• 한국음향학회지
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• 제42권1호
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• pp.57-66
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• 2023

본 연구에서 제안한 에너지 하베스팅 장치는 입구가 넓고 출구가 좁은 퍼넬형 에너지 하베스터(Funnel Type Energy Harvester, FTEH)에 Macro Fiber Composite(MFC)가 외팔보 형태로 장착되어 있는 구조로서 MFC의 구조를 변화 시켰을 때 FTEH에 수확하는 에너지양의 특성을 이론과 실험을 통하여 분석하였다. MFC의 길이를 50 % 증가 시켰을 때 진동 변위는 3.5배 증가하였고, 두께를 75 % 감소시 30.9배 증가하였다. 수조 실험에서 최대 전력량은 스파이럴 스크루가 장착된 상태의 유연한 지지대에 수직으로 설치된 MFC가 스파이럴 스크루가 없고 견고한 지지대에 수평으로 설치된 경우보다 약 5배 정도 높았다. FTEH에 최적저항 4,010 kΩ을 적용하여 유속 0.24 m/s일 때 FTEH의 출력을 350 s 동안 커패시터에 에너지를 저장하면 4 ㎼·s에 도달하였다. 빠른 유속으로 유연한 지지대에 수직으로 설치된 대면적 MFC의 커패시터 충전 시간을 길게 하면 충전 에너지를 증가시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2018년도 춘계학술대회
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• pp.193-194
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• 2018

최근 정부의 RPS(신재생에너지 의무할당제, Renewable Energy Portplio Standard) 확대 시행과 신재생 3020 정책에 맞물려 정부뿐만 아니라 기업체의 신재생에너지 발전설비용량과 발전량의 확대가 요구되는 시점이다. 특히 조류에너지는 환경친화적이며 지속가능한 에너지원으로서 그 관심이 더욱 커지고 있다. 그러나 조류발전 후보지는 유속이 매우 빠르고, 설치가 어려워 그에 따른 제반사항들이 다른 에너지원에 비해 상대적으로 많다는 단점이 있어, 조류발전단지 구축 시에는 후보지를 선정하고 타당성 조사를 수행하는 과정이 매우 중요하다. 따라서 본 논문에서는 최대의 조류에너지를 얻을 수 있는 해역을 선정하여 조류발전단지를 설계하고 후류의 특성을 분석하였다. 먼저 전자해도의 상세 수심 자료를 추출해 상용 프로그램인 ADCIRC 프로그램에 실제 지형을 수치 모형화하였고, 잠재적 에너지 분포가 높은 해역에 1MW급 수평축 조류발전 터빈을 설계하여 적용하였다. 또한 조류발전단지 내의 터빈의 배치 방법(Centered, Staggered Layout)에 따른 후류의 특성을 분석하여 연간 전력 생산량을 계산하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6B호
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• pp.731-741
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• 2008

