• 한국수자원학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.587-595
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• 1997

비포화 흐름에 관하 실험은 토양내 물의 이송특성을 밝히는 매우 중요한 의미를 가지고 있다. 하지만 Tensiometer와 같은 전통적인 측정방법은 비교적 길기 때문에 함수량이 급격하게 변하는 비정상류 비포화흐름을 측정하는데 상당한 어려움이 따른다. 본 연구에서는 TDR을 이용하여 이러한 문제를 해결할 수 있는 함수량 측정방법을 소개하고자 한다. TDR은 구형파를 발생시키는 함수방생기와 반향파를 분석하는 오실로스코프로 구성되어 있다. 토양속에 설치된 탐침을 지나는 구형파는 임피던수가 변하는 지점에서 반향되며 주변토양의 우전율상수 변화에 따라 전파속도가 달라지게 된다. 이 때 토양내 함수량은 함수량에 따른 반향시간특성을 이용하여 추정되어진다. TDR을 이용하는 함수량측정의 검증실험에 의하면 오븐 건조한 함수량에 대한 TDR측정 함수량의 오차율이 3.5% 이내 이었다. 따라서 TDR은 국내토양에 대한 비정상류 상태의 비포화흐름을 측정하는데 매우 훌륭한 실험장치로 판단된다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제16권2호
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• pp.108-119
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• 2004

안목항의 방파제 확장 건설로 인하여 항 남측에 심각한 침식현상이 광범위하게 발생하고 있는 데 본 연구에서는 이를 규명하기 위하여 수지 분석법과 수치 해석적 방법이 수행되었다. 또한 효율적인 연안통합관리를 위한 주기적인 관측 및 분석 시스템의 필요성을 강조하고 상세한 표사 이동의 변화를 제공하는 수치모형 시스템이 제시되었고 연안관리의 측면에서 어떻게 활용될 수 있는 지 안목항 침식 문제를 통하여 살펴보았다. 수치모형 시스템은 토사의 재부상율과 중력에 의한 침강율의 차이로 해저면의 변화를 산정하는 데 파랑 변형, 해빈류, 그리고 부유사 이송 및 확산 예측 모형과 결합되었다. 또한 침강율 산정 시 필요한 수심 평균 부유사 농도와 해저면 부유사 농도의 새로운 관계가 부유사 수직구조의 수학적 분석으로부터 제시되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권12호
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• pp.45-56
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• 2013

기존 연구를 통해 혼합토 강도예측에 있어 Abrams 방정식이 효과적으로 적용될 수 있으며 점토 함수비와 시멘트 함유율의 비는 강도를 결정짓는 가장 주요한 인자임이 제시되었다. 본 연구에서는 혼합토 실내시험을 통해 점토 함수비-시멘트 함유율 및 재령일에 대한 일축압축강도 변화를 분석하였으며, 회귀분석을 통해 각 배합조건별 Abrams 방정식 상의 계수값 변화 및 재령일에 대한 예측식을 제안하였다. 특정 상수값으로 고려되었던 B 계수는 재령일에 따라 변화하는 값으로서, 최종적인 혼합토 강도에 미치는 영향을 분석한 결과 재령일에 따른 변수형태의 고려가 적정한 것으로 나타났다. Abrams 방정식을 통해 $w_c/C$, 재령일을 변수로한 일축압축강도의 조건별 상호 관계식을 구성하였으며, 각 계수별 회귀분석 결과는 특정 배합조건에서의 혼합토 강도값을 이용한 임의 조건에서의 강도예측에 적용될 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.202-206
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• 2011

본 연구에서는 정체성 수역인 신갈호를 대상으로 저층 퇴적물의 오염물질에 대한 조사를 실시 하였다. 신갈호 저층 퇴적물의 분석 결과, 함수율의 범위는 49.0~68.2%로 조사되었으며, 평균 함수율은 60.8%로 나타났다. 함수비의 경우에는 지점별 96.1~214.6%의 넓은 범위를 보였으며 평균 함수비는 165.8%로 조사되었다. 퇴적물의 pH는 모든 지점에서 산성을 띄었으며, 하류부로 갈수록 더욱 낮아지는 경향을 보였다. 입도분석 결과, 토성은 SL(사양토) 및 SiL(실트질양토)로 나타났으며, 이러한 토성분포는 입자별 침강속도에 의한 것으로 퇴적물의 지점별 이 화학적 특성에 많은 영향을 줄 것으로 판단된다. 유기물 함량 분석결과, 강열감량의 경우 8.22~11.36%로 평균 10.22% 의 유기물 함량을 보였으며, COD는 24,92 mg/kg~27,38 mg/kg의 값으로 평균 26,16 mg/kg로 조사되었다. 영양물질 함량 분석결과, T-N의 경우 신갈호 저층 퇴적물 평균 2,916 mg/kg의 질소 함량을 보였으며, T-P의는 평균 710 mg/kg로 조사되었다. 영양물질 함량 분석결과 하류부로 갈수록 높아지는 경향을 보였으나 총질소의 경우 지점별 비슷한 값을 보인 반면, 총인은 지점별 큰 차이를 보였다. 퇴적물의 중금속 함량은 Cd, Cu, Zn, $Cr^{6+}$, Pb을 분석하였으며, Cd 0.10~0.12 mg/kg, Cu 18.33~20.67 mg/kg, Zn 82.73~110.15 mg/kg, $Cr^{6+}$ 0.78~0.93 mg/kg Pb 11.04~14.53 mg/kg의 범위를 보였으며, 지점별로 큰 차이를 보이지 않았다. 본 연구의 자료는 신갈호 유역의 개발계획 및 준설 검토에 대한 유용한 자료로 활용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제7권1호
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• pp.181-190
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• 2003

