• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.460-466
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• 2010

단일 알루미늄의 연소 모델을 사용하여 알루미늄 분말의 점화 과정에 대한 전산유체 해석 기법을 개발하였다. 유동의 계산은 Reynolds averaged Navier-Stokes식을 사용하였으며, $k-{\epsilon}$ 난류모델을 적용하였다. 입자는 Eulerian-Lagrangian 방법을 사용하여 유동과 독립적으로 계산을 수행하였으며 상용 전산유체해석 프로그램인 Fluent 6.3을 사용하여 해석을 수행하였다. 단일 모델에서 사용한 대류 및 복사 열전달, 표면이상반응, 알루미늄의 용융열을 입자 가열원으로 고려하였다. 같은 조건을 사용하여 단일 입자 모델 계산과 전산유체해석을 수행하였으며, 두 결과는 5% 이내로 잘 일치 하였다. 이를 통해 전산유체해석에서 알루미늄의 점화를 모사할 수 있음을 확인하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.211-222
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• 2020

입자추적 실험 결과를 이용하여 새만금 배수갑문 유출수의 영향 범위 파악을 위한 방법론을 수립하고, 2017년을 대상으로 새만금 배수갑문 유출수의 영향 범위를 계절별 확률 분포로 제시하였다. 물질 수송 시간의 지표 중 하나인 water age를 계산하고 입자추적 실험 결과와 비교하여 계산 결과의 타당성을 입증하였다. 배수갑문 유출수는 신시 또는 가력 배수갑문을 중심으로 그 영향 범위가 방사형으로 증가하는데 계절풍의 영향으로 동계에는 남측으로, 하계에는 북측으로 영향 범위가 치우치는 것으로 예측되었다. 예측 결과는 2017년 상황에 한정되지만, 본 연구에서 수립한 입자추적 실험을 이용한 배수갑문 유출수 영향 범위 산정 기법은 현재 변화하고 있는 새만금 해역의 장래 배수갑문 유출수의 영향 범위 산정 연구에 활용이 가능하다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.317-323
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• 2008

본 연구에서는 굳지 않은 콘크리트 및 유동 콘크리트의 흐름 거동에 관한 해석 시뮬레이션 모델의 개발에 관한 것으로, 입자법의 일종인 MPS법 (moving particle semi-implicit method)을 적용하였다. 콘크리트의 유동 현상을 점소성의 흐름 문제로 고려하였으며, 콘크리트 입자의 운동에 관한 지배방정식은 라그랑지 정식화의 Navier-Stokes 방정식과 질량보존의 법칙에 기초하도록 하였다. 굳지 않은 콘크리트의 점소성 흐름 구성관계의 정식화를 위하여 콘크리트는 부동 상태인 경우 고점성체의 유체로, 유동상태인 경우 항복응력 이후 점소성체의 유체로 모델링하였다. 개발된 모델을 이용하여 L-형 박스의 콘크리트 유동 시험에 대해 시뮬레이션 하였으며, 그 결과 예측된 흐름량은 실험의 흐름량과 잘 일치하는 것으로 나타났다. 개발된 입자법의 해석 모델은 점소성 유체의 운동현상에 기초하여 정식화 되어 콘크리트 입자의 유동 및 운동 현상을 잘 묘사해 주는 것으로 평가된다.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2008년도 동계학술발표대회 논문집
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• pp.546-550
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• 2008

In this study, 3-dimensional Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis was induced to simulate air flow and particle motion in the axial flow cyclone separator. The commercialized CFD code FLUENT was used to visualize pressure drop and particle collection efficiency inside the cyclone. We simulated 4 cyclone models with different shape of vane, such as turning angle or shape of cross section. For the air flow simulation, we calculated the flow field using standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulence viscous model. Each model was simulated with different inlet or outlet boundary conditions. Our major concern for the flow filed simulation was pressure drop across the cyclone. For the particle trajectory simulation, we adopted Euler-Lagrangian approach to track particle motion from inlet to outlet of the cyclone. Particle collection efficiencies of various conditions are calculated by number based collection efficiency. The result showed that the rotation angle of the vane plays major roll to the pressure drop. But the smaller rotation angle of vane causes particle collection efficiency difference with different inlet position.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권10호
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• pp.891-896
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• 2009