기존의 한강 감조구간 수치모의에 대한 연구는 단면자료 획득의 어려움이나 유도의 조위자료가 없으므로 하류 경계단을 전류지점으로 하여 모의한 논문이 대부분이나 본 연구에서는 수치해도를 바탕으로 곡릉천 합류부 이후와 임진강 하구부의 단면을 가정하고 인천검조소의 조위자료를 유도지점으로 전이시켜 서해안 조위에 의한 한강하류부에서의 수리학적 거동을 해석하였다. 모형의 적용구간은 신곡수중보로부터 한강의 법적 하류단인 김포시 유도까지 총 36.8 km에 이르는 구간으로 흐름 및 혼합거동 해석은 RMA-2 모형과 서일원(2008)이 개발한 2차원 이송-분산 해석모형인 RAM4를 이용하였다. 전류지점에서의 수위 및 종횡방향 유속 실측자료와 수치모의 결과를 비교하여 흐름해석 결과를 검증하였다. 수위 관측소의 자료가 양호하고 인천검조소에서 높은 조차가 발생하는 2006년 6월 23일~25일 동안 모의한 결과 유도지점의 조위에 따라 총 5회의 역방향 흐름이 관찰되었고 최대 역류 길이는 장항 IC까지 총 32.9 km에 이르렀다. 최대 역방향 흐름의 발생 및 소멸 과정, 최고 유속선을 따른 수위 및 유속을 분석하였으며 이에 따른 비보존성 오염물질의 혼합거동을 해석하였다. 굴포천으로부터 유입된 오염물질은 하폭방향 퍼짐이 두드러지게 일어났지만 곡릉천에서 유입된 BOD는 곡릉천 합류부를 전후하여 중앙 및 좌안측 수심이 급격히 깊어지고 최대유속선이 곡릉천 방향인 우안에서 발생하고 있으므로 횡방향 혼합이 빠르게 완료되어 오염운의 반경이 상대적으로 좁은 것을 확인할 수 있었다. 또한 1차원 이송-분산방정식의 해석해를 적용해 유도지점의 염도 값을 인천검조소로부터 추산하여 한강 하류부에서의 수평 2차원 염수 혼합거동을 해석하였다.

• 청정기술
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• 제13권2호
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• pp.151-158
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• 2007

프레온계 냉매의 지구온난화와 오존층파괴 문제로 인해 대체냉매로서 R-410A가 주목을 받고 있다. 이러한 대체냉매를 세관에 적용시킬 경우 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 지구환경에 미치는 영향을 감소시키고, 대기를 청정하게 만드는 기술 및 방안으로 각광 받고 있다. 따라서 본 연구에서는 R-22의 대체냉매로 각광받고 있는 R-410A의 세관응축기 내에서의 응축열전달 특성에 대해 실험적으로 고찰하고자 하였다. 실험장치는 유동양식, 열전달, 압력강하 특성을 파악할 수 있도록 제작되었고, 주요 구성품은 냉매펌프, 증발기, 응축기(시험부), 사이트 글라스(가시화부), 압력탭, 측정장치 등이다. 시험부의 내관은 내경 3.36 mm와 5.35 mm인 수평평활 동관이다. 실험변수들의 범위로서 질량유속 $200{\sim}500\;kg/m^2s$이고, 열유속은 $1.0{\sim}2.4\;kW$이다. R-410A의 응축열전달 계수가 R-22에 비해 최대 5% 정도 높은 것을 알 수 있었다. 세관 내 R-410A와 R-22의 유동양식은 환상류 영역이 지배적으로 나타남을 관찰하였고, 건도가 0.2 이하인 영역에서는 성층류가 나타남을 확인할 수 있었다. 내경 3.36 mm의 압력강하가 내경 5.35 mm에 비해 $30{\sim}50%$정도 높았다. 종래의 응축 열전달 상관식과 실험데이터를 비교한 결과, Fujii의 상관식과 최대 40%이내에서 일치하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.98-98
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• 2011

