• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.30 no.2B
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• pp.199-209
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• 2010

A finite element model for analyzing surface water flow was developed. Shallow water equation was discretized and solved by Galerkin and Newton-Raphson method. Triangular or rectangular elements can be mixed together to construct meshes. The algebraic equation was solved by frontal method which is very efficient in finite element problem. The developed model was applied to rectangular meandering channel with two bends and transverse velocities and water depth distributions were examined. High velocity was located near the inner bank at the apexes of the bends and velocity distribution was symmetrical about the centerline at the midsection of two bend and super elevation also occurred. Simulation results showed very good agreement with measured data. Another numerical simulation was carried out in mild, steep, adverse and abrupt bottom change slope and channels with weir. 12 water surface profiles of gradually varied flow were correct in terms of hydraulic interpretation.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.28 no.5B
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• pp.475-483
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• 2008

2D finite element model for analysis of transport of accidentally released pollutants in the flow was developed by SUPG method, and the mass balance of this model was checked though two example problems: line source and point source problem in the straight channel and unidirectional 2D flow field, respectively. All the test cases were simulated with both SUPG and conventional Galerkin method to compare the accuraccy of the numerical mass balance. Test results show that the model with SUPG can adequately conserve the released mass though simulation than the model using Galerkin method, so the developed model verified to be appropriate to solve this accidental mass release problem.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.630-634
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• 2010

최근의 기후변화는 강우강도의 증가로 인한 홍수의 빈도 및 홍수량의 증가로 인한 홍수 피해의 증가를 유발하고 있으며, 갈수기 및 평수기의 유량감소로 인한 수질의 악화와 부유사의 증가로 인한 피해가 증가하고 있는 실정이다. 이러한 피해에 대한 대책으로는 기후변화를 유발하는 전 지구적인 온난화의 대책이 가장 선행되어야 하겠으며, 또한 이수, 치수를 위한 정확한 하천해석을 통한 하천관리가 매우 중요한 실정이다. 하천관리는 경제 산업적 측면에서 중요한 분야이며, 바람직한 하천관리를 위해서는 하천의 거동에 대한 정확한 해석이 필수적이다. 많은 흐름 해석에서 섬이나 하천 구조물의 주위에서 복잡한 2차원적인 하천 흐름의 특성을 잘 나타낸다. 2차원 수치모형들은 이러한 불규칙한 경계면에서 발생하는 난류흐름을 처리하는데 어려움이 있다. 이는 대부분의 실제하천이나 홍수파 해석, 댐 붕괴류 해석, 조수영향과 같은 해안공학의 문제에서도 발생한다. 본 연구에서 개발한 난류해석기법의 적용성을 검증하기 위하여 내부경계가 존재하는 실험하도에 대한 수치모의를 수행하고 결과를 실험치, 해석해와 비교를 통하여 모형의 적용성과 적정 난류교환계수를 선정하였다. 실측치와 비교검토를 통하여 본 연구에서 개발된 2차원 난류해석을 유한요소모형의 적용성을 검증하였다.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.9 no.4 s.44
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• pp.67-74
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• 2005

This paper presents a new infinite element for modeling far-field region in dynamic analysis of a fluid-saturated two-phase medium. The infinite element method combined to the infinite element method has been effectively applied to several engineering problems where the full space or half-space medium should be modeled. However, the currently available infinite element for dynamic analysis of two-phase porous medium has a limitation that Pl and P2 waves can only be Included in shape function expressing behavior ol the body. In this paper, the infinite element method is extended to simulate arbitrary number of multi-component waves. For this purpose, the far-field of the porous medium is assumed to be a layered half-space, while the near-field Includes structures as well as irregular soil medium. The accuracy and effectiveness of the proposed element have demonstrated using 1-D and 2-D wave propagation problems.

