• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.822-826
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• 2009

홍수터에 식재된 수목에 의한 운동량 교환은 흐름의 추가적인 흐름저항으로 작용한다. 따라서 수목으로 인한 통수능의 감소로 부분적인 유속 상승이 발생하기도 하지만, 전반적으로 평균유속이 감소하며 수위는 상승하게 된다. 실무적 사용목적으로 홍수터 수목의 저항은 통합 매개변수인 합성조도계수가 사용되고 있으나, 정량적인 조도계수의 추정은 매우 어려운 문제이다. 본 연구에서는 경험적으로 추정되는 비정량적 합성조도 계수의 한계를 극복하고, 실무적으로 사용이 용이하도록 수목에 의한 흐름저항 항을 분리한 1차원 상류이송 음해기법이 개발되었다. 개발된 기법의 평가를 위하여 균일한 단면에서 수행된 수리실험에 적용하였으며, 다양한 유량규모 및 식재조건에서 제안된 기법의 적용성 및 정확성을 확인하였다. 불규칙한 단면형상을 가진 실제 하천의 홍수터에 식재된 수목군의 경우를 가정하여 1/25 정상축척의 수리실험을 실시하였고, 100년 빈도 홍수량에서 수목식재 전후의 실측결과를 개발된 수치기법으로 계산하여 비교하였다. 개발된 기법은 모든 경우에서 사용자의 주관적인 판단 없이 정확하면서 안정적인 해를 제공하였으므로, 흐름의 2차원 효과가 상쇄될 수 있는 광폭의 자연하천에서 수목의 식재기준 분석을 위한 대안으로 사용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.604-604
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• 2012

국지성 집중호우에 따른 도심지 내수 침수 피해의 주원인으로 하수관거의 설계기준을 초과하는 강우가 침수피해의 주요 원인이며, 도심화로 인해 불투수 면적이 증가함에 따라 유출되는 시간이 짧아 저지대의 피해는 불가피하다. 2010년과 2011년에 100년 이상의 강우사상이 서울시에 연이어 나타나면서 집중호우로 인한 피해지역이 유사하게 나타났으며, 광화문 거리의 연이은 침수는 현재 서울시의 하수관거의 용량과 빗물펌프장 및 저류조 시설로 구성된 기존 수방대책의 한계점을 보이고 있다. 이에 서울시는 광화문 일대의 배수능력을 향상시키기 위하여 효자배수분구 빗물배수터널을 계획하고 있다. 일본, 미국 및 유럽 등지에서는 대심도 지하수로 시설에 대한 수리실험 및 수치 연구를 바탕으로 다양한 지하방수로가 건설되어 국지성 집중 강우에 대해 적절히 대응하고 있으나, 국내의 경우에는 대심도 지하방수로 시설에 대한 연구가 미비하여 지하방수로 설계 지침 및 기술적 자료가 부족한 실정이다. 그러므로 대심도 빗물배수터널 시설에서의 흐름특성 분석에 관한 수리실험 및 수치해석 등의 구체적인 연구가 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는 수리모형 실험의 물질적 및 시간적 한계를 극복하기 위하여 일반적으로 3차원 유체거동의 특성분석에 많이 사용되는 Fluent 6.3 모형을 이용하여 대심도 빗물배수터널 시설의 접선식 유입구에 대한 흐름특성을 수치모의 하였다. 접선식 유입구 및 수직갱(drop shaft)에 대한 기하 모형의 격자망은 수치해석의 안정성 확보를 위하여 그림 1과 같이 6면체 격자로 구성하였다. 맨홀 내의 다상유동을 고려하기 위하여 VOF(Volume of Fluid) Scheme을 적용하였으며, 수치해석 방법으로는 비정상류, 1st order implicit method를 사용하였다. Fluent에서의 난류 흐름을 계산하는 방법에는 난류 운동에너지와 난류 에너지 소산율 $\epsilon$의 전달 방정식을 도입한 k-$\epsilon$ 난류 모형을 채택하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.103-112
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• 1991