준설 시 발생하는 부유물의 이송 확산 과정을 해석하기 위하여 퍼프모형을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 퍼프 모형은 추적방법에 따라 전방추적모형과 후방추적모형으로 나눌 수 있으며, 이 두 가지 추적방법은 계산효율과 수치 오차에 있어서 상이한 특성을 나타내었다. 경계처리에 있어서 입자추적모형과 상이한 방법을 사용하는 퍼프모형은 폐경계에서는 입자추적모형과 동일한 결과를 나타내지만 개경계에서는 다른 결과를 나타내었다. 또한 오염원이 임의의 공간적 분포를 갖는 경우, 퍼프모형은 입자추적모형보다는 적은 수의 퍼프를 사용할 수 있지만 이에 따른 경계면에서의 수치오차를 발생하였다. 흐름이 일정한 경우와 전단흐름의 경우에 대하여 이송 확산 수치모의를 수행하였으며, 이를 각각의 경우의 해석해 결과와 비교 분석하였다. 후방추적 퍼프모형은 전방추적 퍼프모형에 비하여 사용된 퍼프수와 관계없이 작은 오차를 발생하였으며, 전체적으로 퍼프모형이 입자모형보다는 훨씬 적은 수의 계산을 통해서도 작은 오차를 나타낼 수 있다는 것을 알 수 있었다. 그러나 Gaussian 분포를 갖는 퍼프모형은 전단흐름에서의 긴 유선형 농도분포를 모의할 수 없었고, 이에 관한 오차는 전단계수가 증가함에 따라 비선형적으로 증가하였다. 이와 같이 퍼프모형은 다양한 수환경에 적용할 경우, 뛰어난 효율성에 비해 정확도가 다소 감소하는 경향이 있지만, 입자추적모형과의 연계 모의 등을 통해 준설지점 인근의 근역에서의 오염원 해석에 사용될 수 있다.

• Wind and Structures
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• 제4권1호
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• pp.31-44
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• 2001

Mean concentrations of ammonia gas released as a tracer from an isolated low-rise building have been measured and predicted. Predictions were calculated using computational fluid dynamics (CFD) and two dispersion models: a diffusion model and a Lagrangian particle tracking technique. Explicit account was taken of the natural variation of wind direction by a technique based on the weighted summation of individual steady state wind direction results according to the probability density function of the wind direction. The results indicated that at distances >3 building heights downstream the weighted predictions from either model are satisfactory but that in the near wake the diffusion model is less successful. Weighted solutions give significantly improved predictions over unweighted results. Lack of plume spread is identified as the main cause of inaccuracies in predictions and this is linked to inadequate resolution of flow features and mixing in the CFD model. Further work on non-steady state simulation of wake flows for dispersion studies is recommended.

• 한국도시환경학회지
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• 제18권4호
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• pp.511-521
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• 2018

우리나라 도로건설사업 대기질 예측에 적용되는 CALINE3는 모델의 한계상 도심지역에서 적용이 어려움에도 불구하고 모든 도로 사업에 적용하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 CALINE3 및 미국 EPA에서 장래 권장 모델로 사용하고자 하는 AERMOD와 유럽에서 개발된 라그랑지안 입자추적 모델인 GRAL을 실제 도심지역 도로에 적용하여 실측치와 비교하였다. 연구 결과 CALINE3의 경우 실측치와의 상관도가 낮게 나타나 도심지역에 적용시 낮은 신뢰도를 보일수 있는 것으로 분석되었으며, AERMOD의 경우 실측치에 비해 과다하게 예측되는 것으로 나타나 장래 저풍속(1m/s 이하)에 대한 고려방안 마련과 함께 NOx에 대한 변환 방법을 모델 옵션에서 적용할 필요가 있을 것으로 분석되었다. 라그랑지안 입자추적 모델인 GRAL의 경우 주변 지형, 건물 등을 복합적으로 고려하기 때문에 실측치와 모델치의 상관도가 높게 나타나 도심지역 도로변 대기질 예측에 활용할 수 있을 것으로 보인다. 끝으로 본 연구는 정릉로 측정소에 한해 대기 예측 모델의 검증을 실시한 결과로 향후 후속 연구를 통한 검증 지역의 확대와 이에 따른 모델의 타당성 검토가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.97-108
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• 2012

