• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.190.2-190.2
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• 2016

메탄은 변환을 통해 아세틸렌 및 수소와 같은 에너지 생산에 보다 유용한 기체를 얻을 수 있다. 메탄의 열분해 온도는 약 1,200 K로 알려져 있으며, 그 이상의 고온 환경 및 첨가물을 제공한 경우 효과적인 변환을 기대할 수 있다. 이러한 고온 환경 및 화학반응을 제공할 수 있는 시스템으로 열플라즈마 반응로가 있다. 일반적인 열플라즈마는 아크 방전이나 고주파 유도결합 방전으로 플라즈마 발생기에서 발생시킨 이온화된 열유체로 10,000 K 이상의 초고온과 최대 수천 m/s의 특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 효율적인 메탄 변환을 위한 저전력 아크 플라즈마 발생기 및 반응로 내부의 온도 및 속도장을 전산모사하여 열유동 특성을 분석하였다. 아크 플라즈마 토치 영역의 전산해석은 전자기적 현상과 고온 열유동의 유체역학적 현상이 함께 작용하므로 기존에 사용되고 있는 전산유체 역학적인 방법론에 전자기적 현상에 대한 보존 방정식이 결합된 자기유체역학(Magnetohydrodynamic, MHD)방법을 이용하였고, 반응기 내부의 복잡한 열유동은 안정적인 계산이 가능한 상용 전산 유체역학(Computational Fluids Dynamics, CFD) 코드를 MHD 코드를 이용한 전산해석 결과 및 고온 물성치와 결합하여 해석하였다. 전산해석에 사용된 운전 변수로는 방전기체인 아르곤과 수소의 전체 유량을 45 L/min 으로 고정하고 수소의 비율을 0%, 6%, 12.5%, 20%로 하였으며, 각 유량 조건에서 입력 전력을 0.7 ~ 2.5 KW로 변화시켜 전체 15종의 운전조건에 따른 전산해석을 수행하여 각각의 운전변수에 따라 입력전력 기준 오차 1 ~ 28%에 해당하는 결과를 도출하였다. 본 연구를 통해 개발된 전산해석 방법을 이용하여 다양한 조건에서 아크 플라즈마 반응로 내부의 온도 및 속도장에 대한 전산해석 결과를 제시하였고, 효율적인 메탄 변환 공정을 개발하기 위한 아크 플라즈마 반응로의 설계조건 및 운전 조건을 제시할 수 있는 기반을 확보하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.35 no.8
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• pp.685-692
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• 2007

This paper describes the development procedure of GUI Program for the automated generation of airfoil performance table used in helicopter comprehensive code. Considering commercialization, the program is developed based on the Windows operating system. In addition, it is aimed to enhance user's convenience by including embedded postprocessor which enables real-time display of calculation procedure and grid system. Using the validated CFD code, the aerodynamic analyses are automated for a given range of Mach number and angles of attack. The computational grid system is designed to generate automatically once the surface coordinates are given. Mixed-Language scheme is employed in order to combine the CFD code in Fortran with C++ based GUI program, which makes the time-consuming code conversion unnecessary.

• Proceedings of KOSOMES biannual meeting
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• 2017.11a
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• pp.162-163
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• 2017

해양 HNS(Hazardous and Noxious Substances)의 유출 사고 시, 막대한 인명 피해와 환경 훼손을 피하기 위해 유출 사고 조기 예측과 정확한 확산 경로를 예측하는 것이 필수적이다. 본 연구의 최종목적은 전산유체역학을 이용하여 HNS사고가 발생하였을 때 위험구역을 적절히 예측할 수 있는 수치해석기법을 개발하고, 다양한 해양사고조건과 환경영향을 고려하여 근접역에서의 2차원 확산 특성을 고찰하고 확산 현상을 예측하기 위한 모델을 개발하는 것이다. 본 연구에서는 상용코드인 ANSYS FLUENT(V. 17.2)을 사용하여 근접역에서의 2차원 확산특성을 모사하고 분석하였다. 특히, 누출된 HNS의 위치별 농도를 예측하기 위해 종수송방정식(Species Transport Equation)을 이용하였으며 RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 방정식과 표준 $k-{\varepsilon}$ 모델을 이용하여 난류유동을 모사하였다. 해석된 결과는 문헌에서 얻어진 실험데이터와 상호비교하였으며 해수의 유속, HNS의 밀도에 따른 유층 두께, 해수면 HNS 평균 농도 그리고 HNS 전파 속도를 분석하였다. 유층 두께는 해류 유속에 따라 변화하며 변화 경향에 따라 두 구간으로 나눌 수 있다. 해류 전파 속도는 대체로 해류 유속과 선형적 비례관계를 갖는 것으로 나타났다. 해수면 평균 HNS 농도는 해류 유속에 선형적으로 비례하여 감소하며, HNS 밀도가 큰 경우 해수면 평균 HNS 체적 농도는 더 빠르게 감소하게 된다. 이러한 결과는 HNS 확산 특성을 분석하고 관련된 예측모델을 개발하는 데에 기여할 수 있다.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.19 no.2
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• pp.99-110
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• 2016

