• 한국가스학회지
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• 제24권2호
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• pp.1-8
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• 2020

원심펌프는 통상적으로 임펠러를 고속으로 회전시켜 원심력을 통해 유체 에너지를 전달하는 설비로서 기화용 해수펌프, 공업용수 및 해수를 사용하는 소화펌프 등 많은 LNG 생산기지에서 사용하고 있는 주요 프로세스 설비이다. 현재 LNG 플랜트 현장에서의 펌프는 장기간 수요처가 원하는 공급량에 따라 운전조건이 변동되어 펌프의 성능이 저하되고 있다. 특히 펌프는 플랜트 현장에서 소비 전략량의 많은 부분을 차지하고 있어, 최적의 운전조건을 찾지 못한다면 장기간 플랜트 운영 시 막대한 에너지 손실비용을 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 펌프의 운전조건별 변동에 따른 유동해석 및 결과분석을 통하여 성능저하 요인을 파악하고 최적의 운전조건을 확인하는 기술이 필요하다. 실험기법을 통해 운전 효율성 평가를 하기 위해서는 현장의 운전조건과 실험장비 제작 등 상당한 시간과 비용이 발생되기 때문에 신속하고 정확한 전산유체역학(CFD) 기법을 활용하여 본 연구에서 결과를 도출하였다. 펌프의 성능이 현장의 사정에 맞지 않아 펌프 성능을 줄일 필요가 있는 경우, 회전수에 변화를 주거나 고점도 혹은 고형물이 함유된 특수액을 사용하는 방법 등이 사용된다. 특히 LNG 생산기지의 설비운영에 차질이 발생하지 않도록 하기 위해 단시간 내에 펌프의 기존 임펠러를 가공하여 필요한 성능 조건을 만족시키는 기술이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 펌프의 기존 회전차를 가공한 3D 모델링 형상을 적용하여 ANSYS CFX 프로그램으로 유동해석을 수행하였다. 유동해석 결과와 MATLAB 프로그램의 Curve Fitting Toolbox를 활용하여 수치 해석적으로 분석하여 회전차 외경수정 이론식을 검증하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.327-334
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• 2014

본 연구에서는 침/퇴적특성 예측/평가를 위한 기초자료 확보를 목적으로 대표적인 준 폐수로인 경인 아라뱃길 주운수로와 연결된 3개 수역(인천해역, 굴포천, 한강수역)에서의 점착성 퇴적물 각각에 대한 침강속도가 실내실험을 통하여 정량적으로 산정되었다. 침강속도 측정결과, 전체적인 농도구간(0.1 < C < 90 g/L)에 걸쳐 굴포천(0.01 < $W_s$ <3.07 mm/s)과 한강수역(0.01 < $W_s$ < 2.97 mm/s) 하상의 점착성 퇴적물은 대체적으로 거의 유사한 크기의 침강속도 분포를 갖는 것으로 나타났으나, 인천해역 표층 점착성 퇴적물은 이들과는 크게 다른 침강속도(0.01 < $W_s$ < 0.92 mm/s) 분포를 갖는 것으로 나타났다. 한편, 각 수역별 퇴적물의 물리화학적 특성 및 해수(혹은 담수)의 특성들의 비교/분석 결과에 따르면, 이러한 인천해역 점착성 퇴적물의 침강속도 분포의 상이함은 주로 유체의 염도 차에 의해 비롯된 것으로 추정되었다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제9권3호
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• pp.111-118
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• 2004

한국 동해시에서 약 10 km떨어진 수심 130 m해역에 실시간 동해 해양관측 부이를 계류하여 기상(기온, 기압, 풍속, 순간최대풍속, 풍향, 상대습도) 및 해양(파랑, 해수물성, 전층해류) 자료를 실시간으로 수집하였다. 2003년 9월 13일 03:00에 태풍 매미의 눈이 한국 울진시 부근을 통과할 때, 순간최대풍속은 25 m/s(10분 평균풍속은 최대 20 m/s) 그리고 최저기압은 980 hPa로 기록되었다. 파고는 이로부터 한 시간 뒤인 04:00에 최대가 되었으며 유의파고는 4 m 그리고 최대파고는 9 m에 이르렀다. 표층부근에서 측정된 유속은 태풍의 눈이 통과한 뒤 점차 증가하여 약10시간 뒤인 13:00에는 약 100 cm/s에 달하였고 그 방향은 남남동이었다. 강한 남남동향류를 동반한 표층혼합층은 고온저염의 특성을 유지하였으며, 그 두께는 같은 10시간동안 20 m에서 40 m로 서서히 증가하였다. 일정경사면의 해저지형을 가지는 해양에서 해안선방향의 순간 바람에 대한 이층유체의 반응을 알아보기 위해 Csanady(1984)가 제안한 간단한 해석모형을 적용하였다. 그 결과 실시간 해양관측부이의 계류 위치(x=8.15 km)에서 태풍의 눈 통과 후 10시간동안 전개된 해안선 방향과 이에 수직한 방향의 유속구조와 상하층의 경계에 대한 적절한 추정치를 얻을 수 있었고, 태풍 매미 통과 후 동해시 연안해양의 특징적인 반응을 부분적으로 설명할 수 있었다.