중소규모 하천에서 많이 설치되어 있는 경사형보를 대상으로 하류부 세굴에 대한 수리모형실험과 수치모의를 통하여 경사형보 하류부 세굴특성과 세굴영향인자들에 대한 민감도 분석을 실시하였다. 수리모형실험은 폭 0.8m, 길이 20m의 가변경사 직선 개수로에서 1 : 2(H/L)경사를 가지는 경사형보의 높이, 월류수심, 하류부 수심 변화에 따른 최대 세굴심과 세굴길이의 변화를 관측하였고, 수치모의는 유사이동 모의가 가능한 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 이용하여 경사형 보의 경사 변화에 따른 하류부 세굴특성을 모의하였다. 수리모형실험 결과 최대 세굴심 및 세굴길이에 가장 영향을 크게 미치는 인자는 월류고이며, 하류부 수심은 최대 세굴심과 세굴길이의 감소효과 뿐만 아니라 세굴공의 형상에도 영향을 미쳤다. 낙하류의 유입 각도가 예연보에 비하여 작은 경사보는 예연보에 비하여 수평방향 유속이 상대적으로 증가하여 세굴길이가 증가하였으며 이로 인하여 세굴공 하류부 천이영역의 사면경사가 상대적으로 완만하게 형성되었다. 세굴공의 상류부에 재순환 영역이 발생되어 천이영역에서 이송되는 유사의 최대세굴심 발생 위치에 퇴적되는 현상을 방해하며 세굴공의 모양은 완전히 발달된 이중(double) 세굴공을 생성하였으며, 특히 낙하류의 유입각도와 하류부 수위의 영향으로 하류수심($h_t$)과 낙차고(H)의 비($h_t/H$)가 1.0 미만인 경우에 이중(double) 세굴공이 발생하였다. 경사형보의 경사각 영향에 따른 하류부 세굴 영향은 3차원 수치모형을 이용하여 모의하였으며, 경사각을 1V/2H, 1V/3H, 1V/4H로 변화시키며 수치모의를 수행하였다. 수치모의 결과 경사각이 증가할수록 최대 세굴심은 증가하는 경향을 보이고 그에 따른 증가율은 감소하였다. 보 높이, 월류고, 하류부 수심, 경사각 변화에 따른 세굴심의 변화는 상대민감도 방법을 이용하여 비교하였으며 주요 영향인자에 대한 민감도비는 월류고가 보 하류부 세굴에 가장 큰 영향을 미치고, 경사각, 보 높이, 하류부 수심 순이다. 특히 보 하류부의 수심은 음의 민감도를 보이며, 이는 보 하류부 수심이 증가할수록 세굴심이 감소하는 것을 의미한다. 추후 보완 실험 및 수치모의를 추가 활용한다면, 경사형보 하류부 물받이 및 하상보호공 설계를 위한 정량적인 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.92-108
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• 2017

본 연구에서는 Navier-Stokes solver에 기초한 3차원혼상류해석법인 TWOPM-3D를 적용하여 고립파와 연안교량과의 상호작용을 수치해석적으로 수행하였다. 이 때, 고립파는 수치파동수로에서 수치조파되었고, 작용파력의 타당성은 본 수치해석결과와 기존의 실험결과와의 비교 분석으로부터 검증되었다. 이로부터 고립파의 파고, 교량의 종류와 위치 및 거더 수 등의 변화에 따른 수위변화와 유속변화를 포함하여 수평파력과 연직파력(연직상방파력과 연직하방파력)의 변동특성을 면밀히 검토하였다. 거더교의 경우 입사파고의 증가에 따라 수평파력과 연직파력의 각 최대치는 증가하는 경향을 나타낸 반면, 거더 수의 변화에 따라서는 서로 상이한 변동특성을 나타내었으며, 연직파력에 수중에 연행되는 공기가 큰 영향을 미치는 것 등을 결과로부터 알 수 있었다.

• 한국수산과학회지
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• 제35권4호
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• pp.395-407
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• 2002

