• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제10권4호
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• pp.258-265
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• 2023

대부분의 어류가 생존을 위해 회유 또는 이동하는 특성이 있음에도 불구하고 국내에 설치된 어도는 평상시에 고유속과 저수심의 흐름이 발생할 수 있어 어류의 이동에 장애가 되고 있는 실정이다. 또한 어도에 관한 국내 설계기준상 국내 하천에 서식하는 다양한 어종별 유영특성을 고려하지 못하는 한계가 있다. 따라서 어도의 기능을 확보하기 위한 설계기준의 마련이 필요하며, 이를 위해 국내 회유성 어종의 유영특성과 어도의 수리특성에 대한 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 붕어를 대상으로 증진유속방법과 고정유속방법을 수행하여 가능한 객관적인 어류의 유영특성을 분석하고 한계유영유속을 제시하였다. 증진유속방법 실험을 수행한 결과 붕어는 0.7 m/s ~ 0.8 m/s로 하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다. 고정유속방법 실험을 수행한 결과 붕어의 경우는 0.8 m/s 정도로 확인되었다. 따라서 두 실험 방법을 종합적으로 분석한 결과 어도설계를 위한 한계유영유속을 결정하면 붕어의 경우는 약 0.8 m/s로 판단된다. 향후 다양한 회유성 어종에 대해 유영특성의 실험적 연구를 수행하여 어도설계를 위한 대상어종별 유영특성을 고려한 어도설계기준 마련이 필요하다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권5호
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• pp.155-168
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• 1997

흙 세립자의 이탈 및 유동은 지반공학이나 지반환경공학적인 관점에서 매우 중요한 현상 중의 하나이다. 특히 지반환경공학적인 견지에서 보면 세림자가 입자유동을 하기 전에 오염물질을 흡착하기 때문에, 오염물질 정화의 방편으로 이용될 수 있다. 본 논문에서는 한국에 가장 편재해 있는 화강풍화토의 입자유동특성을 실내시험에 의해 파악하였다. 실험에 사용된 시료는 대표적인 잔류토라 할 수 있는 서을 신내동, 포이동 및 경북 안동의 시료 각각에 대하여 흐름에 대한 지반특성 치등을 측정하였다. 풍화잔적토에서의 세립분 유동특성에 가장 큰 영향을 미차는 인자는 세립자의 함량과 초기간극률 그리고 입도분포로 나타났고 입자가 이탈되기 시작하는 한계속도는 200번체 통과량에 비례 하여 감소하는 경향을 보였다. 이탈률의 변화율은 간극률에 비례하여 증가함을 보였으며 입도분 포가불량하고200번체 통과량이 적은 시료에서의 입자이탈량이 가장 크게 나타났다. 또한 실험결과를 토대로 단계별 입자유동현상을 표현하는 기본방정식을 모델링하고 유한차분법을 이용하여 해를구하므로써 흐름이 발생하는 지반구조물에서 입자유동현상이 미치는 영향을 파악할 수 있는 토대를 마련하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제29권6호
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• pp.711-721
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• 2005

In order to design of emergency ventilation systems, the smoke movements in tunnel fire with natural and forced ventilation were investigated. Reduced-scale experiments were carried out under the Froude scaling with novel fire source consisting many wicks. Temperature profiles were measured under the ceiling and vertical direction along the center of the tunnel and poisonous gases were measured at emergency exit point in the natural ventilation case. In forced ventilation, temperature profiles were measured with various flow rate to obtain critical velocity. The results showed that the interval of emergency exit having 225m was estimated reasonably through the measurements of temperature variation and poisonous gas in the natural ventilation. In the case of forced ventilation, the temperature distribution near fire source is remarkably different from that of natural ventilation. Also, the critical velocity to prevent upstream smoke flow has the range of 0.57m/s between 0.64m/s. Finally, it was also identified that although the increase of flow rate can suppress the backward flow of smoke to upstream direction, brings about the increase of flame intensity near stoichiometric fuel/air ratio.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권4호
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• pp.423-432
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• 2008

