• 대한조선학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.22-31
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• 1995

본 연구에서는, 이미 개발된 3차원 해류유동 수치해석 기법을 불규칙한 해저지형과 복잡한 육지지형을 가지는 인천항 부근의 연안해역에 적용하였다. 3차원 다층기법에 의한 계산결과와 2차원 수심평균기법에 의한 계산결과를 비교하여 조류의 연직구조에 미치는 해저지형의 효과를 조사하였다. 또한, 해석해에 의한 결과와 본 연구에서 제안된 수치해석 기법에 의한 계산결과의 비교를 통하여 취송류의 연직구조를 조사하였다. 인천항부근 연안해역의 대표적인 단면을 택하여 해석해에 의한 결과 및 경험값에 의한 결과와 본 연구에서 제안된 수치해석 기법에 의한 계산결과를 비교하여 취송류에 미치는 해저지형의 효과를 조사하였으며, 경험값에 의한 결과와 본 수치해석기법에 의한 계산결과의 비교를 통하여 취송류에 미치는 육지지형의 효과도 조사하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.512-515
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• 2011

터널 해석은 주로 지표침하와 터널 라이닝 내 단면력 산정에 초점이 맞춰지며 이는 시공단계를 고려한 3차원 수치해석 모델을 이용해 결정할 수 있다. 수치해석 시 shield는 응력 제어, shell element로 모델링하는 방법 등으로 모사될 수 있다. 한편 변위 제어를 통한 쉴드 모사는 shield를 적절한 경계조건으로 처리함으로서, 다른 shield 모사 방법에 비해 모델링 작업을 간소화하고 해석의 효율성을 높일 수 있다. 본 연구에서는 변위 제어에 의한 shield 모사를 위한 적정 경계조건을 제안한다. 이를 위해 시공단계가 고려된 유한요소해석을 사용하여, 쉴드 및 굴착면에서의 경계조건 변화와 이에 따른 지표침하 관측 수행하였다. 제안된 shield 변위 제어로부터 얻어진 해석결과를 이론적인 해와 비교함으로서, 제시된 shield 모델링 방법의 적정성과 지반 거동 변화를 평가하고자 한다. 해석 결과는 지반 모델의 지표침하를 기준으로 관찰되었으며, 변위제어에 의한 결과와 요소에 의한 모델링 결과가 유사하게 얻어짐을 보여준다. 또한 변위제어의 쉴드 모사에서 회전 구속보다 변위 구속 조건에 지배적으로 영향을 받음을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제21권9호
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• pp.15-24
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• 2020

본 연구에서는 저유동성 몰탈 주입공법의 개량체에 관한 응력분담비를 복합지반법, 지반아칭이론, 소성각법 및 2차원과 3차원 수치해석, 3차원 모형실험을 통해 평가하였다. 복합지반법으로 계산된 응력분담비는 89.3, 3차원 지반아칭이론을 적용할 경우 3.75~59.0, 3차원 소성각법의 경우 82.8로 이론별 응력분담비의 차이가 나타났다. 2차원 수치해석 결과 응력분담비는 63.0~77.0으로 개량율이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났고, 3차원 수치해석 결과 50.0~56.0으로 2차원 해석 결과 대비 작게 예측되었다. 대형 삼축압축셀을 이용한 특수 모형 실험의 경우 하중단계별 응력분담비는 53.0~60.0으로 나타났고, 실험으로 평가한 응력분담비는 2차원과 3차원 수치해석적 예측치 내에서 측정되었다. 본 연구에서는 저유동성 몰탈 주입 공법의 개량체에 대하여 해석 및 실험값을 바탕으로 개량율에 따른 응력분담비에 대한 예측식을 제안하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1254-1257
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• 2007

본 연구에서는 유류-유사 분리기내에서 유체의 흐름거동을 상용 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 이용하여 해석하였다. 유류-유사 분리기는 도심지의 우수로 인한 유출발생시 동반되는 이물질을 여과시키는 기능을 가진 지하구조물이다. 우수로 인한 유출이 발생하여 유류-유사 분리기내로 흘러들어오는 유입수는 3차원적 거동을 하고 다양한 흐름특성을 갖는다. 따라서, 분리기내에서의 흐름거동을 정확히 해석하는데 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 정류판(baffle)과 유류흡착기(oil skimmer)로 구성된 유류-유사 분리기에서의 유류와 유사를 포함하고 있는 유출수의 복잡한 거동을 해석하기 위해 수치모의를 실시하였다. 유류와 유사에 대한 포착률(oil and grit trap)은 유류-유사 분리기내에서 유체의 흐름거동과 관계된다. 따라서, 본 연구에서는 유류와 유사의 포착률을 향상시키기 위한 수치모의의 기초적인 단계로서 유류-유사 분리기내에서 유류흡착기(oil skimmer)를 설치한 경우와 설치하지 않은 경우에 대한 유체의 흐름거동을 FLOW-3D를 이용하여 3차원 수치모의를 실시하였다. 수치모의를 통해 유류흡착기의 유무에 따른 유류-유사 분리기내에서의 흐름거동을 알 수 있었으며, 유류흡착기를 설치한 경우엔 유류 흡착기에 의해 여과될 수 있는 유류와 유사에 대한 각각의 포획률이 높아짐을 알 수 있었다.