• Geophysics and Geophysical Exploration
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• v.2 no.1
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• pp.43-53
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• 1999

Numerical modeling and inversion for electromagnetic exploration methods are essential to understand behaviour of electromagnetic fields in complex subsurface. In this study, a finite element method was adopted as a numerical scheme for the 2.5-dimensional forward problem. And a finite element equation considering linear conductivity variation was proposed, when 2.5-dimensional differential equation to couple eletric and magnetic field was implemented. Model parameters were investigated for near-field with large source effects and far-field with responses dominantly by homogeneous half-space. Numerical responses by this study were compared with analytic solutions in homogeneous half-space. Blocky inversion model was modified to be applied to the forward calculation in this study and it was also adopted in the inversion algorithm. Resolution for isolated bodies were investigated to confirm possibility and limitation of inversion for electromagnetic exploration data.

• The Journal of Korean Academy of Prosthodontics
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• v.49 no.3
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• pp.222-228
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• 2011

Purpose: The purposes of this study were to evaluate the stress distributions and the displacements of obturator for edentulous maxillectomy patients and to compare them with those of complete denture using three-dimensional finite element analysis. Materials and methods: Based on the CT image of edentulous patient, three-dimensional finite element model of edentulous maxillae was constructed. Three-dimensional finite element model of edentulous maxillae with palatal defect was also fabricated. On each model, complete denture and obturator prosthesis were created. Vertical static force of 200 N was applied on the left maxillary premolar and molar region. The von Mises stress values and the displacements of models were analyzed using three-dimensional finite element analysis. Results: Maximum von Mises stress values were recorded in the cortical bones of both models. The von Mises stress value in the complete denture model was 2.73 MPa and 2.69 MPa in the obturator model. High von Mises stress values were also observed on the tissue surface of prosthesis. The maximum value of the displacement in the obturator was higher than that of complete denture. Conclusion: The obturator showed a worse result in terms of stress distribution and displacement than complete denture. In the prosthodontic rehabilitation of edentulous maxillectomy patient accurate impression procedure based on patients'anatomy and application of prosthodontic principle should be considered.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.19 no.5
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• pp.233-241
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• 2003

Geotextile tube is hydraulically filled with dredged materials and has been applied to coastal protection and scour protection, dewatering method of slurry, and isolation of contaminated material. Recently, geotextile tube technology is no longer alternative construction technique but suitable desired solution. In this paper, the numerical analysis was performed to investigate the behavior of geotextile tube with various properties of geotextile sheet and hydraulic pumping conditions. Numerical analysis was executed to compare with the results from the large-scale field model tests, and also with those of plane strain analysis and 3-D FEM analysis. A geotextile tube was modeled using the commercial finite element analysis program ABAQUS and the one-quarter of tube was modeled. Behavior of geotextile tube during the hydraulic pumping procedure was analyzed by comparing the large-scale field model test and numerical analysis. The shape variation and maximum tube height between the numerical analysis results and large-scale filed test results are turned out to be in a good agreement.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.4 no.3
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• pp.146-155
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• 1992

It has been conventional to treat the land boundary as a fixed one in numerical modeling of tidal flows, particularly in the finite element scheme. However conventional models using the fixed land boundary result in unrealistic tidal flows in inter-tidal zones which exist over wide coastal area in Korea. In this study, a 2-dimensional hydrodynamic model, using finite element method for moving boundary problems was developed. The performance of the model was tested in a rectangular channel with an open boundary at one end and a moving boundary at the other end. The model was applied to calculate the tidal currents in Maro Hae, located in the southwestern part of Korea where wide tidal flats develop. The behavior of tidal currents in the Udolmok and near the tidal flats in the study area was satisfactory when compared with the observed data. Variation of tidal currents due to the construction of Kochunam sea-dyke which barrages large area of tidal flat was presented. The results of this study confirm the efficiency of moving boundary treatment in coastal numerical models.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.43-43
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• 2015

