• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.15 no.1
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• pp.241-251
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• 1991

The present simulation model relies on a new approach of the heavy particle motion in a turbulent flow considering the time and space correlation to the Lagrangian point of view. The turbulent field is, here, assumed that its characteristic scales are random and follow a Poisson's distribution. Using this model, we have computed the trajectory of each particle, that is, its velocity and position at each time in order to study the dispersion of particles in a grid turbulent flow. The computed results have been compared to the corresponding experimental data. Due to the complex mechanism of turbulence and the theoretically and experimentally lacking information, we had to make some assumptions for simplifying the situation, but we have found the good agreement between simulated and measured results. In particular, the application of the present method on the Lagrangian correlation of particle provides an interesting alternative to the usual computational methods.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.15 no.1
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• pp.252-261
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• 1991

A particle trajectory model to simulate two-phase particle-laden crossjets into two-dimensional horizontal free stream has been developed to study the variations of the jet trajectories and velocity variations of the gaseous and the particulate phases. The following conclusions may be drawn from the predicted results, which are in agreement with experimental observations. The penetration of the two-phase jet in a crossflow is greater than that of the single-phase jet. The penetration of particles into the free stream increases with increasing particle size, solids-gas loading ratio and carrier gas to free stream velocity ratio at the jet exit. When the particle size is large, the solid particles separate from the carrier gas , while the particles are completely suspended in the carrier gas for the case of small size particles. As the particle to carrier gas velocity ratio at the jet exit is less than unity, the particles in the vicinity of the jet exit are accelerated by the carrier gas. As the injection angle is increased, the difference of the particle trajectory from that of the pure gas becomes larger. Therefore, it can be concluded that the velocities and trajectories of the particle-laden jets in a crossflow change depending on the solids-gas loading ratio, particle size, carrier gas to free stream velocity ratio and particle to gas velocity ratio at the jet exit.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2008.11a
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• pp.17-17
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• 2008

3차원 입자 모델을 이용하여 $12\;mm{\times}625\;mm$ 크기의 평판형 마그네트론 스퍼터링용 음극에서 전자의 운동을 해석하였다. 전자와 중성 가스 입자의 충돌은 모두 세 가지를 고려하였으며 Runge-Kutta 4th order 방법을 이용하여 전자의 궤적을 계산하였다. 400 eV의 전자는 5 mTorr의 압력에서 알곤과 평균 8 - 12회 이온화 충돌 후 집중 방전 영역에서 벗어났으며 문헌에 보고된 2차원 실린더형 마그네트론에서 보고된 값보다 작았다. 마그네트론의 집중 방전 특성은 전자와 중성의 소각 산란에 의해서 주로 발생되었으며 이온화 충돌에 의해서 발생되는 2차 전자는 충돌 위치에서의 자기장 값에 의해서 궤적이 결정되었다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.4 no.1
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• pp.23-30
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• 1995

분류층 가스화기 설계를 위한 일차연구로서 가스화기 종횡비, 주입方法, 선회강도 및 주입속도 등에 따른 비반응 난류장 특성을 수치해석적 방법에 의해 파악하였다. 수치해석은 검사체적에 기초한 Patankar의 유한차분방법을 이용하였으며 압력과 속도의 연계문제는 SIMPLEC 알고리즘을, 레이놀즈 전단력은 K- 난류모델을 사용하였다. 입자궤적 계산은 공기역학적 향력만을 고려하였으며 비선형적인 공기저항력에 의한 난류변동상관모델은 고려치 않았다. 이차공기 주입방법(parallell injection과 nonparallel 3$0^{\circ}C$ imjection)에 따른 수치해석을 수행하여 Ar tracer의 질량분율 및 기타 속도에 대한 實驗資料와 비교하여 만족할 만한 結果를 얻었다. 나아가서 假想的인 가스화기 모델을 대상으로 가스화기의 종횡비, 선회강도, 주입속도 및 주입각 등에 따른 와류 形成 위치 등을 포함한 유동장 특성 및 입도에 따른 궤적분석을 시도하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• v.41 no.1
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• pp.31-39
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• 2016

