• 한국수자원학회논문집
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• 제56권spc1호
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• pp.1007-1014
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• 2023

천수방정식 기반 흐름해석모형은 하천 및 수로에서의 흐름을 수평 2차원적으로 수치모의하는데 활용되며 매개변수인 와점성계수와 조도계수에 큰 영향을 받는다. 따라서 적절한 매개변수의 선택은 흐름특성을 정확하게 모사하기 위해 매우 중요하다. 본 연구에서는 2차원 흐름해석에 적용되는 매개변수의 최적조합을 찾기 위한 자동화 알고리즘을 개발하고 적용하였다. 기존연구에서 2차원 흐름해석모형을 적용하는 경우 매개변수의 선정에 있어 경험적인 방법을 사용하여 최적의 매개변수를 찾는데 어려움이 있었다. 따라서 본 연구에서는 실험결과를 활용하여 다양한 매개변수의 조합에 따른 오차를 추적하고, 매개변수의 최적조합을 결정할 수 있는 알고리즘을 Python 언어를 이용하여 개발하고 적용하였다. 자동화 알고리즘은 121(11×11)개의 매개변수 조합에 따른 2차원 흐름해석결과 중 유속모의결과의 오차값을 비교하여 가장 정확한 조합을 손쉽게 결정하도록 구성되었다. 오차가 가장 작은 매개변수의 최적조합을 자동화 알고리즘의 적용을 통해 신속하고 간단하게 결정할 수 있다는 측면에서 높은 활용가치가 있을 것으로 기대된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제24권2호
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• pp.121-126
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• 2003

본 연구는 진동형 장치의 활용을 통해 혈관 내 폐 보조장치의 기체전달 효율을 향상시키고자 시도하였으며, 진동에 따른 혈액의 용혈 문제에 있어서 한계 용혈이 발생하는 영역을 선정하고자 하였다. 가진 주파수가 0 Hz일 때를 기준으로 하여 중공사 수의 변화에 따라 산소전달속도를 측정하였다. 최대의 산소전달속도를 나타내는 중공사 모듈에서 가진 주파수의 변화에 따른 산소전달속도를 측정하고 혈액의 용혈도를 측정하였다. 측정결과 액체 유속의 변화에 따라 최대 산소전달속도를 나타내는 중공사 모듈은 type 6으로 이때의 중공사 개수는 675개이다. 또한, 중공사를 가진하지 않았을 때 최대의 산소전달속도를 보여주는 모듈은 type 6이었다. 모듈 type 6의 가진 주파수의 변화에 따른 산소전달속도는 7 Hz에서 최대산소전달속도를 나타내었으며 최대산소전달속도를 나타내는 7 Hz의 가진 주파수에서의 혈액 용혈도를 측정한 결과 혈액의 용혈도는 낮았다. 그러므로 최대 흔들림이 일어나는 7 Hz를 한계 용혈 주파수로 결정할 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제22권3호
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• pp.111-118
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• 2013

대기압 플라즈마 제트 장치의 유량 변화에 대한 플라즈마 방전 특성을 실험적으로 조사하고 이를 유체역학적으로 해석하였다. 유리관에 주입되는 아르곤 기체의 유량 변화에 대한 레이놀즈 수(Re)로 결정되는 기체 흐름의 형태 변화와 베르누이 정리에 의한 압력 변화가 플라즈마 발생에 영향을 준다. 유리관 내부에 발생하는 플라즈마의 길이 변화의 실험을 통하여, 아르곤 기체에 대한 레이놀즈 수가 Re<2,000이면 층류이고, Re>4,000이면 난류가 형성된다. 이는 일반 유체에서 알려진 결과와 일치한다. 층류에서 유량의 증가로 플라즈마의 길이가 증가한다. 층류와 난류의 전환 영역에서 플라즈마의 길이는 줄어든다. 난류 영역에서는 방전 기체의 흐름이 불규칙함으로서 방전 경로가 흐트러져 플라즈마 칼럼의 길이가 매우 짧아지고 급기야 플라즈마가 소멸된다. 층류에서 주입 유량의 증가로 유리관 내의 유속이 증가하면, 베르누이 정리에 의하여 유리관 내부의 압력이 낮아진다. 관내의 압력이 낮아지면, 파센 법칙에 의하여 관내의 전기장의 세기가 증가하여 방전 전압이 낮아진다. 따라서 주입 유량이 증가하면, 동일한 구동 전압에서 유리관에 발생하는 플라즈마의 길이는 길어진다. 층류의 방전은 유리관 밖에서도 층류의 흐름이 일정 길이로 유지되므로 시료 표면에 조사되는 플라즈마 빔의 직경은 유리관의 직경 이하로 유지된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.228-237
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• 2015

