• Wind and Structures
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• 제36권3호
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• pp.161-174
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• 2023

The analytical model of tornado vortices plays an essential role in tornado wind description and tornado-resistant design of civil structures. However, there is still a lack of guidance for the selection and application of tornado analytical models since they are different from each other. For single-cell tornado vortices, this study conducts a comparative study on the velocity characteristics of the analytical models based on numerically simulated tornado-like vortices (TLV). The single-cell stage TLV is first generated by Large-eddy simulations (LES). The spatial distribution of the three-dimensional mean velocity of the typical analytical tornado models is then investigated by comparison to the TLV with different swirl ratios. Finally, key parameters are given as functions of swirl ratio for the direct application of analytical tornado models to generate full-scale tornado wind field. Results show that the height of the maximum radial mean velocity is more appropriate to be defined as the boundary layer thickness of the TLV than the height of the maximum tangential mean velocity. The TLV velocity within the boundary layer can be well estimated by the analytical model. Simple fitted results show that the full-scale maximum radial and tangential mean velocity increase linearly with the swirl ratio, while the radius and height corresponding to the position of these two velocities decrease non-linearly with the swirl ratio.

• 한국습지학회지
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• 제19권1호
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• pp.90-102
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• 2017

본 연구에서는 과거 2년에 걸쳐 강우유출수 처리목적의 인공습지로부터 수집된 수질자료를 바탕으로 지금까지 국외에서 개발된 다양한 형태의 영양소 모델의 적용성을 평가하였다. 검토결과 질소제거에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 수온과 수리학적 부하율(HLR) 이었는데 습지의 수표면적이 습지의 용량에 비해 더 중요하게 작용했음을 시사해주고 있다. 질소제거는 미국 WEF(water environment federation)가 개발한 준경험적인 형태의 모델이 적합한 것으로 밝혀졌다. 한편 인 제거 모델은 수온과 제거속도상수의 관계를 Power Model로 보고 모의했을 때 실측치와 가장 가깝게 계산치를 산출할 수 있었으며 실측치의 증가와 감소경향을 비교적 정확하게 모의할 수 있었다($R^2=0.79$). 그러나 모든 시도에서 수온이 특정온도 이하로 감소했을 때 가장 심한 오차를 발생하여 취약한 예측성능을 보였다. 한편 인공습지에서 질소제거특성을 검토한 결과 질산화에 비하여 탈질이 저조한 것으로 나타났는데 그 이유는 탄소원의 부족과 높은 용존산소 농도로 인하여 Anoxic 조건의 미형성 때문으로 분석되었다. 질소제거 향상방안으로 용존산소의 제어와 탄소원의 확보차원에서 햇빛에 노출된 개방수역과 햇빛에 노출된 식생구역, 그리고 습지의 기능적 측면을 고려한 구성요소의 배분 및 부유 수생식물 및 무기성 여재를 이용하는 방안을 논의하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권2호
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• pp.161-170
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• 2014

수공구조물의 설계 시 적절한 확률수문량을 추정하는 것은 매우 중요하며, 이러한 확률수문량을 추정하기 위해서는 표본으로서의 수문자료를 잘 표현할 수 있는 확률분포형을 찾아야 한다. 이와 같이 수문자료에 통계적 특성을 잘 표현할 수 있는 확률분포형을 찾기 위해서 적합도 검정을 실시하며, 적합도 검정 중 하나인 확률도시 상관계수 검정은 비교적 최근에 개발되어 그 사용법이 간단하며 높은 기각능력을 갖는다고 알려져 있다. 본 연구에서는 왜곡도 계수의 영향을 고려할 수 있는 도시위치공식을 이용하여 확률도시 상관계수 검정통계량을 유도하고 그 기각능력을 검토하였으며, 그 결과를 기존에 왜곡도 계수를 고려하지 않은 확률도시 상관계수 검정 방법과 비교해보았다. 그 결과 본 연구에서 유도된 확률도시 상관계수 검정에 의한 기각능력이 기존의 검정 방법들 보다 뛰어났으며, 특히 표본 크기가 작을수록, 발생 분포형이 형상 매개변수를 가질 경우 기각능력이 높게 나타나는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권1호
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• pp.41-49
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• 2018

본 연구에서는 북한의 수자원 개발 가능량을 분석 및 평가하였다. 이를 위해 포장수력을 수자원 개발 가능량을 평가하는 지표로 선정해서 분석하였다. 포장수력이란 하천이 보유한 잠재적인 발전 능력에 대한 이론값을 의미하며 수력발전을 통해 개발이 가능한 양을 평가하는 데 활용된다. 포장수력을 계산하기 위해, 북한의 27개 강우 관측소의 강우 데이터를 활용하여 유역별 월평균 및 연평균 강우량을 산정하였다. 이를 활용하여 북한 내 주요 7개 유역에 대해 강우에 의한 이론 포장수력을 산정한 결과, 압록강 유역이 7,562.2천kW로 가장 큰 값을 가지는 것으로 분석되었다. 남한과 북한의 이론 포장수력의 효율 및 이용률의 경우 북한의 최대 효율이 42.3%, 이용률은 36.2%로 남한보다 큰 것으로 나타났다. 북한의 포장수력 이용률은 대동강 유역이 12.3%로 가장 낮았는데, 이곳은 전체인구의 40%이상이 거주하는 지역으로 장래 용수와 전력에 대한 수요가 가장 클 것으로 기대된다. 따라서 대동강유역이 수자원개발사업의 우선순위가 높은 지역일 것으로 추정되었다. 본 연구의 성과는 추후 북한 수자원 개발사업의 추진 및 관련된 연구수행에 있어 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산림과학회지
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• 제108권4호
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• pp.562-573
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• 2019

