• 한국해양학회지:바다
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• 제15권3호
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• pp.97-109
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• 2010

하계 남강댐 방류수 유입에 의해 강하게 성층화된 남해 강진만에서 3차원 수치모델링 실험을 통해 태풍 통과시 염분장에 미치는 취송류의 영향과 성층 파괴에 대해 연구하였다. 조위와 유속장, 수온장, 염분장에 대해 각각 스킬 분석(skill analysis)을 이용하여 모델을 검증 하였고, 그 결과 대부분 90%가 넘는 재현율을 보였다. 모델은 조류, 담수유입에 의한 밀도류와 바람에 의한 취송류를 잘 재현했다. 대량 담수 유입이 있을 경우 바람의 영향은 강한 밀도류에 의해 상대적으로 큰 효과가 없으나, 담수유입이 감소하는 시기에는 바람이 수직 혼합작용을 촉진하여 바람을 부과하지 않은 모의 실험보다 2~3일 빠르게 성층을 파괴하였다. 담수 유입에 의한 성층과 바람에 의한 성층 파괴는 성층지수(Richardson 수(數), Ri)를 통하여 판단하였으며, 대량 방류시 성층지수는 급속도로 증가하여 Ri 수(數)가 7~20을 보였고, 방류가 중단된 이후에는 바람에 의한 혼합으로, 성층지수는 급격하게 감소하고 Ri 수(數)는 0~2까지 보였으며, 이 때 상하층간 염분은 일정하게 분포하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권5호
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• pp.381-388
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• 2009

In some portions of nuclear piping systems, stratification phenomena may occur due to the density difference between hot and cold stream. When the temperature difference is large, the stratified flow under diverse operating conditions can produce high thermal stress, which leads to unanticipated piping integrity issues. The objectives of this research are to examine controvertible numerical factors such as model size, grid resolution, turbulent parameters, governing equation, inflow direction and pipe wall. Parametric three-dimensional computational fluid dynamics analyses were carried out to quantify effects of these parameters on the accuracy of temperature profiles in a typical nuclear piping with complex geometries. Then, as a key finding, it was recommended to use optimized mesh of real piping with the conjugated heat transfer condition for accurate thermal stratification analyses.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제41권7호
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• pp.953-968
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• 2009

It is important to accurately predict the temperature and density distributions in large stratified enclosures both for design optimization and accident analysis. Current reactor system analysis codes only provide lumped-volume based models that can give very approximate results. Previous scaling analysis has shown that stratified mixing processes in large stably stratified enclosures can be described using one-dimensional differential equations, with the vertical transport by jets modeled using integral techniques. This allows very large reductions in computational effort compared to three-dimensional CFD simulation. The BMIX++ (Berkeley mechanistic MIXing code in C++) code was developed to implement such ideas. This paper summarizes major models for the BMIX++ code, presents the two-plume mixing experiment simulation as one validation example, and describes the codes' application to the liquid salt buffer pool system in the AHTR (Advanced High Temperature Reactor) design. Three design options have been simulated and they exhibit significantly different stratification patterns. One of design options shows the mildest thermal stratification and is identified as the best design option. This application shows that the BMIX++ code has capability to provide the reactor designers with insights to understand complex mixing behavior with mechanistic methods. Similar analysis is possible for liquid-metal cooled reactors.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권3호
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• pp.242-253
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• 2020

This study examined the ef ects of freshwater discharge by artificial dikes from the Kanwol and Bunam lakes on the dynamics in the Chunsu Bay, Yellow Sea, Korea, during the summer season based on three-dimensional numerical modeling experiments. Model performances were evaluated in terms of skill scores for tidal elevation, velocity, temperature, and salinity and these scores mostly exceeded 90 %. The variability in residual currents before and after the freshwater discharge was examined. The large amount of lake water discharge through artificial dikes may result in a dramatically changed density field in the Chunsu Bay, leading to an estuarine circulation system. The density-driven current formed as a result of the freshwater inflow through the artificial dikes (Kanwol/Bunam) caused a partial change in the tidal circulation and a change in the scale and location of paired residual eddies. The stratification formed by strengthened static stability following the freshwater discharge led to a dramatic increase in the Richardson number and lasted for a few weeks. The strong stratification suppressed the vertical flux and inhibited surface aerated water mixing with bottom water. This phenomenon would have direct and indirect impacts on the marine environment such as hypoxia/anoxia formation at the bottom.

• 한국해안해양공학회지
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• 제14권4호
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• pp.295-307
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• 2002

진해ㆍ마산만에서 수온, 염도 및 DO농도를 연직방향으로 1년동안 측정하였다. 관측된 수온 및 염도 자료를 이용하여 성층화 특성을 분석하고, DO농도의 연직변화를 성층화 특성 및 저질오염도와 관련하여 분석하였다. 분석결과, 진해ㆍ마산만의 수온 성층화는 4월 이전에 시작되어 10월경에 종료되는 양상을 보이고 있는 것으로 판단되었다. 또한, 1998년 4월 연직방향의 평균 염도변화는 3.9(equation omitted) 정도로 증가되고, 1998년 8월 9.3(equation omited), 10월 4.3(equation omitted) 정도가 유지되어 가을철에도 염도 성층이지속되고 있는 것으로 파악되었다. 한편, DO 농도는 성층화가 시작되는 4월을 기점으로 연직방향 평균 DO농도변화도 2.6(mg/L)에서 6월 8.3(mg/L), 8월 5.9(mg/L), 9월 7.24(mg/L), 10월4.4(mg/L)으로 명확한 성층화 양상을 보이고 있다. DO 농도변화는 전체적으로 해역의 오염도와 밀접한 관련이 있으나. 성층화 기간동안 연직방향 DO 농도편차가 크게 나타나고 있는것은 수온 및 염도성층에 의한 표 저층간의 물질교환 저해에 의한 영향도 직접적인 요인으로 작용하고 있은 것으로 파악되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제29권8호
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• pp.940-947
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• 2005

