• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.184-188
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• 2010

식재된 하도의 흐름 해석을 위하여 많은 연구자들이 모형을 제시하였지만 이들 연구는 주로 균일한 형태를 갖는 수로의 실험자료를 활용하여 검증되었다. 자연하천의 경우 하도는 복잡한 형태를 보이고 동시에 식생위치, 밀도 등이 다양하여 흐름 또한 매우 복잡하다. 이러한 자연하도에서 유량을 정확히 예측하는 것은 매우 어려우며 이러한 이유로 식생이 존재하는 자연하도의 실측자료에 대하여 검증이 필요하다. 본 연구에서는 Mertens와 Nuding의 방법을 활용하여 주수로와 홍수터 그리고 식생구역과 비식생구역 사이의 운동량 교환에 의한 흐름저항을 산정하고, Darcy-Weisbach식을 이용하여 분할단면 별 유속을 계산하였다. 계산된 유속으로부터 분할단면의 유량을 계산하고 이들의 총합으로 전단면의 유량을 산정하였다. 독일의 도시하천인 Enz강 4개 단면에 대하여 두가지 방법에 의해 수위에 따른 유량을 계산하고 실측 유량과 비교하였다. 비교결과 모든 단면에서 Nuding 방법이 Mertens의 방법보다 유량을 크게 산정하고 있음을 확인하였다. 이는 식생구역과 비식생구역 사이에서 운동량 교환이 발생하는 폭이 크면 클수록 경계면에서의 마찰은 증가하게 되는데 Nuding 방법이 Mertens방법보다 운동량 교환 폭을 상대적으로 작게 산정하여 경계면의 마찰 또한 작게 산정한 결과로 판단된다. 복단면의 홍수터에 식생이 존재하는 경우에는 Nuding방법이, 복단면 형태이더라도 식생이 호안에 존재하거나 단단면의 제방에 식생이 존재하는 경우에는 Mertens방법에 의해 계산된 유량이 실측유량과 비교적 일치하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the ESK Conference
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• 1998.04a
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• pp.124-130
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• 1998

본 연구의 목적은 트레드밀 운동시 신체에 가해지는 중량별 부하가 심박수, 환기량, 호흡수, 이산화탄 소배출량, 산소섭취량, 체중당산소섭취량, 호흡교환률 등에 어떠한 영향을 미치는 지를 측정하여 훈련이 나 운동처방에 도움이 될 수 있는 자료를 얻고자 하였다. 피검자들은 성인 남녀 각 5명씩을 대상으로 하였으며, 신체 중량별 부하는 남자에게 안정시, 무부하, 5kg부하, 10kg부하, 15kg무하로 하였으며, 여자 에게는 안정시, 무부하, 5kg부하, 10kg부하로 구분하여 측정하였다. 운동부하는 트레드밀(TC-1200, Technogym, Italy)을 이용하여 중량별로 4km/hr로 3분간 실시하였다. 단계별 운동부하에 의한 인체에 미치는 호흡순환계의 변화를 조사하기 위해 호흡순환계의 변인을 측정 분석한 결과, 다음과 같은 결론 을 얻었다. 남자그룹의 경우는 심박수, 환기량, 이산화탄소배출량, 산소섭취량, 체중당산소섭취량, 호흡 교환률에 대한 중량별 평균차의 검증에서 안정시와 무부하, 5kg부하와 10kg부하, 10kg부하와 15kg부하 사이 에는 유의한 차이가 나타났고, 무부하와 5kg부하 사이에서는 유의한 차이가 없었다. 호흡수에있어서는 10kg 부하와 15kg부하 사이에서만 유의한 변화가 나타났다. 여자그룹의 경우는 심박수, 환기량, 이산화탄소배출 량에 대한 중량별 평균차의 검증에서는 안정시와 무부하, 무부하와 5kg부하, 5kg부하와 10kg부하 사이에서 유의한 변화가 나타났으며, 산소섭취량과 제중당산소섭취량에 있어서는 안정시와 무부하, 무부하와 5kg부하 사이네서만 유의한 변화가 나타났다. 또한 호흡교환률과 호흡수에 있어서는 안정시와 무부하 사이에서만 유의한 변화가 나타났으며, 무부하와 5kg부하, 5kg부하와 10kg부하 사이에는 유의한 차이가 없었다. 이와 같은 결과를 종합해 보면 남자에게는 걷기시에 단계별 무게부하가 호흡순환계에 영향을 미친다고 볼 수 있 으나, 5kg까지의 부하는 호흡순환계에 영향을 미치지 않고 일을 수행할 수 있음을 알 수 있다. 그리고 여자에게는 걷기시에 단계별 무게부하가 운동시 심박수와 환기량, 이산화탄소 배출량에는 영향을 미치고 호흡 교환률과 호흡수에는 영향을 미치지 않음으로보아, 여자에게는 걷기시에 단계별 무게 부하가 호흡순환계에 영향을 받고있음을 알 수 있다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.40 no.6
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• pp.347-355
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• 2016

