• 지구물리와물리탐사
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• 제18권4호
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• pp.223-231
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• 2015

자연 전위(SP, self-potential)의 발생에는 여러 요인이 있으나 이 연구에서는 지하수의 유동에 의해 자연적으로 발생하는 유동 전위(streaming potential) 또는 전기역학적 전위(electrokinetic potential)에 대해 주로 논의한다. 유동 전위는 다공질 매질에서의 물의 흐름에 의해 인공적인 전류원 없이 전류가 발생하여 야기된 전위이다. 기존의 유동 전위를 이용한 지열 저류층 해석에서는 지표면 전위 분포 계산을 위해 일반적으로 시추공에서 주입되거나 생산되는 지하수로부터 발생하는 SP 이상만을 고려하였고, 온도 차이가 나는 지열 저류층에서의 지열수 순환에 따라 발생할 수 있는 SP에 대한 수치 모델링에는 한계가 있었다. 이에 따라 사면체 요소를 바탕으로 한 3차원 전기비저항 유한요소법에 기초하여 지열 저류층 내에서의 주입정, 생산정에 의한 SP 이상뿐만 아니라 지열 저류층에서의 지열수 순환에 따른 SP 이상까지 고려할 수 있는 알고리듬을 개발하였다. 본 논문에서는 개발한 알고리듬을 검증 한 후, 간단한 지열 저류층 모델에 지열수 주입과 양수의 효과에 의한 SP 이상대의 SP 반응을 분석하였다. 향후 개발한 알고리듬을 이용하여 지층의 물성을 고려한 지열수 유동 속도 등도 고려함으로써 보다 심도 있게 지열 저류층 SP 반응을 분석하고자 한다.

• 한국가스학회지
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• 제16권3호
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• pp.35-41
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• 2012

전 세계적으로 주목받는 탄소 포집 및 저장 기술(CCS)은 현재 많은 연구가 이루어져서 대규모 탄소 포집이 가능한 시점에 있다. 이에 대규모 이산화탄소 포집에 적합한 저장 기술 또한 주목을 받고 있는데, 그 중 하나가 이산화탄소 원유 회수증진 공정($CO_2$-EOR)이다. 이는 이산화탄소의 지중저장은 물론 원유 회수를 증가시키므로, 환경적인 측면과 경제적인 측면을 모두 만족시킬 수 있는 방법이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 다공성 매질인 저류층을 통과하는 원유와 이산화탄소 혼합유체의 흐름을 모델링하고, 모델링을 통해 이산화탄소 저장 및 원유 회수 증진의 효과를 보이고자 하였다. 혼합유체를 모델링하기 위해 Darcy-Muskat의 법칙으로부터 확산성, 점도 변화를 추가 고려하여 저류층 내 압력과 포화도를 계산하였고, 수치 해석적 모델링을 위해서 유한체적법(finite volume method)을 이용하였다. 그 결과, 저류층 내 원유와 물, 이산화탄소를 주입했을 경우 각 주입물질별 시간에 따른 압력과 포화도의 변화를 예측할 수 있었고, 이산화탄소 주입 방법이 물을 주입하는 방법보다 원유 회수 측면에서 더 유리한 것을 확인할 수 있었다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제11권1호
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• pp.56-67
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• 1999

장기간의 해양 모니터링을 위해서는 종합관측부이를 국산화하여 활용하는 것이 요구된다. 이런 요구에 부응하여 한국과 비슷한 여건의 대만 성공대학과 공동연구를 통해 종합관측부이 제작기술을 도입하여 이를 한국에서 효율적으로 해양 환경 모니터링에 활용할 수 있게 발전·개선시켰다. 부이의 크기는 육상 운반과 해상 설치에 편리하도록 직경 2.5m로, NOAA의 3.0m 부이보다 작다. 부이의 동적특성을 수치모델로 해석하였는데, 주기가 4초 이상의 파랑을 관측하는 데는 문제가 없는 것으로 나타났다. 부이의 관측 및 제어 시스템을 개선하여 더 많은 관측센서를 부착할 수 있고, 전원 소모량을 줄이고 또 자료의 분석 및 관리 기능을 높혔다. 이 논문에서는 개선된 종합관측부이의 각 구성부분을 자세히 설명하였다. 종합관측부이는 풍향, 풍속,기온, 습도, 기압 및 파랑 등 기존의 해양 기상 요소에다 수온, 염분, DO, pH 및 탁도 등 해양환경 요소를 첨가하였다. 원해에 설치된 부이로부터 실시간 자료 전송을 위해 Inmarsat 위성통신 시스템을 이용하였다. 개선 제작된 부이는 포항 앞바다에서 1개월 간의 시범 운영을 통하여 계류, 자료 송신에 대한 성능 실험과 파랑자료를 검증하기 위하여 네덜란드의 Datawell사의 Wave-rider부이와 동시 관측 실험을 수행하였는데, 좋은 결과를 얻었다.

