• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.528-532
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• 2017

영산강은 우리나라에서 호남평야 다음으로 넓은 나주평야에 농업용수를 공급하는 남도의 젖줄이며 영산강 유역민의 약 70%가 거주하는 약 150만의 광주광역시를 관통하는 우리나라 4대강의 하나이다. 그러나 영산강은 그 위상에 맞지 않게 우리나라 하천 중 수질이 가장 악화되어 있는 하천 중 하나이다. 영산강의 수질은 최근 10여 년 동안에 이루어진 수질오염총량관리제의 제 1단계(2004~2010년), 제 2단계(2011~2015년) 사업과 2012년 10월 광주광역시의 총인처리시설의 정상 가동, 영산강의 수질을 2급수(좋은 물) 목표로 4대강 사업의 일환으로 갈수기 유지유량 공급을 위하여 14개 농업용저수지의 둑 높이기 사업 등 배출오염부하량의 삭감노력과 하천유지유량의 증대계획 등으로 많이 개선되어 왔으나, 1~2급수를 유지하는 3대강 수준에 크게 못 미치는 3~4급수의 수질을 유지하며 상대적인 수질악화와 그 격차가 크게 차이를 보이며 고착화되고 있다. 따라서 본 연구에서는 4대강 사업의 일환으로 숭상이 이뤄졌고, 영산강의 수질에 비해 상대적으로 청수인 영산강유역의 4대호 담양댐, 광주댐, 장성댐, 나주댐의 호소수를 영산강에 추가로 방류할 경우 수질이 개선되는 정도를 분석하여 제시하였다. 수질개선효과를 분석하기 위하여 QUAL-MEV모델을 이용하여 영산강 수질모델을 구축하였고, 목표연도 2020년을 설정하여 4대호 방류구의 현재의 지리적 위치와 4대호의 수질자료를 모델에 직접 입력하여 추가 방류량의 변화에 따라 수질개선효과를 분석하여 그 문제점을 제시하였으며, 4대호 댐별로 영산강의 수질개선 기여도를 분석하여 제시하였다.

• 청정기술
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• 제7권2호
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• pp.151-159
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• 2001

암모니아 흡수식 열펌프의 falling film type 흡수기에 대한 수학적 모델링 및 수치모사 연구를 수행하였다. 기존의 수학적 모델에 열역학적 물성을 온도의 함수로 적용하여 수치모사를 수행하였고 이로부터 얻은 결과를 실험결과와 비교함으로써 모델의 성능이 향상되는 것을 확인하였다. 그리고 개발된 모델을 이용하여 냉각수의 유량과 온도가 흡수기내에서 일어나는 열 및 물질전달에 미치는 영향을 평가하였다. 수치모사 결과로부터 냉각수 온도가 낮을수록 유량이 증가할수록 열 및 물질전달 효율이 증가하는 것을 알 수 있었다.

• 물과 미래
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• 제13권4호
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• pp.41-50
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• 1980

본 연구는 Gamma 분포의 이론적 검토와 이의 수공학에의 적용, 즉 Gamma 분포의 적합성 및 Gamma 모델에 의한 하천유량의 Simulation에 대한 연구와 검토를 행하는데 그 목적을 두고 있다. 분석에 있어서 우리나라 주요하천(낙동강, 한강 및 금강)의 월유량자료를 사용하였으며 분석을 간단하게 하기 위하여 자료를 Modular coefficient로 변환시켰다. 먼저 이변수 Gamma 분포형에 대한 월류량에의 적합성을 검정하였으며 이로부터 Gamma 분포형과 Monto Carlo 기법을 기초로 한 Gamma 모델에 의하여 월류량의 Simulation을 행하였다. 그 결과 기록치와 매우 근접한 Simulation 자료를 얻을 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.217-217
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• 2017

물 순환이란 물이 지표면으로부터 증발하거나 바다로부터 증발하여 습한 공기가 기단을 형성한 후 적합한 조건이 형성되면 강수를 초래하는 과정이라고 볼 수 있다. 여기서 강수는 여러 경로 즉, 증발산, 지표흐름, 침투, 침루 등을 통해 다시 순환과정을 거친다. 최근 도시화로 인한 불투수면적의 증가로 기후변화, 홍수지체시간 감소, 첨두 및 유출총량의 증가, 침투능 및 증발산량의 감소 등 자연하천의 유출특성과는 다른 유출특성이 나타나며, 물 순환 체계가 왜곡되어 지하수위는 낮아지고, 하천의 유량은 감소되는 등 하천의 정상적인 기능이 저하되고 있다. 이에 우리나라에서는 환경부 및 국토교통부 등 정부기관과 지방자치단체에서 법과 조례를 제정하여 저영향개발기법 (LID, Low Impact Development)을 적용하도록 권고하고 있으며 신도시 개발사업 시 왜곡된 도시의 물 순환체계를 개선하기 위하여 저영향개발기법을 적용하고 있다. 저영향개발 기법의 정량적인 효과를 검증하기 위해서는 미환경청 (U.S. EPA., United States Environmental Protection Agency)에서 개발한 SWMM모델을 이용하여야 한다. 본 연구에서는 도시화로 인해 왜곡된 물순환체계 개선을 위하여 다양하게 설계된 저영향개발기법의 정량적인 효율을 SWMM 모델을 통해 산정하고, 장기적인 측면에서 물순환 회복에 적합한 저영향개발기법의 배치 최적화를 제안하고자 한다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권6호
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• pp.104-110
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• 2018