천수방정식을 사용하는 초기 수치모형은 프로드수($F_4$)가 변화하는 흐름 즉, 상류방향과 하류방향으로 전파하는 홍수파를 동시에 해석하기 위해 중앙 차분기법이 필요한 상류(sub-critical flow)와 흐름방향에 따른 상류이송(upwinding)기법이 필요한 사류(super-critical flow)가 나타나는 흐름해석에서 어려움이 있었다. 하지만, 근사 Riemann 해법의 등장으로 흐름방향에 관계없이 특성선을 따라 정확한 상향가중기법의 적용이 가능하게 되어, 천수방정식을 지배방정식으로 하는 수치모형이 더욱 실용적으로 적용될 수 있도록 하였다. 따라서, 현재 근사 Riemann 해법은 Godunov 형 유한체적 기법, 불연속 Galerkin 혹은 Petrov-Galerkin 유한요소기법 그리고 Boussinesq 기법에도 적용되고 있으며, 특히 Godunov 형 유한체적기법과 결합한 근사 Riemann 해법은 댐 붕괴, 하천 범람 그리고 도시 및 해안지역 침수에 이르기까지 여러 가지 문제에 폭넓게 적용되고 있다. 지금까지 홍수 모델링에 적용된 Godunov형 유한체적모형은 정형 사각격자나 비정형 삼각격자 중에서 한가지의 격자 종류만을 적용한 연구가 주로 수행되었으며, 유한요소모형과 같이 이 두 가지 격자를 동시에 적용한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 일반적으로, 삼각격자는 사각격자와 는 달리 연구유역의 경계나 지형이 복잡한 경우에도 큰 노력없이 격자의 생성이 가능하나, 격자와 노드의 수가 사각격자보다 많아 계산시간이 많이 소요되는 단점이 있다. 반면, 사각격자는 하천과 같이 선형으로 변하는 지형에 대해서는 표현하기가 용이하며 계산시간의 효율성도 뛰어나다. 본 연구에서는 하천, 도시 그리고 해안지역에서의 효율적이고 정확한 홍수 모델링을 위해 삼각 및 사각격자 그리고 이 두 격자를 동시에 고려한 하이브리드 격자의 적용이 가능한 Godunov형 2차원 유한체적 모형을 개발하였다. 그리고 개발모형을 정확해가 있는 댐 붕괴 문제, 실측치가 존재하는 실험하도 및 실제하도에 삼각, 사각 그리고 혼합격자를 생성하여 모의를 수행하고, 각 적용 격자에 따른 정확성과 효율성 및 장점과 단점을 연구하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.54-58
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• 2012

하천에 설치된 보의 상류는 유사의 퇴적이 발생하며 하류 하도는 보에 의한 유사 차단 효과로 하상하강이 기대된다. 보 상류 퇴적이 진행되면 저수량이 감소하며 심할 경우 보 자체의 안전도 위협할 수 있다. 또한, 하류 하도에 세굴 및 하강현상이 지속되면 흐름 및 하도의 불안정과 하천 시설물의 안전을 위협하게 된다. 따라서 보 건설에 따른 하도의 퇴적 및 침식 현상을 예측하여 장차 발생할 수 있는 문제를 사전에 예측하는 것은 공학적으로 매우 중요하다. 본 연구에서는 수심적분 2차원 모형에 기초하여 유동 및 하상변동을 모의하는 RAM6 모형을 이용하여 금강 세종보에 적용하였다. RAM6는 흐름특성 변화에 따라 하상이 평형상태로 변화되는 과정을 시간에 따라 모의하고, 하상변화에 따른 흐름특성의 변화를 연계하여 모의하는 2차원 유한요소 모형이다. 세종보를 기준으로 상 하류 2 km, 총 4 km 구간에 대해 수치모의를 실시하였다. 세종보 상하류의 2차원 모의를 위하여 보 주위의 지형정보와 흐름정보를 입력하였다. 보의 제원은 높이 4 m이며, 가동보 223 m, 고정보 125 m로 총연장은 348 m 이다. 보 주위의 흐름과 퇴적 및 침식에 대해 모의하고 이 결과에 대하여 고찰하였다.