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가상경계법을 이용한 교량 내풍단면 유동장 수치해석 (Immersed Boundary Method for numerical Analysis of Bridge Section)

  • 김학선;이승수;노재근
    • 한국방재학회:학술대회논문집
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    • 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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    • pp.69-69
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    • 2011
  • 본 논문에서는 비정상 상태의 비압축성 유동장을 해석하기 위하여 물체맞춤격자방법이 아닌 가상경계법을 사용하였다. 가상경계법은 구조격자를 사용하여 구조물 경계면에서 Momentum Forceing을 사용하여 가상의 경계를 만들어 유동장을 해석하는 방법이다. Navier-Stoke 방정식의 수치 이산화 방법으로 Kim et al(1985)이 사용한 Fractional Step Method(FSM)을 사용하였다. 시간에 대하여 semi-implicit FSM를 사용하였고, 확산항에 대해서는 2차 정확도의 Crank-Nicolson Method를 대류항은 3차 정확도의 Runge-Kutta Method를 사용 하였다. 본 연구에서는 가상경계법을 이용한 유동장 해석이 교량 단면에 대하여 수치해석이 가능한지 검토하였다. 가상경계법은 현재 많은 연구가 유선형의 구조물에 대하여 수행되어 오고 있다. 교량 단면과 같은 각 진 구조물에 대한 검토는 아직 미비한 실정이다. 가상경계법에서 다루고 있는 구조물 경계면에서의 Momentum Forcing 방법이 유선형의 구조물에 맞추어 연구가 진행되었기 때문이다. 먼저 본 연구의 프로그램을 검증하기 위하여 원형 실린더에 대하여 가상경계법을 적용한 결과 Re 수 200에서 Strouhal Number, 양력계수, 항력계수를 이전 연구 결과와 비교하였다. Williamson(1988)과 Zhang(1995)의 연구결과와 유사한 결과를 얻을 수 있다. 그리고 교량의 단면과 같은 각진 구조물(Bluff Body)에 대하여 가상경계법 적용하였다. 본 논문의 연구에서 평가 대상으로 하고 있는 2차원 교량 단면에 대하여 유동장 해석을 하였다. 본 논문에서 정량적인 유체력과 유동장에 대한 비교 및 검토가 이루어지지 못했지만 압력장과 유선의 형태가 이론적인 값을 벗어나지 않고 있는 것으로 확인 되었다. Re 수 2700에서 전산 해석을 수행하였으며, 교량 단면 주위의 압력계수와 박리현상 그리고 후류에서의 Vortex shedding 현상이 모두 적절한 분포가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 가상경계법을 이용하여 각진 구조물에 대한 주위 유동장해석에 대한 가능성을 확인하였으며, 풍동실험과의 결과비교를 통하여 가상경계법을 이용하여 교량 단면 주위의 유동장 해석 결과를 정량적으로 비교할 것이다.

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해안면 유역의 실측 경사장과 경사도를 이용한 SWAT 토양유실량과 유사량 모의 평가 (Simulation of Soil Erosion and Sediment Behaviors with Measured Field Slope Length and Slope in Hae-an Watershed using SWAT)

  • 유동선;허성구;전만식;김기성;임경재
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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    • pp.1082-1086
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    • 2008
  • 소양강댐 유역에서 몇 년간 계속되는 고탁수 문제가 좀처럼 개선되고 있지 않는 실정이다. 탁수발생의 원인은 여러 가지가 있지만 농경지를 중심으로 유입되는 토양유실이 가장 직접적인 원인으로 지적되고 있다. 특히, 고랭지 농경지에서 소득 작물에 대한 연작피해 경감, 작물의 생산성 향상과 농민들의 소득 증대와 연관되어 무분별하게 농경지에 행해진 객토와 농약 및 비료는 수질 악화의 매우 큰 영향을 미치고 있다. 이러한 문제로 인하여, 토양유실량 추정을 위한 여러 모형들이 개발되었다. 이 중, SWAT 모형은 미국 농무성의 농업연구소에서 개발된 유역단위 모형으로 대규모의 복잡한 유역에서 장기간에 걸친 다양한 종류의 토양과 토지이용 및 토지관리 상태에 따른 수문과 유사 및 농업화학물질의 거동에 대하여 예측하기 위해 개발된 모형이다. 이 SWAT모형은 유역내 수문 및 유사 모의시, DEM을 기반으로 유역 평균경사도를 이용하여 경사도-경사장 관계식 산정 경사장을 유역내 모든 수문학적 반응단위 (HRU: Hydrologic Response Unit)의 동일하게 적용한다. 이는 SWAT 모의 유사량과 실측 자료에 있어서 큰 차이를 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 해안면 지역의 모든 농경지에 대해 강원발전연구원에서 전수 조사한 실측 경사장 및 경사도 자료를 반영할 수 있도록 소유역내 모든 HRU에 면적 가중 경사도/경사장을 할당해 주는 프로그램을 개발하여 준분포 모형인 SWAT의 단점을 극복하였다. 그 결과 유출량의 경우 면적 가중 실측경사장 및 경사도를 적용 유무에 따라 월 평균유량 3,951,537 m3/month, 3,953,947 m3/month로 2,410 m3/month의 큰 차이를 보이지 않았지만, 유사량의 경우 면적 가중 실측경사장 및 경사도 적용 하였을 경우 10,826 ton/month 이고, 기존 SWAT 예측 유사량은 월평균 3,642 ton/month으로 7,184 ton/month (66.4 % 차이) 큰 차이를 보였다. 이러한 결과는 SWAT 모형 적용시 경사장 및 경사도 산정에 따라, 유사량이 과소 또는 과대 평가 될 수 있음을 보여준다.