• 한국가스학회지
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• 제7권4호
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• pp.44-52
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• 2003

본 논문은 원자력발전소 방화벽에 설치된 케이블관통부 충전시스템(CPFS: Cable penetration fire stop) 안에서 일어나는 동적 열전달 현상을 수식화하고, 새로운 혼합알고리즘을 이용해서 수치적으로 계산하여, 3차원 그래픽으로 나타내는 작업에 관한 연구이다. CPFS 내에서의 열전도 현상을 주어진 초기조건과 경계조건하에서 포물선 편미분방정식(Parabolic PDE)으로 수식화하였다. 계산을 단순화하기 위하여 전체 열 흐름을 z-축직선상에서의 일어나는 열전도 성분과 x-y-좌표 평면상에서 일어나는 열전도 성분으로 나누었다. z-축과 평행한 직선상에서 일어나는 열전도를 나타내는 PDE는 연속과완화법(SOR: Sequential over-relaxation)을 이용하여 유한불연속 점들에 대한 연립상미분방정식(ODE)으로 만들어서 풀었고, x-y-좌표 평면상에서 일어나는 열전도에 관한 PDE는 Galerkin 유한요소법(FEM: Finite element method)을 적용하여 ODE로 전환해서 풀었다. 여기서 시간과 공간의 함수인 온도는 각 직선상의 점들과 각 평면상의 요소절점들에 대해서 일정한 시간간격으로 초기온도와 경계온도를 업데이트하여 번갈아 가며 계산한다. 이러한 일련의 계산결과를 바탕으로 CPFS시스템 내에서의 온도분포의 동적인 변화를 계산해 낼 수 있었다. 결론적으로 관통하는 케이블이 CPFS시스템의 온도분포에 매우 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었다. 시뮬레이션 결과는 CPFS내의 온도분포를 쉽게 이해할 수 있도록 3차원 그래픽으로 나타냈으며, 관통하는 케이블이 방화시스템의 온도분포에 매우 중요한 영향을 끼친다는 것을 알 수 있었다. 마지막으로 계산결과를 실험결과와 직접 비교함으로써, 개발된 모델과 계산 알고리즘의 정당성을 보였다.

• 한국지형학회지
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• 제20권4호
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• pp.85-99
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• 2013

이 연구의 목적은 다중 시기 원격탐사 자료로부터 추출한 수륙경계선을 이용하여 제작된 간석지 수치표고모델(DEM)에 포함된 오차의 공간 분포 분석 및 침수 취약성 추정에 있다. 오차의 전역적인 통계값만을 제시했던 기존 연구와 달리, 이 연구에서는 지구통계학적 시뮬레이션을 이용하여 확률론적 관점에서 오차의 공간 분포를 정량적으로 해석하였다. 바람아래 간석지를 대상으로 2010년대 다중 시기 Landsat 자료로부터 추출된 수륙경계선과 보정 조위값을 이용하여 초기 DEM을 생성하였다. 현장 고도 측정 자료와 비교하였을 때, 생성된 DEM은 대체로 실제 고도를 저추정하는 것으로 나타났으며, 지역적인 차이가 나타났다. 이후 오차의 공간 자기상관성 정보를 기반으로 순차적 가우시안 시뮬레이션을 적용하여 다량의 대안적 오차 공간 분포도를 작성하였다. 이 오차 공간 분포도를 이용하여 오차가 보정된 대안적 DEM을 생성한 후에, IPCC SERS 해수면 상승 시나리오에 따른 침수 취약성의 확률 분포도를 제작하였다. 지구통계학적 시뮬레이션 기반 오차분석 방법론은 오차 추정의 불확실성 및 오차 전파 문제를 확률론적으로 표현할 수 있다. 따라서 이 연구에서 적용한 오차 분석 방법론은 수륙경계선 기반 간석지 DEM의 오차 추정뿐만 아니라, 다양한 분야의 주제도에 포함된 오차의 확률론적 평가에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.281-281
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• 2016

