• 한국화재소방학회논문지
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• 제26권5호
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• pp.13-20
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• 2012

매년 많은 소방공무원들이 화재나 고온 조건 등에 노출되어 화상으로 고통 받고 있어, 화상 예측에 대한 연구를 통해 화상을 방지할 수 있는 방법의 개발이 매우 중요하다. 그러나 피부조직의 비선형성, 혈류에 의한 열전달 분석의 불확실성 등 인체 내부의 복잡한 물리현상으로 인해 화상에 대한 연구는 매우 부족한 것이 실정이며, 특히 국내의 경우는 이에 대한 연구가 전무한 실정이다. 본 연구에서는 특히 심각한 화상을 유발할 수 있는 돌발화염(80 kW/$m^2$ 이상의 고열 유속 조건)하에서의 2도 화상 발생에 대한 예측을 수행하였다. 생체 열전달 방정식(Bio-heat transfer)을 이용하여 지배방정식을 유도하였으며, 유한차분법(Finite Difference Method)을 활용하여 화상에 대한 예측을 수행하는 수치해석 접근법을 사용하였다. 기존의 여러 연구결과로부터 인체 피부의 열물성치를 정리하였고, 그것을 바탕으로 계산을 수행하였다. 기존의 낮은 열유속에 대한 화상 실험 결과와 예측 결과를 비교하여 가장 오차가 적은 열물성치 모델을 파악하였고, 그 결과를 바탕으로 고열유속의 돌발화염에서의 2도 화상발생 노출시간을 예측하여 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제25권4호
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• pp.359-372
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• 2015

암반에는 단층, 절리, 층리 등의 불연속면이 많이 포함되어 있다. 이러한 불연속면은 기하학적 복합성에 의해 복잡한 구조로 나타난다. 이 연구는 스텝으로 배열된 두 전단균열의 끝에서 나타나는 구조 발달을 수치해석적으로 연구하였다. 이 연구에서는 PFC2D(Particle Flow Code) 프로그램을 이용하여 두 전단균열의 끝에서 형성되는 초기균열(incipient fracture)뿐만 아니라 초기균열에서 덧자라는 균열의 성장과정을 살펴보았으며, 균열 발생 시 나타나는 주변응력상태를 관찰하였다. 모든 실험 결과에서는 균열 끝에서 발생한 초기 균열 대부분이 인장균열에 의한 것으로 나타났으며, 균열의 전파각은 초기에 $30{\sim}57^{\circ}$에서 실험이 더 진행되면 저각으로 발달하는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 1부
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• pp.356-359
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• 2012

SNCR 기술은 SCR에 비해 탈질 효율은 떨어지지만 촉매없이 고온 배출가스에 NH3 또는 요소수를 직접 분사하여 질소와 물로 환원시키는 방법이므로 초기 투자비 및 운영비가 적어 최근 국내 대다수의 소각장, 산업용 보일러 등에 널리 적용되고 있다. 단, SNCR 기술은 급격한 온도 강하나 접근의 불용이성, 불균일한 혼합, 액적의 증발시간 지연, 불균일한 운전 조건 등의 영향을 크게 받으며, 특히 반응 온도가 가장 중요한 변수로서 최적 반응 온도 영역대가 약 800~$1,000^{\circ}C$라는 점에서 이상적인 반응 온도 조건을 찾아서 환원제를 분무하는 것이 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 열유동 전산해석을 통해 스토커식 소각로의 폐기물 성상별 화염 온도 분포를 예측하고 적정 반응 온도 영역을 확인하여 요소수 주입 고도를 선정, 폐기물 성상별 분무 조건을 확립하고자 수치 해석적 연구를 수행하였다. 폐기물 성상(고질/중질/저질 폐기물)별로 화염 온도를 예측한 결과, 최적 반응 온도 영역대가 약 800~$1,000^{\circ}C$, 폐기물 성상의 심한 변화 때문에 소각로의 효율적인 연소 조건 제어에 어려움 등을 고려하여 약 700~$1,000^{\circ}C$ 온도 영역대를 환원제 분무 온도로 선정하였다. 폐기물별로 발열량에 따른 화염 온도가 모두 다르기 때문에 환원제 분무 위치를 3지점으로 선정하여 각 지점별로 분무 운전 조건을 확립하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권6호
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• pp.33-44
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• 1998

본 연구는 우기에 흔히 발생되는 천부 사면파괴와 지표수 침투와의 관계를 규명하기 위한 기초연구로서 수행되었다. 사면이 침투수에 의하여 부분적으로 포화되었을 경우에 토양에 작용하는 응력의 변화를 고찰하고 이와 관련된 사면의 전단강도 이론에 대하여 논의하였다. 그리고 임의의 무한 평면사면에 한계평형법을 적용하여 지표수 침투가 사면의 안정성에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 한계평형 해석에서 사용한 일부 모델과 동일한 조건하에서 유한차분법 프로그램인 FLAC을 이용하여 수치해석을 실시하고 그 결과를 한계평형 해석에서 구한 결과와 비교해봄으로써 지표수침투와 사면의 안정성 문제에 관한 수치해석적 접근 가능성을 검토하였다. 본 연구는 단순 사면에 대한 해석결과이므로 보다 일반적인 사면에 적용하기 위해서는 더욱 나은 연구가 수행되어야 할 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.75-83
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• 2011

