• 한국수자원학회논문집
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• 제53권10호
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• pp.833-843
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• 2020

생태수리학은 수생생태학을 한 축으로, 지형학, 수문학, 유체동력학 등을 또 다른 한 축으로 1990년대 초 탄생한 다학제간 연구분야이다. 생태수리학을 흐름, 유사이송, 지형, 동식물, 수리구조물 등 5가지 주요인자 간 상호 관계나 작용을 기준으로 구분하면 서식처수리( 환경유량 포함), 식생수리, 생태통로수리, 부영양화수리, 생태복원수리의 5개로 나눌 수 있다. 지난 20여 년간 관련 국제논문집에 게재된 생태수리학 관련연구는 물고기반응, 수리모델링, 물리서식처반응 분야에 치우쳤으며, 이는 아직 진정한 학제 간 상호반응적 연구단계로 진입하지 못했음을 의미한다. 한편 1997년 이후 한국수자원학회 논문집에 게재된 생태수리학 관련논문 수는 전체의 3% 수준에 불과하며, 생태수리학과 더 밀접한 응용생태공학회 논문집에 게재된 논문 수도 20% 수준에 머물렀다. 이 두 논문집에 게재된 논문들은 주로 서식처수리, 식생수리, 생태복원수리 분야이었으며, 난류모의를 포함한 동적 흐름모의, 동물유영모의, 부영양화수리 분야는 사실상 없는 것으로 나타났다. 국내의 하천특성 및 생태수리학의 사회적 수요를 고려하여 앞으로 연구개발이 시급한 분야는 1) 국내하천 여건에 맞는 환경유량의 평가기법, 2) 화이트리버의 그린리버 변화현상을 평가할 수 있는 동적 홍수터식생모형(DFVM)의 개발, 3) 정수역 및 유수역에서 수리조건 중심으로 조류생성을 평가할 수 있는 모형개발, 4) 하천지형복원이나 소형 보/댐의 가동정지(decommissioning) 및 철거에 따른 물리/화학/생물적 영향을 평가할 수 있는 모형개발 등이다.

• 한국환경과학회지
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• 제20권9호
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• pp.1151-1163
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• 2011

The bed change analysis near the opening gate of a dam or weir to release deposited sediments have been conducted mostly using the numerical models. However, the use of unverified input parameters in the numerical model is able to produce the different results with natural and real conditions. Also, the bed changes near the opening gate of a dam or weir calculated with a numerical model could be varied depending on the geometry extent included the downstream area with supercritical flow in the model. In addition, the different time steps could provide different results in the bed change calculation, even though other conditions such as input parameters, geometries, and total simulation time were same. Therefore, in this study, hydraulic experiments were performed to validate the eddy viscosity coefficient which is the one of important input parameters in the RMA2 model and relevant to variation of simulation results. The bed changes were calculated using the SED2D model based on flow results calculated in the RMA2 model with the verified and selected eddy viscosity coefficient and also compared with experimental results. The bed changes near the opening gate were underestimated in the numerical model comparing with experimental results except only the numerical case without the modeling section of sediment release pipe and downstream area where the supercritical flow was produced. For the simulation of minimum time steps, different shapes of scour hole were produced in numerical and physical modeling.

• 자원환경지질
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• 제45권6호
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• pp.697-707
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• 2012

정량적인 산사태 취약성 분석은 산사태를 유발하는 인자 및 모델에 대한 접근방법에 따라 통계적 기법과 지질역학적 기법으로 구분된다. 이 중 지질역학적 기법은 산사태 모델을 가정하고 사면의 기하학적 특성과 사면 구성물질의 공학적 특성을 고려하여 산사태의 취약성을 판단하는 기법으로 산사태의 발생메커니즘과 과정을 고려할 수 있다는 장점을 가지고 있어 산사태의 취약성 분석에 가장 효과적인 기법 중의 하나로 보고되고 있다. 지질역학적 해석기법의 경우 최근 들어 무한사면모델이 주로 사면 모델로 사용되고 있으며 GIS의 활용을 통해 광역적인 지역에 대한 분석이 가능해짐에 따라 무한사면모델을 이용한 광역적인 지역에서의 산사태 취약성 분석이 가능해졌다. 기존의 무한사면모델을 활용한 연구의 경우 연구지역의 지하수위를 지반이나 강우의 특성에 대한 고려 없이 임의로 가정하여 해석함으로써 강우량과 연구지역의 지반특성에 따라 지하수위가 유동적으로 포화되는 것을 전혀 고려할 수 없는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이를 보완하기 위해 산사태의 유발에 가장 큰 영향을 미치는 강우강도와 지반의 수리특성을 반영할 수 있는 수리학적 모델을 무한사면모델과 결합하여 연구지역의 현장 조건을 반영한 산사태 취약성 분석을 수행하였다. 또한 기존의 해석방법과 본 연구에서 제안된 해석기법을 비교분석하기 위하여 2006년 7월 대규모의 산사태가 발생한 강원도 진부지역을 대상으로 분석을 수행하였다. 그 결과 본 연구에서 제안된 해석기법이 기존의 해석기법에 비해 높은 예측 정확도를 보이는 것으로 분석되었다.