하계 남강댐 방류수 유입에 의해 강하게 성층화된 남해 강진만에서 3차원 수치모델과 결합된 라그랑지안 입자추적모델링 실험을 통해 방류수의 거동 특성과 만내 평균 체류시간을 추정했다. 조위와 유속장, 수온장, 염분장에 대해 각각 스킬 분석(skill analysis)을 이용해 검증했고, 그 결과 대부분 85%가 넘는 재현율을 보였다. 방류 초기 투하한 입자는 노량수도와 대방수도를 통해 외해로 유출되었으나, 최대 방류시기에 투하한 입자는 남향하는 강한 밀도류에 의해 사천만, 진주만, 강진만으로 유입되었으며, 지형적 요인과 해수유동 특성상 외해로 유출되지 못하여 체류시간이 증가했다. 투하한 입자 전체의 평균 체류시간은 약 65.9 시간(약 2.75일)이며, 초기 방류시 투하한 입자의 평균 체류시간은 약 55~65 시간, 방류 종료시 투하한 입자는 약 60~70 시간이다. 방류량 최대시 투하한 입자는 약 70~80 시간으로 방류량이 증가하면서 체류시간이 약 10~20 시간 증가하는 양의 상관성(R = 0.81)으로 나타났고, 이는 강진만 생태계가 장기간 지속적으로 저염수에 의한 염분 충격을 받은 것으로 볼 수 있다.

• 한국물환경학회지
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• 제32권3호
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• pp.243-252
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• 2016

In cases of water pollution accidents, accurate prediction for arrival time and concentration of contaminants in a river is essential to take proper measures and minimize their impact on downstream water intake facilities. It is critical to fully understand the behavior characteristics of contaminants on river surface, especially in case of oil spill accidents. Therefore, in this study, the effects of main parameters of advection and diffusion of contaminants were analyzed and validated by comparing the results of Lagrangian particle tracking (LPT) simulation of Environmental Fluid Dynamic Code (EFDC) model with those of Global Position System (GPS)-equipped drifter experiment. Prevention scenario modeling was accomplished by taking cases of movable weir operation into account. The simulated water level and flow velocity fluctuations agreed well with observations. There was no significant difference in the speed of surface particle movement between 5 and 10 layer modeling. Therefore, 5 layer modeling could be chosen to reduce computational time. It was found that full three dimensional modeling simulated wind effects on surface particle movements more sensitively than depth-averaged two dimensional modeling. The diffusion range of particles was linearly proportional to horizontal diffusivity by sensitivity analysis. Horizontal diffusivity estimated from the results of GPS-equipped drifter experiment was 0.096 m²/sec, which was considered to be valid for applying the LPT module in this area. Finally, the scenario analysis results showed that particle movements could be stagnant when discharge from the upstream weir was reduced, implying the possibility of securing time for mitigation actions such as oil boom installation and wiping oil contaminants. The outcomes of this study can help improve the prediction accuracy of particle tracking simulation to establish the most suitable mitigation plan considering the combination of movable weir operation.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.149-156
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• 2013

본 논문에서는 미세먼지를 제거하기 위하여 설계된 Multi Inner Stage(MIS) 사이클론을 대상으로 입자 제거 효율에 대한 모의실험을 수행하고, 실제 입자에 대한 제거 효율을 확인하고자 하였다. 배출부는 -1,000Pa의 음압조건으로 설정하고, 전산유체해석 프로그램인 STAR-CCM+의 난류 모델과 lagrangian method를 이용하여 $5{\mu}m$와 $10{\mu}m$ 입자에 대해 해석을 실시한 결과, 각각 55.7%와 64.1%의 집진효율을 보였다. 해석 결과와 MIS 사이클론 장비의 실제 입자에 대한 제거 효율의 비교를 위하여 열반응기(heat reactor)를 이용해 $SiO_2$ 입자를 생성시켜 실험을 수행하였다. 실제 생성된 $SiO_2$ 입자의 제거 효율 실험에서는 유량에 따라 63~76% 집진효율을 나타냈다. 전자주사현미경(SEM; scanning electron microscope)과 광대역 미세먼지입자 측정기(WAPS; wide range aerosol particle spectrometer)를 이용하여 실제 생성된 $SiO_2$ 입자의 크기는 15~30nm인 것으로 검증하였다. 이에 일반 상용 알루미나 입자($5{\mu}m$, $10{\mu}m$, 그리고 $20{\mu}m$)를 대상으로 MIS 사이클론의 입자 제거효율 실험을 재차 수행한 결과, 76~95% 정도의 제거효율을 보임으로써 유동 해석보다 실제 실험이 더 높은 제거효율을 보인다는 것을 검증하였다.