• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제19권8호
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• pp.1582-1596
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• 2005

Groundwater flow and behavior have to be investigated based on heterogeneous subsurface formation since the homogeneity assumption of this formation is not valid. Over the past twenty years, stochastic approach and Monte Carlo technique have been utilized very efficiently to understand the groundwater flow behavior. However, these techniques require lots of computational and numerical efforts according to the various researchers' comments. Therefore, utilizing new techniques with much less computational efforts such as Artificial Neural Network (ANN) in the prediction of the stochastic behavior for the groundwater based on heterogeneous subsurface formation is highly appreciated. The current paper introduces the ANN technique to investigate and predict the stochastic behavior of a well draw down in a confined aquifer based on subsurface heterogeneous hydraulic conductivity. Several ANN models are developed in this research to predict the unsteady two dimensional well draw down and its stochastic characteristics in a confined aquifer. The results of this study showed that ANN method with less computational efforts was very efficiently capable of simulating and predicting the stochastic behavior of the well draw down resulted from the continuous constant pumping in the middle of a confined aquifer with subsurface heterogeneous hydraulic conductivity.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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• pp.1372-1377
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• 2009

For the remediation of the subsurface contaminated by nonaqueous phase liquids(NAPLs), it is important to characterize the NAPL zone properly. Conventional characterization methods provide data at discrete points. To overcome the weak points of conventional characterization methods, the partitioning tracer method has been developed and studied. The average saturation of NAPL($S_n$), which is the representative and continuous saturation value within contaminated site, can be calculated by comparing the transport of the partitioning tracers to that of the conservative tracer in the partitioning tracer method. In this study, the application of the partitioning tracer method in heterogeneous media was investigated. To represent the heterogeneous condition of subsurface, a two-dimensional soil box was divided into four layers and each layer contained different sized soils. Soils in the soil box were contaminated by the mixture of kerosene and diesel, and partitioning tracer tests were conducted before and after the contamination using methanol as conservative tracer and 4-methyl-2-pentanol, 2-ethyl-1-butanol, and hexanol as partitioning tracers. The response curves of partitioning tracers from contaminated soils were separated and retarded in comparison with those from non-contaminated soils. The contamination of soils by NAPLs, therefore, can be detected by partitioning tracer method considering these retardations of tracers. From our experiment condition, the average saturation of NAPLs calculated by partitioning tracer method using the methanol as conservative tracer and hexanol as partitioning tracer showed the highest accuracy, though all results were underestimated. Further studies, therefore, were needed for improving the accuracy using the partitioning tracer test in heterogeneous media.

• Spatial Information Research
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• 제8권2호
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• pp.301-315
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• 2000

지반조사 자료는 구조물을 시공하거나 설계하기 위해 필요한 기본자료이며 지층의 구성, 토질의 종류 등 기반을 구별하는 정보를 포함한다. 매년 대량으로 발생하는 지반조사 자료들은 현장의 특성을 정확하게 반영하기 때문에 지반조사 자료를 이용하여 지반을 분석한다면, 기존의 지질도나 토양도보다 뛰어난 결과를 얻을 수 있다. 따라서 비균질하고 비정형화된 지반의 특성을 고려하여 서로구별하는 특징을 추출하고, 현장의 특성을 정확하게 반영하는 지반분석 시스템이 필요하다. 본 논문은 지반조사 정보 시스템이 관리하고 있는 시추공의 지층구성 정보와 위치 근접성을 바탕으로 시추공을 클러스터링하여 지반의 구성을 분석하는 지반분석시스템의 설계 및 구현에 대해 전반적으로 기술하였다. 개발된 지반분석시스템은 지반조사 데이터베이스의 시추공 정보를 이용하여 지반이 가지고 있는 특성 정보를 추출하고, 이를 이용하여 유사한 특성 및 위치 근접성을 갖는 시추공의 집합으로 클로스터링하여 사용자에게 정확한 지반구성 정보를 제공하는 시스템이다. 또한, 수치지도의 사용으로 지리적 위치와 지역·지형에 대한 지반구조의 특성조사를 가능하게 하며, 지반조사를 필요로 하는 지역에 대한 지반의 유추가 가능하여 경제적 효과를 볼 수 있다. 따라서, 지반조사 데이터로부터 다양한 종류의 정보를 얻을 수 있으며 지질도나 토양도보다 정확한 지반특성을 제공할 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.40-43
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• 2006