본(本) 연구(硏究)는 일정균등(一定均等)한 열적(熱的) 특성(特性)을 가지고 있으며 상변화(相變化) 없는 등방(等方) 이질성(異質性)의 3차원(次元) 대수층계(帶水層系)의 열(熱)흐름과 정상상태(定常狀態)의 지하수(地下水)흐름을 모의발생(模擬發生)할 수 있는 유한차분(有限差分) 모형(模型)을 확립(確立)한 것이다. 이 모형(模型)은 대규모(大規模) 지하수(地下水) 흐름체계(體系)에서 폐기물(廢棄物)의 지하저류시(地下貯溜時) 지하수(地下水) 흐름과 발생(發生) 혹은 주입(注入)된 열(熱)의 흐름을 예측(豫測) 분석(分析)하기 위하여 확립(確立)된 것이다. 이러한 대수층계(帶水層系)의 지하수(地下水) 흐름에 작용(作用)하는 조건(條件)으로는 강우주입(降雨注入)으로 인한 수문학적(水文學的) 조건(條件)과 고정(固定)된 수리수두(水理水頭) 경계조건(境界條件) 등(等)이 포함(包含)되고, 열(熱)흐름에는 지열(地熱)의 흐름, 지표면(地表面)으로의 전도(傳導), 주입(注入)에 의한 이류(移流), 고정(固定) 수두경계(水頭境界)로 향(向)한 또는 고정수두경계(固定水頭境界)로 부터의 이류(移流) 등(等)이 포함(包含)된다. 본(本) 모형(模型)에서는 지하수(地下水)흐름과 열(熱)흐름 방정식(方程式)을 번갈아 푸는 교대반복과정(交代反復過程)을 사용(使用)하고, 두 방정식(方程式)의 계산(計算)에는 직접해법(直接解法)을 사용(使用)한다. 이동시간(移動時間)은 모형공간(模型空間)에서 입자추적(粒子追跡)으로 결정(決定)되며, 분할(分轄)된 구역내(區域內)의 지하수(地下水) 유속(流速)은 구역내(區域內)의 유속(流速)을 선형(線形)으로 보간(補間)하여 계산(計算)한다. 본(本) 모형(模型)을 경상북도(慶尙北道) 영일군(迎日郡) 송라면(松羅面) 지경리(地境里) 일대(一帶)의 지하수계(地下水系)에 적용(適用)하여 이 일대(一帶) 지하(地下) 암반층(岩盤層)의 수두분포(水頭分布), 유동로(流動路), 이동시간(移動時間) 및 지하수온분포(地下水溫分布)를 계산(計算)하여 지하수(地下水) 유동체계(流動體系)를 분석(分析)하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.47-58
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• 2010

불포화 흐름을 고려하지 않는 도해법 (Casagrande, 1961; Cedergren, 1997)과 근사식(Sakamoto, 1998)에 의한 중심코어형 사력댐 코어죤의 침투량은 실제 침투거동과는 차이가 있고, 저수위 변화에 대한 침투량 변화경향의 파악도 곤란하다. 본 연구에서는 소양강댐에 대한 2차원 정상상태 및 비정상상태 침투류해석으로 저수위, 포화투수계수, 불포화수리특성 변화에 대한 정상상태 침투량과 정상상태 도달시간에 미치는 영향요인을 분석하였다. 분석결과 침투량은 정규화된 선형 관계식으로 예측이 가능하고, 불포화 예측변수 n이 정상상태 침투량과 정상상태 도달시간에 가장 큰 영향을 주었다. 본 연구에서 제시한 예측기법은 복잡한 3차원 해석 및 여러 단면에 대한 2차원 해석을 수행하지 않고도 댐 설계자 및 안전관리 실무자가 중심코어형 사력댐의 침투량을 산정하여 실측치와의 정량적 분석에 손쉽게 이용할 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제2권1호
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• pp.37-45
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• 1997

