• 대한기계학회논문집B
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• 제40권7호
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• pp.429-434
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• 2016

중대형 출력의 해상용 디젤엔진에서 여러 탈질 기술 중 요소(Urea)를 환원제로 사용하는 Urea-SCR 시스템이 가장 검증된 기술로 알려져 있다. 요소수의 경우 Urea-SCR 시스템의 노즐 특성 및 혼합기 유 무에 의한 분무거동 및 혼합특성이 시스템 효율에 지대한 영향을 미친다. 따라서 본 연구는 SCR 시스템의 최적 설계를 위해 혼합기 적용에 따른 반응영역에서의 분무거동 특성 및 암모니아 균일도를 전산해석기법으로 분석하였다. 그 결과 혼합구간의 $NH_3$농도로 비춰 볼 때 SCR 시스템의 성능 향상을 보장하기 위해서는 환원제의 균일도를 고려한 특정 형상의 혼합기의 적용이 필요하다는 것을 알 수 있었다. 특히 선박용 SCR 시스템은 설치 공간 제약에 따라 혼합구간 단축을 위해 혼합기 적용은 필수적임을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권spc1호
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• pp.1015-1026
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• 2023

하천의 합류부는 본류와 지류가 만나 복잡한 혼합거동을 보이는 지역으로 두 하천이 혼합되지 않은 채 하류로 이동하는 현상이 발생하기도 한다. 하천이 혼합되지 않고 유지되면 하천의 수질 관리에 어려움을 주거나 남강 합류부 인근 취수장(칠서)에서 취수되는 수체의 특성이 모호할 수 있다. 본 연구에서는 드론 영상과 수질 인자 전기전도도, 수리 인자 2차류를 통해 낙동강과 남강 합류부에서의 혼합거동을 면밀하게 분석하였다. 2차류의 분석은 Rozovskii 방법을 기반으로 2중 나선형 구조의 확인이 용이하게 하였다. 연구 결과 만곡의 영향으로 인해 혼합이 방해 받고 있음을 2차류 분포와 전기전도도 분포의 비교 분석을 통해 확인하였으며, 낙동강-남강 합류부 하류의 칠서 정수장은 해당 시기 혼합되지 않은 남강 수체를 취수하고 있음을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.91-100
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• 2007

대부분의 지반설계에 있어서 지반은 모래나 점토로 구분하며 각 지반의 거동에 따른 적절한 설계가 이루어지고 있다. 예를 들면, 사질토의 거동은 상대밀도로 나타내며, 점토의 거동은 연경도 등을 이용하여 나타낸다. 그러나 모래-점토 혼합토는 전형적으로 중간토로 구분되며 간단히 모래나 점토로 구분되지 않으므로 세립분 함유율이 낮은 사질토부터 세립분 함유율이 높은 점토에 대한 전이영역에서의 흙의 거동에 대하여 합리적인 해석이 필요하다. 본 연구에서는 활성을 가지고 있는 자연점토와 모래를 혼합하여 모래만으로 구성된 구조부터 세립분만의 구조에 이르기까지 다양한 세립분 함유율을 갖는 공시체를 제작하였다. 모래-점토 혼합토에 대한 세립분 함유율의 증가에 따른 전단특성을 명확하게 하기 위해 골격간극비에 착안하여 등방 및 이방압밀상태에서 전단실험을 수행하였다. 실험결과에서 모래-점토 혼합토의 정적전단강도는 골격간극비에 크게 의존하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.1083-1096
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• 2015

본 연구는 준설매립과정에서의 관중혼합 거동을 3차원 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 통해 분석한 연구로 준설토 배송관과 개질재 주입관이 합류하며 발생되는 이상(2-phase)유체의 혼합효율을 사전 평가함으로써 관중혼합 양상을 고찰하는 물리실험의 시행착오를 줄여 경제성을 증진시키는데 연구목적을 두고 있다. 수치해석에 이용된 CFD 코드는 OpenFOAM$^{(R)}$이고, 몇 가지의 기본가정 하에 배송관-주입관의 관경과 합류각을 변화시켜 총 18가지 경우에 대한 삼상(3-phase)유체 거동을 모의하였다. 그 결과 혼합효율에 대한 우열은 있었으나 그 차이는 미미하였고, 모든 경우에서 각 재료 사이의 경계층이 뚜렷하게 형성되었다. 이러한 현상을 극복하기 위한 보완 실험을 통해 경계층 파쇄(破碎)를 위한 관 내 부속 구조물이 고안되었으며, 본 연구에서 제시된 구조물은 단거리 배송관로 내 준설토와 개질재의 혼합효율을 크게 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.123-123
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• 2016