Background: It is necessary to consider the overall countermeasure for analysis of nuclear activities according to the increase of the nuclear facilities like nuclear power and reprocessing plants in the neighboring countries including China, Taiwan, North Korea, Japan and South Korea. South Korea and comprehensive nuclear-test-ban treaty organization (CTBTO) are now operating the monitoring instruments to detect radionuclides released into the air. It is important to estimate the origin of radionuclides measured using the detection technology as well as the monitoring analysis in aspects of investigation and security of the nuclear activities in neighboring countries. Materials and methods: A three-dimensional forward/backward trajectory model has been developed to estimate the origin of radionuclides for a covert nuclear activity. The developed trajectory model was composed of forward and backward modules to track the particle positions using finite difference method. Results and discussion: A three-dimensional trajectory model was validated using the measured data at Chernobyl accident. The calculated results showed a good agreement by using the high concentration measurements and the locations where was near a release point. The three-dimensional trajectory model had some uncertainty according to the release time, release height and time interval of the trajectory at each release points. An atmospheric dispersion model called long-range accident dose assessment system (LADAS), based on the fields of regards (FOR) technique, was applied to reduce the uncertainties of the trajectory model and to improve the detective technology for estimating the radioisotopes emission area. Conclusion: The detective technology developed in this study can evaluate in release area and origin for covert nuclear activities based on measured radioisotopes at monitoring stations, and it might play critical tool to improve the ability of the nuclear safety field.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.34 no.1
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• pp.11-18
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• 2022

In order to improve the accuracy of particle tracking prediction techniques near the Korean Strait, this study compared and analyzed a particle tracking model based on a seawater flow numerical model and a machine learning based on a particle tracking model using field observation data. The data used in the study were the surface drifter buoy movement trajectory data observed in the Korea Strait, prediction data by machine learning (linear regression, decision tree) using the tide and wind data from three observation stations (Gageo Island, Geoje Island, Gyoboncho), and prediciton data by numerical models (ROMS, MOHID). The above three data were compared through three error evaluation methods (Correlation Coefficient (CC), Root Mean Square Errors (RMSE), and Normalized Cumulative Lagrangian Separation (NCLS)). As a final result, the decision tree model had the best prediction accuracy in CC and RMSE, and the MOHID model had the best prediction results in NCLS.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1994.05a
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• pp.28-38
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• 1994

분류층 가스화기 설계를 위한 일차연구로서 가스화기 이차공기 주입방법에 따른 비반응 난류장에 대한 수치해석을 검사체적에 기초한 유한차분방법을 이용하여 수행하였다. 압력과 속도의 연계문제는 SIMPLEC 알고리즘을, 레이놀즈 전단력은 k-$\varepsilon$ 난류모델을 사용하였다. 입자궤적 계산은 공기역학적 항력만을 고려하였으며 비선형적인 공기저항력에 의한 난류변동상관모델은 고려치 않았다. 이차공기 주입방법(parallel injection과 nonparallel 3$0^{\circ}C$ injection)에 따른 수치해석을 수행하여 Ar tracer의 질량분율에 대한 실험자료와 비교하여 만족할 만한 결과를 얻었으며 이차공기의 주입각 및 기타 제반변수에 따른 유동장 변화를 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.95-95
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• 2022