벽면 근처에 가까이 위치하는 회전와류쌍을 음원으로 갖는 비정상 유동장에서 벽면이 음장에 미치는 효과를 알아보기 위해 이차원 음장 수치해석을 시도하였다. 비압축성 유동장에 대한 비정상 수력정보를 기반으로 오일러식에서 교란 압축성 소음항을 도출하였다. 원거리 자유 경계면은 비반사 경계조건을 이용하였으며, 벽면에서는 벽면 효과를 음향장에 고려하였다. 자유흐름장에 놓인 와류쌍이 대칭인 나선팔을 갖는 반면에, 벽면이 있는 경우엔 음파가 전달되는 경로를 따라 방향성이 존재함을 알 수 있었다. 본 연구를 통하여 벽면이 존재하는 경우에 비정상 수력정보를 이용하여 근거리와 원거리 음장을 동시에 수행할 수 있음을 알아내었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권3B호
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• pp.293-303
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• 2011

비압축성 점성 흐름을 수치해석하기 위한 효율적인 대각행렬화된 근사 인수분해(DAF) 알고리즘을 개발하였다. 압력에 근거한 인공압축성(AC) 기법을 이용하여 3차원 정상 비압축성 Navier-Stokes 방정식을 계산한다. AC 형태로 변형된 지배방정식은 2차 정확도의 유한차분법을 이용하여 공간에 대해서 이산화하였다. 이산화된 방정식계를 2차 정확도로 분할하기 위해서 본 연구에서 개발한 DAF 기법을 적용한다. 이 연구의 목적은 이 DAF 기법의 계산상 효율성을 검토하는 것이다. 만곡부를 갖는 사각형 덕트에서 완전히 발달한 층류 흐름과 발달하는 층류흐름 그리고 공동에서의 층류흐름에 대한 DAF 기법의 해석결과를 잘 알려진 4단계 Runge-Kutta(RK4)기법에 의한 해석해와 상대적으로 비교평가 하였다. 공간에 대해서 동일한 이산화기법을 이용하므로 동일한 격자상에서 계산된 DAF기법과 RK4기법의 해는 근본적으로 동일한 반면에, 이들 두기법의 계산상 효율성은 확연히 다른 것으로 나타났다. 본 연구에서 개발된 DAF기법은 적용한 모든 흐름 문제에 대해서 RK4기법에 비해 최소 2배 이상 적은 계산 시간만을 필요로 하는 것으로 나타났다. 이러한 DAF 기법의 계산상 효율성은 계산용량의 추가나 프로그래밍의 추가적인 복잡함이 없이 확보된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.146-159
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• 2016

본 연구에서는 정상흐름 하에서 스포일러가 부착된 해저파이프라인의 자가매설 기구를 분석하기 위하여 유체역학적 특성을 고정도로 해석할 수 있는 Navier-Stokes Solver(LES-WASS-2D)를 이용하였다. 본 논문에서 적용하는 수치모형의 타당성 및 유효성을 확보하기 위하여 기존의 스포일러 유무에 따른 파이프라인 주변의 흐름특성을 나타낸 수리모형실험결과와 비교 분석하였다. 그리고 입사유속, 스포일러의 제원 및 배치에 따른 파이프라인 주변의 수리특성(유동, 와동, 압력)과 작용력 특성을 수치적으로 분석하였다. 그 결과 1차적으로 해저파이프에 스포일러가 부착된 경우에 투영면적이 증가함으로 인하여 배후로 빠져나가는 유속이 커지고, 동시에 배후에서 발생하는 후류에 기인한 강한 와동이 발생한다. 그리고 2차적으로는 스포일러의 영향으로 상하 비대칭적인 유동 및 와동장이 발생하고, 이로 인해 비대칭적인 압력장이 형성된다. 이것은 파이프에 작용하는 힘의 비대칭성을 증가시켜 하향의 유체력을 크게 발달시킨다. 이와 같은 두 가지의 큰 원인으로 인하여 스포일러 부착형 해저파이프라인이 자가매설 되는 것으로 이해된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권11호
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• pp.73-82
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• 2017

