• Journal of computational fluids engineering
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• v.19 no.1
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• pp.15-20
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• 2014

Accurate simulation of free-surface wave flows around a ship is very important for better hull-form design. In this paper, a computational fluid dynamics (CFD) code, termed SNUFOAM, which is based on the open source libraries, OpenFOAM, was developed to predict the wave patterns around a ship. Additional anti-diffusion source term for minimizing a numerical diffusion, which was caused by convection differencing scheme, was considered in the volume-fraction transport equation. The influence of the anti-diffusion source term was tested by applying it to free-surface wave flow around the Wigley model ship. In results, the band width of the volume fraction contours between 0.1 to 0.9 at the hull surface was narrowed by considering the anti-diffusion term.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2003.04a
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• pp.381-384
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• 2003

해안방조제에서 해수가 강물에 유출되는 현상은 생태계의 변화를 초래하고 강물을 농업에 이용할 수 없게 한다. 이런 현상을 방지하기 위하여 해수의 유출수량을 예측할 필요가 있다. 해수와 강물 사이의 지하수 흐름은 염도에 따른 밀도의 차이를 고려하여 연구되어야 한다. 또한, 담수와 염수의 혼합에 따른 물질의 이송 및 분산도 고려하여야 한다. 본 연구에서는 염도에 의한 밀도 차이에 따른 지하수의 흐름을 나타내는 지배방정식을 이용하여, 해안방조제에서의 해수가 강물로 유출되는 현상을 수치모사하였다. 수치모사 결과, 밀도 차이를 고려하지 않았을 때 발견할 수 없었던 지하수의 흐름이 생겼고, 밀도 차이로 인하여 해수의 유출 수량이 증가하였다. 따라서, 해안방조제의 해수의 유출수량 연구에서는 반드시 밀도 차이를 고려하여야 한다.

• Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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• v.5 no.4
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• pp.347-351
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• 2002

유입되는 담수의 영향을 크게 받는 한 하구 (미국 버지니아주의 요크강)의 크기별 식물성플랑크통의 역학에 대한 수리역학적 조절에 대한 조사를 위해 플랑크톤 생태계모델이 계발되었다. 모델은 요크강 하류의 상부층에서의 탄소 및 영양염의 분포를 나타내는 12개의 구성체 변수로 이루어져 있다. 빛, 온도, 바람, 해류 그리고 조수와 같이 이송과 혼합을 일으키는 물리적 변수들로 포함하고 있다. 모델은 포트란으로 계발되었고 Runge- Kutta technique을 이용해 미분방정식을 풀었다. 모델분석 결과, 크기가 큰 마이크로 식물성플랑크톤의 수화는 수체내의 생산보다는 이송이나 확산 때문에 나타나는 것임을 알 수 있었다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.35 no.5
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• pp.1061-1071
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• 2015

In the present study, the Navier-Stokes (N-S) equations delineating water flows inside porous media were derived applying Reynolds transport theorem in order to provide a basis for analyzing water wave problems inside the porous media. Then, the derived N-S equations were compared with the same species of equations in existing researches. Based on the N-S equations, a set of Boussinesq equations was then derived in such a form that the dispersiveness and nonlinearity of water waves inside the porous media can be properly reproduced. Finally, numerical analyses were carried out to demonstrate the validity of the equations. The reflection and transmission coefficients of porous breakwaters were calculated and compared with the results of existing hydraulic experiments. The numerical results showed a rather sensitive dependency on the virtual mass coefficient of grains constituting the porous media. The selection of the coefficient with zero turned out to give nice agreements with numerical and experimental results.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.35 no.2
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• pp.216-223
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• 2011

TVC is a kind of ejector which entrains low pressure working fluid by using the high pressure working fluid. While most papers relating with ejectors treat the working fluid as an ideal gas for convenience, the fluid doesn't behave as the ideal gas when phase change occurs. In this study, numerical analysis is conducted by applying Redlich-Kwong equation of state instead of ideal gas equation of state. Two turbulent models are compared for the better prediction and SST k-${\omega}$ model is preferred rather than realizable k-${\epsilon}$ model by comparison. Energy loss at the diffuser inlet and throat using the real gas equation of state is relatively greater than that using ideal gas law. For the real gas case, pressure increase due to shock train at the diffuser outlet is relatively smaller than the ideal gas case, but both cases have the same pressure increase due to a pseudo shock.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.100-100
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• 2017

