• 한국추진공학회지
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• 제13권1호
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• pp.51-57
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• 2009

이 연구 논문에서는 위상최적화 방법을 사용하여 강제대류를 이용한 열소산하는 구조물을 설계하는 방법을 개발한다. 전기 부품이나 기계구조물에서 발생하는 열을 낮추기 위해서 자연 대류와 강제 대류가 넓게 사용되고 있다. 또한 현재에는 화학전지(Fuel cell)나 로켓의 추진기관 등에서 발생한 열을 낮추기 위해서 강제 대류를 사용하고 있다. 현재에 이런 시스템을 효과적으로 열을 소산시키기 위해서 유동의 채널을 설계하는 것이 아주 중요한 이슈로 다루어지고 있다. 따라서 이 논문에서는 위상최적화 기법을 사용하여 최적의 채널을 설계하는 연구를 수행한다. 대류 현상을 고려하기 위해서 비압축성 N-S 방정식의 해석을 수행하였다. 이 논문에서는 열과 유체가 연계되어 있는 시스템을 수치적으로 연구하고 강제대류를 고려하는 최적의 채널 설계 결과를 제시한다.

• Ocean and Polar Research
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• 제27권3호
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• pp.237-250
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• 2005

To investigate the air mass modification related with Yeongdong Heavy snowfall events, we examined sensible and latent heat fluxes on the East Sea, the energy exchange between atmosphere and ocean in this study. Sensible and latent heats were calculated by a bulk aerodynamic method, in which NCEP/NCAR reanalysis data and NOAA/AVHRR weekly SST data with high resolution were used. Among winter precipitation events in the Yeongdong region, 19 heavy precipitation events $(1995{\sim}2001)$ were selected and classified into three types (mountain, cold-coastal, and warm types). Mountain-type precipitation shows highly positive anomalies of sensible and latent heats over the southwestern part of the East Set When separating them into the two components due to variability of wind and temperature/ specific Humidity, it is shown that the wind components are dominant. Cold-coastal-type precipitation also shows strong positive anomalies of sensible and latent heats over the northern part and over the central-northern part of the East Sea, respectively. It is shown that the sensible heat anomalies are caused mostly by the decrease of surface air temperature. So it can be explained that cold-coastal-type precipitation is closely related with the air mass modification due to cold air advection over warm ocean surface. But in warm-type precipitation, negative anomalies are found in the sensible and latent heat distributions. From this result, it may be postulated that warm-type precipitation is affected by the internal process of the atmosphere rather than the atmosphere-ocean interaction.

• 한국지구과학회지
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• 제26권6호
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• pp.560-572
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• 2005

이 연구에서는 1979년부터 1999년까지 21년 동안에 한반도 겨울철 한파와 관련된 대기 순환 및 열원$(Q_1)$의 분포 특성을 조사하였다. 한파 발생 빈도는 1년간 약 1개로 나타났으며, 1989년을 중심으로 전반기에 전체의 $60\%$가 발생하였다. 한파 발생 동안 하층의 대기 순환 패턴은 평년에 비해 서고동저형의 기압 패턴이 더 뚜렷하며, 상층에서도 한반도에 기압골의 영향이 더 강하게 나타난다. 한파가 발생하는 동안에 한반도 부근의 기온 하강 패턴은 바이칼호 부근의 기온 패턴과 반대로 나타나며, 기온의 연직 구조에서도 400 hPa을 기준으로 하층과 상층의 기온 편차는 반대로 나타난다. 열원에 대한 분석은 한파 발생 시 한랭 이류에 의한 냉각은 하강 운동에 의한 단열 승온에 의해 균형을 이룬다는 것을 보여주는데, 이것은 한랭 핵의 이동이 열흡수원의 이동 경로와 연관되어 있음을 나타낸다. 따라서 한파의 유지 기작을 이해하고 한파를 예측하기 위해서는 열원 그리고 열흡수원의 이동 기작이 밝혀져야 할 것이다.

