• 한국추진공학회지
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• 제19권4호
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• pp.24-36
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• 2015

본 연구에서는 복사 데이터베이스 기반의 LBL 모델과 근사 이론에 기초한 입자의 영향이 고려된 로켓 플룸의 적외선 스펙트럼 예측을 수행하였다. 로켓 플룸 내에 존재하는 가스 분자의 스펙트럼을 예측하기 위하여 고해상도 복사 데이터베이스를 이용하였다. 로켓 플룸 내에 존재하는 입자는 수트 입자로 모델링 하였으며 미 이론의 1항 근사 및 레일리 근사를 적용하였다. 두 이론의 적용에 대한 타당성을 검증하였으며, 이를 바탕으로 로켓 플룸의 적외선 스펙트럼을 예측하였다. 수트 입자의 영향을 고려함으로써 짧은 파장 영역 대에서 향상된 로켓 플룸의 스펙트럼 예측 결과가 도출되었다.

• 항공우주기술
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• 제8권1호
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• pp.144-153
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• 2009

일반적으로 노즐 출구 부근에서 준연속체 상태로 방출된 추력기 플룸 유동은 노즐출구에서 멀어질수록 천이영역을 거쳐 자유분자 영역에 도달하기 때문에 희박영역에서의 추력기 플룸 영향을 연구하기 위해서는 광범위한 유동영역의 모델링이 가능한 직접모사법(DSMC)이 주로 사용된다. 본 논문에서는 희박영역에서 소형 단일추진제 추력기의 플룸 거동을 직접모사법을 이용해 수치적으로 예측하는 것이 목적이다. 정확한 결과를 효율적으로 유추하기 위해 예조건화 기법을 노즐 내부 연속체 영역의 해석에 도입하였으며, 이로부터 얻은 노즐 출구의 물성치 결과들을 직접모사법의 유입조건으로 적용하였다. 이렇게 두 기법을 결합하여 사용한 결과, 노즐 출구 부근에서 발생되는 강한 비평형성 및 넓은 후방 유동 영역 등과 같이 희박영역에서 플룸이 가지는 고유의 특성들을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권11호
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• pp.1056-1062
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• 2008

인공위성의 추력기에서 발생되는 플룸과 기저면의 상호 작용에 관한 연구를 직접모사법을 사용하여 실시하였다. 질소와 수소 분자의 충돌에 의한 회전-병진 에너지의 교환을 정확하게 모사하기 위하여 최근에 연구 되어진 질소와 수소 분자의 회전 에너지 이완 모델을 사용하였다. 추력기 플룸과 기저면의 상호 작용 해석을 위하여 플룸 분자들의 수밀도 분포와 회전, 병진 온도 분포, 열전달량, 압력 등에 대하여 다양한 운영 조건에 맞추어 해석을 실시하였다. 그 결과 기저면에서는 질소 분자보다 수소 분자의 분포가 매우 큰 것과, 분포하는 대부분의 수소 분자가 회전 에너지에 대해 비평형 상태로 분포 하는 것을 확인 하였다. 이는 수소 분자의 정확한 회전 에너지 이완 모델의 필요성을 보여주고 있는 결과이며, 본 연구의 경우 가장 최근의 수소의 회전 에너지에 관련된 모델을 사용함으로써 플룸과 기저면의 상호 작용 해석에 대한 정확도를 증진 시켰다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권9호
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• pp.906-915
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• 2009

일반적으로 노즐 출구 부근에서 준연속체 상태로 방출된 추력기 플룸 유동은 노즐출구에서 멀어질수록 천이영역을 거쳐 자유분자 영역에 도달하기 때문에 진공영역에서의 추력기 플룸 영향을 연구하기 위해서는 광범위한 유동영역의 모델링이 가능한 직접모사법(DSMC)이 주로 사용된다. 본 논문에서는 진공영역에서 소형 단일추진제 추력기의 플룸 거동을 직접모사법을 이용해 수치적으로 예측하는 것이 목적이다. 정확한 결과를 효율적으로 유추하기 위해 예조건화 기법을 노즐 내부 연속체 영역의 해석에 도입하였으며, 이로부터 얻은 노즐 출구의 물성치 결과들을 직접모사법의 유입조건으로 적용하였다. 이렇게 두 기법을 결합하여 사용한 결과, 노즐 출구 부근에서 발생되는 강한 비평형성 및 넓은 후방유동 영역 등과 같이 진공영역에서 플룸이 가지는 고유의 특성들을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권7호
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• pp.568-575
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• 2016