An immersed boundary method for simulation of density-stratified flows has been developed and applied to computation of viscous flows past three different types of obstacle under table density stratification, namely laminar flows past a vertical barrier, a cosine hill, and a sphere, respectively. Density forcing is introduced on the body surface or inside the body. Significant changes in flow characteristics are observed depending on Fr. The numerical results are in good agreement with other authors' experimental and numerical results currently available, and shed light on computation of density-stratified flows in complex geometries.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권2호
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• pp.81-93
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• 2015

2010년 11월부터 새만금 내부개발을 위한 단계적 관리수위 적용이 실시되었으며, 이에 따른 수온 및 염분 변화 등을 파악하고자 현장 수질 모니터링 보완에 대한 필요성이 대두되었다. 한국농어촌공사에서는 월 3~4회에 걸쳐 총 25개 지점에서 염분 및 수온 자료를 관측 분석하고 있다. 본 연구에서는 상기 자료를 활용하여 계절적 성층수괴 분포 특성을 연도별로 비교하였으며, 관측한 자료는 크리깅을 이용하여 그 분포 특성을 파악하였다. 이 때 수온 및 염분 자료를 통한 ${\sigma}_t$와 성층계수를 함께 계산하였으며, 여러 관측 지점 중 M4와 D4 지점을 선정하여 월별 수직적인 수온, 염분 및 ${\sigma}t$ 변화 양상을 분석하였다. 2011년 및 2012년의 수온-염분 모니터링 비교 결과, 수온은 두 기간 동안 수직적 성층 현상은 여름철에 일시적으로 발생하였으며, 수층 상 하 간의 온도차는 약 $2{\sim}3^{\circ}C$로 성층 강도는 크지 않은 것으로 판단된다. 염분 농도는 표층에서 저층으로 갈수록 염분 농도가 높아지며, 여름철 표층에서 낮은 염도를 보이는 동일한 경향을 갖는다. 하지만 전반적으로 2012년의 염분 농도가 2011년에 비해 높은 분포를 보이며, 수심 5 m 이내에서 농도가 급변하는 현상이 나타난다. 따라서 밀도 변화는 주로 풍수기 기간에 집중되는 현상이 나타나, 성층현상은 하구 지역의 여름철 상류유입량에 매우 민감하게 반응하는 것으로 나타난다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회(2)
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• pp.922-923
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• 2005

• 한국환경과학회지
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• 제24권2호
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• pp.163-174
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• 2015

The Youngsan Lake was constructed to supply agricultural water to the extensive rice fields in the basin of the lake in 1981. Hypoxia has often developed in the bottom water of the lake during the warm season although the water depth is relatively shallow (< 16 m). We investigated the spatial and temporal variations of dissolved oxygen (DO) and physical properties such as water temperature, salinity and turbidity to elucidate the effects of change in physical properties on DO dynamics in the lake. Vertical profiles of DO, temperature, salinity, and water density were also explored to verify the development of stratification in relation to DO variation in the water column. Hypoxia (DO < $2mg\;L^{-1}$) was not observed in the upper regions whereas hypoxia was detected in the lower regions during the warm season. Thermocline generally developed in the lower regions during the warm season unlike the previous studies in which no thermocline was observed. However, water column was well mixed when freshwater water was discharged from the reservoir through the sluice gate of the dike. DO concentrations also decreased when halocline or pycnocline developed during the dry season suggesting that the vertical stratification of water column affects DO dynamics although the water depth is shallow in the Youngsan lake.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.442-450
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• 2011

장기간 시행된 새만금 건설단계별 환경변화 분석을 위해 3차원 무작위 행보에 의한 입자추적 기법을 이용한 해석이 시도되었다. 방조제 공사로 만경 동진강 및 금강 하구역의 운동 양상이 크게 변화되었다. 변산반도 외해 부근 운동 감소와 호 내 북측구간의 흐름 정체가 특이하다. 조류 이동거리를 건설단계별로 평가한 결과도 유사한 결과를 보인다. 연직혼합형태의 변화 분석을 위해 수온, 염분을 고려한 밀도성층을 재현한 결과 방조제 착공 전 잘 혼합된 연직구조 형태는 공사 중 개방구간 존재 시 부분적으로 혼합된 구조로 변화되고, 완공 후에는 만경 동진강 하구 입구부에 염분쐐기 구역과 호소 측에는 강한 밀도성층이 발생한다. 해석결과 수평방향의 확산과 연직 방향의 혼합능력 감소로 새만금 내외측 수질환경에 부정적 영향으로 작용할 수 있음이 추론된다.