수렴-제한법은 수학적 모델 및 지반응답곡선을 통하여 터널안정조건을 평가하는 방법이다. 본 연구에서는 수치적 모델에 의하여 수렴-제한법을 검토하였다. 이 방법은 수학적 모델을 위한 기본가정이 필요 없고, 일반 형태의 터널에 적용할 수 있다. 본 연구결과에 따르면 2차원 수치해석에서 사용되는 숏크리트 강성변화 및 하중분담율은 중요한 요소가 아니며, 지반응답곡선과 지보반응곡선은 상호의존적인 것으로 나타났다. 터널구조는 지반과 지보의 상호작용에 의하여 분석되어야 한다. 그러므로 합리적인 터널설계를 위해서 터널의 안정성은 지반응답곡선에 의한 정성적 판단과 수치해석에 의한 정량적 검토가 필요하다.

• 한국항해항만학회지
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• 제37권4호
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• pp.351-357
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• 2013

우리나라는 전 세계적으로 많은 원유를 수입하는 국가 중 하나이다. 그리고 국내 몇몇 항들은 수입한 원유를 육상시설로 이송하기 위한 원유브이를 운영하고 있다. 이러한 상황에서 최근 울산항은 울산 신항의 개발에 따른 방파제 신설로 기존에 설치되어 있는 원유브이를 이설하고, 추가적으로 1기의 원유브이를 신설할 예정이다. 이에 따라 이설 및 신설하고자 하는 원유브이의 최적 위치 설정이 필요하게 되었는데 현재 국내외적으로 원유브이 위치 설정에 대하여 체계적이고 일관된 기준이 수립되어 있지 않은 실정이다. 이에 본 연구에서는 국내외 원유브이 설치 운영 사례에 관한 선행 연구 자료를 분석 검토하고, 관련 기관 및 전문가 의견 수렴 결과를 바탕으로 한 분배율을 제시하고, 단순가중치 첨가법(SAW)을 이용하여 원유브이 설치 기준을 제시하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.2610-2616
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• 2014

이젝터는 펌프의 일종으로서 고압의 유체가 지닌 압력에너지를 이용하여 흡입 유체를 빨아들여 이송하는 기계장치이다. 본 논문은 유한체적법 기반의 CFD 분석을 이용하여 이젝터의 성능에 영향을 미치는 혼합실 형상에 따른 영향을 조사하였다. 혼합실 내부의 노즐 직경과 노즐목 길이, 그리고 노즐 끝단과 유체가 외부로 빠져나가는 디퓨저 입구까지의 거리를 변화시키면서 성능을 좌우하는 흡입유체가 가장 잘 흡입되는 최적의 조건을 조사하였다. 연구 결과 이젝터의 성능은 노즐의 직경이 가장 큰 영향을 나타내는 것을 확인하였다. 혼합실 내부 노즐의 직경이 감소함에 따라 혼입율이 증가하는 것을 확인하였고 노즐 직경이 증가할수록 혼입율이 감소되는 것을 확인하였다. 반면 노즐목 길이, 노즐끝단과 디퓨저 입구까지의 거리에 대한 영향은 미비한 것으로 확인되었다. 마지막으로 CFD분석 자료를 토대로 인공신경망을 이용하여 더욱 구체적인 이젝터 혼합실 형상, 노즐 직경 23.8mm를 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.136-136
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• 2019