액체로켓엔진 작동 모드 해석은 엔진 개발과정에서 설계/시험/분석을 위한 필수 도구이다. 구성품 수락시험 결과를 반영한 엔진 작동 모드 해석은 엔진 시험 결과와 차이를 보인다. 가스발생기 사이클 엔진 작동점 해석 모델에서 엔진 시험 결과를 재현하기 위한 성능 인자를 파악하고 보정 방법을 정의하였다. 연소기, 가스발생기, 터보펌프의 성능과 연소기 배관, 가스발생기 배관의 유량 계수를 보정하여 시험결과와 같은 유량, 압력, 터보펌프 회전수 등 엔진 성능 변수에 상응하는 엔진 해석 모델을 얻었다. 성능 인자 보정을 적용하여 한국형 발사체용 75톤급 엔진의 시스템 해석 모델을 획득하였다.

• 자원환경지질
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• 제53권3호
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• pp.245-258
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• 2020

본 연구에서는 다양한 지하댐 입지조건에 대한 수치 모사 결과에 인공신경망 기반 반응 표면법을 적용함으로써 지하댐 건설에 따른 지하수 저류 가능량을 객관적으로 비교 및 평가할 수 있는 예측 모델을 구축하였다. 입지조건으로 기반암 및 충적층의 수리전도도, 하도의 깊이, 하도의 지하수 유동 방향으로의 경사가 고려되었다. 다양한 시나리오를 이용한 몬테카를로 기반 수치 모사 결과를 종합한 결과, 암반층 수리전도도 및 하도의 깊이가 지하댐 저유 효율에 가장 큰 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었으며, 하도의 지하수 유동 방향으로의 경사도가 가장 미약한 영향력을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 수치 모사 결과를 기반으로 설정된 입지조건과 이의 결과를 입력 및 출력으로 하는 인공신경망 기반 예측 모델을 구축하였다. 인공신경망 기반 예측 모델의 성능 평가 결과, 모델을 통해 예측된 저유량과 실제 수치 모사를 통해 산정된 저유량 간의 상관성이 0.9 이상의 높은 수치를 보임을 확인하였다. 따라서, 본 연구를 통해 개발된 비선형 예측 모델이 지하댐 개발 대상 지역에 대한 수치 모사 수행 없이 지하댐 건설에 따른 저유량을 즉각적으로 산정하는 데 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 개발된 예측 모델은 서로 다른 지역의 저유 가능량을 보다 객관적이고 효율적으로 비교하는데 이용될 수 있다. 따라서 개발된 모델은 국내 전 지역에 대하여 지하댐 개발 최적 입지를 선정하기 위한 효율적 도구로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.448-448
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• 2021

최근 급격한 기후변화와 도시화 및 산업화로 인한 지류하천에서의 수량과 수질의 변동은 생물 다양성 감소와 수생태계 건강성 저하에 큰 영향을 미치고 있다. 효율적인 수생태 관리를 위해서는 지속적인 유량, 수질, 그리고 수생태 모니터링을 통한 데이터 축적과 더불어 면밀한 상관 분석을 통해 수생태계 건강성의 악화 원인을 규명해야 할 필요가 있다. 그러나 수많은 지류하천을 대상으로 한 지속적인 모니터링은 현실적으로 어려움이 있으며, 수생태계의 특성 상 단일 영향 인자만으로 수생태계의 건강성 변화와의 관계를 정확히 파악하는데 한계가 있다. 따라서 지류하천에서의 유량 및 수질의 시공간적인 변동성과 다양한 영향 인자를 고려하여 수생태계의 건강성을 효율적으로 예측할 수 있는 기술이 필요하다. 이에 본 연구에서는 경험적 데이터 기반의 머신러닝 모델 구축을 통해 미계측 하천에서의 수생태계 건강성 지수(BMI, TDI, FAI)의 등급(A to E)을 예측하고자 하였다. 머신러닝 모델은 학습 데이터셋의 양과 질에 따라 성능이 크게 달라질 수 있으며, 학습 데이터셋의 분포가 불균형적일 경우 과적합 또는 과소적합 문제가 발생할 수 있다. 이를 보완하고자 본 연구에서는 실제 측정망 데이터셋을 바탕으로 생성적 적대 신경망 GAN(Generative Adversarial Network) 알고리즘을 통해 머신러닝 모델 학습에 필요한 추가 데이터셋(유량, 수질, 기상, 수생태 등급)을 확보하였다. 머신러닝 모델의 성능은 5차 교차검증 과정을 통해 평가하였으며, GAN 데이터셋의 정확도는 실제 측정망 데이터셋의 정규분포와의 비교 분석을 통해 평가하였다. 최종적으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 통해 예측 된 미계측 하천에서의 데이터셋을 머신러닝 모델의 검증 자료로 사용하여 수생태계 건강성 등급 예측 정확도를 평가하였다. 본 연구에서의 GAN에 의해 강화된 머신러닝 모델은 수질 및 수생태 관리가 필요한 우심 지류하천 선정과 구조적/비구조적 최적관리기법에 따른 수생태계 건강성 개선 효과를 평가하는데 활용될 수 있을 것이다. 또한 이를 통해 예측된 미계측 하천에서의 수생태계 건강성 등급 자료는 수량-수질-수생태를 유기적으로 연계한 통합 물관리 정책을 수립하는데 기초자료로 활용될 수 있을 것이라 사료된다.