남극에 상주하는 여러 과학기지 근처 해역에서 5 mm 이하의 크기를 가지는 미세플라스틱이 다량 발견되고 있으며, 그에 따라 과학기지에서 방출하는 방류수가 미세플라스틱의 지역 소스로 여겨지고 있다. 현재는 미세플라스틱의 오염 수준을 이해하는 정도에서 그쳤으며, 미세플라스틱의 물리적인 운송 메커니즘을 이해하고자 하는 시도는 상대적으로 부족한 실정이다. 남극 세종과학기지 근처에서도 미세플라스틱이 발견됨에 따라 본 연구에서는 과학기지 인근인 마리안 소만(Marian Cove)에서의 미세플라스틱 운송 메커니즘을 확인하고자 한다. 연구 대상 지역에서 미세플라스틱의 체류 시간은 짧기 때문에, 미세플라스틱에 생물오손 또는 풍화작용이 일어나기에는 충분하지 않은 시간이다. 따라서, 마리안 소만에서 발견된 미세플라스틱에 대해 연직 속도에 따라 확실히 가라앉는 그룹과 확실히 떠오르는 그룹으로 나누어 입자의 이송 메커니즘을 파악하였다. 해수 유동 모델과 파랑 모델을 결합하여 마리안 소만의 해수 흐름을 재현하였으며, 과학기지 방류 구 위치에서 방출된 미세플라스틱의 이송 경로는 라그랑지안 입자 추적(Lagrangian Particle Tracking) 방법을 이용하였다. 본 연구에서는 미세플라스틱의 궤적을 설명하기 위해 입자의 이송에 영향을 주는 힘을 결정할 수 있는 무차원 수 HK angle을 제안하였으며, 이를 이용하여 마리안 소만에서의 미세플라스틱 이송을 설명하였다. 대상 해역 내에서 확실히 떠오르는 그룹은 표층 흐름을 따라 해안선에 도달하였으며, 확실히 가라앉는 그룹은 방출 직후 빠르게 가라 앉으며 방출 위치 근처인 해저에 집적되었다. HK angle에 따르면, 마리안 소만의 연직 흐름이 강할 경우에는 미세플라스틱의 특성에 관계없이 해수 흐름을 따라 이송됨을 확인하였다. 더 나아가, 조석에 따라 미세플라스틱의 방출 시간을 달리하고, 방출 위치를 달리하여 모의함으로써 마리안 소만과 같이 작은 만에서 미세플라스틱 오염도를 줄이기 위한 적절한 방류수 방출 시간 및 위치를 제안하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.386-386
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• 2015

담수가 해수에서 흘러드는 하구에서는 성층이 관측되며 이것은 난류의 미세구조를 변화시키는 주요 원인으로 작용한다. 이러한 성층화 현상은 하구 내 부유사의 군집인 하구 최대혼탁수(Estuarine Turbidity Maximum, ETM)의 형성에 영향을 주게 된다. 본 연구는 성층의 하구 최대 혼탁수 생성 메커니즘에 관심을 두고 수치모델링을 활용한 미세 난류의 부유사 거동 분석에 초점을 두었다. 성층과 전단응력 사이의 난류 혼합을 대표하는 유동인 켈빈-헬름홀츠 불안정성(Kelvin-Helmholtz Instability)을 도입하고 성층 경계면 근처에서 부유사의 이송을 높은 레이놀즈수(Reynolds number) 유동에서 RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes Simulation)보다 다양한 규모의 에너지 획득이 가능하여 미세 난류 구조 재현에 장점을 갖는 Large-eddy Simulation(LES)를 활용하여 모사하였다. 여기에서, 부유사는 주위 유동의 물리적 특성 변화에 영향을 미치지 않는 Passive scalar로 가정하였으며 $6^{th}$-order Lagrangian 다항식 보간법을 적용하여 입자의 이동 속도를 계산하고 이를 시간에 대해 적분함으로써 이동 궤적을 추적하였다. 수치 모델 결과 Lock-exchange 유동 내에서 켈빈-헬름홀츠 불안정성이 발생함에 따라 경계면 주위에 위치한 부유사가 billow 내에서 트랩핑(trapping)되는 것을 보여주어 KH-billow 혹은 braids 내의 미세 난류에 의한 영향이 확인되었다. 본 연구에서는 LES를 활용하여 성층류 및 성층류 내의 부유사 혼합을 모사하여 난류의 정도에 따른 이동 궤적의 차이에 대해서 분석함으로써 성층의 난류 강도 저하에 따른 부유사의 군집으로의 영향에 대해 서술한다.

• The KSFM Journal of Fluid Machinery
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• v.14 no.6
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• pp.85-90
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• 2011

Recently, many high elevation fountain are constructed for the beauty of beach landscape. Typically, a fountain has several nozzles that shoots water upwards or at an angle into the air. But unfortunately, the weather and wind can cause the water soak nearby walkways and pedestrians. Therefore, in this study, a mathematical model of high elevation fountain is suggested to predict the actual travelling distance of water droplet by the wind. To simplify our treatment of the water flow and to avoid issues such as fluid dynamics and surface tension, we have adopted a particle model for the fountain water. The particles are assumed not to interact with each other, and do not deform during their flight through air.