• 한국수자원학회논문집
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• 제43권10호
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• pp.921-932
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• 2010

본 연구는 하천의 골재채취 혹은 하천준설로 인하여 교란된 하천의 적응과정을 하도의 평면변화에 적합하도록 일반좌표계 상에서 흐름 및 하상변동을 모의할 수 있는 2차원 수치모형을 이용하여 파악하였다. 수치해석 기법으로는 흐름의 운동량 방정식에서 이류항은 CIP (Cubic Interpolated Pseudoparticle)법을 적용하였으며, 확산항은 중앙차분법을 적용하였다. 하천준설 혹은 골재채취에 의해 형성된 웅덩이는 초기에 웅덩이 상류 지점에서 급격한 두부침식이 발생하였다. 시간이 증가하면서 웅덩이는 상류에서 공급되는 유사에 의하여 되메워지고, 일정한 안식각을 유지하면서 거의 균일한 속도로 이동하였다. 웅덩이 하류에서는 하상저하가 지속되고 있다. 수치모의 결과는 이러한 과정을 잘 모의하였다. 하상경사가 급할 경우에, 웅덩이의 변화에 대하여 되메워지는 시간이 짧고, 웅덩이의 이동속도가 빠른 것을 보여주고 있으며, 수치모의 결과는 실내실험 결과에 잘 일치하였다.

• 한국해양학회지
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• 제30권4호
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• pp.288-301
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• 1995

적도 태평양 클라리온-클리퍼톤 균열대 사이의 한국심해 연구(KODOS)지역에서 채 취된 3개의 퇴적물 코아에 우라늄계열 비평형 기법을 적용하여 퇴적율과 입자교란율이 추정되었다. 과잉 토륨-230 방사능과 과잉 토륨-230/토륨-232 방사능비의 수직분포로 부터 추정된 퇴적율은 연구지역의 남동부 지역에서 천년 동안 수 밀리미터로 추정되었 으며, 북서부에서는 천년당 일 밀리미터 이하로 추정되었다. 퇴적물 시료의 방수에서 과잉 토륨-230 방사능과 과잉 토륨-230/토륨-232 방사능비가 일정한 수직분포를 보이 며 이는 저서생물등에 의한 입자 교란작용의 영향인 것으로 사료된다. 과잉 납-210의 수직농도 분포를 근거로 퇴적물 상부층과 하부층의 입자교란 속도를 추정하기 위하여 "2상자" 이류-확산 입자혼합 모델을 이용하였다. 입자혼합계수는 상부층에서는 수 10$cm^2$/y이며 하부층에서는 일 내지 수 $cm^2$/y로 추정되었다./y로 추정되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권5호
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• pp.5-11
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• 2015

지하수 내에 영양염류와 중금속 등의 오염물질이 동시에 존재하는 경우 두 가지 이상의 반응성 매질을 적용한 연속식 반응벽체공법이 적용될 수 있다. 본 연구에서는 영양염류 오염물질인 암모늄과 인산염, 그리고 중금속인 카드뮴의 복합오염물질의 제거를 위해 제올라이트와 제강슬래그를 반응성 매질로 구성한 연속식 반응벽체공법의 적용성을 평가하였다. 흐름 조건을 모사한 주상실험을 수행하여 제올라이트와 제강슬래그와의 연속반응에 의한 오염물질의 제거효과를 평가하였다. 주상실험결과는 비평형 이류확산 모델을 적용하여 주상실험에서의 비평형 반응을 해석하였다. 주상실험을 통해 제올라이트는 암모늄 제거에 효과적이며 제강슬래그는 인산염과 카드뮴 제거에 효과적임을 확인하였으며, 연속식 반응벽체 구성 시 제올라이트와 제강슬래그 순서로 반응시키는 조건이 효과적인 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.33-43
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• 2010