기후변화로 인한 기상학적 자연재해로부터 대비하고 안정적인 용수공급을 위해 유역의 다양한 수문 요소들에 대한 분석 필요성이 증가하고 있다. 계절적 강수량의 편차가 큰 우리나라는 유역 통합 물관리가 중요하며, 효율적 수자원 관리와 물안보 확보를 위해 유역내 물순환을 이해하는 것이 중요하다. 유역의 유출을 결정하는 요소들에는 강우, 증발산량, 토양 수분 및 지하수 등이 있으며, 시간적으로는 홍수와 같이 단기에 발생하는 유출과 장기적으로 발생하는 유출이 있다. 장기 유출은 단기 유출에 비해 토양내 수분량이 무시할 수 없을 정도로 영향을 미치게 되므로, 1년 이상의 장기 유출 해석을 위해서는 강우가 발생하지 않는 기간 동안의 토양 수분량 변화와 증발산 영향을 고려할 필요가 있다. K-water에서 자체 개발된 분포형 장단기유출 모델인 K-DRUM은 유역을 격자(grid)단위로 구분하고 각 셀들에 대한 매개변수는 흐름방향도, 표고분포도, 토지이용도, 토지피복도 등을 GIS처리하여 일괄 입력할 수 있도록 함으로써 매개변수 산정과정에서 문제가 되는 경험적인 요인을 제거하였다. 흐름의 구분은 얕은면 흐름, 지표하 흐름, 지하수 흐름으로 구분하여 운동파법과 선형저류법을 적용하였다. 또한 초기 토양함수 자동보정기법으로 실제의 기저유출량을 재현하여 전체적인 유출모의 정확도를 높였으며, FAO-56 Penman-Monteith법을 적용한 증발산량 산정모듈과 Sugawara et al.(1984)이 제안한 개념적 융설 및 적설모듈을 추가하였다. K-DRUM모형을 이용한 유출분석은 용담댐 시험유역을 대상으로 2013년도 1년간의 유출모의를 수행하였다. 입력자료는 용담댐 유역의 지형, 토양 및 토지특성 정보와 시단위 강우 및 기상정보(온도, 바람, 일사 등)를 활용하였다. 분석 결과, 총 관측유출량은 7,151 ㎥/s이고 총 계산유출량 $8,257m^3/s$이며, 관측유출량 대비 계산유출량은 약 115% 정도로 나타났다. 연간 총 강우량은 1303.5 mm로 유역면적 약 $930km^2$을 적용하여 유역 총 강우량을 산정하면 $14,030m^3/s$로서 관측유출량은 유역 총 강우량 대비 51%이고 계산유출량은 59% 정도로 나타났다. 즉 유역 유출율은 약 51% 수준으로 보통의 유역과 유사한 수준이다. 관측된 토양수분량과 K-DRUM 모형의 계산된 토양수분량을 비교하기 위하여 관측 토양수분량의 비율을 이용하여 비교하였다. 모의결과 토양수분은 강우에 의해 변화하며, 관측결과와 유사한 형태로 나타남을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.30-35
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• 2021

본 연구는 다양한 가이드 핀 구조와 경계 파라미터가 폐열 회수 열전발전용 열교환기의 열적 성능에 미치는 영향에 대하여 다룬다. 가이드 핀 구조의 영향을 확인하기 위하여 ANSYS 19.1 소프트웨어를 사용하여 핀이 없는 유형, 삼각형 핀, 원형 핀, 원형 핀과 삼각 핀 조합 열교환기의 열전달율 및 압력 강하 특성을 수치해석 하였다. 원형 핀과 삼각 핀 조합 열교환기는 핀이 없는 열교환기, 원형 핀 또는 삼각 핀이 있는 원형 핀 또는 삼각 핀 열교환기와 비교하여 각각 27.0%, 5.2% 및 1.5% 높은 열전달율을 나타내었다. 그리고 복합 핀 열교환기의 압력강하는 핀이 없는 열교환기와 비교하여 28.3% 높았지만, 복합 핀 열교환기와 비교하여 9.2% 및 10.5% 낮은 압력강하 특성을 나타내었다. 최적모델로서 복합 핀 열교환기는 최대 고온 가스 및 냉각수 질량 유량, 최고 고온 가스 온도 그리고 최저 냉각수 온도 조건에서 최대 열전달율 5664.9 W 및 최대 압력강하 1454.02 Pa을 나타내었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제24권4호
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• pp.180-193
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• 2021

