• 해양환경안전학회지
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• 제26권7호
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• pp.931-941
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• 2020

해양데이터를 수집하기 위해 필요한 엔지니어, 연구원 및 과학자를 대신할 수 있는 해양 모니터링 장치인 자율주행보트의 필요성이 대두되고 있다. 이 논문은 자율주행보트의 세일을 개발하기 위한 연구로 곡선형 트윈 세일의 공기역학적인 특성을 수치해석적으로 분석하고 이를 날개 형태의 세일과 성능비교를 통해 곡선형 트윈 세일의 공기 역학적인 성능을 확인하였고, 세일의 간격과 형상에 따른 성능을 비교하였다. 유체 해석을 위한 지배방정식은 Navier - Stokes를 사용하였다. 성능비교 결과 곡선 형 트윈 세일은 날개 형태의 세일과 비교하여 양력, 항력 및 추력 계수가 향상됨을 알 수 있다. 또한, 트윈 세일의 양 날개의 간격은 중요한 변수임을 확인 하였다. 0.035 L, 0.07 L, 0.14 L에서는 스톨로 인해 양력 계수의 감소로 나타났고 0.21 L, 0.28 L, 0.35 L에서는 개선되어 0.28 L에서 최대 양력을 보여준다.

• 한국수산과학회지
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• 제34권1호
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• pp.43-50
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• 2001

규칙파, 불규칙파 및 파랑과 흐름이 공존하는 상태에서 프레임에 우리형 그물을 부착하여 구성되어 있는 가두리 시설의 운동특성을 분석하기 위하여 정사각형 및 원형 구조의 가두리 시설을 대상으로 예인 수조에서 수리 모형실험을 실시하였으며, 규칙파중 운동 특성은 선형 포텐셜 이론에 의한 수치 해석의 그것과 비교하였다. 그 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다. 1) 규칙파중 모형 가두리 시설의 상하 및 종 동요는 전후 동요와는 달리 그물의 영향을 거의 받지 않았으므로 이 시설물의운동 특성중 가장 중요한 상하 동요를 해석하는 경우에는 그물을 제외하고 프레임만을 고려해도 된다는 것을 확인하였다. 2) 불규칙파중 및 파랑과 흐름이 공존하는 상태에서 모형 가두리 시설의 운동 특성은 입사파 주기의 2배 되는 고주파수에서 시설물의 고유 주기 등에 의해 동적 운동의 peak frequency가 나타남으로써 비선형 즉, 2nd order harmonic 성분이 존재하였다 3) 파동 및 흐름장에서 동요 특성이 정사각형에 비해 비교적 작게 나타난 원형이 파도, 조류 등 환경 조건이 거친 해역에 보다 적합한 것으로 판단되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.2267-2275
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• 2013

기존의 천수흐름 해석 상용모형에서는 내부 경계조건을 단순히 완전활동조건으로 가정하여 유체의 흐름을 해석함으로써 구조물 주위에서의 유속, 와도, 수위, 전단력의 분포, 항력 및 양력의 시간에 따른 변화 등을 올바르게 해석하지 못하였다. 본 연구에서는 구조물 주위에서의 흐름특성을 정확하게 예측할 수 있는 유한요소모형을 개발하고, 구조물에서의 경계조건을 활동길이를 이용한 부분활동조건으로 묘사하여 내부경계조건에 따른 원형 실린더 후면에서의 층류 흐름특성을 분석하였다. 종횡방향 유속 및 와도의 시간에 따른 변화, 후류길이, 활동길이에 따른 와류열의 변화와 질량보존율을 비교한 결과 완전활동조건을 부여한 경우에는 와류열이 전혀 형성되지 않고 완전한 층류흐름이 발생하였다. 부분활동조건을 입력한 경우 실린더 표면에서의 유속분포가 변화되어 전단력의 크기와 와도의 발생에 영향을 미치므로 무활조건을 부여한 경우에 비해 와류열의 발생 주기가 짧아졌다. 최대 질량보존 오차는 무활조건을 적용한 경우 0.73%로 나타났으며, 무활조건에 비해 부분활동조건을 부여한 경우의 오차율이 최대 0.21% 감소하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권2호
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• pp.157-167
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• 2011