지열은 고효율 신재생에너지로 각광을 받고 있으며 건축물의 냉난방 설비 시스템으로 활용이 점차 확산되고 있다. 지열 히트펌프 중에서 지하수를 열원으로 사용하는 단일심정(Standing column well)은 특히 효율이 높고 초기설치비용이 저렴하며 국내 지반 수리조건에 적합하다. 반면, 국내에는 아직 SCW의 성능을 평가할 수 있는 수치해석 모델이 없으며 국내 자료를 적용한 수치해석이 수행된 바 없다. 본 연구에서는 SCW 수치해석 모델을 유한체적해석 프로그램을 이용하여 구축하였다. 수치적 모델은 수리 열 연계해석을 수행하여 열이류, 대류, 전도를 모두 모사한다. SCW 모델은 미국과 국내에서 계측된 현장 데이터를 통하여 검증하였다. 비교 결과 본 연구에서 구축된 수치해석 모델은 정확하게 SCW의 거동을 예측할 수 있는 것으로 나타났다. 검증된 수치해석 모델은 동반논문에서 매개변수연구에 활용되었다.

• International Union of Geodesy and Geophysics Korean Journal of Geophysical Research
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• 제22권1호
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• pp.1.1-15
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• 1994

열대 대서양의 해표면으로부터 500m 깊이까지의 계절별 담수 및 염분의 수송량과 방향을 조사하기 위하여, 먼저 연속방정식과 염분보존방정식에서 각각 이론적인 계산방법을 유도하고 관측자료를 사용하여 수송값들을 얻었다. 담수(강수량, 증발량, 그리고 강물방출량)의 기후자료에서 계산된 표면의 당수발산장을 북쪽에서 남쪽방향으로 적분하여 담수수송값을 얻었디. 연간 담수수송량의 방향은 북향으로 수송량은 적도부근에서 가장 적었고 (0 Sv), $12^{\circ}N와{\;}20^{\circ}{\;}N$부근에서 가장 많았다(0.3 Sv). 게절별 수송량의 크기는 북향 1.35 Sv괴 남향 O.45 Sv의 사이의 값을 보였고 강한 북향 수송량이 여름과 가을사이의 전이기간에서 나타났다. 이러한 계절별화는 지역적인 담수저장의 변화 뿐만 아니라 열대 수렴대의 이동과 관련이 있었다. 1900~86 기간의 염분관측값을 객관분석(objective analysis)한 후, 연간 및 계절별 염분 수송값을 계산하는데 사용하였다. 수평이류에 의한 염분수송량이 수형확산에 의한 수송량과 균형을 이룸으로 해서 연간 수송량은 없었다. 딘지 수평확산에 의한 염분수송량은 북향이었고 $15^{\circ}{\;}N$에서 최대값($5{\times}10^6kg/s$)을 보였다. 계절별 수송량의 크기는 북향 $30{\times}10^6kg/s$과 남향 $35{\times}l0^6kg/s$사이의 범위내에 있었다. 계절별 수송방향은 여릉과 가을사이의 기간을 제외하고 다른 기간에서 북향이었다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제3권4호
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• pp.263-271
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• 2016

본 연구에서는 호소 수체에 산소를 포기시켜 주는 마이크로 버블 발생장치를 충남 아산에 위치하고 있는 죽산호에 설치하여 수체에 미치는 수리학적 영향반경과 용존산소 (DO) 농도 분포를 조사하였다. 수체에 미치는 수리학적 영향반경은 로다민 염료를 이용한 추적실험을 하였으며, 마이크로 버블 제트류의 수평방향으로 총 160 m 길이의 가이드라인을 설치하여 10 m 지점마다 수심 1 m, 2 m, 3 m에서 로다민 농도, 수온, DO 등을 측정하였다. 죽산호의 로다민 배경농도는 $0.3-0.5{\mu}g/L$이었고, 용액 주입 후 15분 이내에 20-40 m 거리까지 확산되었으며, 거리 50-120 m의 수심 2 m 지점에서 로다민 농도가 $3.1-12{\mu}g/L$를 나타냈다. 본 연구결과로부터 마이크로 버블 발생장치의 제트류에 의한 직접적인 영향 범위는 40-50 m이고, 그 이후에는 이류 및 확산에 의한 영향으로 120 m까지 이동하는 것으로 나타났다. 수중 DO 농도는 경과시간과 이격 거리에 상관없이 7.4-12.6 mg/L의 농도를 유지하였고, 마이크로 버블 적용 전의 호소 바닥층 DO 0.2 mg/L에서 운영 후 8.0 mg/L 이상으로 DO가 개선되는 것으로 나타났다. 본 연구 결과에 의하면 마이크로 버블 포기 기술은 농업용 호소의 수질 관리와 개선에 기여할 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.181-194
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• 2013