거제 $\cdot$ 한산만 굴 양식어장의 수용력 산정에 가장 중요한 요소인 월별 먹이량 변동을 생태-유체역학 모델을 이용하여 산정한 결과는 다음과 같다. 비양식시기인 5월의 거제 $\cdot$ 한산만의 chlorophyll $\alpha$ 농도는 $0.29\~4.72$ (평균 $1.73{\mu}g/L$)로 낮은 농도를 나타내었고, 수평분포 특성은 화도 주변 수역에서 $2.0{\mu}$g/L 이상의 높은 농도 분포를 보인 반면, 만의 중앙부에 해당하는 산달도에서 봉암도 및 율포에 이르는 수역에서 1.4$\mu$g/L 이하의 낮은 농도 분포를 보였다. 거제 $\cdot$한산만의 잔차류는 표층의 경우 외양과 접한 남쪽의 협수로에서는 10 cm/sec의 유속으로 남쪽 방향으로 유출하고, 송도와 비산도 부근에서는 5cm/sec 내외의 유속으로 북서 방향으로 흐름이 진행되었으며, 만 중앙부에서는 내측에서 외측으로 유출하는 형태였으나 유속의 크기는 3cm/sec 이하로 작게 나타났다. 중층은 전반적으로 유속의 크기가 감소하였고, 만 중앙부근에서는 표층의 흐름과는 반대로 만 내측으로의 흐름이 뚜렷하였으며, 저층에서는 수로를 중심으로 흐름이 나타났다. 생태계 모델에 의해 비 양식시기로 가정한 5월의 식물플랑크톤 분포를 재현한 결과 실측치와 계산치의 적합성의 정도를 나타내는 $R^{2}$값은 0.70, 상대오차는 $10.3\%$이었고, 재현된 분포 특성은 화도와 거제시 둔덕면 사이의 수로 부근 수역과 하천의 영향을 많이 받는 만 내측 수역에서 높은 농도분포를 나타내었고, 외해 방향으로 갈수록 점차 낮아지는 경향을 보였다. 이것은 만내로 유입하는 유입부하에 직접적으로 영향을 받고 비교적 정체수역인 만 내측에서 기초생산력이 높다는 것을 나타내었다. 생태계 모델을 이용하여 9월부터 다음해 5월까지 월별 먹이 공급량을 추정한 결과 $0.19\~l.27gC/m^{2}/day$ 범위에 평균 $0.62gC/m^{2}/day$로 나타났다 9월에 1.12gC/m^{2}/day$의 높은 값을 나타낸 이후 점차 감소하기 시작하여 2월에 0.19gC/m^{2}/day$의 최소 값을 나타내었으며, 봄철로 접어들면서 점차 증가하는 양상을 보였고, 5월에 $1.27gC/m^{2}/day$의 최대 값을 나타내었다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제24권2호
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• pp.332-350
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• 2019

2017년 8월 7일부터 25일까지 수중글라이더를 활용하여 $37.9^{\circ}N$ 위도 라인를 따라 동경 $129.0^{\circ}E{\sim}131.3^{\circ}E$ 사이를 왕복하는 단면 관측을 수행하였다. 해당 경로는 국립수산과학원 정기선박 관측라인 중 106 라인을 따른 것으로 이 경로를 따라 약 18일간 운용하였으며 위치 유지 모드로 동작했던 시간을 제외하고 총 440 km를 비행하였고, 그동안 고해상도 수온 및 염분의 공간 단면을 관측하였다. 본 관측 해역은 약 0.8 m/s의 강한 유속을 갖는 동한난류가 북상하고 있는 상황이었음에도 불구하고, 해당 수중글라이더는 지정된 경로에서부터 RMS 거리 400 m 이내를 벗어나지 않고 정확하게 106 라인을 따라 비행하였다. 본 관측에서 얻어진 고해상도 물성 단면 구조를 국립수산과학원 정선 관측 자료와 비교함으로써 해양환경에 지대한 영향을 끼치는 전선역이나 소용돌이와 같은 현상을 관측하기 위해서 고해상도 관측이 얼마나 중요한지 확인할 수 있었다. 이러한 수중글라이더 관측을 통해 이제까지 발견하지 못했던 새로운 소용돌이를 발견할 수 있었다. 이 소용돌이는 수평폭이 10~13 km, 수직폭은 200 m 가량되는 렌즈 형태를 가지고 있으며 시계방향으로 회전하는 아중규모 중층성 소용돌이(submesoscale intrathermocline eddy)다. 수온약층 내 혹은 직하부에 존재하면서 아중규모의 렌즈형태의 구조를 갖는 이러한 중층성 소용돌이는 동해에서 처음 발견되었기 때문에 Korea intrathermocline eddy(Keddy)로 명명하였다. 이 Keddy는 다음과 같은 전형적인 중층성 소용돌이(intrathermocline eddy)의 특징을 가지고 있다. Keddy는 수온약층 하부인 수심 약 170 m, 즉 중층에서 유속최대값을 갖는 특징이 있고, 따라서 해표면에는 해당 지오포텐셜 구조가 드러나지 않는 2차 순압성 구조를 가지고 있다. 또한 중앙부의 성층화가 주변보다 약하고, 수평크기가 1차 순압성 로스비 변형반경과 유사하며, 로스비 수가 0.7로 1에 근접한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권6호
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• pp.681-688
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• 2020