Public demand for the heat pump system as a next generation energy equipment is increasing for its eco-friendly and cost-effective advantage. Many researches have been concentrated on how to calculate and develop its own efficiency, while the possible effect of the heat pump operation on the whole subsurface temperature distribution is relatively less considered, During the current study, subsurface temperature disturbance caused by seasonal surface temperature cycle in Busan area and general W-tube heat pump operation is simulated in 3-dimensional heterogeneous medium. It shows that subsurface deeper than 10m from the surface remains nearly unchanged throughout the 4 seasons and groundwater convect ion in highly permeable layer near the surface acts like a main path of heat plume from heat pump system, This implies the significance of detail descript ion in shallow sedimentary layer or highly permeable layer which plays an important role on the regional flow advection and heat transfer. Also, the effect of groundwater convection increases when the arrangement of the 2 injection pipes and 2 extract ion well is maintained parallel to groundwater flow. Therefore, more careful and detail investigation is required before installation and operation of heat pump system that it may not cause any possible change of microbial ecosystem in the shallow subsurface environment or 'contamination of temperature' for groundwater use as well as the loss of efficiency of the equipment itself. This can also help to design the optimized grouting system for heat pump.

• 한국농공학회논문집
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• 제64권3호
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• pp.53-61
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• 2022

This study evaluated the impacts of subsurface drainage design, i.e., spacing and depth, on agricultural productivity and environmental sustainability in two tile-drained fields (Sites A and E) under a corn-soybean rotation in the Midwestern United States. A calibrated and validated Root Zone Water Quality Model (RZWQM) was used to simulate Nitrate-N (nitrogen) losses to tile drainage and crop yields of 30 tile spacing and depth scenarios over 24 years (1992-2015). Our results presented that the narrower and deeper the tile drains are placed, the greater corn yield and Nitrate-N losses, indicating that the subsurface drainage design may cause a trade-off between agricultural productivity and environmental sustainability. The simulation results also presented that up to about 255.7% and 628.0% increase in Nitrate-N losses in Sites A and E, respectively, far outweigh the rate of increase in corn yield up to about 1.1% and 1.6% from the adjustment of tile spacing and depth. Meanwhile, the crop yield and Nitrate-N losses according to the tile configuration differed depending on the field, and the soybean yield presented inconsistent simulation results, unlike the corn yield, which together demonstrate the heterogeneous characteristic of agro-environmental systems to a subsurface drainage practice. This study demonstrates the applicability of agricultural systems models in exploring agro-environmental responses to subsurface drainage practices, which can help guide the introduction and installation of tile systems into farmlands, e.g., orchards and paddy fields, in our country.

• 지질공학
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• 제13권1호
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• pp.51-65
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• 2003

불포화대에서 저밀도 비수용성유체의 이동과 분포를 모의하기 위하여 STOMP(Subsurface Transport over Multiple Phase) 시뮬레이터를 이용하였다. 균질한 매질에서의 저밀도 비수용성유체의 이동은 조립질 매질에서 빠르고, 세립질 매질에서는 불포화대에 더 많이 잔류한다. 조립질 매질 내에 세립질층이 존재할 경우, 이 층이 지하수면으로부터 멀수록 저밀도 비수용성유체가 불포화대에 더 많이 잔류된다. 조립질 매질에 세립질 또는 더 조립질인 매질이 렌즈 상으로 존재하는 경우에는 저밀도 비수용성유체가 이들 렌즈를 통과하지 못한다. 불균질한 렌즈가 존재할 때의 저밀도 비수용성유체의 분포를 초기조건으로, 지하수면의 변동에 따른 저밀도 비수용성유체의 이동을 모의하였다. 지하수위의 변동에 따라 불포화대에 잔류되어 있던 저밀도 비수용성유체의 수직방향 이동이 증가되었다. 특히, 지하수면의 하강 시 저밀도 비수용성유체가 조립질 렌즈를 통해 이동하나, 세립질 렌즈를 통해서는 이동하지 못한다. 일련의 수치실험의 결과로부터 유류 등의 저밀도 비수용성유체의 오염분포는 매질의 불균질성 그리고 지하수위 변동과 같은 수리지질학특성에 의해 크게 영향을 받을 수 있음을 알 수 있다.

