann slot 모델이 널리 사용되고 있다. 그러나 그럼에도 불구하고, Preissmann slot 모델의 수치해석 시 수치진동으로 인한 수치적 불안정이 발생하기 쉬우며, 특히 개수로 흐름에서 관수로 흐름으로 넘어가는 혼합흐름상태에서 이러한 수치진동이 쉽게 발생하는 것으로 알려져 있다. 이러한 수치진동은 수치적 불안정성을 유발할 뿐만 아니라, 해의 정확성을 크게 저하시킬 수 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 극복하기 위해 Preissmann slot 모델의 새로운 수치기법을 제안하였다. Approximate Reimann flux solver와 Centred flux solver를 결합하여 하이브리드 해석기법을 개발하였다. 수지진동 발생하기 쉬운 실험들의 모의를 통하여 수치기법의 성능을 검증하였다.