• 한국수산과학회지
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• 제9권1호
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• pp.56-60
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• 1976

김의 선발육성에 필요조건인 채묘를 양산할 수 있는 기술을 개발할 자료를 얻기 위하며 유리계상체를 배양하여 그 성장도 및 각포자의 방출상태를 조사하였고 단포자를 방출시키는 유발 효과를 조사하였다. 1. 단포자를 받을 때 모조의 세척방법은 모필로 엽체 표면을 잘 딱아 내고 수도수와 해수로 번갈아 몇 번 헹구어 낸 결과, 과포자를 받은 100사례중 32사례에서 규조류가 완전히 제거되있으므로 일반적인 유리계상체의 배양에는 복잡한 무균배양법을 사용하지 안해도 좋다. 2. 유리계상체의 배양액으로는 슐라이버액에 토양유출액이나 또는 비타류와 Fe-EDTA만을 첨가시켜서도 배강효과를 얻을 수 있다. 3. 유리계상체의 성장은 조명시간 10시간을 16시간으로 연장하면 1.29배가 빨랐고 통기배양은 정치배양에 비하여 배양액에 따라 $1.41\~l.50$배가 빨랐다. 4. 통기배양으로 성장이 빨랐던 계상체와 정치배양한 계상체간에는 각포장 방출에 유의성이 없으므로 성장이 더 된 만큼의 각포자량을 더 받을 수가 있다. 5. 단포자 방출의 유발 효과는 6시시 일건하여 함수율이 $21.23\~24.19\%$로 된 엽체에서 가장 많이 방출되었다. 6. 양식 김의 엽체에서 단포자를 이용한 집적적인 채묘방법의 가능성이 확인되었다. 이 연구는 1975년도 문교부연구조성비에 의한 연구 결과의 일부임.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2A호
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• pp.123-130
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• 2012

증기를 발생시켜 터빈(turbine)을 회전시키는 화력 및 원자력 발전 계통에서 냉각시설은 필수적인 구조물이며, 냉각수 순환 계통은 일반적으로 해수를 취수하여 발전소 내의 복수기까지 유입시켜 증기와 열 교환 후 다시 외해로 배출시키는 형태를 취하고 있다. 최근 냉각수 취 배수 방식을 표층 취 배수 방식이 아닌 심층 취 배수 방식으로 변경하고 있는데, 기존 원전의 재순환 온도에 대한 영향을 최소화 하고, 온배수 방류시 밀도차로 인한 부력으로 온배수 혼합효과를 높여 온배수에 의한 환경피해 범위를 최소화하기 위해서이다. 특히, 하절기에 저층의 저온 냉각수를 취수할 수 있다는 이점 때문에 향후 계획되는 발전소들도 심층 취 배수 방식을 도입할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 원자력 발전소의 냉각시설 중 심층 취 배수 구조물의 입구 주변을 3차원 전산유체역학 코드인 $FLOW-3D^{(R)}$로 모사하여 그 흐름특성을 분석하였다. 취수구(intake)의 경우 연직취수 조건에서 유속 덮개(Velocity cap), 배수구(diffuser)의 경우 방류수의 분사방향에 변화를 주어 모의하였으며, 그 결과 취수구의 경우 유속덮개에 의한 연직 유속성분의 현저한 감소로 인한 어류 유입영향을 최소화할 수 있을 것으로 판단되며, 배수구 희석효과는 Jirka 및 Harleman이 제시한 2차원 온배수 프룸(frume)과 잘 일치 하는 것으로 나타났다.