해상을 통하여 운송되는 화학물질은 6,000여종에 이르며, 이러한 화학물질에는 해양을 오염시키거나 해양생물에 해로운 HNS(Hazardous and Noxious Substances)가 포함되어 있다. 해상운송 과정에서 바다로 유출된 HNS는 해상 및 해중에서 물리적, 화학적 변화를 거치게 되는데, 어떤 종류의 HNS는 해저로 침강하여 퇴적되기도 한다. 해저에 침적된 HNS는 해저생태계에 커다란 악영향을 주기 때문에 해저침적 HNS를 탐지·처리하여 회수하는 것이 바람직하다. 따라서 본 연구는 해저침적된 HNS를 회수하기 위한 기계장치를 개발할 때, 최우선으로 고려해야 하는 성능요건을 제시하였다. 해저의 오염물질을 회수하기 위하여 현재 사용되는 다양한 방식의 준설장비에 대하여 조사하고, 준설장비의 방식별 성능지표를 분석함으로써 기계장치에 대한 10가지의 성능지표를 선정하였다. 이러한 성능지표를 활용하여 해저침적 HNS 회수용 기계장치의 개발을 위한 성능요건을 제안하였다. 국내 항만의 수심을 고려하여, 해저침적 HNS 회수용 기계장치의 성능요건을 생산율(50 ~ 300 ㎥/hr), 최대운용수심(50 m), 저질 종류(대부분의 저질 형태), 고형률(10 % 이상), 수평 작업 정확도(± 10 cm), 제한 유속(3 ~ 5 knot) 등으로 제안하였다. 이러한 성능요건은 해저침적 HNS 회수용 기계장치의 개념설계와 기본설계에 활용될 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권3B호
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• pp.205-209
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• 2011

배수관로 내의 토사퇴적으로 인한 통수능 저하는 도시홍수의 주요 발생 원인으로 배수관로의 효율적 유지관리는 도시홍수 예방에 대단히 중요하다. 따라서 본 연구에서는 만관 원형관로에서의 토사이송 실험을 실시하고 배수관로 내에서 일어나는 유사이송 형태, 흐름의 저항 및 유사량 등 수리학적 특성을 분석함으로써 관로의 효율적 유지관리를 위한 기초 자료를 제시 하였다. 본 실험은 길이 8 m, 관경 60 mm의 수평 관로와 유사 공급장치로 구성된 모형장치을 통하여 실내실험을 수행하였다. 실험장치는 최대 $30m^3/hr$ 규모의 유량 순환시스템을 갖추고 있으며 관로 상류부에 5 g/s~19 g/s 규모의 유사 공급 장치와 함께 관로 끝부분에 유사 회수시스템을 갖추고 있다. 본 연구 수행 결과 통수단면의 평균유속(U), 점성계수(${\mu}$), 단위 폭당 소류사량($q_b$), 평균입경($d_{50}$), 수중유사단위중량(${\gamma}^{\prime}_s$)를 주요 인자로 하는 두 개의 무차원 변수를 이용하여 압력 원형관로 내 토사이송을 예측하는 공식을 제안하였으며 이들 무차원 변수 간에는 선형 상관관계가 있음을 확인하였다.