일반적인 불포화지반의 거동뿐만 아니라, 열과 관련된 분야, 지반환경 분야 등 다양한 분야에서 불포화 다공질 재료의 열적-수리적-역학적으로 결합된 문제들이 대두되면서 이러한 문제들을 해석하기 위한 수치도구 개발의 필요성이 대두되고 있다. 본 논문에서는 거시적 접근법(macroscopic approach)에 근거하여 불포화지반에 대한 열-수리-역학거동의 수식화를 하였다. 흙, 물, 공기에 대한 질량보존의 법칙, 에너지 보존법칙, 그리고 하중평형 조건식으로부터 결합된(coupled) 4개의 지배방정식을 유도하였다. Galerkin 간략화와 시간적분으로부터 주 변수인 변위(u), 가스압($P_g$), 유체압($P_1$), 온도(T)를 Newton의 반복과정을 이용하여 구하는 유한요소 프로그램(FEM)을 작성하였다. 개발된 프로그램을 이용하여 다공질재료에서 2상 흐름 문제 중 일차원 배수실험(u-$P_g-P_1$), 온도 압밀(u-$P_1$-T), 그리고 지표면 온도변화에 의한 말뚝의 주변지반에 대한 영향(u-$P_1$-T)에 대하여 수치해석을 수행하고 논의하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.659-667
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• 2011

최근 초고층 빌딩의 구조설계에 있어서 풍하중이 가장 중요한 하중요소로 다루어지고 있으며, 일반적으로 풍하중 산정은 풍동실험에 의하여 수행되어 왔다. 그러나 보다 간편하면서도 정밀한 산정방법의 개발에 대한 필요성이 증대되면서 그 방법의 하나로 수치해석적인 접근법인 전산유체역학이 이용되고 있다. 또한 CFD해석은 실제 스케일로 모델링 및 시뮬레이션이 가능하고 시간도 단축할 수 있는 장점을 가지고 있다. 그럼에도 불구하고 실제 프로젝트에 대한 연구의 역사와 검증과정이 일천하여 이 해석법에 의한 신뢰도가 낮기 때문에 그 활용은 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존연구에서 제시된 프로토타입 모델의 풍동실험 결과와 CFD해석을 통한 해석 결과의 비교를 통해 CFD해석의 신뢰도를 입증하며, 더불어 난류강도가 신뢰도에 미치는 영향에 대해 제시하고자 한다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.49-59
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• 2011

본 논문에서는 제약조건이 고려된 텐세그리티 구조물의 형상 탐색 방법에 있어서 기존의 하중법을 특이값 분해로 정식화 한 새로운 하중법을 제안하였다. 텐세그리티 구조물은 형태의 안정성 유지를 위해 프리스트레스가 도입 되어야하며 이를 위하여 형상 탐색이 수행되어 진다. 또한 실제 구조물로서 활용되기 위해서는 제약조건이 고려되어야한다. 기존의 하중법은 어려운 구조적 개념이 필요하지 않아 접근 방법이 쉽지만 많은 수식을 통해 형상 탐색을 수행하여야 하므로 이로인해 수지상의 오류가 발생할 수 있으며 내력 밀도법을 사용하여 형상 탐색을 수행 할 경우 제약조건에 맞는 가상의 부재(Dummy Element)를 찾는 것이 어렵다는 단점이 있다. 본 연구에서는 기존의 하중법에서 사용하던 수식을 특이값 분해로 정식화하여 수치적 오류를 줄일 수 있는 새로운 하중법을 제안하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.799-801
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• 2011

컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 계산과학 응용분야 연구에서는 대용량 컴퓨팅 자원 및 고성능 네트워크 기반의 사이버 인프라스트럭처를 활용하여 복잡한 공학문제를 수치적 모델링과 대규모 계산을 통해 해결한다. 최근에는 이러한 계산과학 시뮬레이션 수행을 다수 사용자들이 언제 어디서나 쉽게 접근하여 사용할 수 있도록 해주는 웹기반 시뮬레이션 수행 환경의 필요성이 요구되고 있다. 그러나 화학, 물리, 구조, 등 계산과학 응용분야의 연구자들이 웹기반 시뮬레이션 수행 환경에서 동작하는 시뮬레이션 도구를 직접 개발하기 위해서는 추가적으로 복잡하고 다양한 IT기술들을 습득하기 위한 많은 시간과 노력이 소요된다. 따라서, 본 논문에서는 응용분야 연구자들이 핵심 알고리즘 연구에만 집중할 수 있도록 웹기반 시뮬레이션 수행을 위한 웹 인터페이스 자동 생성 시스템을 제공한다.