This study presents a Lattice Boltzmann Method (LBM) coupled with a momentum-exchange approach/fictitious domain (MEA/FD) method for the simulation of particle suspensions. The method combines the advantages of the LB and the FD methods by using two unrelated meshes, namely, a Eulerian mesh for the flow domain and a Lagrangian mesh for the solid domain. The rigid body conditions are enforced by the momentum-exchange scheme in which the desired value of velocity is imposed directly in the particle inner domain by introducing a pseudo body force to satisfy the constraint of rigid body motion, which is the key idea of a fictitious domain (FD) method. The LB-MEA/FD method has been validated by simulating two different cases, and the results have been compared with those through other methods. The numerical evidence illustrated the capability and robustness of the present method for simulating particle suspensions.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.28 no.10
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• pp.1238-1246
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• 2004

Momentum exchange theory has been generally used for an analysis of the regenerative turbomachines due to its direct description of the complicate circulatory flow. However, because its application is limited only to linear region and its model equations are incomplete on three variables, it needs further refinements. In the present study it is improved by introducing a central pivot of circulatory flow. Also, by assuming linear circulatory velocity distribution, mean radii of inlet and outlet flows through the impeller are newly suggested. By applying control volume analysis to both linear region and the acceleration region, the governing equation on the circulatory velocity is derived. As a result, systematic performance analysis on the entire region of the incompressible regenerative turbomachines can be carried out based on the proposed model equations.

• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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• 2000.11a
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• pp.194-196
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• 2000

지표면과 대기 사이의 운동량, 현열 그리고 수증기의 교환은 기상학의 영역에서 뿐만아니라 수문학이나 농업의 영역에서도 매우 중요하다. 그리고 이러한 교환 과정을 보다 잘 이해하기 위해서는 대기 난류의 특성에 대한 이해가 선행되어야 한다. 대기 난류의 특성들에 대한지금까지의 많은 연구들은 주로 지표면이 평평하고 균질한 지형에서의 관측을 통해 이루어졌으며 이 결과들을 토대로 다양한 플럭스들이 매개변수화되어졌다. (중략)

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.28 no.10
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• pp.1247-1254
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• 2004

In momentum exchange theory the loss models for the circulatory flow is critically important. But because of lack of loss model on the circulatory flow, analysis model on regenerative turbomachines is not available in the open literature. In the present study circulatory loss is evaluated by combining bend's losses. Through the comparison with the previous experimental data on linear pressure gradient, a combination factor is suggested in terms of the aspect ratio of a channel. Applying this factor to two kinds of regenerative blowers the predicted results are found to be in good agreement with the experimental data of the overall performance and the head distribution along the rotational direction. Especially, the comparison with the head distribution demonstrates the accuracy of hydraulic model and loss model suggested in the present study. And the comparison with the overall performance confirms the validness of physical models as well as loss models suggested in the present study.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1995.05a
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• pp.531-537
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• 1995

본 논문에서는 증기폭발의 전파과정을 해석하기 위한 수학적 모델을 제시하였다. 이 모델은 용융물, 용융파편, 그리고 냉각재 기상과 액상 둥 4상 유체의 2차원적인 천이거동을 지배방정식 및 관련상관식의 수치적 해를 구함으로써 증기폭발의 전파속도 및 폭발압력 등을 예측할 수 있다. 모델에 사용된 주요 상관식은 용융물 분쇄, 냉각재 상변화, 에너지 교환, 그리고 운동량 교환함으로 구성되어 있다. 냉각재의 상태를 결정하는데 있어서 냉각재의 기상과 액상 사이의 열역학적인 비평형을 허용할 수 있도록 냉각재의 상태방정식을 구성하였다. 주석/물의 증기폭발에 대한 예제계산을 수행한 결과 폭발의 전파속도 및 압력 등에 있어서 합당한 것으로 밝혀졌다. 또한 중요한 초기변수(중기 분율, 용융물 분율) 및 관련상관식에 대한 민감도 분석을 수행함으로써 모델개선을 위한 중요인자를 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.71-71
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• 2016