• 대한공간정보학회지
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• 제17권1호
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• pp.121-129
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• 2009

최근 이질적인 정보의 폭발적인 증가와 다양한 관리주체별로 생산, 축적되는 공간정보의 특성으로 인하여 공간정보의 재사용과 공유가 어려운 실정이다. 국가공간정보체계의 하나인 지하공간정보도 공간분석을 위해서는 지형도, 지질도, 지하시설물도 등 여타 공간정보와 공유가 필수적이다. 그러나, 기존 표준 혹은 데이터웨어하우스에 의한 공유방법은 시멘틱 이질성을 고려할 수 없다. 본 연구는 지하공간정보의 시멘틱 공유를 위해 일반개념, 측정스케일, 공간모델을 포함한 온톨로지 레이어 모델을 개발하였다. 또한, 기존의 수작업에 의존하는 온톨로지 개발방법론이 아닌 MDA기반 방법론을 적용하여 직관적이며 환경변화에 쉽게 대응할 수 있는 메타모델(UML Profile)을 개발하였다. 개발된 온톨로지 모델의 시멘틱 품질은 Pellet 추론엔진을 통해 검증하였다. 본 연구를 통해 시멘틱 공유를 증진시키고, 온톨로지의 지식표현 능력을 이용하여 GIS 전문가시스템 개발이 가능할 것으로 기대된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권5호
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• pp.775-791
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• 2017

Surface wave techniques are widely used as non-invasive method for geotechnical site characterization. Field surface wave data are collected and analyzed using different processing techniques to generate the dispersion curves, which are further used to extract the shear wave velocity profile by inverse problem solution. Characteristics of a dispersion curve depend on the subsurface layering information of a vertically heterogeneous medium. Sometimes soft layer can be found between two stiff layers in the vertically heterogeneous media, and it can affect the wave propagation dramatically. Now most of the surface wave techniques use the fundamental mode Rayleigh wave propagation during the inversion, but this may not be the actual scenario when a soft layer is present in a vertically layered medium. This paper presents a detailed and comprehensive study using finite element method to examine the effect of soft layers which sometimes get trapped between two high velocity layers. Determination of the presence of a soft layer is quite important for proper mechanical characterization of a soil deposit. Present analysis shows that the thickness and position of the trapped soft layer highly influence the dispersion of Rayleigh waves while the higher modes also contribute in the resulting wave propagation.

• 자원환경지질
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• 제44권2호
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• pp.161-170
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• 2011

석유공학분야에서 보고된 분율 흐름 접근 방식을 이용하여 물리적 또는 화학적으로 불균질한 매질에서 완전한 삼상유체를 고려할 수 있는 다상 흐름 수치 모의 프로그램인 CHMPS가 개발되었다. 이 프로그램은 석희준과 G.T. Yeh (2008)에 의해 개발된 MPS을 확장하였는데, 친수성이 NAPL 거동에 미치는 영향을 모의하기 위하여 개발되었다. 대부분 존재하는 모델들은 물리적으로 불균질한 매질을 고려하고 이상흐름과 특정한 경계조건에 국한되어 있다. 게다가 대부분의 모델들은 주로 water-wet 매질에만 국한되어 있다. 그러나 실제 존재하는 시스템에서는 water-wet과 oil-wet 매질 사이의 친수성의 변화는 종종 일어난다 더군다나 기름에 의한 다공성 매질의 젖음은 균등하기 보다는 불균질 또는 부분적일 수 있다. 왜냐하면 친수성에 영향을 미치는 요소들과 지하 매질이 불균질하기 때문이다. 따라서, 이번 연구에서는 물리적으로 불균질한 매질 뿐만 아니라 친수성 변에서 화학적으로 불균질한 매질을 CHEMPS을 활용하여 수치모의 하였다. 그 외에도 개개의 상에 대해서 유량 경계조건 및 고정경계조건의 두 가지 형식의 결합으로 표현되는 일반경계조건이 고려되었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.1229-1233
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• 2010

Subsurface investigation results obtained from soils with strong heterogeneity sometimes show a high level of uncertainty about stratigraphy and mechanical characteristics. In these cases, important engineering judgments are dependent on the personal experiences of engineers. However, many of such problems can be solved by applying appropriate statistical approaches. This study introduces the outlier analysis as a one of the statistical solutions and a simple case study is presented as an example.