본 연구에서는 사질 해안인 해운대 해수욕장을 대상으로 수리 퇴적 작용의 동적구조 규명에 필요한 현장 관측실험을 수행하였다. 연안에서 발생하는 계절별 파랑 및 수리 현상을 정량적으로 파악하기 위하여, 동계 및 하계 집중 관측기간 중 해안선의 법선 방향으로 3개 정점 및 해안선 방향으로 3개 정점 등 공간적으로 여러 정점에 파랑 및 층별 유속 관측장비를 설치하였다. 파랑 관측자료의 분석결과, 동계에는 동해안으로부터 입사하는 E계열 파랑이 대부분이며, 하계에는 S계열과 ESE 계열이 공존하는 분포를 가지고 있다. 대상 해역에서 유속의 공간적분포는 전체적으로 주 흐름방향이 동계와 하계에 조석운동의 영향으로 동서방향으로 형성되어 있다. 심해역에서 천해역로 갈수록 연안지형의 영향으로, 유속의 세기는 약해지며 유속의 방향은 해안선 및 등수심선과 나란하게 변형되어 나타나고 있다. 본 연구를 통하여 제시된 파랑 및 흐름 등 수리특성에 관한 기초 분석자료는 동 기간에서 측정된 모래이동량 및 지형변화 관측자료와 연계하여, 대상 해역의 침퇴적 정도를 정량적으로 산출하는데 활용될 수 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권6호
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• pp.723-730
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• 2016

현재 국내바지락 양식 산업은 연안선 변화, 양식 환경악화로 생산량이 감소하는 반면, 수입량 급증으로 인한 어려움에 직면해 있다. 현 실태를 극복하고 지속적인 양식을 위해 서식환경을 종합적으로 이해하는 것이 중요하며, 바지락의 서식환경은 양식장의 생산력과 밀접한 관련이 있다. 본 연구에서는 2015년 6월부터 2016년 5월까지 근소만에 위치한 파도와 법산 갯벌어장에 대하여 생존(입도, 해수유동), 성장(Chlorophyll a, DIN, DIP, 노출시간), 환경(수온, DO, 퇴적물 COD, IL)을 이용하여 서식환경 특성을 구명하였다. 조사결과 파도(최대값; 모래함량 48.76 %, 해수 유속 10.59 cm/s, Chlorophyll a 12.70 ug/L, 노출시간 3시간, DO 18.65 mg/L)는 법산(최대값; 모래함량 37.40 %, 해수 유속 6.02 cm/s, Chlorophyll a 6.41 ug/L, 노출시간 7시간, DO 14.81 mg/L)보다 높은 유속과 모래함량, 풍부한 DO와 영양염으로 바지락 서식에 유리한 조건을 가지고 있었으며, 실제로도 더 높은 서식밀도를 나타내었다. 본 연구는 파도와 법산 바지락 서식지 환경을 파악하여 근소만 갯벌어장의 최적 관리 방안 및 잠재적 적지선정을 위한 기초자료로 활용될 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.761-776
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• 2003

본 연구에서는 사류 및 부압이 발생하는 자유수면을 가진 댐 상류 및 여수로에서 물의 흐름의 동수역학적인 거동을 파악하기 위하여 수치모형을 적용하였다. 댐 건설시, 댐 상류에서의 유동을 알아보기 위하여 2차원 수치모형인 RMA2를 이용하였고, 접근부에서의 3차원적 흐름과 여수로, 방류관 등에서의 흐름분포를 평가하기 위하여 3차원 CFD 프로그램인 FLUENT를 사용하였다. 수치모의에서는 지형 및 구조물에 관한 세부인자들이 수치모형을 구성하는 데 사용되었다. 한탄강 댐에 적용한 2차원 수치모의 결과, 댐 상류부 여러 지점에서 최대 유속이 1 m/s에 이르는 와류가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 2차원 수치모형이 댐 건설 후 상류하천의 2차원적 유황을 규명하는 데 유용하게 활용될 수 있음을 의미한다. 3차원 수치모의 결과, 수위와 방류조건에 따라서 댐 직상류의 3차원 접근 흐름의 변화가 발생하고 있으며, 여수로, 방류관, 배사관으로 배출되는 유속이 상이하게 나타나고 있음이 밝혀졌다. 댐 상류 100 m지점에서 댐 여수로 중심선에 대한 유속 분포 모의치를 수리모형실험에서의 측정치와 비교한 결과, 두 값이 비슷하게 나타났다. 본 연구 결과, 2, 3 차원 수치모형이 댐 상류부 및 여수로의 흐름을 해석하는 데 있어서 수리모형실험에서 쉽게 수행하기 어려운 다양한 조건을 모의함으로써 댐 설계 최적화에 기여할 수 있으리라 판단된다.