국내 임목수확작업에 사용되고 있는 트랙터 기반 소형 타워야더는 소경재 생산을 목적으로 개발되었으며, 중대경재 수확 체제로 변화함에 따라 견인 성능의 개선이 필요하다. 이 연구는 동력 전달방식을 기존의 기계식에서 기계 유압식으로 개선하여 타워야더의 최대 견인력을 비교·분석하였으며, 트랙터 엔진속도, 유압식 동력 전달 기구의 압력을 변수로 두고 견인 성능 실험을 실시하였다. 실험 수준은 트랙터 엔진속도(1,200, 1,400, 1,600, 1,800, 2,000, 2,200 rpm) 6수준, 동력 전달 기구의 압력(4.9, 6.9, 8.8 MPa) 3수준으로 선정하였다. 기존의 경우 최대 견인력은 엔진 회전속도 757 rpm에서 15,146.6 N의 최대견인력을 발휘하였으나 개선된 타워야더는 엔진 회전속도 1,575 rpm에서 36,140 N의 최대 견인력이 나타나, 최대 견인력이 2.4배 증가되었다. 이에 따라 중대경재 위주의 목재수확 현장에서 작업이 가능할 것으로 판단된다. 또한 기존 장비를 재활용하여 성능 개선함으로써 견인력이 큰 집재장비의 신규 도입 및 운영에 필요한 비용을 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.314-319
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• 2019

초기 유속과 블레이드의 회전수에 따라 변화하는 쉬라우드 시스템 내 유속 변화와 블레이드의 효율 특성을 분석을 위해 수치해석 방법을 이용한 연구를 수행했다. 해석 조건으로 0.35 m/s에서 1.0 m/s까지 초기 유속 변화와 50 rpm부터 300 rpm까지 블레이드의 회전수를 변화시키며 기계적 효율을 추정했다. 유속 변화는 유입부 대비 중심부에서 모든 경우 약 1.8배 이상 증가하는 경향을 보였으며, 초기 유속 0.5 m/s 대비 0.75 m/s에서 유속 변화율이 감소했다. 또한 블레이드의 토크를 이용한 기계적 효율 역시 0.5 m/s의 경우 가장 높은 효율을 보였으며, 모든 경우 유사한 경향성을 보였다. 한편 최대 효율은 초기 유속 0.5 m/s인 경우 TSR 4.77에서 약 20.88%로 산정됐다. 본 연구에서 수행한 블레이드의 기계적 효율 분석은 수리모형실험에 필요한 기초적 자료를 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

• 에너지공학
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• 제27권4호
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• pp.27-35
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• 2018

피동원자로건물냉각계통(PCCS)은 사고 발생 시 원자로건물로 방출된 열을 제거하여 원전의 건전성을 보장하기 위해 설계되었다. PCCS의 열제거 성능은 증기-공기 혼합물의 응축열전달에 의해 결정된다. 본 연구에서는 응축열전달계수의 예측 정확도를 향상시키기 위해 새로운 상관식을 이식한 MARS-KS 코드를 사용하여 PCCS의 열제거 성능을 평가하였다. MARS-KS 코드에 사용된 새로운 상관식은 압력, 벽면과냉도, 비응축성 기체 질량분율 및 응축튜브의 종횡비와 같은 열전달계수에 영향을 미치는 변수들을 이용하여 개발하였고, 이는 MARS-KS코드의 기본 응축 모델인 Colburn-Hougen 모델을 대체하여 적용되었다. 대형파단 냉각재상실사고 발생 시 PCCS의 운전에 따른 다양한 열수력학적 변수들을 분석하였고, 열제거 성능 평가를 위해 새로운 상관식이 적용된 MARS-KS 코드의 원자로건물 압력거동 계산결과와 기존의 응축모델을 이용한 해석결과를 비교하였다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제43권4호
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• pp.285-295
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• 2018