• 전기화학회지
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• 제17권1호
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• pp.71-77
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• 2014

이차전지에서 충전이나 방전시 발생하는 수소-산소 혼합기체의 재결합반응용 촉매들의 성능을 측정하고 모델식을 정립 및 해석하여 실험값과 비교하였다. 전기분해셀을 이용하여 수소-산소 혼합기체를 발생시켰으며 고정층 촉매 반응기를 사용하여 촉매의 성능을 측정하였다. 생성된 물의 양과 전기 분해셀에서 감소된 전해질 양의 비인 수율은 전해셀내 전해질인 KOH의 농도 및 인가전류의 크기가 커질수록 증가함을 보였으며 촉매 1의 성능이 가장 우수하였고 수율은 60%이하의 값을 보였다. 이론적인 패러데이 법칙을 이용하여 계산된 패러데이 수율은 촉매 1의 경우 거의 최대 100%에 가까운 수율도 보여주었다. 여러 촉매들은 유량속도에 따라 물의 생성량의 범위가 5-40 g/day인 성능을 보여주었다. 준균질 촉매 반응기 모델식으로 해석한 결과 반응기 내부의 가장 뜨거운 부분은 유량속도가 커질수록 출구 쪽으로 이동하고 온도는 $440-480^{\circ}K$ 사이였으며 점화온도에는 못 미치는 것으로 나타났다. 반응기 출구에서의 평균 수소농도로부터 계산한 물의 생성량을 실험값과 비교한 결과 유량속도가 약 $0.5cm^3/sec$이하인 경우 모델 결과와 부합됨을 알 수 있었으나 그 이상의 유량속도에서는 차이가 남을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제2권2호
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• pp.73-80
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• 2014

상기도 내의 약물 전달을 알아보기 위하여 구강 호흡 시 공기유동에 대한 수치해석을 수행하였다. 상기도는 구강과 후두, 기관과 기관지로 구성되어 있다. 정밀 촬영한 CT 데이터로부터 의료영상 소프트웨어(Mimics)를 이용한 구분(segmentation)과 세심한 표면처리를 통하여 해부학적으로 정확한 모델을 만들 수 있었다. 이 3차원 컴퓨터 모델을 이용하여, 구강에서 기관지의 2번째 분지까지 이르는 유로의 수치 모델을 제작하였다. 수치해석은 상용 소프트웨어인 ANSYS/Fluent를 이용하여 계산하였다. 본 연구에 사용된 모델은 노즐이 부착되지 않은 상태에서 초당 250 mL를 흡입하는 정상 구강호흡 모델과 입구에 각각 20 mL/s, 40 mL/s, 60 mL/s의 유량을 갖는 노즐을 장착한 모델을 사용하였다. 전산 유동가시화 결과로부터, 노즐의 유량을 증가시킬수록 선회류의 발생 정도가 증가하여 구강 내 약물의 잔류 량은 증가하지만, 기관/기관지에 약물 도표는 균일하게 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권12호
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• pp.5661-5668
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• 2012

물 부족 시대에 양변기 절수는 물을 절약하는데 가장 효과적인 방법 중 하나이다. 본 연구에서는 고절수형 양변기 개발을 위한 이상유동 해석을 위해 VOF 기법을 이용하였다. VOF를 이용한 전체 모델의 해석은 많은 시간이 요구되므로 전체모델의 일부분만 고려하는 부분모델도 해석시간 단축을 위해 사용하였다. 유량배분 해석을 위해 4개의 서로 다른 림 모델을 고려하였는데 림 홀의 위치나 개수보다는 림 홀의 크기가 유량배분을 효과적으로 달성하기 위한 인자임이 본 연구를 통해 밝혀졌다. 또한, 전체모델 해석을 통해 사이펀 현상에 따른 이상유동의 속도 및 압력도 분석하였다. 따라서 본 연구는 고절수형 양변기 모델 개발을 위한 다양한 기초 데이터를 제공한다.