하천 공학에 있어서 제방 월류에 대한 분석과 예측은 과거와 현재, 그리고 미래에도 치수측면에서 매우 중요한 요소이다. 이를 위해 복단면 수로의 단면을 세분하여 유량과 수위의 관계를 분석하여 왔으며, 최근에는 Lateral Distribution Method라 불리는 수치기법을 이용하여 주수로와 홍수터 사이에서의 난류특성이나 운동량 교환 등을 분석하기도 한다. 하지만 기존의 연구들은 제방을 넘어 월류한 경우의 흐름 특성에만 치중하고 있으며, 주수로 내에서의 흐름특성에 관한 연구는 미진하다. 하천은 표면 유출수와 지하로부터 제공되는 기저유출수로 구성되며, 주변 수리 수문 조건에 따라 그리고 물수지 변화에 따라 유출수와 기저유출수가 하천에 기여하는 바는 변화된다. 기저유출은 지표수의 양과 질에 지대한 영향을 미치고 있으며, 기저유출 특성은 수자원 관리를 위한 저수량(low-flow) 특성 평가에 있어서 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 기저유출수 분리기법을 적용하여 단면관측 유량곡선으로부터 기저유출량을 산정하고, 또한 해당단면에 LDM기법을 적용하여 복잡한 형상을 이루고 있는 자연하천의 횡단면에서의 수위-유량 곡선을 실제 측정치와 비교하여, 기저유출이 하천에 미치는 영향과 정량적인 양에 대해서 알아보고자 한다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.43 no.6
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• pp.517-524
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• 2010

In this study, the 1D apparent shear stress model for vegetated compound open-channel flows was suggested. To consider the effect of momentum exchange between main channel and floodplain, the eddy viscosity concept was used in the present model. The interfacial eddy viscosity in the interface of main channel and floodplain was determined from the 3D Reynolds stress model. The evaluated interfacial eddy viscosity appears to be good agreement with those proposed previously. To investigate the effect of interfacial eddy viscosity, sensitive analysis was carried out. the computed backwater profiles are nearly identical with respect to the value of the interfacial eddy viscosity. However, the discharge conveyed by the floodplain changes is proportional to the interfacial eddy viscosity. Finally, the changes of the interfacial eddy viscosity due to the vegetation density and vegetation height were examined. The computed results of interfacial eddy viscosity are in proportion to the vegetation density and vegetation height, and the interfacial eddy viscosity has a range of $(2-5)\;{\times}\;10^{-4}$.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.238-238
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• 2011

복단면 하도는 홍수소통을 위한 상부 하도와 생태계 서식처 강화와 유사이송능력 개선, 경제적인 유지유량의 확보 등을 도모하는 자연적인 저수로 하도로 구성된다. 그러므로 갈수기와 홍수기의 유량차가 큰 하천에서, 복단면 하도는 하천 공학, 환경 생태 관점에서 다양한 이점을 제공한다. 그러나 복단면 하도에서의 흐름저항, 조도계수, 통수능, 수위-유량관계, 횡방향 유속분포, 그리고 하상전단응력 분포는 단단면 하도와 상이하며, 중요한 차이점은 주수로부와 홍수터부 사이의 유속차로 인하여 발생하는 활발한 운동량 교환에 의해 추가적인 전단층이 생성되는 점이다. 주수로와 홍수터 사이에서 발생된 경계전단력(Apparent Shear Force, ASF)은 하천의 전반적인 통수능을 감소시켜 홍수의 하도내 저류효과를 증가시킬 수도 있다. 또한 주수로 및 홍수터가 분담할 수 있는 유량은 경계전단력에 민감하기 때문에, 홍수터에 수목 식재, 구조물 설치 등을 계획할 경우 정량적인 항력저항의 산정을 위하여 매우 중요하다. 현재까지 복단면에서 발생하는 경계전단응력을 추정하는 다양한 방법들이 개발되었으며, 각각의 방법으로 부터 경계전단력을 정량적으로 예측할 수 있다. 그러나 대부분의 방법이 실험에 근거한 경험적 방법이므로 각 식의 개발에 사용된 자료에만 적합할 수 있는 한계가 있으며, 균일한 수로의 기하학적 변수(전단면과 주수로의 하폭비, 홍수터와 주수로의 수심비, 홍수터와 주수로의 조도비, 주수로의 하폭대 수심비 등)에 의한 식으로 구성되어 수치모형에서 직접 활용하기에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 복단면 경계전단력 산정을 위하여 개발된 다양한 연구결과들을 비교 검토하고, 기존문헌 또는 웹상에서 가용한 수리실험 자료들을 이용하여 각 방법에서 계산된 유량과 실측 유량을 비교함으로써 각 방법이 지닌 한계를 분석하였다. 본 연구에서 검토된 5가지 방법은 Knight and Demetriou (1983)(이하 KD), Wormleaton and Merret (1990)(이하 WM), Cristodoulou (1992), Bousmar and Zech(1999) (이하 BZ) 그리고 Moreta and Martin-Vide (2010)(이하 MM)이다. BZ 방법을 제외하고 나머지 방법들은 전체 유량의 비교에서 5% 이내의 오차를 나타내었다. 그러나 나머지 4가지 방법 중 주수로부 유속의 비교에 있어서는 소규모 수로 실험자료만 이용한 KD 방법이 5% 이상의 오차를 나타내어 정확도가 떨어지는 것으로 나타났다. 따라서 비교적 단순한 형태의 Cristodoulou (1992) 방법이 적용하고자 하는 수로의 규모와 무관하게 복단면 유량예측에 적합할 것으로 판단된다.