• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.149-149
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• 2020

하천에서 물 흐름이 보와 댐과 같은 수공구조물을 지날 때 일반적으로 흐름상태에 다양하고 급진적인 변화가 발생한다. 특히 흐름이 구조물을 지나면서 사류(supercritical flow)로 변하고 다시 상류(subcritical flow)로 복원되면서 일어나는 도수(hydraulic jump) 현상은 수위의 급변화, 흐름 에너지 소산, 변동성이 강한 압력 분포 등이 특징이다. 이러한 흐름 특성들은 보나 여수로와 같은 수공구조물 자체의 성능뿐만 아니라 이들 수공구조물의 하류에서 발생하는 국부세굴로 인해 구조물의 안정성에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 따라서 수공구조물을 설계할 때는 이들 구조물을 통과하는 흐름의 비정상 난류 흐름 특성을 정확하게 해석하여 반영하여야 한다. 이 연구에서는 k-omega SST 난류 모형과 자유수면의 급격한 변동을 해석하기 위한 하이브리드-VOF(hybrid volume of fluid)기법을 이용하여 도수현상을 수치적으로 재현하고자 한다. 기존 CFD(computational fluid Dynamics) 모델링에서는 자유수면 변동의 영향을 고려하기 위해 VOF 기법을 많이 사용하였다. 하지면 전통적인 VOF 기법은 다상흐름(multiphase flow)을 오직 부피분율(volume fraction)의 함수로만 고려하며 모의함으로써 강한 수면변동뿐만 아니라 공기연행(air entrainment)를 동반하는 난류 흐름을 모의하는데는 한계가 있다. 이 연구에서 이용하는 Eulerian 기법인 하이브리드 VOF 기법은 물과 공기의 각 상에 대하여 흐름 특성들을 개별적으로 계산하기 때문에 공기연행을 포함한 급변류 흐름에서 전통적인 VOF 기법보다 적용성이 우수하다. 이와 같은 난류모형과 자유수면 포착기법을 이용하여 3차원 비정상 난류 흐름 수치모형을 구축하여 수공구조물 주변에서 발생하는 강한 공기연행과 난류 특성를 보이는 급변류를 수치적으로 재현한다. 이 연구는 계산된 수치해석 결과를 기존 수리실험 결과와 비교하여 수치모형의 적용성을 평가하고 도수 현상에서 발생하는 독특한 흐름 특성을 제시한다.

• 한국안전학회지
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• 제10권3호
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• pp.120-129
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• 1995

직접분사엔진에서 기상과 분무액적간의 유동특성 및 분무특성에 미치는 선회비의 영향에 대하여 수치해석 하였다. 정적인 환경에서는 분무초기를 제외하고는 계산과 실험결과가 잘 일치하였다. 운전상태에서는 연료분사 기간동안 속도장의 영향이 증가하여 스쿼시유동의 중요성이 상대적으로 감소하였다. 선회비가 증가할수록 높은 난류에너지가 연소실내에 분포되며 분무액적이 확산되고 기상과의 상호작용이 강해져서 증발률이 증가하였다.

• 대기
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• 제34권2호
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• pp.153-176
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• 2024

At 0843 UTC 30 May 2021, a commercial aircraft encountered severe turbulence at z = 11.5 km associated with the rapid development of Mesoscale Convective System (MCS) in the Gyeonggi Bay of Korea. To investigate the generation mechanisms of Near-Cloud Turbulence (NCT) near the MCS, Weather Research and Forecasting model was used to reproduce key features at multiple-scales with four nested domains (the finest ∆x = 0.2 km) and 112 hybrid vertical layers. Simulated subgrid-scale turbulent kinetic energy (SGS TKE) was located in three different regions of the MCS. First, the simulated NCT with non-zero SGS TKE at z = 11.5 km at 0835 UTC was collocated with the reported NCT. Cloud-induced flow deformation and entrainment process on the downstream of the overshooting top triggered convective instability and subsequent SGS TKE. Second, at z = 16.5 km at 0820 UTC, the localized SGS TKE was found 4 km above the overshooting cloud top. It was attributed to breaking down of vertically propagating convectively-induced gravity wave at background critical level. Lastly, SGS TKE was simulated at z = 11.5 km at 0930 UTC during the dissipating stage of MCS. Upper-level anticyclonic outflow of MCS intensified the environmental westerlies, developing strong vertical wind shear on the northeastern quadrant of the dissipating MCS. Three different generation mechanisms suggest the avoidance guidance for the possible NCT events near the entire period of the MCS in the heavy air traffic area around Incheon International Airport in Korea.