• 한국지구과학회지
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• 제29권7호
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• pp.579-585
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• 2008

열적으로 불안정한 강착원반의 비선형 유체역학적 모형에 기초하여 블랙홀 마이크로케이사의 광폭발 한계 순환주기에 대한 원반 질량의 시간적 진화 모형을 계산하였다. 블랙홀의 질량, 원반 크기 및 질량 유입률과 같은 물리적인 매개변수들은 블랙홀 X선 신성의 원형인 A0620-00에서 관측된 역사적인 1975 광폭발을 재현하도록 선택되었다. 중심부에서 원반으로 쪼여지는 조사(照射)의 시간에 따른 효과는 직접 조사와 원반위의 뜨거운 강착 흐름으로부터 굴절되어 원반에 쪼여지는 간접조사의 두 가지 방법이 고려되었다. 우리의 강착원반 열적 불안정성 모형은 광폭발의 순환과정 전반에 걸쳐 X-선 변광체들에서 관측된 광도의 전형적인 복사 광도를 설명할 수 있다. 강착원반의 최대질량 ${\sim}4.03{\times}10^{24}g$은 광폭발의 점화 때에 얻어지며, 최소질량 ${\sim}8.54{\times}10^{23}g$은 차가운 쇠퇴기와 정지기(靜止期) 때에 이루어진다. 원반의 질량은 광폭발 한계 순환주기에 걸쳐 약 5배 정도 변한다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권4호
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• pp.425-437
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• 2007

시화호 인공습지의 수리동력학적 특성과 입자성 물질의 침전특성을 살펴보기위해 물흐름조사 및 입자성 물질의 퇴적율 측정을 실시하였다. 시화호 인공습지는 크게 3개의 습지(반월, 동화, 삼화)로 나누어 볼 수 있는데 이는 각각의 하천에서 유입되는 비점오염물질의 처리를 위해 조성되었다. 조사지역은 반월천 고습지를 대표지역으로 선정 후 실시하였다. Rhodamine 50WT Red를 사용하여 물흐름 실험을 수행한 결과 자유수면(open water) 지역과 수로를 통한 물흐름이 주를 이루고 있었으며 식물이 식재되어 있는 폐쇄수역(closed water)에서의 물흐름이 지체되는 것으로 나타났다. 반월습지의 상부 및 하부 습지의 평균 수리학적체류시간(hydraulic retention time, HRT)은 각각 34.1 hr, 74.6 h,로 나타났으며 총 체류시간은 108.7 hr(4.5 day)이었다. 반면에, 침전율은 침전지(A지역)보다는 하류부의 open water지역(B, C, D지역)에서 높은 것으로 조사되었다. 향후 open water 내에 축적 가능한 sediment 양을 추정한 결과 20년 후 각 지역의 침전 깊이는 A: 6.3 cm, B: 8.3 cm, C: 7.0 cm, D: 9.5 cm로 나타났다. sediment trap 내의 유기물 축적량은 강우의 영향으로 1차 조사시기에 가장 높은 것으로 나타났으며 A 지역보다 B, C, D 지역에서의 축적량이 높은 것으로 조사되었다. 또한, 질소, 인 성분들은 하부습지에서 높게 나타났다. 이러한 결과로 인공습지의 효율적 관리를 위해서는 물흐름 및 입자성 물질들의 퇴적 특성에 대해 시간 변화에 따른 지속적인 조사 및 관리가 요구되어 진다.