• 한국지구과학회지
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• 제28권3호
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• pp.343-356
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• 2007

새롭게 개발한 대기-해양 접합모형(CGCM)에서 모사한 열대 태평양 해수면 온도(SST)의 경년 변동성의 특징을 조사하였다. 모형은 SST의 경년변동과 평균분포, 계절변동, 강수량, 그리고 해양 내부 구조를 관측과 유사하게 모사하였다. 모델은 서태평양 경계 부근에서 관측에 비해 큰 SST 경년변동을 보였는데 이 원인으로 적도 태평양의 SST 동서 변화율을 제시하였다. 즉 관측에 비해 강한 SST 경도는 zonal advection feedback을 강화시켜 SST 아노말리의 서진(westward propagation)과 서태평양의 경년 변동성 증가를 가져왔다. 간단한 two-strip 모델을 이용한 민감도 실험 결과는 이를 뒷받침하였다. 동서 평균한 수온약층의 깊이와 NINO3 SST 인덱스의 분석 결과는 모델의 경년 변동이 충전-방전 진동자에 의한 것임을 나타냈다. 그리고 지연 회귀분석 결과를 이용하여 엘니뇨가 발달하기 전에 barrier layer thickness(BLT) 증가에 의한 열 축적 과정이 서태평양에서 먼저 일어난다는 것을 제시하였다.

• 한국수산과학회지
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• 제18권4호
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• pp.374-380
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• 1985

12년간($1958{\sim}1969$) 동해의 경위도 2도 간격 격자상의 자료에 대한 조화분석을 통하여 동해의 표면수온, 기온 및 해면온도차의 계절적인 변화를 분석한 결과에 의하면, 동해에서 수온과 기온은 복사에너지 뿐만 아니라 해류와 계절풍에 의한 열이류의 영향을 크게 받고 있다. 동해에서 쓰시마난류가 흐르는 남동해역은 같은 위도상의 북서해역에 비하여 표면수온과 기온의 연평균이 높고 연교차의 폭이 작다. 이는 쓰시마난류에 의한 열이류 변화의 위상이 복사에너지 변화의 위상과 반대여서 계절적인 온도의 변화폭을 줄이기 때문이다. 동해에서 연평균 수온은 연평균 기온보다 $2{\sim}4^{\circ}C$ 높으며, 수온과 기온간의 차이는 계절에 따라 크게 변한다. 즉 여름에는 표면수온과 기온간에 차이가 거의 없지만, 겨울에는 수온이 기온보다 $6{\sim}10^{\circ}C$ 높으며, 겨울에 헌혈과 증발열을 통하여 해면으로부터 대기로 공급되는 에너지는 태양복사에너지의 2배에 달한다.

• 한국해양학회지
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• 제22권4호
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• pp.228-235
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• 1987

한국 서해 65개 정점에 대한 19년간 (1968-1984)의 수산진흥원해양관측 자료 를 사용하여, 겨울철 표면수온과 여름철 저층수온과의 관계를 구명하였다. 여름철 저층수온 이상변동치의 공간적 평균과 6개월 전 겨울철 표면수온 이상 변동치의 공간적 평균 사이에는 높은 상관관계가 있다. 하지만, 해류에 의한 이송의 영향으로, 여름철 저층수온 이상변동치의 공간적 분포와 겨울철 표면수온 이상변동치의 공간적 분포 사이에는 유사성이 미약하다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제32권11_12호
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• pp.692-704
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• 2005

컴퓨터 하드웨어의 급속한 발전으로 그래픽 프로세서 유닛(Graphics Processor Units : GPUs)은 굉장한 메모리 대역폭과 산술 능역을 보유하게 되어 범용 계산에 많이 활용되고 있으며, 특히 계산 집약적인 물리 기반 시뮬레이션(physics based simulation)의 GPU 구현이 활발하게 연구되고 있다. 물리 기반 시뮬레이션의 기본이 되는 미분방정식 풀이 과정에서 삼중대각행렬(tridiagonal matrix) 시스템은 유한차분(finite-difference) 근사에 의해서 자주 나타나는 선형시스템으로 물리 기반 시뮬레이션 관점에서 삼중대각행렬 시스템의 빠른 풀이는 중요한 연구 분야이다. 본 논문에서는 GPU에서 삼중대각행렬 시스템 풀이를 빠르게 구현할 수 있는 방법을 제안한다. 벡터 프로세서(vector processor) 계산에서 삼중대각행렬 시스템 풀이 방법으로 널리 사용되는 cyclic reduction 또는 odd-even reduction 알고리즘을 GPU에서 구현하였다. 본 논문에서 제안한 방법을 삼중대각행렬 시스템 풀이 방법으로 잘 알려져 있는 Thomas 방법과 GPU를 이용한 선형시스템 풀이에서 좋은 성과를 보이고 있는 conjugate gradient 방법과 비교할 때 상당한 성능 향상을 얻을 수 있었다. 또한, 열전도(heat conduction) 방정식, 이류 확산(advection-diffusion) 방정식, 얕은 물(shallow water) 방정식에 의한 물리 기반 시뮬레이션의 GPU 구현에 본 논문에서 제안한 방법을 사용하여 1024x1024 격자의 계산 영역에서 초당 35프레임 이상의 놀라운 성능을 보여주었다.