• 해양환경안전학회지
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• 제18권2호
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• pp.145-152
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• 2012

최근 지구온난화 문제가 대두되면서 신재생에너지 개발을 위한 여러 기술적인 해결책이 제시되고 있는데, 그 중 산업적으로 크게 주목을 받고 있는 분야가 바로 해양에너지이다. 삼면이 바다로 둘러싸인 우리나라는 부존자원이 풍부하여 조력, 조류, 파력에너지에 대한 실용화 기술이 요구되고 있으며, 특히 빠른 조류흐름을 이용하는 조류발전은 해양환경에 거의 영향을 끼치지 않는 친환경적인 발전 방법이다. 조류발전은 조수간만에 의해 발생되는 해수의 자연적인 수평 유체흐름을 로터 및 발전기를 설치하여 회전운동으로 변환시켜 전력을 생산하는 발전 형태이다. 조류발전은 로터의 방향에 따라 크게 수평축 형태와 수직축 형태로 구별할 수 있으며, 발전량은 로터 단면의 크기와 조류속도에 따라 큰차이가 난다. 따라서 본 연구는 저수심형 100 kW급 수평축 조류발전 터빈의 성능해석을 위하여 상용 ANSYS-CFX를 이용하여 3차원 유동해석및 성능평가를 수행하였고, 유동해석을 통해 회전하는 로터 블레이드 표면 유선, 로터 주변 3차원 유동특성에 대해 고찰을 하였다. 그 결과 토크는 터빈의 날개가 증가함에 따라 증가하다가 TSR 3.77에서 최대토크가 발생하였으며, 그 이후 날개끝 속도비가 증가해도 토크는 감소하였다. 또한, 설계유속에서 0.38의 최대 출력계수를 얻었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권7호
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• pp.1222-1230
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• 2022

로터 블레이드는 조류발전 터빈의 매우 중요한 구성 요소로서, 해수의 높은 밀도로 인해 큰 추력(Trust force)와 하중(Load)의 영향을 받는다. 따라서 블레이드의 형상 및 구조 설계를 통한 성능과 복합소재를 적용한 블레이드의 구조적 안전성을 반드시 확보해야 한다. 본 연구에서는 블레이드 설계 기법인 BEM(Blade Element Momentum) 이론을 이용해 1MW급 대형 터빈 블레이드를 설계하였으며, 터빈 블레이드의 재료는 강화섬유 중의 하나인 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)를 기본으로 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)를 샌드위치 구조에 적용해 블레이드 단면을 적층(Lay-up)하였다. 또한 유동의 변화에 따른 구조적 안전성을 평가하기 위해 유체-구조 연성해석(Fluid-Structure Interactive Analysis, FSI) 기법을 이용한 선형적 탄성범위 안의 정적 하중해석을 수행하였으며, 블레이드의 팁 변형량, 변형률, 파손지수를 분석해 구조적 안전성을 평가하였다. 결과적으로, CFRP가 적용된 Model-B의 경우 팁 변형량과 블레이드의 중량을 감소시켰으며, 파손지수 IRF(Inverse Reserce Factor)가 Model-A의 3.0^*V_r를 제외한 모든 하중 영역에서 1.0 이하를 지시해 안전성을 확보할 수 있었다. 향후 블레이드의 재료변경과 적층 패턴의 재설계뿐 아니라 다양한 파손이론을 적용해 구조건전성을 평가할 예정이다.

• 자원환경지질
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• 제56권6호
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• pp.765-779
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• 2023

다음 열수분출대(Daum Vent Field, DVF)는 한국해양과학기술원 주도로 수행된 2021년도 인도양 중앙해령 대양탐사에서 새롭게 발견되었다. 본 논문에서는 DVF의 광상 유형 분류, 광화 조건 비교 및 주요 금속 공급원 규명을 위해 획득한 침니와 마운드 시료를 대상으로 현미경 관찰, 전암분석, 전자현미분석 및 in situ 황 동위원소 분석을 실시하였다. 유형별 중앙해령 시스템과의 비교연구 결과 DVF에서 확인되는 주요 광물조합(황철석±섬아연석±황동석), 섬아연석 FeS 함량(대부분 <20 mole %) 및 (Cu+Zn)/Fe 전암 구성비(0.001-0.22)의 상관성은 DVF가 현무암 기반의 중앙해령 해저열수광상임을 시사한다. 침니에서 확인되는 교질상/수지상 황철석의 우세한 산출, 상대적으로 철이 결핍된 섬아연석 및 Co 결핍과 Mn, Tl 부화로 특징되는 온도 의존성 금속의 거동 특성은 침니에 비해 마운드의 형성이 상대적으로 고온의 환원성 유체에 의해 규제되었음을 나타낸다. In situ 황 동위원소 분석에서 확인되는 황철석의 δ³⁴S 값 범위(+8.31에서 +10.52‰)는 약 38.7-49.4%의 해수기원 황과 50.6-61.3%의 화성기원 황의 복합적인 기여를 반영하며, 이는 DVF 형성에 있어 주요 금속 공급원이 마그마 영향을 거의 받지 않은 물-암석 상호작용임을 지시한다.