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멀티프랙탈 시·공간 격자강우량 생산기법의 수문학적 적용성 평가 : 충주댐상류유역 중심으로 (Hydrological Assessment of Multifractal Space-Time Rainfall Downscaling Model: Focusing on Application to the Upstream Watershed of Chungju Dam)

  • 송호용;김동균;김병식;황석환;김태웅
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제47권10호
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    • pp.959-972
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    • 2014
  • 본 연구에서는 멀티프랙탈 이론을 기반으로 시 공간 격자강우장 생산 모형을 충주댐 상류유역에 발생한 9개의 홍수 사상에 대하여 검증하였다. 이를 위하여 기상청의 레이더 강우자료에 대한 시공간 멀티프랙탈 특성을 분석하였으며, 로그 포아송 분포와 3차원 웨이브렛 함수 기반의 시 공간 격자 강우생산 모형을 활용하여 관측강우의 멀티프랙탈 특성을 재현하는시 공간 가상강우장을 생산하였다. 생성된 가상강우장을 S-RAT 분포형 수문모형에 입력값으로 적용하여 유역출구에서의 반응을 관측강우 및 시공간적으로 균등한 분포를 가진강우장에 대하여 산출된 유역출구에서의 반응과 비교하였다. 관측 강우장과 가상강우장, 관측강우장과 저해상도 강우장에 대하여 RMSE, RRMSE, MAE, SS, 그리고 NPE, PTE 등을 이용하여 오차분석을 수행한 결과, 평균적으로 첨두홍수량은 20.03% 증가하였고, 첨두시간은 0.81% 감소하였다.

컨테이너터미널의 장치장 레이아웃 설계방법 (A Design Method of Yard Layout in Port Container Terminal)

  • 최용석;하태영
    • 한국항해항만학회지
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    • 제29권8호
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    • pp.741-746
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    • 2005
  • 본 연구는 시뮬레이션을 활용하여 장치장의 레이아웃을 설계하고 레이아웃의 대안설계를 평가하기 위한 방법을 제안한다. 설계방법론은 장치장 레이아웃을 가진 재래식 컨테이너터미널의 개념들을 기초로 한다. 일반적으로 컨테이너터미널의 장치장 설계는 두가지 부분으로 구성되는데, 하나는 섹션수와 런수간의 장치장 면적을 분리하는 것이고, 다른 하나는 야드트럭과 야드크레인과 같은 장비의 수를 결정하는 것이다. 과거에는 이 설계가 시설물과 장비들을 고려해야 하는 매우 복잡한 문제이기 때문에 재래식 컨테이너터미널의 복제와 운영자의 경험에 의존했다. 본 논문에서는 시뮬레이션 방법이 사용된 개념설계로서 장치장 설계 방법을 제안한다. 장치장 영역에서 섹션과 런의 수, 컨테이너 크레인당 야드트럭의 수, 런딩 야드 크레인의 수 등이 시뮬레이션을 사용하여 결정된다. 추가로 장치장 레이아웃에서 블록간의 통행량 흐름이 비율별로 추정된다.