만곡부, 합류부 등의 복잡한 지형을 갖는 자연하천에서의 오염물의 혼합 거동에 대한 이해는 수자원의 관리에 있어서 매우 중요하다. 특히 하폐수처리장과 같은 처리시설의 방류수와 같이 연속적으로 유입되는 오염물의 경우 하천 생태계에 지속적인 영향을 끼치며, 이러한 방류수는 대부분 지류를 통해 본류로 유입되게 된다. 이러한 오염물질이 지류로부터 본류로 합류되는 초기구간(near-field)의 경우, 횡방향 및 연직방향의 혼합 거동에 대한 상세한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 금호강과 진천천이 좌안으로부터 합류되는 낙동강 중류 구간에서의 초기 혼합 구간의 연구를 위하여 전기전도도(electrical conductivity: EC)를 이용한 농도 추적 실험을 수행하였다. 수온, 전기전도도, 이온화 물질 등과 같은 자연 추적자(natural tracers)를 이용하는 농도 추적 실험은 인공추적자 물질을 이용한 실험을 대체할 수 있는 방안으로서, 기존 추적자 실험과 비교하여 경제적, 환경적인 효과와 하폭이 넓은 중규모 이상의 하천에서도 수행할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 실험 구간에서 합류되는 2개의 지류 모두 인근 하폐수처리장으로부터 방류수가 연속적으로 유입된다. 본류에서 정해진 측선을 따라 센서가 설치된 보트를 이용하여 실시간으로 농도, 수리량 데이터를 GPS 위치 데이터와 함께 취득하였다. 실험 수행 결과, 지류인 금호강과 진천천의 EC 농도가 합류 전 낙동강 본류의 EC 기저농도보다 더 높은 값을 나타내었다. 이후 지류가 합류된 직후의 측선에서 측정한 EC 농도분포를 분석한 결과, 연직방향의 편차가 크게 나타나는 것으로 나타났으며 특히 유량이 낮을수록 연직 방향 편차가 커지는 경향을 보였다. 전반적으로 수심이 깊은 구간의 저층부로 갈수록 전기전도도의 값이 증가하는 경향을 나타났으며 흐름방향으로 진행됨에 따라 연직 편차가 줄어드는 경향을 보였다. 횡방향 혼합의 경우 지류의 유입으로 인하여 본류 좌안 쪽에서 전기전도도의 값의 상승을 확인할 수 있었으며 하류로 이동할수록 불균등했던 전기전도도의 분포가 횡방향 혼합을 통하여 균등한 분포로 전환되는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.61-61
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• 2021

온도 성층화는 많은 저수지와 댐에서 흔히 발생하는 현상으로 호수나 저수지의 표면 온도가 바닥보다 상대적으로 높아 깊이에 따른 열 구배를 나타낸다. 이러한 온도 성층화 현상은 여름철과 같이 상부와 하부의 온도 차가 클수록 안정적이게 나타나며 이러한 층화 현상으로 수직 확산이 제어되어 수질에 영향을 미친다고 알려져 있다. 따라서 댐이나 호수 등 층화 현상이 심한 유체 내부 바닥에 물순환장치를 설치하여 외부로부터 공기를 끌어와 하부에서 공기를 분출하여 온도 성층을 약화시키기도 한다. 물순환 장치를 설비하면 수체의 혼합이 용이해지며 물질전달이 개선되어 수질이 향상된다. 국내의 경우 대청댐, 보령댐, 영주 댐 등 많은 국내 댐 내부에 물순환장치가 설비되어있다. 본 연구에서 댐의 물순환장치의 성능을 파악하기 위해 산기식 물순환 장비가 설치되어있는 영주댐을 연구 대상 지역으로 잡았다. 연구지역의 계절별 성층구조 및 특성을 조사하기 위해, 봄, 여름, 가을 영주댐에 방문하여 관측 자료를 취득하였으며 물순환 장치는 봄철의 경우만 가동하였다. 봄철의 물순환 장치 가동 전후 관측 데이터를 바탕으로 수치모형실험을 실행하여 관측 결과와 비교 및 검증하였다. 이를 바탕으로 여름, 가을에 물순환장치를 가동하였을 경우 댐 내부 수체의 혼합과정을 살펴보는 연구를 진행하였다. 본 연구는 CFD (Computational Fluid Dynamic) 시뮬레이션을 수행하기 위해 오픈 소스 소프트웨어 OpenFOAM(version 4.0)에서 열 전달이 포함되어있는 비압축성 VOF 솔버를 사용하였다. 본 솔버는 물과 공기를 동시에 나타낼 수 있으며 온도의 확산 방정식을 포함하고 있다. 또한 유동해석 수행 시 사용한 물순환장치의 효울은 실제 장치의 효율과 동일하다. 본 연구의 목표는 다음과 같다. (1) 관측만으로 파악하기 어려운 수체의 혼합거동을 유동해석 자료를 통해 면밀히 살펴보고 (2) 봄철 물순환 장치가 작동하기 전후 자료를 바탕으로 여름 및 가을철 물순환장치 가동 전후 데이터를 유동해석 자료로 취득한다. (3) 또한 물순환장치 가동 전후 데이터를 통해 계절별 혼합 효율을 취득한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.301-301
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• 2020

