• 한국농림기상학회지
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• 제12권1호
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• pp.45-62
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• 2010

영면변위(d)는 거친 식생군락에 의해 운동량이 모두 흡수되어 군락 내의 대수적 풍속 프로파일이 0이 되는 높이를 말한다. 군락의 표면 거칠기의 구조를 나타내는 영면변위는 군락난류의 분석과 지표 스칼라 플럭스의 계산에 매우 중요하다. 본 단보에서는 Monin-Obukhov 상사이론에 기반을 두고 단일층에서 관측된 평균수평풍속 자료를 사용하는 두 가지 다른 방법을 사용하여 광릉침엽수림에서 d 값을 추정하였다. 관측지의 비균질성과 복잡성을 고려해서, 표면거칠기와 바람체계가 d에 미칠수 있는 영향을 살펴보기 위해, 자료를 매 $30^{\circ}$ 간격의 풍향별로 나누었다. 전반적으로 두 방법을 사용한 결과는 서로 비슷했는데, $d/h_c$ (여기서 $h_c$는 군락의 높이로서 약 ~23m)는 풍향에 따라 0.51~0.97의 범위를 보였다. 이러한 $d/h_c$의 값의 범위는 문헌에 보고되어 있는 범위(0.64~0.94)와 크게 다르지 않았으나, 다소 높은 쪽에 분포되어 있었다. 이러한 원인의 하나로는 관측이 두 방법의 전제인 Monin-Obukhov 상사이론이 성립하지 않는 거칠기아층에서 이루어졌기 때문인 것으로 사료된다. 따라서 관측높이가 거칠기 아층에 존재할 경우에는 단일층 풍속으로부터 영면변위를 추정하는 방법을 적용하고 그 결과를 해석하는 데에 세심한 주의가 필요하다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권10호
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• pp.3874-3897
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• 2023

A high-fidelity computational fluid dynamics (CFD) analysis was performed using the Large Eddy Simulation (LES) model for the lower plenum of the High-Temperature Test Facility (HTTF), a ¼ scale test facility of the modular high temperature gas-cooled reactor (MHTGR) managed by Oregon State University. In most next-generation nuclear reactors, thermal stress due to thermal striping is one of the risks to be curiously considered. This is also true for HTGRs, especially since the exhaust helium gas temperature is high. In order to evaluate these risks and performance, organizations in the United States led by the OECD NEA are conducting a thermal hydraulic code benchmark for HTGR, and the test facility used for this benchmark is HTTF. HTTF can perform experiments in both normal and accident situations and provide high-quality experimental data. However, it is difficult to provide sufficient data for benchmarking through experiments, and there is a problem with the reliability of CFD analysis results based on Reynolds-averaged Navier-Stokes to analyze thermal hydraulic behavior without verification. To solve this problem, high-fidelity 3-D CFD analysis was performed using the LES model for HTTF. It was also verified that the LES model can properly simulate this jet mixing phenomenon via a unit cell test that provides experimental information. As a result of CFD analysis, the lower the dependency of the sub-grid scale model, the closer to the actual analysis result. In the case of unit cell test CFD analysis and HTTF CFD analysis, the volume-averaged sub-grid scale model dependency was calculated to be 13.0% and 9.16%, respectively. As a result of HTTF analysis, quantitative data of the fluid inside the HTTF lower plenum was provided in this paper. As a result of qualitative analysis, the temperature was highest at the center of the lower plenum, while the temperature fluctuation was highest near the edge of the lower plenum wall. The power spectral density of temperature was analyzed via fast Fourier transform (FFT) for specific points on the center and side of the lower plenum. FFT results did not reveal specific frequency-dominant temperature fluctuations in the center part. It was confirmed that the temperature power spectral density (PSD) at the top increased from the center to the wake. The vortex was visualized using the well-known scalar Q-criterion, and as a result, the closer to the outlet duct, the greater the influence of the mainstream, so that the inflow jet vortex was dissipated and mixed at the top of the lower plenum. Additionally, FFT analysis was performed on the support structure near the corner of the lower plenum with large temperature fluctuations, and as a result, it was confirmed that the temperature fluctuation of the flow did not have a significant effect near the corner wall. In addition, the vortices generated from the lower plenum to the outlet duct were identified in this paper. It is considered that the quantitative and qualitative results presented in this paper will serve as reference data for the benchmark.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권spc1호
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• pp.1059-1069
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• 2023