어류는 생존과 번식을 위해 회유 또는 이동을 하며, 이러한 회유나 이동은 어종에 따라 넓은 범위에서 이루어 질수도 있고 국지적으로 이루어 질 수도 있다. 피라미는 한국의 강과 하천에 우점종으로 서식하는 어종이다. 그러나 하천에 설치된 댐, 보, 암거 등은 어류가 이동하거나 번식하는데 많은 장애가 되고 있다. 실제로 어류 서식처간의 연결부가 배수암거(culvert)로 설치되어 있는 경우에는 평상시 피라미와 같이 몸집이 작은 어류가 이동하는데 장애를 줄 정도의 빠른 유속과 낮은 수심이 발생되고 있다. 그러나 국내에서는 국내 하천에 서식하고 있는 민물고기의 유영특성에 관한 연구가 충분치 않아 현실적으로 어도기능을 위한 합리적인 배수암거 설계기준을 마련하기가 어려운 실정이다. 본 연구의 목적은 배수암거의 평상시 어도기능을 위한 설계유속을 제시하기 위해 국내 하천의 우점종이자 국지회유성 어종인 피라미의 유영특성을 분석하고자 함이다. 피라미의 유영특성을 파악하기 위한 실험은 증진유속방법(incremental velocity test)과 고정유속방법(fixed velocity test)을 병행하여 수행하였다. 실험 결과 피라미(체장 8.9cm)의 유영특성 중 한계유영속도는 0.7 m/s 정도로 나타났다. 따라서 홍수기를 제외한 평상시 유량조건에서 배수암거 설계유속은 피라미(체장 8.9cm)를 대상어종으로 할 경우 0.7 m/s 를 초과하지 않아야 할 것으로 판단된다. 최소수심은 등지느러미까지 충분히 물속에 잠길 수 있는 수심이 필요한 것으로 파악되었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
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• pp.616-621
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• 2003

Fluid-elastic instability is believed to be a cause of the large-amplitude vibration and resulting rapid wear of heat exchanger tubes when the flow velocity exceeds a critical value. For sub-critical flow velocities, the random turbulence excitation is the main mechanism to be considered in predicting the long-term wear of steam generator tubes. Since flow-induced interactions of the tubes with tube supports in the sub-critical flow velocity can cause a localized tube wear, tube movement in the clearance between the tube and tube support as well as the normal contact force on the tubes by fluid should be maintained as low as possible. A simplified method is used for predicting fretting-wear damage of the double $90^{\circ}$U-bend tubes. The approach employed is based on the straight single-span tube analytical model proposed by Connors, the linear structural dynamic theory of Appendix N-1300 to ASME Section III and the Archard's equation for adhesive wear. Results from the presented method show a similar trend compared with the field data. This method can be utilized to predict the fretting-wear of the double $90^{\circ}$U-bend tubes in steam generators.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권6호
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• pp.449-459
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• 2011

사석 입자의 운동을 시작하는 한계평균유속은 사석의 평균입경, 수심에 대한 사석의 평균입경 비, Froude수 및 한계평균유속에 대한 난류전단속도 비에 따라 증가함을 실험을 통해 확인하였고, 이 값을 사석의 수리적 안정성을 지배하는 변수로 채택하여 회귀분석을 통한 사석의 안정성 실험식을 개발하였다. 개발된 사석 안정성 식은 기존 실험의 유속범위인 0.36~0.73 m/s에서 0~5.0 m/s까지 확장시켜 실제 하천에 적용 가능성을 검토하였다. 큰 값의 Reynolds수의 확장에 따른 한계평균유속을 포함한 매개변수간의 유용한 상관성을 제시하였다. 실험값으로부터 확장된 큰 값의 Reynolds의 범위에서의 사석 안정성에 대한 평균입경의 산정은 0~3.0 m/s에서는 미국 토목학회 공식과 미개척국에서 제시한 안정성식과 적합함을 보였으며, 3.0~5.0 m/s에서는 미국 토목학회 공식과 잘 일치하였다. 개발된 사석평균입경 결정공식은 일반적으로 미국 토목학회 공식과 잘 일치하였고, 기존 안정성식과 비교한 결과 대부분 잘 일치하는 것으로 확인되었다. 따라서 개발된 사석평균입경 산정식은 높은 사용성을 가지고 있음을 확인하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2007년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1319-1324
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• 2007