항공기로부터 방사되는 IR 신호(Infrared : IR)는 전투 생존성 관점에서 예측과 분석이 필요하다. 본 연구에서는 배기 플룸에서 발생하는 IR 신호에 대해 IR 탐지기 관점에서 신호 예측을 수행하였다. 복사 데이터베이스와 이를 활용하는 Line-By-Line 기법을 적용하여 복사 물성치를 해석하고 이를 바탕으로 1차원 Line Of Sight(LOS)에 대해 복사 강도를 해석하였다. 상용 프로그램을 이용하여 노즐의 배기 플룸 열유동장을 해석하였고, 이 플룸 열유동장에 IR 탐지기 관점에서 서로 다른 탐지 각도에 대한 LOS를 설정하여 이에 대한 IR 신호 해석을 수행하였다. 해석을 통해 플룸 내부의 국부적으로 높은 온도 영역을 지나는 LOS에서 강한 IR 신호가 확인되었다. 또한 노즐 벽면을 포함한 LOS에서 가장 강한 IR 신호가 확인되었으며, 이를 통해 고체 벽면에 의한 복사 방사가 IR 신호에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• 한국항만학회지
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• 제11권2호
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• pp.231-240
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• 1997

미국에서는 오랜 전부터 1차 처리된 폐수를 해양배출구를 통하여 심해저로 흘러보내어 보다 효율적인 폐수처리에 기여하고 있다. 해저의 경사 때문에 연안의 폐수처리장에서 긴 관을 통해 심해저로 다공배출구를 연결시키고 있다. 그러나, 심해저확산배출구를 통해 흘러 나와 형성된 플롬이 근접한 연안에 간접적으로는 인간의 건강에 해를 줄 수 있다는 보고 때문에 바다의 물리적인 조건을 세심하게 고려한 심해저 확산배출구의 적절한 수심에서의 배치가 요구되고 있다 .우리나라의 연안역에서도 보다 효율적이고 신뢰할 수 있는 폐수처리를 위해 해양배출에 대한 고려를 하여야 할 것이다. 플롬의 거동을 예측하기 위해 일련의 플롬 동역학에 대한 연구에서는 여러 가지 모델이 사용되어 왔으나 대부분의 경우 플롬거동의 계산치가 현실과는 동떨어져 있다. 따라서 본 연구에서는 실제 배출특성과 해양의 조건을 시뮬레이션 하기 위한 플롬모델의 적용에서 개선방안을 제시하고자 하였다. 플롬모델에서 파랑과 흐름과 같은 실질적인 해상조건을 반영한 입력 파라메타를 도입하여야 하는 것이다. 이 논문에서는 최근의 마말라 만 연구에서 선택한 특정 모델의 입력 변수 중에 장파는 고려하지 않고 해류만을 고려한데서 오는 단점을 보완하여 선행파이론에 기초한 장파와 흐름이 공존함으로써 야기되는 해저로부터의 플룸 상승과 초기 희석 계산을 수행하였다. 실제적으로 해저에서 플룸의 형상이 해수뿐만 아니라 장파에 의해서 크게 영향을 받는다는 것을 염료를 넣어 플룸을 사진촬영함으로써 증명하였다. 앞으로의 연구에서는 장파와 같은 현실적인 인자를 세심하게 고려함으로써 계산 결과를 더욱 현실 값에 접근시킬 수 있게 되었다. 물론, 장파와 같은 인자를 도입함으로써 야기되는 물리학적인 한계점은 관련된 가정을 통해 어느 정도 보완이 되었지만 그러한 한계점은 향후 3차원적인 플룸 역학을 다룸으로써 보강차원의 실증적 연구자 더 필요하다고 하겠다. 미국환경보전국에서 승인한 개량플룸모델 중에서 RSB 및 UM모델을 플룸거동을 계시하는데 사용하였으며, 장주기파의 조건하에서 계산된 값을 플룸의 상승 및 초기회석의 관점에서 비교하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제6권4호
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• pp.413-420
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• 1994

하천수 플룸(plume)의 퍼짐을 다루는 역학은 플룸의 경계면이 시간과 공간에 따라서 변하기 때문에 자유경계조건의 문제(free boundary problem)로 다루어야 하는 대단히 복잡한 비선형 문제이다. 더욱이 플룸경계를 통한 주변수의 혼합까지 고려할 경우 그 복잡성은 한층 더해진다. 이러한 비선형성과 복잡성을 피하는 기법의 하나가 적분해석법인 바, 본 논문에서는 하천수 플룸의 흐름축에 수직한 횡방향 및 수심방향에 대하여 기본방정식들을 적분함으로 3차원 문제를 1차원 문제로 치환하는 적분해석법을 사용하였다. 다만 이 일이 가능하기 위해서는 유동변수들(유속, 밀도 등)의 횡방향 및 수심방향의 분포함수가 알려져 있음이 전제되어야 하는데 유속의 축방향성분 및 플룸과 주변수 간의 밀도차가 상기 두 방향에 대해서 가우스(Gauss)분포를 갖는다는 잘 검증된 가정을 활용하였다. 그리고 이 가정에서 플룸의 횡방향 유속을 도출해낸 본 연구자들의 기발표된 논문의 결과도 활용하였다. 결과로 얻어진 연행(entrainment)효과까지 포함한 방정식들을 Runge-Kutta 수치해석법을 사용하여 풀었다. 그리하여 하천수 풀룸의 3차원적 해석을 쉽게 수행할 수 있는 수치해석기법을 얻어냈다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제22권2호
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• pp.141-151
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• 2006