• 자원환경지질
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• 제40권5호
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• pp.675-689
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• 2007

킬라우에아 화산 정상 분화구는 16세기 이래로 계속적이고도 간헐적인 분출활동을 통하여 형성되어진 화산으로서 1790년부터 1982년 9월까지 분출된 현무암의 체계적인 연도별 시료채취를 바탕으로 미량원소와 희토류원소의 특징을 고찰하였다. 주요 정출광물로는 감람석, 단사휘석, 사장석이 있으며 소량의 불투명광물인 크롬스피넬, 티탄철석이 관찰된다. Zr, V, Y, Ti 등과 같은 미량원소들은 MgO로 나타나는 감람석에 대해서 불호정성을 나타내며 Ni, Cr, Co 는 감람석에 대해서 매우 강한 호정성을 나타낸다. Ba, Rb, Th, Sr, Nd 원소들은 불호정성을 나타내어 $K_2O$와 정(+)의 관계를 뚜렷이 나타낸다. 희토류원소를 콘드라이트에 표준화시킨 REE도표에서 LREE가 HREE보다 더 부화된 패턴을 보이는 전형적인 화산호현무암(OIB)을 지시한다. Si에서 약간의 변곡 현상으로부터 소량의 사장석 분별결정작용에 Sr이 관여한 것을 확인할 수 있었다. Y/Ho, Zr/Hf 비로부터 마그마로 유입되는 외부적인 유체(해수 혹은 지하수)의 영향을 고려해 보았을 때 유체의 영향은 거의 나타나지 않았으며 Zr/Hf에서 푸오오(PuuOo)분출암과 킬라우에아(Kilauea)정상 분화구 분출 현무암과의 뚜렷한 차이를 발견하였다. 분출 시대별 미량원소의 함량변화를 관찰하였으며 특히 1921년에서 1954년 사이 동안에 마그마 성분의 급작스런 변화에 의해 그 이전의 대체로 증가하던 미량원소의 함량이 감소하는 경향으로 바뀌게 되었다. 이러한 경향은 킬라우에아 정상 분화구의 분출이 끝나고 계속된 푸오오 분출 현무암의 미량원소의 거동 또한 감소하는 경향을 따르고 있다. 1924년 할레마우마우 분화구가 함락 붕괴되어 지각성분의 마그마 저장소로의 유입과 마그마 저장소 아래에서 공급되는 모마그마의 성분변화에 의해서 미량원소 함량이 급격하게 변한 것으로 해석된다.

• 암석학회지
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• 제19권2호
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• pp.141-156
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• 2010

독도 괴상 응회질 각력암층의 다양한 화산암편에 대한 암석기재 및 지구화학 자료를 바탕으로 초기 수중 독도 화산체의 특성과 그에 대한 기원 및 진화에 대해 연구하였다. 야외지질조사 및 주원소 분석결과 동, 서도 간의 괴상 응회질 각력암층은 다소 상이한 특성이 나타난다. 동도의 경우 괴상 응회질 각력암층은 해안 절벽을 따라 대략 40-50 m 고도까지 노출되어 있으며 암편으로는 현무암과 조면현무암이 우세하고, 조면암 및 스코리아 등도 상당부분 포함 되어 있다. 반면, 서도의 경우 어업민 숙소 부근의 조면안산암과 조면암맥에 암편이 포유되거나 물골 쪽에 소규모로 분포하는데 현무암, 조면현무암, 조면암의 비율이 비슷한 것이 특징이다. 이것은 분화구 위치에 따른 차이와 하부 조면암 용암이 분출할 당시의 해수면에 대한 지형적인 차이로 인해 각력암의 퇴적양상이 달라졌기 때문으로 해석된다. 미량원소 분석 결과에 의하면 동도 조면암편의 Ba와 Sr은 66-103 ppm, 45-56 ppm인 반면 서도 조면암편은 각각 785-1259 ppm, 466-1230 ppm을 보여 동, 서도의 차이가 인지된다. 이러한 차이는 동일층 내에서의 층위 차이 혹은 P, Ti의 함량 차이와 더불어 알칼리장석, 준장석류, 흑운모, 인회석 혹은 티탄철석의 정출이 차별적으로 진행된 암석학적 차이를 의미한다. 하지만 $(La/Yb)_N$값은 동도에서 23.9-40.2, 서도에서 27.4-32.9로 거의 같은 범위로 나타나고 LREE, HREE의 패턴으로 미루어 보아 동, 서도의 차이는 동원마그마 내의 부분적인 조성 차이임을 시사한다. Ba, K, Rb의 부화는 섭입시 변성교대작용에 의해서 발생한 유체와 맨틀 업웰링(mantle upwelling)에 기인한 마그마와 상호작용에 의해서 생성된 것으로 해석된다.