When a riser is damaged, the oil spills to sea. Oil spills cause huge economic losses as well as a destruction of the marine environment. To reduce losses, it is needed to predict spilled oil volume from risers and the excursion of the oil. The present paper simulated the oil spill for a damaged riser using open source libraries, called Open-FOAM. To verify numerical methods, jet flow and Rayleigh-Taylor instability were simulated. The oil spill was simulated for various damaged leak size, spilled oil volume rates, damaged vertical locations of a riser, and current speeds. From results, the maximum excursion of the spilled oil at the certain time was predicted, and a forecasting model for various parameters was suggested.

• Journal of computational fluids engineering
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• v.6 no.2
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• pp.47-55
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• 2001

In recent years cluster systems using off-the-shelf processors and networks components have been increasing popular. Since actual performance of a cluster system varies significantly for different architectures, representative in-house codes from major application fields were executed to evaluate the actual performance of systems with different combination of CPU, network, and network topology. As an example of practical CFD(Computational Fluid Dynamics) simulations, the flow past an Onera-M6 wing and the flow past an infinite wing were simulated on clusters of Linux and several other hardware environments.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.29 no.1
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• pp.47-53
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• 2007

The aim of this study is to research applicable possibility or Dry Sorbent Injection Technique(DSI) in sox removal process using Computational Fluid Dynamics(CFD) software package. It will be applied for 500MW in capacity coal-fired thermal power plant operated by South Korea N. Power Co., Ltd. The DSI process is adapted between a preheater and an EP process in the technological assembly. The numerical analysis performs in predicting and optimizing of DSI process's characteristics, which consists of structure of duct, position of injection nozzles, injection speed, and dispersion of sorbent. Computing results are shown that degree of sorbent dispersion depends on structure of duct and position of injection nozzles strongly. The highest dispersion efficiency was obtained when we set a Lobed-plate inside the duct and 6 injection nozzles on the duct(4 injection nozzles at the corners and 2 injection nozzles on upper and under walls as a rectangle duct shape). We also know that change of injection speed of sorbent doesn't have an large effect on the sorbent dispersion but it can effect to drop pressure.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.262-262
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• 2020