댐붕괴흐름은 댐이 갑자기 붕괴하여 제어가 어려운 상태의 고속흐름이 방출되는 현상이다. 이 연구에서는 3차원의 댐붕괴흐름을 모의하기 위해 OpenFOAM을 사용하여 층류 및 난류 모델을 적용하고 그 결과를 비교하였다. 난류 모의를 위해 레이놀즈 평균 나비에-스토크스 (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 모델, 구체적으로 k-ε 모델을 사용하였다. 수리모형실험과 함께 수정된 다층 블록 장애물 시나리오를 대상으로 두 가지 모델을 평가하였다. 두 모델 모두 댐붕괴흐름을 효과적으로 재현하였으며, 난류 모델은 흐름의 변동성을 감소시키는 역할을 보여줬다. 그러나 난류 모델에서의 과도한 에너지소산은 수위를 과소 평가하게 하는 것으로 나타났다. 수치기법 및 격자 해상도를 개선하여 적용한 결과 흐름재현성이 향상되었는데 이는 특히 구조물 근처의 난류흐름에서 두드러졌다. 모델 안정성의 경우 난류모델의 사용여부보다는 수치기법 및 격자 해상도의 개선에 더 크게 영향을 받았다. k-ε 모델에 내재된 시간평균처리의 특성은 불연속성과 불안정성이 두드러진 댐붕괴흐름을 재현하는 데 한계가 있음을 나타냈다. RANS 모델을 포함한 난류모의는 방대한 계산자원이 필요하지만, 층류 모델과 비교하여 성능 향상이 제한적이었다. 댐붕괴흐름을 정확히 재현하기 위해 LES (Large Eddy Simulation) 및 DNS (Direct Numerical Simulation)과 같은 고급 난류 모델의 사용이 권장되며, 이를 위해서는 미세한 공간 및 시간 스케일의 구성이 필수적이다. 이 연구를 통해 댐붕괴흐름을 모의할 때 기본적으로 사용할 수 있는 주요 접근법과 적용가능성을 측정하였으며, 구조물 근처에서 난류흐름에 대한 정확한 표현의 중요성을 강조할 수 있었다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제11권1호
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• pp.21-30
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• 2006

본 연구는 2003년 10월부터 2005년 8월까지의 ARGO 뜰개에 의해 수집된 CTD 자료를 이용하여 울릉도 주변 해역의 수온-염분의 시공간 변동 양상을 분석하였다. 울릉도 주변 해역 상층 700m에서의 수괴는 5종류로 세분할 수 있으며, 가을 표층에는 여름의 고온저염수에 비해 더 저온저염화 된 수괴가 존재한다. 염분최소층을 갖는 동해중층수는 평균적으로 수심 265 m에 존재하며, 수온은 $1\~5^{\circ}C$염분 34.06 psu이하이고 평균 두께는 175m이다. 동해중층수의 두께는 시공간적으로 크게 변하지 않지만, 울릉난수성 소용돌이가 존재하는 경우 동해중층수의 위치 수심은 더 깊어지고, 이 영향으로 상부동해고유수의 수심 또한 저층으로 침강하게 된다. 본 자료에 의하면, 울릉난수성 소용돌이가 갖는 볼록렌즈 모양의 수온 구조는 700m수심까지 존재한다. ARGO 뜰개들이 수집한 약 2년의 측정 기간과 짧은 시간 간격의 수직 수온-염분 프로파일 자료는 연구 해역의 상세 수직 구조 및 단기 시간-공간 변동성을 이해하는데 대단히 유용하였다.

• 한국농림기상학회지
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• 제20권1호
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• pp.5-17
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• 2018

KoFlux의 표준화된 에디 공분산 플럭스 자료 처리과정이 갱신되는 과정에서 그 처리 방법에 따른 결과도 조금씩 달라져 왔다. 대부분의 자료 사용자들은 자료 처리 결과의 차이와 이러한 차이가 자신들의 분석결과에 미칠 수 있는 영향에 대해 명확히 인지하지 못하고 자료를 사용하고 있는 실정이다. 본 총설에서는 KoFlux 데이터베이스를 사용하는 연구자들에게 자료처리 과정을 투명하게 정리하여 자료에 대한 신뢰성과 활용성을 확보하기 위해, 과거의 자료 처리 방법이 어떻게 변화되고 개선되었는지를 평탄하고 균질한 해남 논 관측지(HPK)와 복잡하고 비균질한 광릉 활엽수림 관측지(GDK) 자료를 처리하고 그 차이를 확인하여 문서화하였다. 관측 대상지와 관측 장비의 다양화로 인해, 기존에 무시되거나 간소화 되었던 자료 처리 과정(예, 주파수 반응 보정, 정상성 검정 등)을 다시 적용하였고, 메탄 플럭스 결측 메우기와 이산화탄소 플럭스 보정 및 배분 방법을 새롭게 개선하였다. 본 연구결과로부터 에디 공분산 플럭스 관측 자료의 품질에 주파수 반응 보정(HPK: 연적산값의 11~18%의 편향 발생, GDK: 6~10%)과 정상성 점검(HPK: 연적산값의 4~19%의 편향 발생, GDK: 9~23%)이 매우 중요하고, 결측 메우기 및 배분 과정에 있어서 우선적으로 결측을 최소화하는 것이 최선이며, 대상 플럭스의 변동을 설명할 수 있는 적절한 조절 인자의 선택이 처리방법의 선택보다 중요함을 확인 하였다. 장기 KoFlux 관측 자료의 정확성, 투명성 및 연속성 확보를 위해 위의 결과를 반영하는 자료 처리 기술 개발과 문서화를 지속적으로 추진해 나갈 것이다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.374-385
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• 2013