태양광을 광원으로 하고 천정방향을 포함한 다양한 고도각을 이용하는 자외선/가시광선영역에서의 흡수분광학이 최근에 지상용 대기원격 측정에 개발되어오고 있다. 이를 이용하여 지표부근에 존재하는 대기 미량 물질의 공간적 분포가 유추될 수 있다. 대기질 측정기술 중 하나인 MAX-DOAS (Multi-axis Differential Optical Absorption Spectroscopy) 기술은 광원으로서 태양산란광을 이용하고, 다양한 고도각에서 태양산란광을 기록하고 분석을 통하여 대기 중 미량 물질을 측정한다. 광주과학기술원 환경모니터링 신기술 연구센터에서 개발된 MAX-DOAS 시스템은 9004년 1월, 5월, 10월에 각각 도시대기, 화산플룸, 화력발전소 플룸의 측정에 적용되었다. 각각의 경우에 $SO_2,\;NO_2,\;BrO,\;O_4$를 정량분석하기 위하여 기록된 MAX-DOAS 스펙트럼은 자외선/가시광선 영역에서의 고유 흡수스펙트럼을 이용한 DOAS 기술을 이용하여 분석 되었다. 그 결과는 Slant Column Density (SCD)로 표현되었다. 플룸 측정의 경우에서는 플룸 속에 포함된 $NO_2,\;SO_2$의 공간적 분포를 파악하기 위하여 플룸의 진행방향과 수직적인 방향에서 MAX-DOAS 스캔이 이루어졌다. 이를 통하여 얻은 단면적을 토대로 $SO_2,\;NO_2$ 농도가 계산되었다. 화산플룸에서 $SO_2$는 580ppbv, 화력발전소 플룸에서 $NO_2$는 337ppbv, $SO_2$는 227ppbv 로 계산되었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제26권1호
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• pp.8-17
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• 2023

해양 환경에서의 기포는 바람, 파도, 선박 및 해저 가스 누출을 포함한 여러 요인에 의해 생성된다. 수중에서의 기포는 강력한 산란 신호를 생성하여 음향 신호를 측정하는데 영향을 미친다. 이러한 기포의 특성은 음파 신호의 세기를 감쇠시켜 소음 차단 목적으로 주로 이용되고 있으며, 최근에는 해저에서 대규모로 누출되는 메탄가스 탐지를 위한 연구가 진행되고 있다. 이러한 가스 누출은 기포플룸의 형태를 취하며, 기포의 물리적 특성과 분포 구조를 이해하는 것은 누출된 가스를 기후 변화와 연관성을 파악하는데 중요한 요소 중 하나이다. 본 연구에서는 탄성파 영상화 기법을 이용하여 기포플룸의 분포를 추정하고자 수조환경에서 실험을 수행하였으며, 별도로 제작된 인공기포 발생기, 자료 취득 시스템을 이용하여 기포에 의한 음향 신호를 취득하였다. 기포플룸을 영상화하기 위해 지진파 영상기법 중 역시간 구조보정을 이용하였으며, 획득한 음향 신호의 포락선 신호를 이용하여 기포 분포 패턴을 효과적으로 추정하였다. 영상화 결과의 검증을 위해 추정된 기포플룸의 분포와 광학카메라 영상을 비교하였다. 실험결과 탄성파 영상화 기법 통해 인공 기포플룸의 산란신호를 이용한 영상화가 가능함을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.399-402
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• 2005

본 연구에서는 초음속 자유유동과 제트 플룸 간의 간섭에 관련된 유동현상들을 수치해석적 방법을 이용하여 고찰하였다. 수치계산은 유한체적법으로 이산화한 압축성 mass-averaged Navier-Stokes 방정식에 표준 $k-{\omega}$ 난류모델을 적용하여 수행하였으며, 계산에 사용된 모델은 음속노즐을 가지는 동체후미부 만으로 단순화하였다. 수치계산결과는 플룸압력비, 기류마하수 및 베이스 직경이 플룸의 부족팽창에 의해서 동체후미부 상에 발생하는 plume-induced shock wave의 위치에 주는 영향에 대하여 주로 기술하였다.