• 한국환경과학회지
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• 제16권8호
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• pp.973-983
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• 2007

The eco-hydrologic effects of maintenance water supply on Oncheon stream are studied using hydrologic, hydraulic and ecologic models. SWMM (Storm Water Management Model) is used for long-term simulation of runoff quantity and water quality from Oncheon stream watershed. Using the output hydrologic variables from SWMM, HEC-RAS (River Analysis System) is then used to simulate the hydraulics of water flow through Oncheon stream channels. Such hydrologic, hydraulic and water quality output variables from SWMM and HEC-RAS are served as input data to execute PHABSIM (Physical Habitat Simulation) for the purpose of predicting the micro-habitat conditions in rivers as a function of stream flow and the relative suitability of those conditions to aquatic life. It is observed from the PHABSIM results that the weighted usable area for target fishes has the maximum value at $2m^3/s$ of instream flow. However, mid and down stream areas that have concrete river bed and covered region are unsuitable for fish habitat regardless of instream flow increment. The simulation results indicate that the simple maintenance water supply is limited in its effect to improve the ecological environment in Oncheon stream. Therefore, it is imperative to improve water quality and to recover habitat conditions simultaneously.

• 한국해안해양공학회지
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• 제17권4호
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• pp.269-279
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• 2005

새만금호의 방조제 완공이후와 내부 개발이후 만경강 및 동진강의 홍수량 유입과 내부 수위를 관리하기 위해 수문을 작동할 매 수리특성이 어떻게 반응할 것인가를 평가하기 위한 수치실험이 수심적분된 ADCIRC 모형을 이용하여 실시되었다. 2차원 동적하도추적에 따르면, 상류에서는 홍수수문의 시간적 변화가 민감하나 홍수파가 호 내로 유하 하면서 급확대되는 물리적 특성에 따라 호 중심부터는 안정화된다. 평상시 관리수위를 유지하기 위해 수문을 제어하는 경우, 내부개발이후가 방조제 완공직후에 비해 수문 인근영역에서 유속, 수위 등에 동적응답이 즉각적으로 보다 크게 일어나고, 외해수를 호 내측으로 받아들이면 불규칙 수면교란이 일시적으로 발생하는데 내부개발 전후에 따라 최대 10km 및 16km정도까지 상류방향으로 전파된다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.108-114
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• 2010

The injection nozzle of an electro-hydraulic injector is being opened and closed by movement of a injector's needle which is balanced by pressure at the nozzle seat and at the needle control chamber, at the opposite end of the needle. In this study, the effects of needle movement in a piezo-driven injector on unsteady cavitating flows behavior inside nozzle were investigated by cavitation numerical model based on the Eulerian-Lagrangian approach. Aimed at simulating the 3-D two-phase flow behavior, the three dimensional geometry model along the central cross-section regarding of one injection hole with real design data of a piezo-driven diesel injector has been used to simulate the cavitating flows for injection time by at fully transient simulation with cavitation model. The cavitation model incorporates many of the fundamental physical processes assumed to take place in cavitating flows. The simulations performed were both fully transient and 'pseudo' steady state, even if under steady state boundary conditions. As this research results, we found that it could analyze the effect the pressure drop to the sudden acceleration of fuel, which is due to the fastest response of needle, on the degree of cavitation existed in piezo-driven injector nozzle.

• 한국농공학회논문집
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• 제59권2호
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• pp.37-47
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• 2017

In this study, we analyzed the variability of irrigation water amounts based on the combination of various crops and soil textures using the Irrigation Water Management Model (IWMM). IWMM evaluates the degree of agricultural drought using the Soil Moisture Deficit Index (SMDI). When crops are damaged by the water scarcity under the drought condition indicating that the SMDI values are in negative (SMDI<0), IWMM irrigates appropriate water amounts that can shift the negative SMDI values to "0" to crop fields. To test the IWMM model, we selected the Bandong-ri (BDR) and Jucheon (JC) sites in Gangwon-do and Jeollabuk-do provinces. We derived the soil hydraulic properties using the near-surface data assimilation scheme form the Time Domain Reflectrometry (TDR)-based soil moisture measurements. The daily root zone soil moisture dynamics (R: 0.792/0.588 and RMSE: 0.013/0.018 for BDR/JC) estimated by the derived soil parameters were matched well with the TDR-based measurements for validation. During the long-term (2001~2015) period, IWMM irrigated the minimum water amounts to crop fields, while there were no irrigation events during the rainy days. Also, Sandy Loam (SL) and Silt (Si) soils require more irrigation water amounts than others, while the irrigation water were higher in the order of radish, wheat, soybean, and potato, respectively. Thus, the IWMM model can provide efficient irrigation water amounts to crop fields and be useful for regions at where limited water resources are available.