원형 실린더를 주변 흐름에 관한 연구는 오랜 기간 유체역학 전 영역에서 모형실험이나 수치모형으로 광범위하게 연구되었다. 이 흐름은 하천의 교각이나, 바다의 시추선과 같은 수공구조물 주변에서 관측된다. 난류와 와류가 공존하는 복잡한 특성 때문에, 이 흐름은 수공학에서 유사이송, 세굴, 오염물 확산 등에 영향을 준다. 본 연구는 실험실 수로에 설치된 원형 실린더(D=9cm) 후방의 근접 와류 구간에서(x/D<5) 유속을 ADV로 측정한 후, 난류 특성을 Power Spectral Estimation(PSE)와 Singular Spectral Analysis(SSA) 방법으로 연구하였다. PSE는 샘플 스펙트럼의 한계를 보완하고자 자료를 분할하고, window 함수를 적용하여 ensemble 평균을 구하는 경험적 방법이다. PSE를 이용하여 스펙트럼을 계산한 결과, 주 흐름 및 횡방향 흐름은 Inertial subrange에서 Kolmogorov의 가정과 일치하는 추세를 보였다. 그러나 수심방향 흐름의 스펙트럼은 -5/3보다 빠르게 감소하는 추세를 보였다. Inertial subrange 스펙트럼에서 난류 에너지 소산율은 원형 실린더에서 멀어짐에 따라 감소하는 추세를 보였고, 주 흐름방향과 횡방향 흐름은 비슷한 크기를 보였다. 난류 에너지 소산율과 동점성계수를 이용하여 Kolmogorov 길이, 유속, 시간 스케일을 계산했다. 난류의 운동에너지를 계산하기 위해 Triple decomposition 방법 중 하나인 SSA를 적용하였다. SSA는 유속행렬을 이용하여 고윳값과 고유벡터를 계산하고, 유속에서 기여도가 큰 부분을 추출하는 방법이다. SSA를 통해 실린더 후방 흐름에서 와류 성분과 난류 성분을 나누었다. 횡방향 흐름은 강한 와류로 큰 기여도를 갖는 고유벡터가 나타났지만, 주 흐름과 수심방향 흐름은 상대적으로 낮은 기여도를 갖는 고유벡터가 나타났다. 와류를 제외한 흐름에서 난류 운동에너지는 실린더와 멀어짐에 따라 감소하고, 흐름 중앙에서(y/D=0) 가장 큰 값을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.200-200
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• 2021

하천은 용수공급, 관개, 친수활동, 산업활동 등 인간의 활동에 중요한 역할을 한다. 이에 따라 수질관리는 필수적이며 유기물, 중금속, 화학물질 등의 용존물질들은 수질문제에 직접적으로 영향을 미친다. 따라서 하천에서의 용존물질의 혼합 거동을 파악하기 위한 연구가 지난 수십년간 이루어지고 있다. 하천 흐름에 따른 오염물질의 이동 및 확산 거동을 예측하기 위하여 1차원 추적모형이 활용되는데, 그 중 하천저장대 모형(Transient Storage Model, TSM)은 자연하천의 복잡하고 불규칙한 수리·지형적인 특성을 단순하게 반영할 수 있다는 장점때문에 가장 많이 사용된다. 하지만 TSM은 매개변수에 대한 의존성과 불확도가 크며, TSM의 저장대에서의 농도분포에 대한 지수함수형태의 모델링이 하상간극수역(Hyporheic zone)에서의 저장대 특성을 반영하기에 구조적으로 부정확하다는 단점이 제기되고 있다. 최근 이러한 TSM의 단점을 보완하고 하천에서의 저장대 메커니즘을 보다 정확하게 구현하고자 체류시간분포(residence time distribution)를 이용한 확률론적 저장대 모델링 프레임워크가 등장하고 있다. 본 연구에서는 본류대와 저장대에서의 오염물질의 체류시간분포를 분리하여 해석하고 이를 전달함수(transfer function)를 이용한 합성곱으로 결합한 형태의 프레임워크를 적용하여 모델링하였다. 상기의 모형을 검증하기 위하여 2019년 감천의 4.85km 구간에서 추적자 실험을 실시하였다. 실험 당시 유량은 12.9 m³/s로 풍수기에 해당되며 평균 유속은 약 0.6 m/s로 측정되었다. 모형의 매개변수는 추적자 실험으로부터 최적화 기법을 통해 역모델링기법으로 결정하였다. 제안된 모형에 의한 모의 결과를 추적자 실험에서의 농도측정자료와 비교한 결과, 평균 0.988의 결정계수를 보여 매우 높은 정확도를 보이고 있음을 알 수 있었다. 저장대특성을 나타내는 농도곡선의 꼬리부에 대하여 같은 조건에서 1차원 이송-분산(ADE) 모형, TSM의 모의결과와도 비교한 결과 본 모형은 추적자 실험 농도측정 결과와 평균 0.195의 오차율을 보이며, 이는 ADE 모형과 TSM의 오차율인 14.03과 1.866에 비해 매우 정확한 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권1호통권53호
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• pp.59-68
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• 2009

파이핑에 의한 제방 사고의 원인은 설계과정에서 파이핑 현상에 대한 정확한 이해 없이 단순 적용되는 검토과정이 문제의 한 원인이 된다. 이에 본 연구는 사질토 지반에 가까운 제방단면에 sheet pile을 타입할 때 굴착면에서 기존의 파이핑 검토 방법들을 비교 분석하였다. Terzaghi 방법과 한계동수경사 방법에서 안전율은 각 방법에 따라 최대 2배의 차이를 보였다. 그리고 한계유속 방법은 설계인자를 어떻게 판정하느냐에 따라 큰 편차를 나타내었다. 결론적으로 기존의 파이핑 해석방법을 모든 지반 조건에 일률적으로 적용하기 보다는 지반 조건에 따라 각 해석방법이 가지는 특성을 이해하고 적용해야할 것이다.