산사태는 토사, 거석, 유목 등 산사태 물질의 중력사면 이동현상이다. 산사태는 수리학적, 지형학적, 지반공학적 요인에 따라 다양한 흐름 및 퇴적특성을 보인다. 흐름특성은 아주 느리게 움직이는 산사태(활동, 이류 등)에서 아주 빠르게 움직이는 산사태(토석사태, 토석류 등)까지 다양하다. 이런 점에서 산사태 발생과 확산 메커니즘의 이해를 위해 전단변형률에 따른 전단강도특성에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 한국형 산사태에 적합한 링 전단시험장치의 개발과 활용성에 대한 것이다. 링 전단시험장치는 산사태 유형별 피해 및 영향성 평가에 사용되는 전단강도를 측정할 수 있으며, 전단속도에 따른 산사태의 유동성을 평가하기 위한 장치이다. 비배수 전단강도 측정용 링 전단시험장치는 기존에 개발된 링 전단시험기의 수정보완형으로 '포화-압밀-배수-전단' 순으로 시험조건을 자유롭게 조절할 수 있다. 링 전단상자내 흙 시료의 전단강도의 정확한 측정을 위해 미끄럼 방지, 밀폐성 및 회전성 향상 기능을 갖춘 시험장치이다. 링 전단시험장치는 모래와 자갈 시료에 대한 예비실험을 수행하였으며 기존 시험결과와 비교하여 신뢰할 만한 결과를 확인하였다. 회전속도 100 mm/sec 로 구속할 때 배수조건에 따른 일시적 액상화 현상으로 인한 강도저하 현상이 관측되며, 전단면에 따른 입자파쇄 현상이 뚜렷하게 나타났다. 마지막으로 토석류 유변학에 기초하여 링 전단시험장치를 이용한 산사태 유동성 평가기법을 제안하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제11권4호
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• pp.281-291
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• 2013

KURT(KAERI Underground Research Tunnel) 부지 부근에 가상의 처분장을 설정하고, 해당 부지의 세 지점에서 방사성폐기물로부터 누출된다고 가정한 방사성 핵종의 이동 시간을 계산하였다. 핵종의 이동 경로는 핵종 누출 지점에서 천부 지하수대까지로 설정하고 KURT 주변 지하수 유동계 모의를 통해 결정하였다. 세 지점은 지하수가 빠르게 유동하는 구조(highly water-conductive feature)를 지나가기 때문에 천부 지하수까지 도달하는데 상대적으로 적은 시간이 걸리는 지점으로 선정되었다. 핵종의 이동 시간은 TDRW(Time-Domain Random Walk) 기법을 통해 계산하였다. 지하수 내의 핵종의 이동 시간을 계산하기 위해, 이류(advection)와 분산(dispersion) 이외에 암반 기질(rock matrix)로의 확산(diffusion)과 기질 내부에서의 흡착(sorption)이 고려되었고, 핵종의 붕괴 및 변환에 의한 영향도 몇 개의 붕괴 사슬(decay chain)을 이용하여 계산에 반영하였다. 계산 결과를 보면, 지표 부근의 천부 지하수에 도달하는 핵종의 시간당 이동량(mass flux)은 복수의 이동 경로뿐만 아니라 핵종의 반감기와 암반 기질 내에서의 핵종의 흡착 분배 계수에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 따라서 보다 안정적이고 불확실성이 감소된 심지층 처분장의 안전성 평가를 위해 우선적으로 필요한 사항으로는, 장반감기 핵종에 대한 평가가 이동 과정 이외에 저장 용기에 들어있는 상태에서부터 면밀하게 이루어져야 하고, 암반 기질에서 발생하는 핵종의 흡착 과정이 심부 현장 조건을 반영하여 평가되어야 할 것으로 생각된다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제32권11_12호
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• pp.692-704
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• 2005