Many researches have been performed to analyze the smoke movement in tunnel fires by using field model. Recently, FDS(Fire Dynamics Simulator) v.4, which is one of the field model and developed from NIST(National Institute of Standards and Technology), is widely used. In tunnel fires, FDS can show detail results in local point, but it has difficulties in boundary condition and taking long computing time as the number of grid increases. So, there is a need to use alternative method for tunnel fire simulation. A zone model is different kind of CFD method and solves ordinary differential equation based on conservation and auxiliary equations. It shows good macroscopic view in less computing time compared to field model. In this study, therefore, to confirm the applicability of CFAST in tunnel fire analysis, numerical simulations using CFAST are conducted to analyze smoke movement in longitudinal ventilation reduced-scale tunnel fires. Then the results are compared with experimental results. The differences of temperature and critical velocity between numerical results and experimental data are over $30^{\circ}C$ and 0.9m/s, respectively. These values are out of error range. It shows that CFAST 6.0 is hard to be used for tunnel fire simulation.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.1079-1085
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• 2012

For precise motion control, S-curve velocity profile is generally used but it has disadvantage of relatively long calculation time for floating-point arithmetics. In this paper, we present a new generating method for velocity profile to reduce delay time of profile generation so that it overcomes such disadvantage and enhances the efficiency of precise motion control. In this approach, the velocity profile is designed based on the gamma correction expression that is generally used in image processing to obtain a smoother movement without any critical jerk. The proposed velocity profile is designed to support both T-curve and S-curve velocity profile. It can generate precise profile by adding an offset to the velocity profile with decimals under floating point that are not counted during gamma correction arithmetic operation. As a result, the operation time is saved and the efficiency is improved. The proposed method is compared with the existing method that generates velocity profile using ring buffer on a 8-bit low-cost MCU. The result shows that the proposed method has no delay in generating driving profile with good accuracy of each cycle velocity. The significance of the proposed method lies in reduction of the operation time without degrading the motion accuracy. Generated driving signal also shows to verify effectiveness of the proposed method.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제17권3호
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• pp.429-439
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• 2003

Counter-current two-phase flows of air- water in narrow rectangular channels with offset strip fins have been experimentally investigated in a 760 mm long and 100 mm wide test section with 3.0 and 5.0 mm gap widths. The two-phase flow regime, channel-average void fractions and two-phase pressure gradients were studied. Flow regime transition occurred at lower superficial velocities of air than in the channels without fins. In the bubbly and slug flow regimes, elongated bubbles rose along the subchannel formed by fins without lateral movement. The critical void fraction for the bubbly-to-slug transition was about 0.14 for the 3 mm gap channel and 0.2 for the 5 mm gap channel. respectively. Channel-average void fractions in the channels with fins were almost the same as those in the channels without fins. Void fractions increased as the gap width increased, especially at high superficial velocity of air. The presence of fins enhanced the two-phase distribution parameter significantly in the slug flow, where the effect of gap width was almost negligible. Superficial velocity of air dominated the two-phase pressure gradients. Liquid superficial velocity and channel gap width has only a minor effect on the pressure gradients.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.429-433
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• 2004

According to researchers, the influential factors of scouring are generally divided into three factors: the flow conditions, the type and position of structures, and the characteristics of bed materials. In addition, scouring is affected by the 3-dimensional turbulent boundaries, the unsteady flow, the movement of sediment in the scour-hole area, the approach flow velocity and depth, the width of bridge foundation/pier, and the particle size of bed materials. However, it is difficult to estimate the scour depth near bridge piers when all conditions are factored in at once. Therefore, for reasonably accurate estimates of scour depth, it is essential to consider sufficiently the flow force and resisting force for scour. That is, to determine the shear stress concerning the bed material distribution is needed. In this study, the experiments were performed under the condition of a steady state of flow. As a result, scouring occurred at velocity ratios of 0.476,$(V/V_c=0.476)$, and the scour depth was increased linearly as the velocity ratio increased. in addition, the average values of shear stress ratio at zero scouring depth in both rectangular and circular piers were approximately 7$(\tau_c/\tau_{approach})$ and in the case for same size bed particle material. The results of this study can be used for the fundamental material for estimating the scour depth of bed materials.