최근 재래식 가물막이의 문제점을 해결하기 위하여 새로운 해상 대형원형강재 가물막이 공법이 제안되었다. 본 연구에서는 침투 흐름해석을 수행하여 대형원형강재의 파이핑 현상에 대하여 분석하였다. 흐름해석에서 균질한 지반조건과 정상상태 흐름조건을 적용하였다. 흐름 조건의 경우 2차원 조건(2-D), 2차원 흐름집중 조건(2-DC), 그리고 2차원 축대칭 조건을 서로 비교하였다. 그 결과, 축대칭 흐름조건의 침투속도가 2-D와 2-DC 조건의 흐름속도와 비교하여 각각 1.5배와 2배 큰 침투속도를 보여주였다. 즉, 대형원형강재는 원형형상의 벽체 중심으로 흐름이 집중되므로 2차원 축대칭 흐름조건을 적용하였다. 대형원형강재의 직경, 벽체의 지중 근입깊이, 그리고, 벽체 내외부의 수위차 등을 변화시키며 변수연구를 수행하였다. 파이핑 안전율에 영향을 주는 유출동수경사는 벽체의 지중 근입깊이와 강재직경이 증가할수록 감소하였다. 본 연구에서는 다양한 변수조건에서 안전율과 유출동수경사를 산정할 수 있는 간이설계도표를 제안하였다. 그리고, 최종적으로 대형원형강재의 간이 설계에 적용할 수 있는 유출동수경사 산정식을 제안하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권12호
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• pp.1097-1106
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• 2011

제자리 비행하는 헬리콥터 전기체 형상으로부터 발사되는 유도무기 운동을 모사하기 위해 비정렬 중첩격자기법을 6자유도 운동 기법과 연계하여 비정상 해석을 수행하였다. 주로 터, 꼬리로터, 그리고 유도무기를 포함하는 동체로 구성되는 헬리콥터 전기체 형상에 대한 비정상 해석을 수행하였으며, 6자유도 운동 기법을 이용하여 헬리콥터에서 발사되는 유도 무기의 초기 발사 거동을 예측하였다. 발사위치 및 유도무기의 추력크기에 따른 발사거동을 비교하였으며, 주로터에서 발생하는 비정상 내리흐름에 따른 유도무기의 비행 특성을 분석하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권3호
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• pp.249-262
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• 2011

본 연구에서는 댐 붕괴파와 같이 연속 및 불연속 흐름해석에 적용되고 있는 HLLC 기법을 불규칙한 하상지형에서의 흐름해석에 적용할 때 생성항과 흐름률항의 사이의 수치적 불균형으로 인한 수치진동을 감소시키기 위해 well-balanced HLLC 기법과 천수방정식에 근거한 비구조적 유한체적모형을 개발하였으며, 이를 댐 붕괴파 문제에 적용하였다. 적용된 well-balanced HLLC 기법은 단순히 흐름률항을 계산할 때 하상지형경사를 직접 포함시키는 것으로 정상상태의 천이류에 적용하였을 때 생성항과 흐름률항 사이에 수치적 균형이 이루어짐을 확인하였다. 수치모형의 검증을 위해 댐 붕괴파 문제와 관련된 세 가지 서로 다른 수리모형실험과 프랑스 Mapasset 댐 붕괴에 대한 현장사례에 적용하였으며, 적용결과 본 연구에서 개발된 모형은 수리모형실험 그리고 현장에서 관측된 결과와 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났으며, 기존의 모형으로부터 계산된 모의결과에 비해 비교적 정확한 결과를 나타내었다.