본 연구에서는 복단면개수로및 불규칙한 하상을보이는 횡단면 상에서의 수위-유량곡선 및단위유량횡분포예측을 위한 유한요소모형을 개발하였다. 지배방정식은 정상류와 종방향 등류를 가정한 운동량방정식을 이용하며, 수면은 횡단면에 걸쳐 일정하다고 가정한다. 홍수터 식생의 영향을 반영하기 위해 식생항력이 지배방정식에 포함되었으며, 수치해를 구하기 위해 유한요소법을 적용하였다. 단면형상과 Manning의 조도계수, 식생정보, 종방향 하상경사를 입력자료로 수위-유량 곡선을 예측 가능하며, 주어진 수위에서의 흐름방향 단위유량의 횡방향 분포를 예측할 수 있다. 개발된 모형의 검증을 위해 실측자료 및 Darby and Thorne (1996)의 모형 결과, 그리고 비선형 k-$\epsilon$ 모형의 결과와도 비교하였다. 검증된 모형의 알고리즘을 2차원 모형의 상류단 경계조건 설정에 활용하여, 유입유량을 절점별 단위유량으로 분배시켰을 때와 그렇지 않았을 때의 결과를 비교하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.38-45
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• 2020

아진공 튜브 안을 부상한 상태로 주행하는 캡슐트레인은 공기저항력 및 마찰력을 획기적으로 줄임으로써 초고속 주행이 가능하다. 캡슐트레인에서 부상방식으로 사용되는 초전도 유도 반발식 부상은 부상 공극이 커서 인프라 건설비용이 저렴하고 별도의 부상제어가 필요 없는 장점이 있지만, 부상·안내 공극의 변화가 크고 부상 및 안내력에 댐핑 특성이 작아 주행 안정성 및 승차감을 악화시킬 수 있다. 본 연구에서는 초전도 유도 반발식 부상방식에 기반한 캡슐트레인의 동특성 해석 모델을 구축하고 이를 활용하여 캡슐트레인의 주행 특성을 분석하였다. 먼저 초전도 유도 반발식 부상에 있어서 동특성에 중요한 영향을 미치고 속도 및 공극 변화에 따라 비선형적인 특성을 보이는 부상 및 안내 강성을 도출하였고, 이러한 강성이 반영된 캡슐트레인의 3D 동특성 해석 모델을 구축하였다. 구축된 모델을 이용하여 캡슐트레인의 속도별 주행 특성이 승차감에 미치는 영향과 곡선 주행, 튜브 처짐 및 튜브 연결부 단차 등과 같은 주행 환경이 차량의 동특성 및 주행 안정성에 미치는 영향을 검토하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.675-680
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• 2017

국내 대다수의 하수처리장 방류수로는 2.0 m 미만의 낙차를 형성하고 있고 유량이 지속적이며 변동이 크지 않다는 점을 고려할 때, 저낙차 조건에서도 안정적인 전력 생산과 효율을 유지할 수 있는 소수력 발전장치 개발이 시급히 요구된다. 본 연구에서는 저유속 조건에서 소수력 에너지 생산 효율 증진을 위한 항력식 수직축 수차를 개발하기 위하여 전산 유체 동역학(CFD) 기법을 이용하여 수치해석을 수행하였다. 즉, 2.0 m/s 미만의 유속 조건에서 수차 블레이드의 타공 유무에 따른 블레이드 압력변화와 내부유동을 분석하였다. 수치해석 결과, 수차 블레이드의 타공 유무에 따른 압력분포는 타공이 있는 수차 블레이드에 발생하는 압력이 타공이 없는 수차 블레이드보다 약 5.1 % 감소되는 것으로 나타났다. 수조와 수차 블레이드 주변의 내부유동을 분석한 결과, 벡터의 분포로부터 유동속도가 변화하는 것을 알 수 있었으며, 타공이 있는 수차 블레이드의 유속이 타공이 없는 수차 블레이드의 유속보다 5.6 % 감소하는 것으로 밝혀졌다. 따라서 수차 블레이드에 타공을 형성하는 것이 구조안전성 측면에서 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권11호
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• pp.891-903
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• 2015

본 연구는 식재된 개수로에서 흐름특성을 모의할 수 있는 수심 적분된 2차원 수치모형을 이용하여 원형 식생역 주변의 흐름을 수치모의하였다. 식생영향을 고려하기 위해 식생항력 항을 지배방정식에 추가하였고 다양한 식생체적비율(SVF) 조건에 따른 수치모의를 수행하였다. 흐름이 원형 식생역을 통과하고 하류에 저유속 구간인 후류영역(wake region)을 형성하며 식생체적비율이 0.08 이상이면 재순환 영역이 발생하였다. 재순환 발생위치는 식생체적비율이 감소하면 식생역에서 더욱 하류로 이동하였다. 후류영역을 지나 원형 식생역 양 측면에서 유발된 전단층들의 상호작용에 의해 von $K{\acute{a}}rm{\acute{a}}n$ 와열이 발생하였다. 원형 식생역 하류에서 발생하는 와류는 식생체적비율이 0.08 이상이 되면 나타나기 시작하였고 발생위치는 난류운동에너지가 최대값을 보이는 위치와 일치하였다. 최대 난류운동에너지는 식생체적비율이 감소하면 줄어드는 것으로 나타났고 최대값의 발생위치는 점점 하류로 이동하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권5호
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• pp.611-618
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• 2018