복소 전기비저항 탐사기법은 진동수 영역에서 전기비저항과 위상을 측정하여 지하 매질의 다양한 특성정보를 획득할 수 있는 탐사기법으로 최근 그 활용성이 증가하고 있다. 이 논문에서는 복소 전기비저항 탐사기법의 활용성을 높이기 위하여 획득한 자료에 대한 3차원 역산 알고리듬을 개발하였다. 이를 위한 모델링에는 전자기 커플링 효과를 무시하는 경우에 적용할 수 있는 포아송 방정식을 적용하였으며, 역산에는 기존의 평활화된 역산법을 복소수로 확장하는 방법으로 알고리듬을 개발하였다. 역산의 안정성 및 현장자료의 적용성을 높이기 위하여 라그랑지 곱수를 역산 과정에서 오차 벡터와 모델 증분 벡터의 크기에 따라 자동적으로 조정되도록 하는 기법을 도입하였다. 또한, 잡음이 많이 포함된 위상자료로 인한 자료의 손실을 보완하기 위하여 역산반복 단계에서 초반부는 전기비저항 자료만을, 후반부는 전기비저항 자료와 위상 자료를 모두 역산하는 두 단계로 구성된 역산기법을 제시하였다. 수치 모형실험에 대한 역산 시험결과 안정적인 역산 결과를 얻을 수 있었으며, 개발된 3차원 역산 알고리듬을 국내 천열수 광산 인근에서 수행한 복소 전기비저항 탐사자료 해석에 적용하여 그 타당성을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제42권3호
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• pp.250-261
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• 2023

본 연구에서는 펌프젯 추진기를 대상으로 공동, 비공동 조건에서의 유동 소음원을 규명하기 위하여 추진기의 각 구성품인 덕트와 스테이터, 로터에 의한 소음 기여도를 평가하였으며, 공동과 비공동 조건에서의 소음 수준을 비교하였다. 대형 캐비테이션 터널 내 Suboff 잠수함 선형과 펌프젯 추진기를 대상으로 균일혼상류 가정의 비정상 비압축성 Reynolds averaged Navier-Stokes(RANS) 방정식을 적용하였으며, 이상 유동을 모사하기 위해 Volume of Fluid(VOF) 기법과 Schnerr-Sauer 공동 모델을 적용하였다. 유동해석 결과를 기반으로 수중방사소음을 예측하기 위해 Ffowcs Williams and Hawkings(FW-H) 방정식 기반의 음향상사법을 적용하였으며, 덕트와 스테이터, 로터로 구성된 3개의 비투과성 적분면과 추진기를 감싸는 형태의 2가지 투과성 적분면을 선정하여 소음 기여도를 평가하였다. 소음 예측결과로부터 스테이터는 전체 소음에 대한 직접적인 기여도는 낮으나 덕트와 로터에서의 유동 박리에 의한 소음원 형성에는 영향을 미치는 것을 확인하였으며, 유동이 박리되는 연직상방과 우측방향으로 소음이 크게 방사되었다. 또한 로터에서는 날개의 흡입면과 압력면 간의 압력 섭동에 의해 추진방향으로 소음이 크게 방사되었으며, 투과성적분면을 통해 체적 소음원인 공동의 효과를 반영할 수 있음을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제25권2호
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• pp.5-14
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• 2024

철근 콘크리트 교량 바닥판은 차량 하중과 우수침투 등으로 가장 먼저 손상이 발생하며 제설염화물 등으로 인한 철근 및 기타 금속 부재가 부식되면서 콘크리트 열화가 주로 발생한다. 교량 바닥판의 시공 상태 및 포장 내부 바닥판의 열화는 지표투과레이더(ground-penetrating radar, GPR) 탐사 자료를 이용하여 평가하고 있다. 교량의 콘크리트 열화 상태를 평가하기 위해서는 철근의 위치 및 열화 지점을 정확하게 파악하기 위한 GPR 자료 해석 기술 개발이 필요하다. GPR 탐사에서는 지반 매질의 레이더파 전파 속도 차이에 의한 반사 및 회절파 신호를 취득한다. 그러므로 이 연구에서는 GPR 탐사 자료를 이용해서 지반 매질의 레이더파 전파 속도를 추정하고 교량 바닥판의 열화를 평가하기 위한 완전파형역산(full-waveform inversion, FWI) 기술을 개발하였다. 개발된 FWI 기술의 적용성은 콘크리트 박리 및 철근 부식과 같은 교량 바닥판 열화현상을 보여주는 GPR 속도 모델을 만들어서 수치 실험을 수행하여 검증하였다. 합성 GPR 자료로 역산한 결과 교량 바닥판의 철근 위치와 열화 지점을 역산으로 계산된 속도 영상으로 확인할 수 있었다.