• 한국가스학회지
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• 제26권1호
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• pp.20-26
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• 2022

대기 중으로 가스가 누출될 때, 누출구에서 비교적 가까운 위치에 누출 축을 따라 형성되는 인화성 증기운의 농도 및 속도에 관해 실험, 이론 및 수치해석을 이용한 결과를 비교하였다. 제트기류 확산(Jet dispersion) 과정에 대해 실험을 통해 농도를 측정하였고, 이론적 접근법으로써 자기유사성(Self-similarity) 이론을 적용하여 속도를 계산하였다. 그리고 두 가지 CFD 도구 - 서브그리드모델을 사용하는 FLACS와 범용 CFD 도구인 CFX-를 이용해 속도와 농도를 계산하여 각 결과와 비교하였다. 자기유사성 이론과 CFD의 가장 큰 차이점은 부력항에 의한 차이이며, 이는 누출원으로부터 거리가 멀어져 누출 모멘텀이 감소할 수록 영향력이 증가한다. 결과는 누출원 반경에 대한 무차원 거리와 최대 속도에 대한 무차원 속도를 이용하여 비교한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.1058-1062
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• 2005

통상 방조제 배수갑문의 방류능력은 위어공식 또는 오리피스공식을 이용하여 산정하는데, 이 경우 지형특성, 배수갑문 형상에 따른 흐름의 간섭현상, 유입부와 유출부의 형상 등이 방류량에 미치는 영향을 고려하지 못한다. 본 연구에서는 도류벽, 배수문, 물받이 등 방조제 배수갑문의 형상과 배치가 방류량에 미치는 영향을 상용 프로그램인 FLOW-3D를 이용하여 정량적으로 해석하였다. 이를 통해 배수갑문의 방류능력과 유황을 개선할 수 있는 방안을 도출하였다. 본 연구에서는 시화조력발전소를 대상으로 배수갑문의 방류능력 개선에 3차원 수치모의가 효과적으로 적용될 수 있음을 보였다. 본 연구에서 도출한 주요 결론은 다음과 같다. 1) 유출부측의 물받이길이를 40 m 증가시킴에 따라 전체 방류량은 계획안에 비해 약 $10\% 증가하는 것으로 나타났다. 2) 물받이 끝과 원지반의 연결부 사면을 1:1에서 1:5의 완경사로 변화시킴에 따라 전체 방류량은 약 $2\%$ 증가하는 것으로 나타났다. 3) 배수문과 수차발전 구조물 사이의 유선형 연결구조물을 제거함에 따라 전체 방류량은 약 $3\%$ 증가하는 것으로 나타났다. 4) 도류벽의 접근각도를 $10^{\circ}$ 감소시키거나 증가시킴에 따라 전체 방류량은 약 $5\% 감소 또는 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구는 배수갑문의 설계시 방류능력 개선을 위해서는 수리학적 검토가 필요하며 수치모형실험이 수리모형실험과 더불어 유용한 해석도구로 이용될 수 있음을 보인 것으로, 이후 관련 구조물의 설계시 참고자료로 이용 가능할 것으로 사료된다.다. 실험 결과, Escarameia와 May가 제안한 공식을 더 확장하여 적용할 수 있는 실험 공식으로 개선하였으며 다양한 조건에 대한 실험을 수행하여 보다 정밀한 공식으로 개선할 수 있었다.$10,924m^3/s$ 및 $10,075m^3/s$로서 실험 I의 $2,757m^3/s$에 비해 통수능이 많이 개선되었음을 알 수 있다.함을 알 수 있다. 상수관로 설계 기준에서는 관로내 수압을 $1.5\~4.0kg/cm^2$으로 나타내고 있는데 $6kg/cm^2$보다 과수압을 나타내는 경우가 $100\%$로 밸브를 개방하였을 때보다 $60\%,\;80\%$ 개방하였을 때가 더 빈번히 발생하고 있으므로 대상지역의 밸브 개폐는 $100\%$ 개방하는 것이 선계기준에 적합한 것으로 나타났다. 밸브 개폐에 따른 수압 변화를 모의한 결과 밸브 개폐도를 적절히 유지하여 필요수량의 확보 및 누수방지대책에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.8R(mm)(r^2=0.84)$로 지수적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 유거수량은 토성별로 양토를 1.0으로 기준할 때 사양토가 0.86으로 가장 작았고, 식양토 1.09, 식토 1.15로 평가되어 침투수에 비해 토성별 차이가 크게 나타났다. 이는 토성이 세립질일 수록 유거수의 저항이 작기 때문으로 생각된다. 경사에 따라서는 경사도가 증가할수록 증가하였으며 $10\% 경사일 때를 기준으로 $Ro(mm)=Ro_{10}{\times}0.797{\times}e^{-0.021s(\