• 대기
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• 제34권2호
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• pp.217-231
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• 2024

The Korea Integrated Model (KIM)-based real-time volcanic ash dispersion prediction system, which employs the Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory (HYSPLIT) model, has been developed to quantitatively predict volcanic ash dispersion in East Asia and the Northwest Pacific airspace. This system, known as KIM-HYSPLIT, automatically generates forecasts for the vertical and horizontal spread of volcanic ash up to 72 hours. These forecasts are initiated upon the receipt of a Volcanic Ash Advisory (VAA) from the Tokyo Volcanic Ash Advisory Center by the server at the Korea Meteorological Administration (KMA). This system equips KMA forecasters with diverse volcanic ash prediction information, complemented by the Unified Model (UM)-based HYSPLIT (UM-HYSPLIT) system. Extensive experiments have been conducted using KIM-HYSPLIT across 128 different volcanic scenarios, along with qualitative comparisons with UM-HYSPLIT. The results indicate that the ash direction predictions from KIM-HYSPLIT are consistent with those from UM-HYSPLIT. However, there are slight differences in the horizontal extent and movement speed of the volcanic ash. Additionally, quantitative verifications of the KIM-HYSPLIT forecasts have been performed, including threat score evaluations, based on recent eruption cases. On average, the KIMHYSPLIT forecasts for 6 and 12 hours show better quantitative alignment with the VAA forecasts compared to UM-HYSPLIT. Nevertheless, both models tend to predict a broader horizontal spread of the ash cloud than indicated in the VAA forecasts, particularly noticeable in the 6-hour forecast period.

• 대한원격탐사학회지
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• 제30권2호
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• pp.241-249
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• 2014

본 연구에서는 광주과학기술원의 다파장 라만 라이다 시스템을 이용하여 2009년부터 2011년, 3년동안 광주에서 대기 에어로졸의 관측을 실시하였다. 관측된 라이다 신호의 분석으로부터 산출된 편광소멸도를 이용하여 황사의 층을 구분해 내었다. 구분 된 황사의 층의 고도에 따른 정보들은 Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory(HYSPLIT) 모델을 이용한 황사 층의 역궤적 분석에 이용되었고, 그 정보들을 통하여, 황사 층의 발원지 및 유입경로를 규명할 수 있었다. 한반도로 유입되는 황사는 고비사막을 기원으로 하는 경우가 가장 많은 것으로 나타났으며, 또한, 황사의 이동경로에 따른 광학적 특성 변화를 규명하기 위해, 중국 공업지역을 통과하여 유입된 황사 층과 발원지로부터 한반도로 직접적으로 유입된 황사의 구분하여 경로에 따른 입자 편광소멸도의 통계 분석을 실시하였다. 중국 공업지역을 통과하여 한반도로 유입된 황사의 편광소멸도는 0.07-0.1의 값을 보인 반면, 발원지로부터 공업지역을 경유하지 않고 직접 유입된 황사의 편광소멸도는 0.11-0.15로 상대적으로 높은 값을 보였다. 이는 발원지에서 발생한 순수 황사입자가 이동 중에 공업지역에서 발생한 오염입자와 혼합하여 황사층의 편광소멸도를 감소시킨 것으로 사료된다.

• 한국추진공학회지
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• 제2권2호
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• pp.14-23
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• 1998

본 연구에서는 제트 추진 기관의 터빈 익렬에서의 유동과 대기중에 부유되어 있는 입자들이 제트엔진 내부로 유입될 경우 이에 따른 압축기 날개의 마모 및 충돌 부위를 예측하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 일반적으로 각종 항공기의 추진 기관용 가스 터빈 엔진은 대기중에 부유되어 있는 각종 입자들의 영향을 받게 된다. 특히, 화산 지역, 먼지 입자 부유물이 많은 공업지대 또는 사막지역을 비행하는 항공기의 경우는 모래 알갱이, 먼지, 및 연소 입자의 직접적인 영향을 받아 각 요소들에 심각한 부식 및 마모가 발생됨으로써 성능 저하 및 냉각통로의 막힘, 압축기와 터빈 날개의 손상 등이 예측되어 진다. 이러한 손상들은 초기에는 미세하게 발생하지만, 손상 정도가 점점 누적됨에 따라서 항공기의 안전 운전에 심각한 위험 요소로서 작용할 수 있으며, 경제적으로도 기관의 유지 보수비용의 증가를 가져 올 수 있다. 따라서 압축기에 화산재 또는 대기중에 부유되어 있는 금속 입자나 먼지 입자 등이 유입되었을 경우, 압축기 날개의 손상 부위와 정도를 예측하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 다양한 입자의 유입각에서 라그랑지안 방법을 적용하여 압축기 날개 유로로 부유된 입자의 궤적을 예측하고 입자의 충돌에 의한 충격량을 계산하였다. 아울러 정량적인 충돌량을 해석하기 위하여 입자 충돌 계수를 정의하여 압축기 날개 표면의 충돌특성을 해석하였다. 세라믹과 연강에 대한 날개 표면의 마모량을 계산하였으며, 이러한 예측들을 통하여 표면에의 코팅 등의 개선책을 찾을 수 있었다.