• 한국추진공학회지
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• 제6권2호
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• pp.45-52
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• 2002

2차원 수중 초음속 제트의 구조 및 유동 불안정성에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 제트의 구조 및 시간에 따른 변화를 관찰하기 위하여 고속 디지털 카메라 촬영과 정압을 측정하였다. 공기 유량의 변화에 따른 제트의 구조를 초고속 촬영하여 이로부터 얻어진 장면에서 확산각을 구했다. 일련의 제트의 주기적인 특성에 따른 구조를 관찰하였고 불안정성의 초당 주기 발생 횟수가 5-6회 정도로 측정되었다. 세 가지 특성 길이 $L_1$, $L_2$, $L_3$를 정의하였다. $L_1$은 불안정적 주기가 발생할 경우 최대제트의 폭 스케일, $L_2$는 2차적인 유동이 유입되는 곳의 제트의 폭 스케일, $L_3$는 노즐 출구로부터 2차적으로 유도된 유동이 유임되는 곳까지의 길이다. $L_1$/$L_2$는 전압 즉, 탱크 압력이 증가함에 따라 감소하는 경향성을 가지고 있고 $L_3$는 전압이 증가함에 따라 증가하는 경향성을 띄었다. 시간에 따른 정압 변화를 측정하였으며 FFT결과를 통해서 불안정성으로 인해 발생하는 주파수와 유사한 값인 5Hz에서 고유진동이 발생하는 것을 확인하였다.

• 생태와환경
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• 제49권3호
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• pp.187-196
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• 2016

본 연구는 감조하천과 연결된 하수처리장 방류구에서 발생하는 거품의 형성기작 해석과 저감기술의 실험적용을 위하여 2015년 3월부터 2016년 7월까지 수행하였다. 거품은 방류구와 하천 수면 사이의 낙차에 의한 공기연행과 거품확산방지막에 의한 내부축적이 원인이었다. 특히 썰물 때와 방류량이 많을 때에 거품성장이 가장 활발하였다. 이를 해결하기 위하여 방류수로와 방류구에 각각 미세스크린 망과 수중방류 인공수로장치를 각각 설치한 후 실험하였다. 거품 저감효과는 각각 약 85.0~92.0%, 70.7~85.6% 범위였다. 또한, 거품뿐만 아니라 소음 등 부가적인 문제점도 해결할 수 있었고, 무엇보다도 민원예방에 기여할 것으로 본다. 본 연구는 단일 하수처리장을 대상으로 하였으나, 국내 다른 하수처리장의 유사한 사례에도 응용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제53권1호
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• pp.7-13
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• 2014

본 연구에서는 목화진딧물(Aphis gossypii)을 접종한 착색단고추(Capsicum annuum L.)에서 방출된 휘발성물질 및 칠성풀잠자리(Chrysopa cognata) 암컷이 분비한 휘발성물질에 대한 칠성풀잠자리 수컷의 반응이 조사되었다. Y-tube olfactometer에서 칠성풀잠자리 수컷 성충은 목화진딧물이 감염되어 있는 착색단고추에 더 많이 이끌렸고, 수 개의 뚜렷한 GC-EAD 반응을 보였다. 이들 GC-EAD 반응을 보인 피크에 대해 GC-MS 및 GC coupled NMR spectroscopy로 분석한 결과, 목화진딧물이 감염된 착색단고추로부터 4-ethylacetophenone, 3-ethylbenzaldehyde, 3-ethylacetophenone 및 4-ethylbenzaldehyde 그리고 칠성풀잠자리 암컷 성충으로부터 (Z,Z)-4,7-tridecadiene, (Z)-4-tridecene 및 (Z)-4-undecene 등이 동정되었다. 야외 포장시험에서 이들 물질 단독으로는 칠성풀잠자리에 대해 유인효과가 없었다. 암컷 성충에서 기원한 (Z)-4-tridecene와 (Z)-4-undecene은 칠성풀잠자리를 유인하지 못하였고, (Z,Z)-4,7-tridecadiene은 nepetalactol의 유인성을 감소시켰다. 하지만 3-ethylbenzaldehyde와 4-ethylacetophenone는 nepetalactol과 함께 혼합하면 칠성풀잠자리에 대한 유인성은 현저하게 증가하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.349-355
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• 2016

본 연구는 화력발전소에서 배출되는 석탄회 중 바텀애시의 재활용에 대한 실험적 연구이다. 석탄회는 일반적으로 플라이애시, 바텀애시, 신더애시 등으로 구분된다. 이 중 플라이애시의 경우 콘크리트 재료 중 시멘트 대체재로 많은 양이 재활용되고 있다. 반면, 바텀애시의 경우 다공성 및 높은 흡수율 등의 특징에 의해 석탄회 중 재활용률이 가장 낮은 실정이다. 이에 본 연구에서는 바텀애시를 콘크리트의 잔골재로 0~30%까지 단계별로 치환하여 제조한 콘크리트에 대한 내구성능을 평가하였다. 바텀애시 잔골재를 사용한 콘크리트의 내구성능 평가 결과, 동결융해의 경우 바텀애시 혼입 유무와 관계없이 적정한 연행공기를 통해 저항성을 확보할 수 있었고 염소이온침투 저항성, 건조수축 및 중금속에 대한 영향을 검토한 결과 바텀애시 혼입량 증가에 따른 영향은 크지 않은 것으로 나타났다. 반면, 탄산화 촉진 실험결과 바텀애시 사용이 증가함에 따라 탄산화 침투가 다소 컸으나 적절한 배합설계를 통해서 바텀애시를 콘크리트 잔골재로 활용하는 것이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지구과학회지
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• 제32권3호
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• pp.276-293
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• 2011