• 대한조선학회지
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• 제26권1호
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• pp.11-23
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• 1989

자유표면을 고려하지 않은 경우 선체주위의 3차원 점성유동을 수치해석하는 전산프로그램을 작성하였다. 복잡한 선체를 합리적으로 처리할 수 있는 body-fitted 좌표계를 사용하고, 난류모델은 $k-\varepsilon$모델을 채택하였다. Reynolds 방정식의 준 3차원 형태를 수치해석하도록 하였다. 작성된 전산프로그램의 합리성과 수치해석적 성능을 파악하기 위하여 단면이 3:1 타원단면의 모델과 SSPA-720 콘테이너 선형을 이용하여 수치해석의 결과와 실험데이터를 비교하였다. 평균속도분포와 압력의 분포는 위 모델의 풍동시험결과와 전반적으로 잘 일치하고 있으나, 난류운동에너지는 선미 부근에서 실제보다 많이 예측되고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.338-338
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• 2016

준설은 흙 또는 모래, 자갈을 파내는 작업을 말하는 것으로, 준설의 목적은 수로, 하천, 항만공사에서 수심의 증가 및 수심을 유지하기 위함이다(산업안전대사전, 2004). 이러한 준설은 하천의 흐름 특성 및 제반 여건 변화를 수반하기도 한다. 준설 직후 낮아진 하상으로 인하여 수위가 감소되는 경우가 있으며, 반면에 수위 저하를 동반하지 않는 경우(저수지와 연결된 준설), 준설 부근에 퇴적이 발생하며 이는 하천의 수위 상승으로 연결될 수 있다. 이러한 수위 상승은 홍수 시 제방의 월류 가능성을 높이는 등 하천의 치수 안전성에 문제를 야기할 수 있다. 본 연구에서는 준설로 인한 하천의 수위 상승에 초점을 맞추었다. 기존 연구에서는 대부분 이러한 현상분석을 위해 수치해석을 이용하였으며, HEC-6, CCHE2D, GSTARS 등의 1, 2차원 수치해석 프로그램을 이용하였다. 그러나 1, 2 차원 수치모형은 수심에 따른 흐름특성을 충분히 반영하지 못하는 한계점을 가진다. 이에 본 연구에서는 3차원 수치해석 모형인 SCHISM을 이용하였다. SCHISM은 하구역의 흐름특성을 분석하기 위해 개발된 프로그램으로, 본 연구와 같이 단면의 급 확대부의 수치해석에 적합한 프로그램이라고 판단된다. 기존연구를 바탕으로 하상변동에 영향을 주는 인자를 산정하여 무차원화 하였으며, 하상 변동량 및 수위상승 영향의 민감도 분석을 수행하였다. 무차원인자는 준설깊이/상류수심(H/hu), 하류하폭/상류하폭($W_d/W_u$), 하류수심/상류수심($h_d/h_u$), 유량(Q)으로 결정하였다. 수치해석에 이용된 지형은 1: 2 경사의 제방을 가진 직선수로이며, 준설 구간을 기준으로 상 하류 각각 1,000 m의 길이를 확보하였다. SCHISM 수치모의를 통하여 민감도 분석을 수행한 결과 모든 수치해석 case에서 퇴적으로 인한 상류수위의 증가를 확인 할 수 있었다. 또한 하류수심/상류수심은 준설부 퇴적 및 상류 수위 상승에 가장 큰 영향을 주는 인자로 나타났다. 본 연구는 하천 준설 계획 시 참고자료로 활용이 가능할 것이며, 준설로 인한 하천수리특성 변화의 선행연구로써 의미가 있다고 판단된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.48-57
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• 2012

본 연구에서는 고립파를 저감시키기 위한 저감공으로 본문 중에서 제시하는 공진장치를 직선배치된 기존의 방파제와 직사각형항만의 입구부에 각각 부착하고, 이에 따른 고립파의 제어능을 검토하기 위해 3차원수리모형 실험 및 3차원수치해석을 수행하였다. 수치해석에서는 3차원수치파동수조를 이용하는 3차원혼상류해석법의 TWOPM-3D를 적용하였고, 얻어진 수치해석결과와 수리실험결과를 비교 분석하여 본 수치해석법의 타당성을 검증하였다. 또한, 공진장치가 부착되지 않은 경우와 대비 고찰하여 고립파의 제어에 대한 공진장치의 제어능을 다각도로 검토한 결과, 그의 유효성을 충분히 확인할 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권8호
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• pp.37-43
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• 2015