• 한국환경과학회지
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• 제26권2호
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• pp.183-200
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• 2017

The classification of airflow patterns during high ozone ($O_3$) and $PM_{10}$ episodes on Jeju Island in recent years (2009-2015), as well as their correlation with meteorological conditions according to classified airflow patterns were investigated in this study. The airflow patterns for $O_3$ and $PM_{10}$ were classified into four types (Types A-D) and three types (Types E-G), respectively, using the HYbrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory (HYSPLIT) model and synoptic weather charts. Type A was the most dominant airflow pattern for $O_3$ episodes, being characterized by the transport of airflows from urban and industrial areas in China with the highest frequency (about 69%, with a mean of 67 ppb). With regard to the $PM_{10}$ episodes, Type E was the most dominant airflow pattern, and was mostly associated with long distance transport from Asian dust source regions along northwesterly winds, having the highest frequency (about 92%, with a mean of $136{\mu}g/m^3$). The variations in the concentration of $O_3$ and $PM_{10}$ during the study period were clarified in correlation with two pollutant and meteorological variables; for example, the high (low) $O_3$ and $PM_{10}$ concentrations with high (low) air temperature and/or wind speed and vice versa for precipitation. The contribution of long-range transport to the observed $PM_{10}$ levels in urban sites for different airflow patterns (Types E-F), if estimated in comparison to the data from the Gosan background site, was found to account for approximately 87-93% (on average) of its input. The overall results of the present study suggest that the variations in $O_3$ and $PM_{10}$ concentrations on Jeju Island are mainly influenced by the transport effect, as well as the contribution of local emissions.

• 대한환경공학회지
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• 제32권2호
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• pp.165-174
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• 2010

석탄 가스화 반응을 모델링하여 습식분류층 석탄 가스화기의 반응특성에 대한 수치해석적 연구를 수행하였다. 본 연구의 목적은 신뢰성 있는 수치해석기술을 이용하여 가스화 장치의 기본설계와 더불어 최적 운전조건의 설정에 있다. 석탄 가스화 반응은 복사가 관여하는 고체와 기체의 이상 난류반응으로서 수증기 증발로부터 휘발화, 촤와 가스의 반응 등 일련의 연소반응의 구조를 가진다. 본 연구에서는 실험과 수치해석적인 방법을 병행하여 연구를 수행하였으며 한국에너지기술연구원에 설치된 1톤 규모의 실험용 가스화기를 대상으로 하였다. 본 연구에서는 기본적으로 상용프로그램을 사용하였으며 석탄 가스화 반응해석에 필요한 여러 서브루틴을 개발하여 해석하였다. 세부 반응 서브루틴의 난류반응은 기본적으로 에디붕괴모델에서 화학적 반응속도의 개념을 조화평균의 형태로 사용하였다. 그리고 석탄입자궤적은 라그란지안 접근방식을 선택하였으며 입자의 궤적 계산에서 저항력에 나타나는 난류비선형적인 문제에 대한 모델도 고려하였다. 이와 같이 개발된 프로그램은 실험에서 얻어진 가스농도와 온도분포 그리고 냉가스 효율 등의 자료들과 비교하여 성능을 일차적으로 검토하였다. 석탄의 입자크기분포, 석탄 슬러리 농도, 그리고 가스화기의 형상변화는 가스화 성능에 직접적으로 영향을 주며 이를 합성가스 생성량과 냉가스 효율을 통해 비교 검토하였다. 본 연구 결과가 비록 물리적으로 타당하고 변수연구의 일관성을 보여주나 기류층 석탄가스화 반응장치의 복잡성을 고려하여 볼 때 보다 많은 실험결과에 대한 정교한 모델검증 노력이 신뢰성 있는 프로그램의 완성에 필요할 것으로 판단된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제30권5호
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• pp.597-605
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• 2014