물은 보다 나은 삶을 살아가는데 있어 매우 중요한 자원이며, 안전하고 깨끗한 물을 공급받는 것은 국민 생활 영위에 반드시 필요한 부분이다. 국내 주요 수자원은 하천수를 통해 확보하고 있으며, 안전한 수자원 공급을 위해서는 하천관리를 통한 수질오염사고에 대비한 대책 수립이 필요하다. 국내에서는 페놀, 황산 등 독성오염물질 유출로 인한 수질오염사고가 발생한 바 있고, 그 피해액이 수백억에 달한다. 이러한 수질오염사고로 인한 피해액을 감소시키고 안전한 수자원 공급을 유지하기 위해서는 오염물질의 거동을 이해하고 예측하는 것이 매우 중요하다. 국내하천의 경우, 대부분 하폭 대비 수심비가 크기 때문에 오염물질이 2차원 혼합특성을 나타낸다. 따라서 본 연구에서는 하천 내 오염물질의 2차원적 혼합거동을 해석할 수 있는 수치모형을 개발하고자 하며, 현장에 적합한 해석기법을 검토하고 모형 개발 방향을 결정하고자 한다. 본 연구에서는 하천 내 수질오염사고 발생 시 신속하고 정확한 수질 분석 및 예측을 목표로 오염물질 혼합해석에 주로 활용되는 격자기반 모형과 입자추적 기반 모형의 프로토타입을 개발했다. 용존성 오염물질을 대상으로 격자 기반 및 입자 기반 혼합해석 모형을 개발했으며, 오염물질의 주입형태와 하천 내 유속 분포를 가정해 혼합해석을 수행했다. 격자 기반 모형의 경우, 경계조건과 분산계수의 결정이 필요하고 수렴/발산 문제로 인해 모형의 안정적 실행을 위한 조건 수립이 필요하다. 입자 기반 모형의 경우에도 입자 수에 따른 계산시간 개선이 필요하지만, 입력조건 결정이 간편하고 분산계수 입력이 필요 없어 신속한 모의조건 설정이 가능하다. 오염물질 혼합해석 모형 개발을 위한 해석기법 검토 결과, 신속한 수질 분석 및 예측 결과를 제공하기 위해서는 계산시간 개선을 전제로 모의조건 설정이 용이한 입자 기반 모형이 가장 적합한 것으로 판단된다.

• 기계저널
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• 제44권3호
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• pp.70-78
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• 2004

이 글에서는 MD 전산모사를 통해 합성거동의 원자규모 해석, 계면에서의 원자혼합 거동, 박막 구조의 원자규모 분석 및 박막 물성과의 관계규명이 가능함을 소개하고, 또한, 탄소에 관한 Tersoft 포텐셜 함수의 한계로부터 포텐셜 함수의 개선이 필요함을 보여준다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2006년도 제30회 학술논문발표회 초록집
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• pp.77-77
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• 2006

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 2005년도 추계학술강연 및 발표대회강연 및 발표논문 초록집
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• pp.92-93
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• 2005