• 한국패류학회지
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• 제30권1호
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• pp.9-15
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• 2014

완도에서 주로 사용되는 4열 10행의 가두리 1조를 조합한 형태로 구성된 PE프레임의 내파성 전복가두리를 1/20로 축소하여 모형을 만들고 유체흐름 가시화 실험을 통해 전복가두리 주위의 해수의 흐름을 파악했다. 실험의 결과를 검증하기 위해 노화도 현장의 전복양식 가두리의 내부와 외부의 유속을 측정하였다. 연구의 결과는 아래와 같다. 1. 모형실험에서 전복가두리에 입사하는 해수는 대부분 첫 번째 단위 가두리 (칸) 를 통과하지 못하였다. 2. 모형 전복가두리 중앙 부위에서는 가두리에서 수조바닥으로 향하는 흐름을 관측하였다. 3. 모형 전복가두리의 외측 열을 빠져나가는 유체의 유속이 내측 열을 빠져나가는 유체의 유속보다 빨랐다. 4. 노화도의 현장 양식가두리의 2 m앞의 조류의 유속은 0.11 m/sec였지만 가두리 칸 내부의 유속은 0.0009 m/sec로 거의 움직임이 없었다. 5. 현재의 전복가두리 형태는 해수의 유통이 원활하지 않아 가두리 내부로 새로운 해수를 공급하기 어려울 것으로 판단된다.

• 한국음향학회지
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• 제34권1호
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• pp.36-45
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• 2015

유동광대역소음을 효율적으로 예측하기 위하여 통계적으로 난류를 재생하는 방법에 대한 많은 연구들이 최근에 진행되고 있다. 그 중에서도, FRPM(Fast Random Particle Mesh) 기법은 RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 방정식 해석을 통해 도출된 정상상태 유동장의 난류 운동에너지와 소산 값을 이용하여 특정한 통계적 특성을 가지는 난류를 재생하는 기법으로서 유동광대역소음 문제 등에 성공적인 적용 예에 대해서 보고되고 있다. 하지만 기존의 FRPM 방법은 축류팬과 같이 축 대칭 특성을 갖는 기계의 경우 정상상태의 유동장을 기초로 광대역소음을 예측하는 문제에는 적용할 수 있으나, 원심팬과 같이 볼루트 영역으로 인하여 축 대칭이 성립되지 않는 기계류의 유동광대역소음에는 적용할 수 없다. 본 연구에서는 이러한 FRPM 기법을 확장하여, 원심팬에서 발생하는 광대역소음을 효율적으로 예측하기 위하여 비정상 RANS 방정식의 수치해와 연계하여 광대역소음원으로 고려되는 난류를 특정한 통계적 특성을 가지도록 재생할 수 있는 U-FRPM(Unsteady-FRPM) 기법을 제안하였다. 먼저 전산유체역학을 사용하여 RANS 방정식을 해석함으로써, 원심팬 주위의 비정상상태 유동장 정보를 도출하고, 음향상사법(Acoustic Analogy)을 기초로 도출된 유동소음원을 U-FRPM을 이용하여 모델링하였다. 모델링된 소음원은 경계요소법을 통해 구현되는 선형음향전파모델과 연계하여 수음점에서 광대역소음을 예측하는데 이용되었다. 예측된 결과와 실험결과의 비교를 통해 본 논문에서 제시한 방법의 유효성을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권8호
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• pp.449-455
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• 2019

최근 도시화로 인한 불투수면의 증가는 지표 유출수를 집수하여 배수하는 기존의 배수시스템의 부담을 증가시킨다. 이러한 방식의 우수배수시스템은 표면유출수와 함께 이송되는 각종 쓰레기, 낙엽, 등의 부유물질에 의해 배수면적이 감소하는 구조적 한계를 가지고 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 최근 새로운 형태의 배수시스템이 개발 및 적용되고 있다. 본 연구는 3차원 전산 유체역학 프로그램 중 하나인 ANSYS CFX를 이용하여 투수성 포장 하부에 위치한 배수층의 체적 공극과 투수도 결정을 위한 모의를 각각 수행하였다. 모의결과 35% 체적공극을 가진 배수층의 배수구 유속이 20%, 50%에 해당하는 배수층보다 큰 값을 보여 체적공극과 배수성능 사이의 상관관계는 없는 것으로 파악되었다. 투수도는 구성물질의 입경에 따라 결정되며, 5가지 조건을 모의하여 배수구 유속을 분석한 결과 입경 2 mm의 사질토가 사용성과 시공성 측면에서 가장 적절하다고 분석되었다. 본 연구는 배수층의 적절한 체적 공극과 구성물질의 입경을 제시하였고 이러한 조건을 갖는 배수층이 침수피해를 저감 및 방지의 측면에서 유리할 것으로 판단된다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제16A권6호
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• pp.419-426
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• 2009

일반적으로 사실성 있는 유체를 시뮬레이션하기 위해 Navier-Stokes 방정식을 사용한다. Euler 구조에서 Navier-Stokes 방정식을 풀 때, 이 류항은 비선형이어서 계산이 복잡하기 때문에 근사화한 모델로 Semi-Lagrangian 방법을 사용한다. Semi-Lagrangian 방법에서는 먼저 이류하 는 위치를추적하고, 추적한 위치에서 값을 보간해서 사용한다. Stam이 제안한 방법으로 계산할 경우, 이 과정에서 수치적 소실이 많이 발생하 기 때문에 수치적 소실을 보정하려는 노력들이 있어 왔다. 그러나 대부분의 경우에 보간하는 과정에서의 소실을 줄이려는 노력이거나, 입자를 같이 사용하는 방법이었다. 따라서 본 논문에서는 Euler 구조에서 다른 추가나 변형을 가하지 않고 이류항의 연산에서 추적법을 개선함으로 수 치적 소실을 줄이는 방법을 제안한다. 우리의 방법에서는 현재 격자의 속도로 역추적하는 기존의 방법이 아니라, 현재의 격자로 오게 될 속도 를 가진 격자를 찾아서, 그 격자의 물리량들을 선형 보간하여 사용한다. 이는 직관적으로 생각할 때, 어느 지점의 물리량은 그 지점의 속도로 인해 다음 단계에 다른 지점에 있게 된다는 사실을 그대로 적용한 것이다. 본 논문에서 제안한 방법으로 기체를 시뮬레이션 했을 때 수치적 소 실이 줄었으며, 그로 인해 사실성을 높이면서도 실시간 처리가 가능했다.