본 연구에서는 이수의 유동 특성을 분석하기 위한 기초 연구로서 상용 코드인 ANSYS CFX 14.5를 이용하여 고체-액체 2상 유동에 대한 수치해석적 연구를 수행하였다. 고체-액체 2상 유동 현상을 모사하기 위해서 균질류 모델과 분리류 모델을 사용하였다. 분리류 모델에서는 Gidaspow의 항력모델을 적용하였으며, 고체 입자에 운동 이론 모델을 적용하였다. 기존의 실험 결과를 기반으로 본 연구에서 사용한 수치해석 모델의 유효성을 검토하였으며, 수치해석은 직경 54.9 mm, 길이 3 m의 수평관에서 체적 분율 0.1~0.5, 속도 1~5 m/s 범위에서 수행되었다. 그리고 압력강하와 고체 입자의 체적 분율 분포를 확인하였으며, 압력강하는 균질류 모델과 분리류 모델이 각각 MAE 17.04 %, 8.98 % 이내에서 실험결과를 잘 예측하였다. 관의 하부에서 높은 체적 분율이 나타나며, 상부로 갈수록 체적 분율은 감소하였다. 그리고 속도가 증가할수록 높이 변화에 따른 체적 분율 분포의 변화는 감소하였으며, 수치해석 결과는 이러한 유동 특성을 잘 예측하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권4호통권77호
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• pp.499-509
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• 2005

강풍으로 유발되는 고층건축물의 풍진동은 주로 와류에 의한 풍직각방향의 진동에 의하여 발생한다. 이러한 진동은 단면형상이 일정한 유연하고, 경량이며, 경감쇠인 고층건축물인 경우 가장 심하게 발생한다. 본 논문은 와류에 기인한 풍직각방향의 진동을 저감시키기 위한 공역학적인 방법을 논한 것이다. 항력 및 횡력방향의 압력을 균등화하고 또한 양방향의 공간적인 간섭을 분산시키고, 풍직각 방향으로 작용하는 풍력의 크기를 효율적으로 감소시키기 위하여 건축물의 풍방향 및 풍직각방향에 중공부를 설치하였다. 실험모형은 모두 형상비가 8:1이 되도록 하였고, 중공부의 형상은 2종류, 크기는 2종류, 위치는 6종류로 변화시킨 총 24종류의 모형을 제작하여 풍력실험을 실시한 후 각 모형에 대한 풍방향 및 풍직각방향의 변위응답특성을 조사하였다. 최종적으로 중공부를 가진 모형의 효율성을 분석하기 위하여 중공부를 가진 모형에 대한 결과를 중공부가 없는 정사각형 각주의 변위응답 특성과 비교 분석하여 중공부의 형상 변화, 크기 변화, 위치 변화에 따른 풍진동의 저감효과의 정도를 정량적으로 규명하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제27권4호
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• pp.278-285
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• 1991

현재 사용되고 있는 전개판의 성능을 보다 향상시키기 위한 방안으로 비행기의 익이론에 기초를 두고, 전개판의 경계층을 흡입하거나 제거하는 방법 중에서 역류역을 흡입하는 슬롯(slot)을 전개판에 적용하였다. 성능분석을 위해서 단순만곡형전개판에 슬롯이 없는 기준형과 슬롯의 위치에 따른 5종의 모형전개판에 대하여 성능실험과 가시화실험을 통하여 그 성능과 유체역학적 특성을 비교해 보았다. 실험결과를 요약하면 다음과 같다. \circled1 최대전개력계수는 0.6C, 0.4C, 기준형, 0.8C, 0.2C의 순으로, 슬롯의 위치 0.6C인 전개판이 영각 27$^{\circ}$에서 1.59로 가장 우수하였다. \circled2 항력계수는 슬롯의 위치가 후연으로 갈수록 감소하며, 슬롯을 준 경우가 기준형보다 작게 나타났다. \circled3 양항비는 0.6C, 0.4C, 0.8C, 0.2C, 기준형의 순으로 모두 기준형보다 높게 나타났다. \circled4 0.2C, 0.4C 및 0.6C의 전개판이 기준형과 0.8C의 전개판보다 박리가 후연에서 발생하였다. \circled5 전개판의 전.후면에서 유속차는 영각 15$^{\circ}$~25$^{\circ}$까지는 점차 증가하고, 30$^{\circ}$에서는 감소하는 것으로 나타났다. \circled6 박리역의 크기는 0.6C의 전개판에서 가장 적게 나타났다.