시금장의 제조방법 조사 및 맛의 통계적 평가 (Producing Method and Statistical Evaluation of Taste of Sigumjang)

  • 최웅규;손동화;지원대;최동환;김영주;이성원;정영건
    • 한국식품과학회지
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    • 제31권3호
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    • pp.778-787
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    • 1999
  • 시금장의 품질표준화를 위하여 시금장의 제조방법을 조사하고, 시금장의 각종 맛성분과 관능검사 점수사이의 관계를 통계적으로 분석하여 시금장의 맛에 영향을 미치는 성분을 밝히고자 하였다. 시금장의 제조방법은 훈연과정을 거치는 것이 매우 특징적이었다. 시금장의 맛성분 중 아미노산의 함량은 proline>valine>glutamic acid>alanine의 순으로 높았다. 유기산은 acetic acid와 propionic acid만이 검출되었다. 유리당은 glucose>maltose>fructose>inositol>mannitol의 순으로 많은 함량을 보였다. 각 성분의 함량과 관능검사 점수 사이의 단일상관은 전체적으로 낮아 시금장의 맛을 한개의 성분만으로 설명할 수 없었다. 가장 상관이 높은 성분은 inositol과 fructose였다. 단계적 중회귀분석을 행한 결과 절대치와 상대치의 대수변환에서 각각 17와 16개의 성분으로 시금장 맛의 90%를 설명할 수 있었다.

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수치모의를 이용한 해평취수장의 취수장애 개선 연구 (Improvement on Geomorphic Changes of Water Intakes at Haepyeng by Numerical Simulation)

  • 장창래;이광만
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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    • pp.373-377
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    • 2007
  • 본 연구는 하천수를 직접 취수하는 기존 취수장의 취수장애 문제를 해결하기 위한 대안을 개발하는데 목적이 있다. 이를 위해 지금까지 취수장 문제해결 방법으로 검토되지 않았던 유로(流路) 및 하천의 지형변동을 GIS 및 항공사진을 이용하여 정량적으로 파악하였으며, 유사영역 구분 및 하도특성 분석, 하천 특성 해석에 적합한 이동경계 좌표계를 이용한 수치모형을 적용하여 2차원 하상 및 지형변동 예측을 검토하였다. 저수로의 이동 및 하상저하로 인하여 취수문제가 발생하고 있는 경상북도 구미시에 위치한 해평취수장 주변에 대하여 항공사진 분석 및 GIS 기법을 이용하여, 시간 경과에 따른 하천 형태 변화 저수로의 이동 특성을 조사하고 분석하였다. 저수로는 좌안에서 우안으로 이동해 가고 있으며, 이는 하천의 경사가 급하고 하폭이 증가하면서 발생하는 현상으로 저수로의 불안정성이 크게 증가 하는 특성을 보여주었다. 시간의 증가에 따라 저수로 하폭의 증가율이 감소하고 있으며, 수로의 측방 이동을 보여주고 있으며, 시간이 증가함에 따라 측방향 이동율이 감소하였다. 만재유량을 이용하여 유사의 영역구분을 수행한 결과, 망상하천으로서, 모래하천으로 부유사가 지배적인 하천으로 판단되었다. 2차원 수치모형을 이용하여 하상변동을 모의한 결과, 유량이 $2,000\;m^3/s$일 경우에는, 해평 취수장 측의 하천 하상은 상승하였으며, 구미정수장 측에서는 하상이 저하되었다. 홍수유량 $8,000\;m^3/s$일 경우에는 해평 취수장 측에서는 약간 저하하였고, 구미정수장 측에서는 하상이 상승하나, 직하류에서는 하상이 세굴되고, 하천 가운데 자리하고 있는 하중도는 커지는 현상을 보여 주었다. 또한 하중도 직하류에서는 하중도를 중심으로 좌안인 해평 취수장과 우안인 구미정수장 쪽으로 분류된 흐름이 합류되면서 하상에서는 퇴적과 세굴이 반복되며, 복렬 사주가 발생하는 것으로 나타났다. 이는 두 흐름에 의해 와(vortex)가 크게 형성되어 하상의 세굴에 영향을 미치기 때문으로 판단되었다.

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생체 실험용 극저주파 자기장 발생 장치의 설계 (Design of a Magnetic Field Source for In Vivo Experiments at Extremely Low Frequency)

  • 김정호;김윤명
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제14권8호
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    • pp.871-877
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    • 2003
  • 본 논문에서는 생체 실험용 극저주파 자기장 발생장치를 설계하였다. 생체실험 대상 동물이 유동적이지 않고 고정될 경우, 인가 자기장의 방향성에 대한 영향이 있을 수 있다. 이 방향성 영향을 줄이기 위해 2 축에 4개씩, 총 8개의 코일을 사용하여 2축 4중 Helmholtz 코일 구조의 장치를 설계하였다. 정육면체 구조의 자기장 발생 장치를 원통형으로 근사화시킨 수식을 유도하여, 원하는 특정 자기장을 위한 권선수 및 전류치를 계산하였으며, 각 코일의 최적 위치 및 최적 권선비는 수치계산을 통하여 구하였다. 이렇게 얻어진 수치들을 MATLAB 으로 제작한 계산 프로그램에 적용하여, 발생장치 주변에서의 자기장 분포를 계산 해보았으며, 공간에 따른 자기장 세기의 균일도를 평가하여 균일 자기장 분포영역 또는 생체 실험가능 영역을 도출하였다. 잘 설계된 장치의 해석 결과, 임의 기준 자기장에 대해 약 95 %의 균일도를 만족시키는 공간은 정육면체 구조에서 축길이의 60 % 이상이 됨을 확인하였다.