• 한국환경과학회지
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• 제19권11호
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• pp.1423-1436
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• 2010

The effects of meteorological and reclaiming conditions on the reduction of suspended particles are investigated using a computational fluid dynamics (CFD) model with the k-$\varepsilon$ turbulence closure scheme based on the renormalization group (RNG) theory. Twelve numerical experiments with different meteorological and reclaiming conditions are performed. For identifying the meteorological characteristics of the target area and providing the inflow conditions of the CFD model, the observed data from the automatic weather station (AWS) near the target area is analyzed. Complicated flow patterns such as flow distortion, horse-shoe vortex, recirculation zone, and channeling flow appeared due to the topography and buildings in the domain. Specially, the flow characteristics around the reclamation area are affected by the reclaiming height, reclaiming size and windbreak height. Reclaiming height affected the wind speed above the reclaiming area. Windbreak induces more complicated flow patterns around the reclaiming area as well as within the reclaiming area. In front of the windbreak, flow is distorted as it impinges on the windbreak. As a result, upward flow is generated there. Behind the windbreak, a secondary circulation, so called, a recirculation zone is generated and flow is reattached at the end of the recirculation zone (reattachment point). At the lower part of the recirculation zone, there is a reverse flow toward the windbreak. Flow passing to the reattachment point starts to be recovered. Total amounts of suspended particles are calculated using the frictional and threshold frictional velocities, erosion potential function, and the number of surface disturbance. In the case of a 10 m-reclaiming and northerly wind, the amount of suspended particles is largest. In the presence of 5 m windbreak, the friction velocity above the reclaiming area is largely reduced. As a result, the total amount of the suspended particles largely decreases, compared to the case with the same reclaiming and meteorological conditions except for the windbreak The calculated suspended particle amounts are used as the emission rate of the dispersion model simulations and the dispersion characteristics of the suspended particles are analyzed.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.144-149
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• 2020

기포 저감 장치는 기름의 정량 공급과 관련된 문제 해결의 목적을 둔 장치이다. 따라서 본 연구에서는 기포 저감 장치의 작동 중 기포 입자의 크기별 유동특성을 확인하고자 수치해석을 진행하였다. 기초해석을 진행한 결과, 기포의 상승과 하강이 가장 활발하게 나타나는 영역을 발견하였고, 그 지점을 중심으로 수치적 계산을 수행하였다. 수치적 계산에 앞서 각 변수들 간의 동차성을 확보하기 위하여 무차원 유도를 수행하였다. 무차원 유도를 수행한 데이터를 바탕으로 각 입자의 크기별, 유체의 속도별 25개의 변수 조건을 설정하여 별도의 계산을 통해 기포 상승과 하강의 대한 수식을 도출하였다. 각 변수별로 항력과 부력의 비를 계산하여 기포에 작용하는 항력이 부력보다 큰 경우 기포가 하강하며 기포는 저감되지 않는다고 판단하였고, 부력이 항력보다 큰 경우 기포는 상승하며 기포가 저감된다고 판단하였다. 수치 계산 데이터를 바탕으로 유동 해석을 진행하였다. 유동 해석을 통하여 기포의 상승과 하강을 확인하였고, 수치 계산의 결과와도 일치하는 것을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제25권2호
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• pp.161-167
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• 2019

바이오매스의 급속열분해를 위하여 지난 수십 년간 다양한 형태의 반응기가 개발되었다. 급속열분해 공정의 반응기는 유동층 반응기가 많이 사용되어 왔으며, 최근에는 분사층 반응기를 이용한 바이오매스의 급속열분해 특성에 대한 연구가 다수의 연구자들에 의해 수행되고 있다. 분사층 반응기의 유동화 특성은 입자의 물리적 특성, 유체 제트의 속도, core와 annulus의 구조에 영향을 받으며, 반응기의 기하학적 구조는 분사층 내부의 core와 annulus 구조를 결정하는 주요 인자이다. 따라서 분사층 반응기의 최적설계를 위해서는 열분해 반응에 영향을 주는 인자에 대한 바이오매스의 급속열분해 특성에 대한 연구가 수행되어야 한다. 하지만 분사층 반응기의 기하학적 구조에 의한 바이오매스의 급속열분해 특성은 자세히 연구되지 않았다. 본 연구에서는 분사층 반응기의 원뿔각과 반응 온도 변화에 따른 Jatropha curcas L. seed shell cake의 급속열분해 실험을 수행하여 분사층 반응기의 최적 형상과 반응 온도를 도출하였다. 실험결과, 열분해 오일의 에너지 수율은 반응 온도 $450^{\circ}C$, 분사층 반응기의 원뿔각 $44^{\circ}$에서 63.9%로 가장 높게 나타났다. 그리고 분사층 반응기 내 고체입자의 열전달과 기체상 열분해 생성물의 체류시간은 원뿔각의 영향을 받아 열분해 생성물의 수율 및 열분해 오일의 품질에 영향을 주는 것으로 나타났다.