• 수산해양기술연구
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• 제40권3호
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• pp.206-213
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• 2004

종횡비, 다각형 모양에 따른 평판과 범포의 유체역학적 특성을 규명하고자 직사각형, 사다리꼴 모양으로 모형 평판과 범포를 제작하고 회류수조에서 양 ${\cdot}$ 항력 실험을 수행하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 삼각형 평판의 경우, 종횡비가 1 이하인 모형에서는 38${\sim}$42$^{\circ}$에서 최대 $C_L$이 1.23${\sim}$1.32, 1.5 이상인 모형에서는 20${\sim}$50$^{\circ}$에서 $C_L$이 약 0.85 전후였다. 역삼각형 평판의 경우, 종횡비가 1 이하인 모형에서는 영가가 36${\sim}$38$^{\circ}$에서 최대 $C_L$이 1.46${\sim}$1.56, 1.5 이상인 모형에서는 22${\sim}$26$^{\circ}$에서 1.05${\sim}$1.21 정도였다. 같은 삼각형 평판 모형에서는 전자의 모형이 후자보다 $C_L$이 작게, 양항비도 작게 나타났다. 2. 삼각형 범포의 경우, 종횡비가 1 이하인 모형에서는 영각 46${\sim}$48$^{\circ}$에서 최대 $C_L$이 1.67${\sim}$1.77, 1.5 이상인 모형에서는 20${\sim}$50$^{\circ}$에서 $C_L$이 약 1.1 전후였다. 역삼각형 범포의 경우, 종횡비가 1 이하인 모형에서는 영각 28${\sim}$32$^{\circ}$에서 최대 $C_L$이 1.44${\sim}$1.68, 1.5 이상인 모형에서는 18${\sim}$24$^{\circ}$에서 10.3${\sim}$1.18 정도였다. 같은 삼각형 범포 모형에서는 전자의 모형이 후자보다 $C_L$은 크게, 양항비는 작게 나타났다. 3. 모형에서 물의 유체력을 많이 받을 수 있는 곳에서 만곡꼭지점이 만들어지며, 삼각형 모형에서는 종횡비가 클수록, 역삼각형 모형에서는 작을수록 만곡꼭지점의 위치도 컸다. 4. 만곡도는 전 모형에서 종횡비가 클수록 컸으며, 삼각형 모형에서는 영각이 클수록 컸고 역삼각형 모형에서는 작을수록 컸다.

• 수산해양기술연구
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• 제40권3호
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• pp.196-205
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• 2004

종횡비, 다각형 모양에 따른 평판과 범포의 유체역학적 특성을 규명하고자 직사각형, 사다리꼴 모양으로 모형 평판과 범포를 제작하고 회류수조에서 양 ${\cdot}$ 항력 실험을 수행하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 직사각형 평판의 경우, 종횡비가 1 이하인 모형에서는 영각 40${\sim}$42$^{\circ}$에서 최대 $C_L$이 1.46${\sim}$1.54, 1.5 이상인 모형에서는 20${\sim}$22$^{\circ}$에서 10.7${\sim}$1.11 정도였다. 직사각형 범포의 경우, 종횡비가 1 이하인 모형에서는 영각 32${\sim}$40$^{\circ}$에서 최대 $C_L$이 1.75${\sim}$1.91, 1.5 이상인 모형에서는 18${\sim}$22$^{\circ}$에서 1.248${\sim}$1.40 정도였다. 같은 직사각형 모형에서는 범포가 평판보다 $C_L$은 크게, 양항비는 작게 나타났다. 2. 사다리꼴 범포의 경우, 종횡비가 1.5 이하인 모형에서는 영각 34${\sim}$44$^{\circ}$에서 최대 $C_L$이 1.65${\sim}$1.89, 2인 모형에서는 14${\sim}$48$^{\circ}$에서 $C_L$이 약 1.00 전후였다. 역사다리꼴 범포의 경우, 종횡비가 1.5 이하인 모형에서는 영각 24${\sim}$36$^{\circ}$에서 최대 $C_L$이 1.57${\sim}$1.74, 2인 모형에서는 18$^{\circ}$에서 1.21이었다. 같은 사다리꼴 범포 모형에서는 전자의 모형이 후자보다 $C_L$은 조금 크게, 양항비는 작게 나타났다. 3. 모형에서 물의 유체력을 많이 받을 수 있는 곳에서 만곡꼭지점이 만들어지며, 직사각형, 사다리꼴 모형에서는 종횡비가 클수록, 역사다리꼴 모형에서는 종횡비가 클수록, 역사다리꼴 모형에서는 작을수록 만곡꼭지점의 위치도 컸다. 4. 만곡도는 전 모형에서 종횡비가 클수록 컸으며, 직사각형, 사다리꼴 모형에서 영각의 클수록 컸고 직사각형 모형이 사다리꼴 모형보다 컸다.