하천에 유입된 오염물질의 2차원 혼합거동은 하천 주흐름에 의한 이송현상과 유속 성분의 수심평균 값에 대한 공간적 편차로부터 야기되는 분산현상으로 설명 할 수 있다. 이는 3차원 이송확산 방정식으로부터 수심 적분된 2차원 이송-분산 방정식으로 수학적 유도가 가능하며, 수심방향으로 적분하는 과정에서 발생되는 농도의 분산항은 Taylor Dispersion 개념에 기초하여 종방향 및 횡방향의 2차원 분산계수로 표현된다. Fischer(1978)는 연직방향 유속분포로부터 2차원 분산계수를 추정하는 해석해를 수학적으로 유도하였으나, 실제 하천에서 정밀한 연직방향 유속분포를 계측하는 것은 많은 비용 및 노동력을 초래한다. 따라서 선행 연구자들은 2차원 혼합모형의 분산계수를 산정하고자 실험적 방법으로써 추적자실험을 수행하였다. 추적자실험은 추적자 물질을 수체에 주입한 후 농도의 변화를 관측함으로써 추적자물질이 하천에서 이송 및 분산되는 과정을 이해하는데 유용하다. 기존의 추적자실험은 고정된 위치에서 농도를 계측하여 시계열적인 농도의 변화를 관측한 후, 오염운 동결가정을 통해 종,횡방향 분산계수의 산정이 가능하지만, 오염물질 농도의 공간적 분포를 얻기에는 한계가 있다. 본 연구에서는 기존의 추적자실험법의 한계를 극복하고자 형광물질을 이용한 추적자실험을 수행함과 동시에 드론에 장착된 디지털카메라를 이용하여 항공영상을 취득 및 분석하여, 하천에 주입된 형광물질의 농도분포를 시공간적으로 추출하는 기법을 개발하고, 이를 바탕으로 오염물질의 2차원 혼합거동을 분석하였다. 본 실험은 한국건설기술연구원의 안동하천실험센터의 A3실험수로에서 수행되었으며, 실험수로는 평균 하폭 5 m, 평균 수심 0.44 m, 유량 $0.96m^3/s$의 실제 소규모 하천과 유사한 축척을 가지고 있다. 추적자물질은 Rhodamine WT 용액이 사용되었으며, 실험수로 내 설치된 15개의 형광광도계(YSI-600OMS)를 이용하여 농도를 측정하였다. 항공영상의 취득을 위해 이용된 드론은 DJI-Phantom 3 Professional 이며, 3840x2160의 해상도로 초당 30 frame의 동영상으로 취득되었다. 영상의 정합 및 좌표화를 위해 RTK-GPS를 이용하여 12개의 지상 기준점의 좌표를 취득한 후, 사영변환을 통해 영상좌표를 지상좌표로 변환하였다. 영상의 픽셀값을 농도장으로 변환하기 위해 각 RGB 밴드의 픽셀값을 통계적으로 분석하여 농도장으로 변환하였으며, 영상으로부터 얻은 농도장은 형광광도계에 의해 실측된 농도와 결정계수 0.9이상의 수준으로 정확도를 나타냈다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.391-395
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• 2006

본 연구에서는 새로운 일차원 하천 흐름모형인 SNS(Super- aNd Sub critical flow model)를 개발하였다. 이 모형은 연속방정식과 운동량방정식을 상류이송기법을 이용하여 해석하고, 생성항을 처리할 수 있는 특별한 기법을 사용하고 있다. SNS 모형은 보나 여수로 등에서 발생하는 불연속 흐름을 모두 해석할 수 있고, 우리나라와 같이 하상의 변화가 매우 심한 하천에서도 쉽게 적용할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서 개발한 SNS 모형은 우리나라 하천에서와 같이 하상의 변화가 매우 심하고, 보와 같은 구조물이 많이 설치되어 있는 하천에서 추가적인 작업없이 바로 적용할 수 있다. 또한 댐 여수로와 같이 매우 빠른 흐름, 도수가 발생하는 흐름에서도 추가적인 내부경계조건없이 다양한 조건의 흐름을 해석할 수 있는 장점이 있다. 부정류 상태의 다양한 흐름을 모의할 수 있고, 상하류 경계조건을 고정하여 부등류를 모의할 수도 있다. 본 연구에서 개발한 SNS 모형은 우리나라의 특별한 상황에 대한 고려가 미흡하였던 기존의 모형에 비해 여러 가지 장점을 지니고 있기 때문에 국내 하천의 다양한 흐름조건에 널리 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1741-1745
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• 2006

본 연구에서는 하천에 유입되는 오염물질 중 대부분을 차지하는 비보존성 오염물질의 확산거동을 예측하기 위해 2차원 수심평균된 이송분산방정식에 유한요소모형을 적용하였다. 수치모형 구성을 위해 Galerkin법을 이용한 가중잔차법을 사용하였으며, 복잡한 하천경계를 보다 정확히 재현할 수 있도록 삼각 및 사각요소망의 혼용이 가능하도록 하였다. 모의대상 수질인자는 BOD, DO, 질소화합물, 인화합물, 수온, pH 및 대장균군수이며, 이 가운데 BOD와 DO는 상호 쌍을 이루는 방정식을 풀어야 하는 특수한 형태이므로 별도로 취급하였다. 순간주입 및 연속주입에 의한 비보존성 오염물질의 확산거동을 모의하였으며, 시간에 따른 민감도를 분석하기 위해 보존성 오염물질의 확산거동과 비교하였다. 해석해를 이용해 순간주입된 오염물질의 오염운을 구하는 식을 유도하고 해석해와 본 연구에서 개발한 수치모형에 의한 수치해를 비교하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.546-550
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• 2010

흐름과 장파에 의하여 발생되는 난류의 subgrid scale mixing effects를 고려할 수 있는 수심적분형 모형(depth-integrated model)을 제시하였다. 완전비선형의 수심적분형 모형은 약분산(weakly dispersive) 환경에서 흐름의 회전성(rotational)을 고려하도록 perturbation approach를 이용하여 유도되었다. 동일한 방법을 이용하여 수심적분형 이송확산방정식(depth-integrated scalar transport equation)을 유도하였다. 방정식은 4차정확도의 유한체적기법을 이용하여 해석하였으며, 다양한 혼합양상을 보이는 흐름에 대한 수치모의를 수행하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2007.02a
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• pp.177-180
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• 2007

Numerical simulations on the suspended load in the Do jang fish port are carried out. Suspended load is analysed by using the two-dimensional advection-diffusion equation. To describe behaviors of a pollutant in costal zone, a split-operator method is applied to the numerical model. The advection part is first solved by SOWMAC and then the diffusion part is solved by a three-level locally implicit scheme.