국(麴)의 종류가 고추장의 성분에 미치는 영향 (Effect of Kojis on the Component of Kochujang)

  • 이택수;전명숙;오경환
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제13권3호
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    • pp.238-246
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    • 1984
  • 고추장의 품질향상과 양조법을 개선할 목적으로 Aspergillus oryzae, Aspergillus kawachii, Aspergillus shirousamii의 균주를 사용하여 만든 koji로 각각 고추장을 담금하고 양조과정 중의 성분을 비교하였다. 그 결과는 Aspergillus oryzae구와 Aspergillus kawachii구의 고추장 사이에는 성분이나 품질면에서 큰 차이가 없었으나 Aspergillus shirousamii 12 균주는 Aspergillus oryzae균주에 비하여 고추장의 아미노태질소 함량이 높아 숙성도가 빠르고 고추장의 향기와 색상이 현재 개량식 고추장에 널리 이용하는 Aspergillus oryzae에 비하여 우수하였고, 기타 일반 성분면에서도 손색이 없었다. 다만 pH저하가 심한 것이 결점으로 나타났다. 따라서 Aspergillus shirousamii의 pH저하를 방지하여 고추장 양조에 사용하면 고추장의 품질 향상이 가능하다고 본다.

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SGM90d모델을 이용한 달 중력장 분포 및 특징 분석 (Analysis Distribution and Feature of Lunar Gravity Field Using SGM90d Model)

  • 황학;윤홍식;이동하
    • 한국측량학회지
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    • 제27권2호
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    • pp.129-138
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    • 2009
  • 달 중력장은 달의 내부구조와 이분성 및 마그마 바다의 분화 진화과정을 이해하고, 더 나아가 달의 기원과 진화를 규명하기 위한 중요한 자료이다. 본 연구에서는 달 탐사의 역사와 달의 중력장 탐지 및 중력장모델의 발전과정을 고찰하였으며, 최근에 임무를 종료한 일본의 SELENE위성의 관측방식을 소개하고, SELENE위성의 궤도추적자료를 처리하여 개발된 달 중력장모델 SGM90d(SELENE Gravity Model)를 이용해 달 전체의 중력이상을 결정하였으며, 기존의 달 중력장 모델인 LP165P모델과 비교분석을 수행하였다. SGM90d를 분석해 본 결과, SELENE위성의 4중 도플러 관측방식은 달 뒷면의 중력장 직접 관측에 매우 효과적이었으며, 달 뒷면 중력장의 최초 결정은 달의 메스콘과 같은 중력이상의 상세한 분포를 확인하고 달의 이분성을 이해하는데 큰 도움이 되었다.

자기신호분석을 통한 차량의 감지센서와 자기형상에 관한 연구 (Magnetic Signals Analysis for Vehicle Detection Sensor and Magnetic Field Shape)

  • 최학윤
    • 한국통신학회논문지
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    • 제40권2호
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    • pp.349-354
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    • 2015
  • 본 논문은 차량감지를 위해 자기센서를 이용하여 자기신호를 측정하고 형상을 분석한 결과에 관한 것이다. 자기센서는 하니웰사의 MR센서를 이용하였고, 센서의 성능을 알아보기 위해 3축의 길이가 1.2 m인 자기장 발생장치를 제작하여 자기장 감지능력을 측정하였다. 차량감지는 주행차로와 비 주행차로에 센서를 설치한 후 감지여부와 차체의 크기가 다른 7개 차량에 대해서 자기장을 측정하였다. 또한 SUV와 소형 차량의 주차구역과 비 주차구역에 센서를 설치하고 자기장 형상을 분석하였다. 마지막으로 차량의 각 부분별 자기장 형상을 측정하였다. 측정 결과 주행차로에 자기장 형상은 비 주행차로의 경우보다 자기장 첨두치가 크며 복잡한 형상을 보여 센서의 설치 위치로 주행차로와 주행차의 방향을 구분할 수 있었으며, 차체가 클수록 자기장의 변화가 커서 차량 종류를 식별할 수 있었다. 또한 차량의 각 부분별 자기장의 변화를 측정하여 형상을 분석하였다.