• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제4권4호
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• pp.21-31
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• 2001

바다에서 발생하는 유조선 등으로부터의 기름 유출사고는 해양환경을 크게 훼손하는 재앙에 속한다. 이러한 사고에 효과적으로 대응하기 위해서는 사고의 초기에 기름의 유출양을 정확히 판단하여 그에 적절한 대응방법을 수립하는 것이 필요하다. 기름 유출양의 추정을 위해서 사용되는 가장 간단한 방법은 토리첼리의 평형관계식을 사용하는 것이다. 하지만 이러한 평형관계식은 관성력과 점성력이 무시되었기 때문에 실제의 현상과는 다소 거리가 있다. 본 논문에서는 탱크로부터의 기름 유출양 산정을 위한 기초적인 실험과 수치계산을 수행하였다. 소형 유리 수조에 상자모양의 아크릴 기름탱크를 설치하고 종횡비가 다른 사각형의 유출구를 빠져나가는 기름의 양과 모양을 계측하였다. 그리고 유한체적법과 VOF법 등의 CFD 기술을 활용하여 기름과 물의 유동을 수치 시뮬레이션 하였다. CFD 계산견과는 실험에서 계측된 값과 좋은 일치를 보였으며, 복잡한 해난사고에서의 유출양 산정을 위한 CFD 기술의 활용가능성을 확인할 수 있었다. 본 논문의 실험조건에서 기름의 유출속도는 유출구의 형상에 따라 결정되는 유출구 내부의 마찰력에 의해 달라지며, 토리첼리 평형관계식으로부터 얻어지는 유출속도의 35~55%임을 알 수 있었고, 만약 유출구의 두께를 무시하면 종횡비에 상관없이 52%로 일정하게 추정되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.5-13
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• 2015

해일에 의한 바닷물의 월류는 방조제 구조물에 피해를 유발시킨다. 지금까지 발생된 마운드 형태 방조제의 파괴 유형 조사 결과, 육지 쪽 마루부 파손과 선단부의 세굴이 대표적인 파괴 사례로 지목되었다. 이와 같은 파괴를 유발하는 가장 큰 원인은 월류에 의해 발생된 압력과 유속이다. 본 연구에서는 에너지 관점에서 마운드 형태 방조제에서 압력과 유속을 산정할 수 있는 이론해를 제안하고 검증하였다. 이를 위해 방조제 마루부와 선단부에 흐름을 유사정적비회전류로 보고 동심원유선이 형성된다고 가정하였다. 한계흐름조건과 베르누이정리를 이용하여 방조제 마루부와 배면 선단부에서의 작용하는 압력 및 유속 산정식을 유도하였다. 이들 식을 이용하여 동심원유선 및 월류고를 가정하여 마루부와 선단부에서 압력과 유속을 산정하였다. 그 결과 마루부에서는 부의 압력이 선단부에서는 양의 압력이 각각 크게 작용하는 것으로 나타났으며 유속에 의한 전단응력도 작용하는 것을 확인하였다. 또한 제안된 이론해의 적용 한계에 대한 고찰도 이루어졌다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.346-353
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• 2016

일부 연구용 원자로의 설계조건상 사이펀 현상은 배관 파단 사고 시 수조수의 지속적인 방출을 유발할 수 있다. 사이펀 차단기는 이러한 현상을 효과적으로 제한하기 위한 안전장치로, 유체역학적인 특성상 사이펀 차단 현상 해석을 위해 고려해야 할 변수가 많고 계산이 복잡하다. 이에 사이펀 차단 현상을 쉽게 분석할 수 있는 프로그램을 개발하게 되었다. 윈도우8 운영체제에서 비쥬얼 스튜디오 2012를 이용하여 MFC프로그래밍으로 개발되었으며, 사용자가 쉽게 사용할 수 있도록 GUI형식으로 개발되었다. 개발된 프로그램은 사용자가 입력한 값으로부터 유체역학적 관계식을 통해 3단계의 연산과정을 거쳐 시뮬레이션을 진행한다. 베르누이 방정식으로부터 유속과 유량을 구하여 수위, 언더슈팅, 압력, 손실계수, 그리고 이상 유동과 관계된 값들을 연산한다. 프로그램에 적용된 이상유동 해석모델은 Chisholm 모델이며, 실제와 유사하게 시뮬레이션이 가능함을 확인하였다. 시뮬레이션 결과는 그래프를 통해 나타나기 때문에 사용자는 전체적인 차단 현상을 쉽게 파악하는 것이 가능하며, 시뮬레이션 데이터의 저장 또한 가능하다. 따라서 사용자는 사이펀 차단기 시뮬레이션 프로그램의 사용을 통해 사이펀 차단 현상을 쉽게 확인할 수 있으며, 사이펀 차단기의 실제 설계에도 이용할 수 있을 것으로 기대된다.