• 한국안전학회지
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• 제36권3호
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• pp.74-80
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• 2021

Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) has been operating an integral effects test facility, the Advanced Thermal-Hydraulic Test Loop for Accident Simulation (ATLAS), according to APR1400 for transient experimental and design basis accident simulation. Moreover, based on the experimental data, the domestic standard problem (DSP) program has been conducted in Korea to validate system codes. Recently, through DSP-05, the performance of the passive auxiliary feedwater system (PAFS) in the event of multiple steam generator tube rupture (MSGTR) has been analyzed. However, some errors exist in the reference input model distributed for DSP-05. Furthermore, the calculation results of the heat loss correlation for the secondary system presented in the technical report of the reference indicate that a large difference is present in heat loss from the target value. Thus, in this study, the reference model is corrected using the geometric information from the design report and drawings of ATLAS. Additionally, a new heat loss correlation is suggested by fitting the results of the heat loss tests. Herein, MSGTR-PAFS accident analysis is performed using MARS-KS 1.5 with the improved model. The steady-state calculation results do not significantly differ from the experimental values, and the overall physical behavior of the transient state is properly predicted. Particularly, the predicted operating time of PAFS is similar to the experimental results obtained by the modified model. Furthermore, the operating time of PAFS varies according to the heat loss of the secondary system, and the sensitivity analysis results for the heat loss of the secondary system are presented.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권4호
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• pp.1233-1243
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• 2023

Shell-and-tube heat exchanger (STHX) is widely used by virtue of its simple structure and high reliability, especially in a space-constrained surface ship. For the STHX of the surface ship, roll, pitch and other motion of the ship will affect the heat transfer performance, resistance characteristics and structural strength of the heat exchanger. Therefore, it is urgent to carry out numerical simulation research on three-dimensional thermal hydraulic characteristics of surface ship STHX under the marine conditions. In this paper, the numerical simulation of marine shell and tube heat exchanger of surface ship was carried out using the porous media model. Firstly, the mathematical physical model and numerical method are validated based on the experimental data of a marine engine cooling water shell and tube heat exchanger. The simulation results are in good agreement with the experimental results. The prediction errors of pressure drop and heat transfer are less than 10% and 1% respectively. The effect of marine conditions on the heat transfer characteristics of the heat exchanger is investigated by introducing the additional force model of marine condition to evaluate the effect of different motion parameters on the heat transfer performance of the heat exchanger. This study could provide a reference for the optimization of marine heat exchanger design.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권11호
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• pp.985-998
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• 2021

일반적으로 상류의 댐은 하류 유황을 자연 상태에서 발전방류 조건으로 심각하게 변화시킨다. 본 연구에서는 물리서식처모의를 통하여 국내 조절하천에서 자연유황 패턴이 하류의 어류 서식처에 미치는 영향을 조사하였다. 연구 대상하도는 금강의 용담댐 하류 13.4 km 구간으로 설정하였다. 현장조사 결과, 대상하도에서 피라미, 쉬리, 그리고 끄리가 우점하고 있는 것으로 나타났으며, 이들이 전체의 70%를 차지하고 있는 것으로 파악되었다. 이중 끄리는 금강에 서식하는 토착어종이다. 이들 3종을 물리서식처모의를 위한 대상어종으로 선정하였다. 수리해석과 서식처모의를 위하여 2차원 천수방정식에 기반한 Nays2D 모형과 HIS 모형을 각각 사용하였다. 자연 유황에 따른 영향을 검토하기 위하여, 본 연구에서는 댐 유입 유량과 발전유량을 이용하였다. 물리서식처모의 결과, 자연유황 조건에서 대상하도의 복합서식처지수가 크게 증가하는 것으로 나타났다. 그리고 BBA 방법을 이용하여 대상하도에 자연유황에 대한 댐 운영 시나리오를 제시하였다. 시나리오 1을 위하여 유입유량의 양과 지속기간을 고려하는 수문학적 방법을 이용하였고, 시나리오 2는 유입유량을 월별로 평균하여 구축하였다. 시나리오 1과 시나리오 2를 통해서 구현된 자연유황 조건이 발전방류에 비해 가중가용면적을 크게 증가시키는 것으로 나타났다. 결과적으로 댐 운영을 자연유황 조건으로 변환시켜 방류하였을 때 하류의 어류 서식처를 개선하는데 도움이 되는 것으로 확인되었다.