Purpose: The aim of this study is to develop a three-wheel riding cultivator for improving the performance of the current four-wheel riding cultivators in the market. Methods: A prototype three-wheel riding cultivator with the rated power of 15.5-kW, a primary hydrostatic and a two-speed selective gear transmission shifts, front/rear three-wheel drive, a hydraulic wheel tread adjustment, and the mid-section attachment of the major implements was designed and constructed. Its specifications and basic performance are investigated. Results: The maximum speeds of the prototype at the low and high stages were measured to be approximately 7.31, and 11.29 km/h in forward travel, respectively, and approximately 3.60, and 6.37 km/h in rearward travel, respectively. The minimum ground clearance is shown to be 670 mm. The rotating speeds of the power takeoff (PTO) shaft at the low and high stages are shown to be approximately 795 and 1,140 rpm, respectively. The tread of the rear wheels, the minimum radius of turning, and the maximum lifting height of the parallel link device are measured to be within 1,320-1,720 mm, 2.80 m, and 390 mm, respectively. Approximately 25.3% and 74.7% of the total weight of the prototype are distributed in the front and rear wheels on flat ground, respectively. When the tread of rear wheels increased from 1,320 to 1,720 mm, the left and right static lateral overturning angles increased from $33.4^{\circ}$ to $39.1^{\circ}$ and from $29.0^{\circ}$ to $36.1^{\circ}$, respectively. Conclusions: The prototype three-wheel riding cultivator showed a wide range of travel and PTO speeds, high minimum ground clearance, small minimum radius of turning, and easy control of the rear wheel tread. Further, the easy observation of cultivating operations by mid-mounting the implements can improve quality of work. Therefore, the prototype is expected to contribute to the riding mechanization of cultivating operations for various upland crops in Korea.

• 한국연안방재학회지
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• 제5권4호
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• pp.173-182
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• 2018

As the research about increasing the efficiency of dredging soil transport, the technology, which reduce the friction between pipe wall and fluid in the pipe and disturbed generating pipe blockage, has been developed. So for the purpose of applying this technology to real construction site, main test has been tried at the real scale test in field. As a test result, this paper will show 30% flow efficiency increasing by permitted electro magnetic force to the pipe. And test result was evaluated as a ultra sonic velocity profiler. To propose the design technique and the execution manual of the high efficiency dredging material transport technic, this research have confirmed flow status changing depending on a soil material kind under electro-magnetic field and analyze the effect of electro-magnetic field which affects to each dredged soil material transportation. For achieving this research, EMF(Electro-Magnetic Field) generator is installed on the dredger(20,000HP) and through monitored flow status, dredging soil flow rate and sampled material specification is confirmed. Also dredger operating condition is measured and dredger power for soil transportation, hydraulic gradient and flow rate are compared, as transportation efficiency is calculated by this parameter, it is possible to check transportation efficiency improvement depending on each dredged soil material under electro-magnetic field. To verify the technique of dredged soil transfer using electromagnetic field, which is the core technique of the high efficiency dredged soil transfer, and the technique of expert system for pipeline transfer and the flow state. This could lead to a verification of transfer efficiency according to the characteristics of the dredged soil (sand, clay, silt) and the transfer distance (5km, 10km, 15km), which is planned to be used for a technology development of pump power reduction and long-distance transfer applying the high efficiency dredged soil transfer technology.

• 한국산림과학회지
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• 제97권1호
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• pp.61-70
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• 2008

본 연구는 급경사 지형과 간벌사업, 소규모 목재생산 등에 효율적인 가선계 집재기계인 트랙터 부착형 타워집재기를 개발하고자 수행하였다. 타워집재기의 유압동력원은 트랙터의 PTO를 이용한 3개의 유압펌프를 장착하여 4개의 드럼 구동용 모터와 인터록크용 클러치 실린더, 타워신장용 실린더, 아웃트리거 실린더를 작동시킬 수 있도록 설계 제작하였으며, 런닝스카이라인 삭장방식과 인터록크 기능을 채택하고 더블캡스턴드럼과 와이어로프 저장드럼, 인터록크 클러치를 장착한 타워집재기를 개발하였다. 또한 더블캡스턴 드럼의 윈치 구동력 및 견인력과 가선의 이송속도를 산출하여 윈치 구동력은 $191kg{\cdot}m$, 윈치 견인력은 1,910kgf, 더블캡스턴 드럼의 회전수는 220.5rpm, 가선의 이송속도는 138.5m/min의 타워집재기를 개발하였다. 메인라인 250m와 홀백라인 450m을 저장하기 위해서는 메인라인 및 홀백라인 저장드럼의 플랜지 직경은 각각 약 360mm와 약 460mm가 최적이라는 것을 알 수 있었다. 런닝스카이라인 삭장방식에 맞고 쵸킹작업이 용이하고 집재목의 처짐을 방지하기 위한 잠금장치를 장착한 반송기를 개발하였으며, 타워집재기의 인터록크 기능을 고려하고 조작의 수월성과 작업의 효율성을 위한 유선 리모트 콘트롤러를 개발하였다. 타워집재기의 견인 및 이동을 위해 트랙터의 후방 3점 히치 연결장치와 고무바퀴를 장착하였으며, 타워집재기의 안전성과 작업의 효율성을 높이기 위해 아우트리거와 버팀줄을 장착한 타워집재기를 개발하였다.