부유 퇴적물의 입자 운동에 대한 수치실험이 굴곡이 있는 해저면 위에서 수행되었다. 해저면 경계층의 난류 유속장은 LES 난류모델을 사용하여 구현하였고, 난류 흐름 속에서의 퇴적물 입자운동은 Lagrangian 입자추적 모델을 사용하여 구현하였다. 수치실험을 통하여 두개의 다른 유속조건을 사용하였는데, 파랑주기를 비롯한 다른 모든 조건은 동일하게 유지한 가운데 오직 최대 유속만 다르게 하여 실험을 수행하였다. 예상한 것과 같이 부유되는 퇴적물 입자의 양은 유속이 강할 수록 증가하였다. 그러나 예상하지 못한 결과도 관측되었는데 그것은 비록 최대유속외에 다른 모든 조건은 동일하더라도 퇴적물이 부유되는 양상은 다르게 나타날 수 있다는 것이다. 특히 퇴적물이 부유하게 되는 시간이 위상평균한 파장 주기안에서 서로 다르게 나타나는 것이 발견되었는데, 이는 해저면 굴곡 주위에서 유속에 의해 생성되는 난류 와동의 생성시간이 다르기 때문에 일어나는 것으로 밝혀졌다. 이전의 연구에서도 알려진 바와 같이 이런 난류 와동들이 퇴적물의 부유현상에 미치는 영향은 지대한 것으로 확인되었으며, 또한 이런 와동들의 생성시간은 유속의 크기에 따라 달라 질 수 있음이 밝혀졌다. 이로인해 해저면 굴곡 위에서 퇴적물의 부유현상을 보다 정확하게 규명하기 위해서는 파랑의 여러가지 복잡한 변수들을 고려하여야 함이 이번 실험을 통하여 입증되었다. 또한 퇴적물 입자의 부유에 영향을 미치는 난류 에너지분포 역시 생성된 난류 와동에 많은 영향을 받는 것으로 나타났다. 이번 연구를 통하여 유속의 세기변화 만으로도 퇴적물이 부유되는 시간이 굴곡이 있는 해저면에서 바뀔 수 있는 것으로 확인되었으며, 이는 향후 퇴적물 부유에 대한 연구를 할때 해저면 구조와 유속구조의 상관관계를 보다 신중히 검토해야 함이 밝혀졌다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제14권1호
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• pp.18-24
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• 2011

훗카이도 남쪽 태평양 판의 심부 지각 구조를 규명하기 위해 다중채널 탄성파 반사법 탐사가 2009 년에 수행되었다. 탐사 측선은 250km 넓이의 WCR을 가로지르며, 쿠로시오 속류에 의해 생성된 난류가 흐르는 지역에 위치한다. 본 논문에서는 다중채널 탄성파 반사법 자료를 사용하여 WCR의 세부 구조를 규명하고자 하였다. 탐사 측선은 2개의 프로파일로 구성되는데, 그 중 하나는 송신원 간격이 200 미터이고, 다른 하나는 50 미터 간격이다. 밀집된 송신원을 갖는 측선의 기록자료가 성긴 송신원 측선의 기록자료보다 배정 잡음이 훨씬 많은 것을 관찰할 수 있다. 이 잡음의 발생원은 이전 송신원으로부터 발생한 해수면과 해저면, 그리고 지하 불연속면 사이의 음향 다중반향음으로 확인되었다. 음파 속도 정보가 동시에 수행하는 온도 측정으로부터 구해질 수 있다면 중합전 구조보정 기술을 통해 배정잡음에 묻혀 있는 신호를 효과적으로 강조할 수 있음을 알 수 있었다. WCR은 음향학적으로 볼 때 해양쪽으로 급경사(${\sim}2^{\circ}$)이고 해변쪽으로 완경사(${\sim}1^{\circ}$)인 오목한 반사면들의 집합체라고 할 수 있다. WCR 내부에서 30km 넓이의 반사면들로 둘러싸인렌즈 형태의 구조를 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.581-592
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• 2000