• 한국해양학회지
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• 제21권4호
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• pp.193-202
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• 1986

황해 동남해역에서 해면과 30m층 수온의 시. 공간 변동성을 1967-1982 장기 수온자료의 variance 와 cmpirical orthogonal function(EOF)분석으로 연구하였다. 월평균 해면수온의 공간분포는, 남에서 북으로 감소하는 장기 년평균과 유사한 형태를 갖고 있다. 반면에 년평균 해면수온으로부터 계산한 분산은 남에서 북으로 증가한다. 해면 수온의 variance 가 경기만 남부해역을 제외한 연구해역에서 30m층 보다 2배이상 크다. EOF의 첫째와 둘째 모드가 계절변화를 갖고 있으며 해면과 30M층 variance의 97.6%와 85.2%를 각각설명하기 때문에 수온의 큰 variance 는 계절변화와 밀접한 관계가 있다. 겨울철 조사 해역 북부와 남부사이 수온의 차이가 크나 여름철에는 작아진다. 이것은 여름철 복사에 의한 해면의 열흡수가 열손실이 나 해양열이류보다 훨씬 크다는 것을 반영해준다. 여름철에 경기만 남부와 목포 주변 연안수가 조석혼합에 의해 외해수보다 수온이 낮게 나타난다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.33-43
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• 2010

지열은 고효율 신재생에너지로 각광을 받고 있으며 건축물의 냉난방 설비 시스템으로 활용이 점차 확산되고 있다. 지열 히트펌프 중에서 지하수를 열원으로 사용하는 단일심정(Standing column well)은 특히 효율이 높고 초기설치비용이 저렴하며 국내 지반 수리조건에 적합하다. 반면, 국내에는 아직 SCW의 성능을 평가할 수 있는 수치해석 모델이 없으며 국내 자료를 적용한 수치해석이 수행된 바 없다. 본 연구에서는 SCW 수치해석 모델을 유한체적해석 프로그램을 이용하여 구축하였다. 수치적 모델은 수리 열 연계해석을 수행하여 열이류, 대류, 전도를 모두 모사한다. SCW 모델은 미국과 국내에서 계측된 현장 데이터를 통하여 검증하였다. 비교 결과 본 연구에서 구축된 수치해석 모델은 정확하게 SCW의 거동을 예측할 수 있는 것으로 나타났다. 검증된 수치해석 모델은 동반논문에서 매개변수연구에 활용되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권6B호
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• pp.507-514
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• 2011

본 논문에서는 하천에 유입되는 열 오염물질의 혼합거동을 분석하기 위해 2차원 수심 평균된 이송-분산방정식에 유한요소법을 적용하여 수치 모형을 개발하였다. 유한요소법의 여러 수치기법 중 SUPG법을 적용하였으며, 복잡한 하천경계를 보다 정확히 재현할 수 있도록 삼각 및 사각 요소망의 혼용이 가능하도록 하였다. 열 오염물질의 거동을 표현하기 위해서 열 교환을 묘사하는 반응항을 평형온도와 수온과의 차이에 비례하는 식으로 나타내고, 열교환 계수 및 평형온도에 따라 수온의 변화가 적용되도록 방정식을 구성하였다. 모형의 검증을 위하여 직사각형 수로에 선원으로 연속주입하여 얻은 수치해와 1차원 정상상태의 해석해를 비교하였다. 비교결과 수치해와 해석해의 결과가 서로 일치하는 것으로 밝혀졌다. 모형의 현장적용을 위해 상수원 보호구역인 팔당댐 하류부터 잠실수중보까지 22.5 km 구간을 대상영역으로 하였다. 구리하수처리장 방류수에 의한 수온 변화를 모의한 결과 수질측정망 측정자료와 비교적 비슷한 경향이 나타났다. 본 연구에서 개발한 수치모형이 열 오염원 유입으로 인한 수온 변화를 잘 표현하는 것을 알 수 있었다.