본 연구에서는 한반도 황사 사례 동안 WRF 기상모델과 SMOKE 배출량모델, CMAQ 및 CMAQ-MADRID 대기질 모델을 이용하여 다양한 황사 발생량 경험식에 대한 $PM_{10}$의 농도를 추정하였다. 특별히 Wang et al.(2000), US EPA 모델, Park and In(2003), GOCART 모델, DEAD 모델의 5가지 황사 발생 경험식이 중국과 몽골 등의 황사 발생량을 추정하기 위해 WRF-SMOKE-CMAQ(MADRID) 모델에 적용되었다. 일기도, 후방궤적 및 위성이미지 분석에 따르면 한반도로의 황사 수송은 절리저기압(위성에서 콤마형 구름)과 관련된 지상 전선의 뒤쪽에서, 그리고 상층 제트류의 발달에 기인한 파의 정체현상과 함께 상층 골에서의 풍속이 하층으로 전이되는 풍하 바람에 의해 생성되었다. 그리고 WRF-SMOKE-CMAQ 모델링 결과, 황사의 시 공간적 분포에 있어서는 Wang et al.(2000)의 경험식이, 평균 편의 및 평균 제곱근 오차에서의 정확도 부분에서는 GOCART 모델의 경험식이 관측값을 보다 잘 모사하는 것으로 나타났다. 또한 Wang et al.의 경험식을 이용한 황사의 연직분포 분석 결과에서 강한 황사 사례(2007년 3월 31에서 4월 1일 $800\;{\mu}g/m^3$ 이상)의 경우는 황사 수송이 한반도 상공 대기 경계층 내를 통과하였기 때문으로, 약한 황사 사례(2009년 3월 16일과 17에 $400\;{\mu}g/m^3$ 이하)의 경우는 황사 수송이 경계층 위를 통과하였기 때문으로 나타났다. 또한 CMAQ 모델과 CAMQ-MADRID 모델에서의 미세먼지($PM_{10}$) 민감도 분석 결과에서는 CMAQ-MADRID 모델이 CMAQ 모델에 비해 한반도를 포함한 동아시아 지역에서 최대 $25\;{\mu}g/m^3$ 정도가 높게 모사되었고, 모델 내 구름 액상과정에 의해서는 최대 $15\;{\mu}g/m^3$ 정도가 제거되는 것으로 나타났다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제17권1호
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• pp.1-14
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• 2001

굴절 지수 구조 매개 변수(refractive index structure parameter) $C_n^2$의 증가는 보통 가온위(virtual potential temperature) ${\theta}_v$와 혼합비(mixing ratio) q의 연직 기울기가 최대가 되는 고도에서 발생하며, 대류 경계층(convective boundary layer)의 고도를 추정하는데 있어서 매우 유용한 매개 변수로 사용된다. 이 연구에서는 대류 경계층 고도의 추정에 이용되는 $C_n^2$ 첨두의 발생 특성이 조사되었으며, 또한 UHF 레이더로 관측된 $C_n^2$와 연직 속도의 분산 ${\sigma}_w$ 자료를 이용하여 대류 경계층 고도를 객관적으로 추정하는 방법이 제시되었다. UHF 레이더의 $C_n^2$ 연직 분포에서 첨두는 대류 경계층의 정상부뿐만 아니라 잔류층의 정상부나 구름층에서도 발생하였다. 약한 태양 복사로 연직 혼합이 뚜렷하지 않은 경우에 대류 경계층 고도에 상응하는 $C_n^2$ 첨두는 레윈존데(rawinsonde) 관측 자료로부터 추정된 대류 경계층 고도보다 약간 낮았다. 반면에, 강한 태양 복사에 의해 연직 혼합이 강하고 유입대에서 ${\theta}_v$와 q의 연직 기울기가 매우 클 경우에 대류 경계층 고도에 상응하는 $C_n^2$ 첨두는 레윈존데 관측 자료로부터 추정된 대류 경계층 고도와 잘 일치하였다. $C_n^2$ 첨두의 고도를 대류 경계층 고도로 결정하는 최대 후방 산란 강도 방법(maximurn backscatter intensity method)은 $C_n^2$ 연직 분포에서 하나의 첨두가 있을 경우에는 오류 없이 대류 경계층 고도를 추정하였지만 대류 경계층 고도 위에 잔류층이나 구름층이 있을 경우에는 대류 경계층 고도를 잘못 추정하였다. 본 연구에서 새로이 제시된 방법은 UHF 레이더의 $C_n^2$와 ${\sigma}_w$ 자료를 이용하여 대류 경계층 고도로부터 오는 $C_n^2$ 첨두를 잔류층이나 구름층으로부터 오는 $C_n^2$ 첨두로부터 구별하여 오류 없이 대류 경계층 고도를 추정하였다. 또한 이 방법은 대류 경계층 고도의 일반화 추정에 적용되었으며, 후방 산란 강도의 연직 분포에서 두개의 첨두가 존해할 경우에도 더욱 신뢰성 있고 안정되게 대류 경계층 고도를 실시간으로 추정하였다.