광주과학기술원의 다파장 라만 라이다를 이용한 에어로졸 연속관측이 2009년부터 2011년까지 3년간 수행되었다. 장기 연속 관측을 통해 얻어진 라이다 신호들의 분석을 통해 편광소멸도를 산출해 내었고, 편광소멸도를 통하여 황사 층을 구분해 내었다. 구분된 황사의 층의 광학적 특징들이 관측 고도에 따라 다르다는 것을 신호의 분석으로부터 밝혀졌다. 이러한 광학적 특징의 차이를 규명하기 위하여, HYSPLIT 모델을 이용하여 각각 관측된 황사 층들의 유입 경로와 이동 중 고도를 분석하였다. 이러한 황사의 관측 고도에 따른 광학적 특성의 변화는 황사가 장거리 이동 중 통과한 오염물질 발생 지역에서 발생한 오염물질과의 혼합으로부터 기인한 것으로 사료된다. 특히 오염물질 발생 지역을 지날 때의 황사 층의 고도는 황사의 광학적 특성 변화에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다. 3년간 라이다 관측 시스템으로 관측한 황사 중, 중국산업지역 및 인구밀집도가 높은 지역 등과 같은 인위적 기원의 오염물질 발생 지역을 통과할 때의 고도가 1 km 이하 일 때, $0.12{\pm}0.01$의 낮은 편광소멸도, 355 nm와 532 nm 파장에서 각각 $67{\pm}9sr$, $68{\pm}9sr$의 낮은 라이다비, $1.05{\pm}0.57$의 낮은 옹스트롬 지수(${\AA}ngstr\ddot{o}m$ expon) 보였으며, 이는 오염물질이 갖는 광학적 특성 값과 유사하다. 이와 반면 황사가 3 km 이상의 높은 고도로 오염물질 발생 지역을 통과한 경우는 $0.21{\pm}0.09$의 편광소멸도, 355 nm와 532 nm 파장에서 각각 $48{\pm}5sr$, $46{\pm}4sr$의 라이다 비, $0.57{\pm}0.24$의 옹스토롬 지수를 보이며 이는 순수황사의 광학적 특성과 유사하다. 이는 황사가 중국 오염물질 발생지역을 통과할 때의 고도가 혼합상태의 황사 전체의 광학적 특성에 큰 영향을 미치는 것으로 판단되며, 낮은 고도에서는 오염물질과의 혼합의 정도가 증가하여, 오염물질의 광학적 특성이 우세하게 나타나는 반면, 높은 고도에서는 오염물질과 황사의 혼합이 상대적으로 적게 일어난다고 사료된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제24권2호
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• pp.208-225
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• 2019

동해의 평균 표층 순환과 표층 해류의 변동성을 이해하기 위하여 1991년부터 2017년까지 동해를 지나간 표층 뜰개들의 궤적을 분석하였다. 표층 뜰개 자료를 분석하여 동해 표층 해류들을 그 주경로 별로 분류하고, 이들 해류의 변동을 조사하였다. 동한난류는 한국 동해안을 따라 북쪽으로 흐르며 $36{\sim}38^{\circ}N$에서 이안한 후 동해 중앙($131{\sim}137^{\circ}E$)에서 동쪽으로 흐른다. 이때 해류 경로의 평균 위도는 $36{\sim}40^{\circ}N$의 범위를 가지며, 남북으로 큰 진폭을 갖고 사행한다. 표층 뜰개 경로의 평균 위도가 $37.5^{\circ}N$ 이남(이북)일 때 사행진폭이 상대적으로 크며(작으며) 진폭은 약 100 (50) km이다. 동해 중앙에서 표층 뜰개들은 $37.5{\sim}38.5^{\circ}N$를 따라 동쪽으로 흐르는 경로를 가장 빈번하게 지나간다. 동해 북부 블라디보스토크 연안에 투하된 표층 뜰개들은 연안을 따라 남서쪽으로 이동하다가 일본분지 서쪽에서 반시계방향 순환을 따라 남동쪽으로 이동한 후 $39{\sim}40^{\circ}N$에서 동쪽으로 사행하여 이동한다. 다음으로 동해를 $0.25^{\circ}$ 간격으로 격자를 나누어 각 격자를 통과하는 표층 뜰개들의 이동 속도 벡터 자료로 동해 평균 표층 해류 벡터장과 속력장을 구하였다. 그리고 $0.5^{\circ}$ 격자 간격으로 해류장의 분산타원을 계산하였다. 울릉분지 서쪽에서는 동한난류의 경로가 매년 변화하고, 야마토분지에서는 해류의 사행과 소용돌이가 많아 해류의 변동성(분산)이 크다. 표층 뜰개의 주 이동 경로, 평균 해류 벡터장, 분산을 모두 반영하여 표층 뜰개 자료에 근거한 동해 표층 해류 모식도를 제시하였다. 이 연구는 그동안 인공위성 고도계 자료를 이용하여 구한 표층 지형류와 해양수치모델로 모의한 해류를 중심으로 연구해 왔던 동해 표층 순환을 라그랑지 관측 자료를 통해 정리했다는 데 의의가 있다.