컴퓨터 하드웨어의 급속한 발전으로 그래픽 프로세서 유닛(Graphics Processor Units : GPUs)은 굉장한 메모리 대역폭과 산술 능역을 보유하게 되어 범용 계산에 많이 활용되고 있으며, 특히 계산 집약적인 물리 기반 시뮬레이션(physics based simulation)의 GPU 구현이 활발하게 연구되고 있다. 물리 기반 시뮬레이션의 기본이 되는 미분방정식 풀이 과정에서 삼중대각행렬(tridiagonal matrix) 시스템은 유한차분(finite-difference) 근사에 의해서 자주 나타나는 선형시스템으로 물리 기반 시뮬레이션 관점에서 삼중대각행렬 시스템의 빠른 풀이는 중요한 연구 분야이다. 본 논문에서는 GPU에서 삼중대각행렬 시스템 풀이를 빠르게 구현할 수 있는 방법을 제안한다. 벡터 프로세서(vector processor) 계산에서 삼중대각행렬 시스템 풀이 방법으로 널리 사용되는 cyclic reduction 또는 odd-even reduction 알고리즘을 GPU에서 구현하였다. 본 논문에서 제안한 방법을 삼중대각행렬 시스템 풀이 방법으로 잘 알려져 있는 Thomas 방법과 GPU를 이용한 선형시스템 풀이에서 좋은 성과를 보이고 있는 conjugate gradient 방법과 비교할 때 상당한 성능 향상을 얻을 수 있었다. 또한, 열전도(heat conduction) 방정식, 이류 확산(advection-diffusion) 방정식, 얕은 물(shallow water) 방정식에 의한 물리 기반 시뮬레이션의 GPU 구현에 본 논문에서 제안한 방법을 사용하여 1024x1024 격자의 계산 영역에서 초당 35프레임 이상의 놀라운 성능을 보여주었다.

• 한국지리정보학회지
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• 제6권3호
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• pp.151-161
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• 2003

본 연구에서는 최근 해양, 대기, 육지환경을 동시에 관측할 수 있는 미국 첨단관측 위성 Terra/MODIS(moderate-resolution imaging spectroradiometer) 자료와 동중국해 북부해 역에의 현장 관측치를 이용하여 동중국해에서 탁한 해수의 수평 분포에 대한 동 하계 변동 규모를 정량화하고자 하였다. 국립수산과학원에서 2001년 6월부터 실시간 직접 수신한 MODIS 위성의 36개 채널 자료 중, 공간해상도가 250m인 채널 1(620~670nm) 및 공간해상도 500m인 채널 4(545~565nm)와 채널 3(459~479nm)을 합성한 RGB(red, green, blue) 디지털 영상자료를 이용하였다. 중국 연안측과 같이 수심이 얕은 동중국해역에서 발생되는 탁수의 수평 공간 분포 영역은 동계의 경우 강한 풍속과 수온약층의 소멸현상 등으로 수평면적이 평균 $232,000km^2$였다. 하계의 경우 비교적 약한 풍속과 강한 수온약층의 존재 등으로 수평면적이 평균 $71,000km^2$로 나타나, 동계 탁수의 수평적 분포 면적이 하계보다 약 3배 커지는 것으로 나타났다. 탁수의 수평면적 변동은 하계의 경우 10~20m 등수심선과, 동계의 경우 50m 등수심과 대략적으로 일치하는 분포를 보였다. 동계는 50m 이천까지의 수심에서 재부상한 부유물질이 표층에서 바람 또는 이류에 의해 50m 수심보다 깊은 해역의 표층으로 수평확산되어 탁수가 단지 표층에 국한되어 분포하는 것으로 추정되었다.