새만금 유역 내에는 다수의 보 및 제수문이 위치하고 있으며, 관개, 배수, 오염원 등이 영향을 받고 있다. 선행연구 중에는 보 및 제수문을 고려하기 위해 모형의 소스코드를 일부 수정하여 연구되고 있으나 유역모형으로 구현하기에는 한계가 있으며, 이에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 만경강 유역을 대상으로 유역 모형과 전산유체역학 모형을 이용하여 하류 제수문에 대한 유입, 유출 그리고 오염원 등의 영향을 분석하고자 한다. SWAT (Soil and water assessment tool)은 유역 모형으로 미국 농무부에서 농업유역의 수문순환 및 비점오염원을 모의하기 위해 개발한 모형이다. CFD (Computational fluid dynamics)는 전산유체역학 모형으로 구조물을 설계하고 유체, 기체 등을 모의할 수 있다. SWAT 모형을 이용하여 농업유역 하류 제수문 위치를 출구로 지정하여 수문을 모의하고 그 결과자료는 CFD에 입력할 수 있다. CFD는 하류 제수문 구조물을 설계하고 SWAT 모형의 수문자료를 입력하여 제수문의 영향을 평가할 수 있다. 우선, 만경강 유역을 대상유역으로 선정하고 부용, 황산, 상리, 고은교 등 제수문의 위치를 파악하였다. SWAT 모형 구축을 위해 2015-2018년까지 기상, 수위, 유량 관측자료를 수집하였으며, 보정기간과 검증기간은 각 2년이며, 모형 성능 검증에 사용한 적합성 평가 지수는 R² (Determine coefficient), RMSE (Root mean square error), 그리고 NSE (Nash-sutcliffe efficiency coefficient)를 사용하였다. 모형의 보정은 SWAT-CUP 자동보정프로그램을 사용하였으며, 모형의 보정지수는 NSE를 사용하였고, 1,000회 반복 수행을 통해 매개변수를 최적화하였다. 보정기간의 유출량 적합성 평가 지수는 R², RMSE 그리고 NSE가 각각 0.84, 2.96 mm/day, 0.70을 나타냈다. 검증기간의 유출량 적합성 평가 지수는 R², RMSE 그리고 NSE가 각각 0.72, 2.94 mm/day, 0.46을 나타냈다. 본 연구는 유역 차원과 구조물 차원의 모델링을 연계하는 것으로 향후 제수문 모니터링 자료를 활용하여 CFD 모형을 구축하고 유입량에 따른 제수문의 검보정 및 영향을 평가하고자 한다. 이러한 결과는 최근 기후변화에 따라 급격히 변화하는 유역환경에 대처할 수 있는 방안이 될 수 있을 것이며, 제수문 시설을 관리하는 기관에서도 합리적인 운영방안에 대한 기초자료로 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.22 no.6
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• pp.750-757
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• 2016

This study presents the wave run-up height around single and multiple surface-piercing cylinders according to wave period and steepness. In order to simulate 3D incompressible viscous two-phase turbulent flow, the present study employed a volume of fluid (VOF) method with realizable $k-{\varepsilon}$ turbulence model based on commercial Computational Fluid Dynamics (CFD) software, "STAR-CCM". The wave periods at model scale were 1.269s and 1.692s for a single cylinder and 1.716s for multiple cylinders. In each case, wave steepness of has 1/30 and 1/16 were used, respectively. Consequently, the results for wave run-up height with regard to wave steepness and period were compared with those of relevant previous experimental studies. The numerical simulation results showed a good qualitative agreement with experiments.

• Tunnel and Underground Space
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• v.32 no.2
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• pp.144-159
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• 2022

The present study developed a sequential approach-based numerical simulator for modeling coupled thermal-hydrological-mechanical (THM) processes in the ground and investigated the computational performance of the coupling analysis algorithm. The present sequential approach linked the two different solvers: an open-source numerical code, OpenGeoSys for solving the thermal and hydrological processes in porous media and a commercial code, FLAC3D for solving the geomechanical response of the ground. A benchmark test of the developed simulator was carried out using a THM problem where an analytical solution is given. The benchmark problem involves the coupled behavior (variations in temperature, pore pressure, stress, and deformation with time) of a fully saturated porous medium which is subject to a point heat source. The results of the analytical solution and numerical simulation were compared and the validity of the numerical simulator was investigated.

• Tunnel and Underground Space
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• v.34 no.2
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• pp.127-142
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• 2024

The robustness of a numerical method means that its computational performance is maintained under various modeling conditions. New numerical methods or codes need to be assessed for robustness through benchmark testing. The TOUGH-FLAC modeling approach has been applied to various fields such as subsurface carbon dioxide storage, geological disposal of spent nuclear fuel, and geothermal development both domestically and internationally, and the modeling validity has been examined by comparing the results with experimental measurements and other numerical codes. In the present study, a benchmark test of the TOUGH-FLAC approach was performed based on a coupled thermal-hydro-mechanical behavior problem with an analytical solution. The analytical solution is related to the temperature, pore water pressure, and mechanical behavior of a fully saturated porous medium that is subjected to a point heat source. The robustness of the TOUGH-FLAC approach was evaluated by comparing the analytical solution with the results of numerical simulation. Additionally, the effects of thermal-hydro-mechanical coupling terms, fluid phase change, and timestep on the computation of coupled behavior were investigated.