본 연구에서는 식생된 개수로에서의 난류 구조와 부유사 이동을 수치모의하였다. 난류폐합식으로는 $\textsc{k}-\;\varepsilon$ 난류모형을 사용하였다. 수치모의를 통해 평균유속, 난류강도, 레이놀즈 응력, 난류에너지 생성 및 소멸의 분포를 계산하였으며, 기존의 실험결과와 비교하였다. 식생에 의한 항력으로 인하여 평균유속이 전반적으로 감소되었으며, 이에 따라 난류강도와 레이놀즈 응력의 분포 역시 약화되었다. 침수식생의 경우, 식생높이보다 높은 구간에서는 전단에 의한 난류에너지 생성이 지배적이며, 식생높이 보다 낮은 구간에서는 후류에 의한 난류에너지 생성이 지배적임을 확인하였다. 또한 정수식생의 경우, 전채 수심에 걸쳐 후류에 의한 난류에너지 생성이 지배적으로 발생하였다. 대체적으로 수치모의에 의한 결과가 실험값과 유사한 양상을 보이는 것이 확인되었다. 수치모형으로부터 계산된 난류동점성계수 분포를 이용하여 부유사 보존방정식을 수치해석하였다. 식생된 개수로에서의 부유사 농도는 일반 개수로에 비해 전 수심에 걸쳐 균일하게 분포하였다. 또한 식생밀도가 증가할수록 부유사량은 감소하며, 동일한 식생밀도에 대해서는 입자의 크기가 작을수록 부유사량이 증가함을 확인하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제20권4호
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• pp.285-289
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• 2000

본 연구는 콘크리트내의 철근의 굵기와 깊이를 동시에 측정할 수 있는 기술 개발에 관한 것이다. 개발된 탐촉자는 기존의 철근 탐지기와 다른 구조를 지니는데 감지 코일이 세 개로 구성되어 있다. 따라서 세 가지 신호를 동시에 측정하여 분석함으로써 철근의 굵기와 깊이를 분석하도록 되어 있다. 탐촉자 내 코일의 전압과 위상 변화를 임피던스 분석기를 이용하여 조사하고 그 전달함수의 괘적을 분석하였다. 여기 코일 내부에 장착된 감지 코일은 알려진 바와 같이 단순한 변화 형태를 나타내었으나 여기 코일 밖에 장착된 코일의 경우 변화 곡선이 복잡하였다. 실제 철근탐지 실험은 일반 와전류 탐상기를 이용하였는데 여러 가지 철근의 굵기와 깊이에 대하여 실험하였다. 철근 깊이에 따른 신호 변화는 임피던스 분석기에 의한 전달함수 변화에서 나타낸 것과 비슷한 경향을 나타내었으며 감지 코일마다 다른 전압의 변화를 이용하여 철근의 굵기와 깊이의 동시 측정이 가능하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제9권6호
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• pp.732-742
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• 1985

본 논문에서는 이 2차원 재부착분류(본문에서는 stepped wall jet라 명명함) 유동장을 재부착상류 부분, 재부착점 근방, 재부착 이후의 재발전 벽면분류 지역의 세 영역으로 구분하여 재부착 길이, 평균속도, 벽면정압을 측정하고 on-line에 의한 디지 틀 데이터 처리기법을 이용하여 난류강도, 레이놀즈 전단응력, 속도의 3승적(triple velocity product), integral length scale, Taylor's microscale 등을 실험적으로 구 하여 재부착 상류 부분에서는 자유분류와 비교하고, 재부착 이후에서는 2차원 벽면분 류와 비교하기로 한다.그리하여 초기 교란을 받는 분류가 벽면에 재부착하여 2차원 벽면분류로 재발전되어 가는 과정에 있어서의 평균 유동장과 급격한 변화를 갖는 난류 특성을 상세히 조사하여, 보다 일반적으로 적용될 수 있는 난류모델을 개발함에 있어 서 실험적인 자료를 제공하고자 한다. Fig. 1은 본 실험의 유동장에 대한 개약도를 보여주고 있다.