댐 유지관리 측면에서 계측기를 통해 실시간 댐 거동을 파악하고 있으나 노후 댐의 경우 댐 축조 시 설치한 계측기가 오작동하거나 작동되지 않는 경우도 빈번히 발생하고 있다. 1종 국가시설물인 댐은 정밀안전진단을 통해 주기적으로 댐의 상태를 파악하고 있으며, 정밀안전진단 시 댐체의 안정성 평가를 실시하고 있다. 일반적으로 댐 안정성평가 시 가장 큰 단면을 대표단면으로 적용해 2차원 수치해석으로 결론을 도출하고 있으나 최근 많은 연구자들이 3차원 수치해석 프로그램 기술 발달에 기인해 댐 형상, 주변지형 및 댐 하부지형 형상을 정확히 반영한 3차원 수치해석에 관한 연구를 수행하고 있다. 본 연구에서는 지진에 대한 댐 안정성 평가를 위해 지반공학 범용 FEM 해석 프로그램인 PLAXIS 3D를 이용하여 존별 형상을 모두 반영한 댐체의 지진 특성과 댐체를 사력존 하나로 가정한 경우, 댐체를 사력존 및 코어존으로 가정한 경우와 수치해석 결과를 비교 분석하여 존별 형상에 따른 지진파 영향 특성을 분석하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.170-174
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• 2011

홍수시 저수지 상류로부터 유입되는 다량의 오염물, 협잡물은 저수지의 경관 및 수질에 악영향을 미친다. 이러한 오염물질은 홍수시 일시에 유입되어 표층에 부유하므로 수거를 위한 시간 및 비용이 비교적 크게 발생된다. 따라서 이러한 부유쓰레기를 효과적으로 차단할 수 있는 시설물 설치는 필연적이다. 이렇게 부유쓰레기 수거를 위한 방법 중, 저수지 내부에 선 차단 시설을 설치하여 부유쓰레기를 홍수터로 유도하여 수거하는 방법은 일시에 많은 양의 부유쓰레기를 차단하게 되는데 유지관리, 경제적 측면에서 유리하다. 본 연구에서는 부유쓰레기 수거를 위한 선 차단시설 운영 방안을 검토하기 위하여 홍수시 저수지 내로 유입되는 유속흐름을 2차원 수치해석 모형인 RMA-2 모형으로 해석하고, 저수지의 내 외부 지형분석을 통하여 시범 지구의 선 차단시설 설치 위치를 선정하였고, 3차원 수치해석 모형인 FLOW-3D 모형으로 검증하였다. 선 차단시설 설치 시범지역 위치 선정을 위하여 저수지의 규모, 접근성, 시공 장비의 대여 편이성 등을 종합적으로 고려하여 기흥저수지를 시범예정 구역으로 선정하였다. 저수지 내로 유입되는 유속특성을 2차원 수치해석 모형인 RMA-2 모형으로 해석하여 시범 지구의 선 차단시설 설치 위치를 제안하고 홍수터 부지를 결정하였다. 부유쓰레기 유도를 위한 선차단시설은 저수지 급확대로 인한 유속 감소구간과 와류발생 구간이 적절한 것으로 분석되었으며 시범설치 지역인 기흥저수지 상류 급확대부에 선 차단시설을 제안하였다. 홍수터의 규모는 Armitage와 Rooseboom(2000)이 제안한 경험식을 바탕으로 $5,300m^2$을 제안하였으며, 기흥저수지 상류부 우안에 항아리 모양으로 설치하도록 계획하였다. 또한, 3차원 수치모형실험을 통하여 검토한 결과, 차단막 설치로 부유 쓰레기의 하류 이송은 차단되고, 원활하게 홍수터로 유도됨을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.653-666
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• 2012

본 연구는 터널의 단면변화구간에서 발생한 손상 미케니즘에 대하여 이루어졌다. 이를 위해 단면변화 구간을 대상으로 다양한 현장조사 및 시험을 실시하였으며, 이를 바탕으로 2차원 및 3차원 수치해석을 수행하였다. 현장조사 및 시험 결과, 슬래브 손상에 대한 직접적인 원인을 찾을 수 없었으며, 2차원 수치해석을 수행한 결과 기준 안전율(1.0)을 만족하는 것으로 분석되었다. 추가로 수행한 3차원 수치해석 결과, 기둥 간격의 변화에 따라 슬래브 휨응력 변화를 전달시키지 못해 손상이 발생한 것으로 분석되었다. 보강을 위해 터널내 기둥을 추가하는 방안을 적용하였으며 그 결과, 상부 슬래브 비틀림 형상이 완화되어 보강 효과를 확인할 수 있었다. 단면 변화 구간의 경우 2차원 뿐만 아니라, 3차원으로 영향범위를 고려하여 설계에 반영한다면, 합리적이고 안정적으로 건설 및 유지관리가 가능할 것으로 판단된다. 추후에는 개착터널내 단면변화 구간에서 구조물에 영향을 최소화할 수 있는 보강방안에 대해 연구를 계속하고자 한다.