• 한국해양공학회지
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• 제14권3호
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• pp.11-19
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• 2000

This study aims to examine the characteristics of the water quality variation in relation to the change of water exchange rate with respect to the development phases of the Pusan port. To clarify the characteristics, water exchange caused by the variations of coastline shape and water surface area was examined by the numerical experiments using the Lagrangian particle tracking model based on 2-D shallow water equation. As the results of numerical experiments, it was proved that the water exchange in the Pusan port was decreased mainly due to the port development and the breakwaters construction. During the port development phases from 1875 to 1998, 35% of the sea-space in the port had decreased to make hinterland spaces. This resulted in the loss of wet-land and coastline change as well as decrease of the water exchange rate at the sea side. The city population in that period had rapidly increased from several thousands to 4 millions, resulting in the large discharge of sewages into the port area. Under the these environmental conditions, it can be clearly said that the water quality in the Pusan port is sensitively affected by the discharge of urban sewages decrease of the water exchange rate in relation to port and urban developments. In the study, the temporal changes of water quality were discussed with respect to the port development phases. It was clear that the water quality wad controlled by the exchange rate change under the port development as well as the input impact into the port from the urbanized city area. To make clean sea of the Pusan port, it is suggested that the sewage control, the water exchange and coastline control should be systematically checked under the concept of eco-friendly development and environmental management.

• 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.

• 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.

• 한국산업보건학회지
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• 제28권2호
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• pp.190-199
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• 2018

Objectives: The purpose of this case study is to assess the current airflow and find the ideal ventilation conditions in tank reactors for minimizing the possibility of exposure respiratory dusts(size of $2.5{\mu}m$, $10{\mu}m$) when workers exchange catalysts in the tank reactors. Methods: A Numerical study was performed to determine ideal ventilation conditions, We considered two sizes of airborne respiratory particles($2.5{\mu}m$, $10{\mu}m$) at 12points from the bottom of tank reactor. We changed input & output ventilation conditions and analyzed the particle motion in the tank reactor. The star-ccm+, computational fluid dynamics tool was used to predict air & particle flow patterns in the tank reactor and a numerical simulation was achieved by applying the realized ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulence model and the Lagrangian particle tracking method. Results: From the results, the increase of recirculation air had a significant impact on removing dusts because they are removed by HEPA filter. To the contrary, Increasing the clean air quantity or changing the input position of clean air is not good for workers because it causes the exit of respiratory dusts through workers' entrance or cause it to remail suspended in the air in the workplace tank.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.247-259
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• 2017

입자추적기법(Lagrangian Particle Tracking; LPT)을 적용한 수치모델을 이용하여 조력발전소 운영에 의한 시화호 외측해역에서의 체류시간 변화를 파악하였다. 수치모델의 실험안은 공간적인 분포 특징을 살펴보기 위하여 시화호 외측 해역을 4개 구역으로 나누어 구역별 평균체류시간을 산정하였다. 구역별 평균체류시간은 운영 전과 운영 중 모두 가장 외해에 위치한 지역(약 3일)에서 내만에 위치한 지역(약 13일)으로 진입할수록 증가하는 특징이 나타났다. 구역별 평균체류시간 변화를 운영 전과 운영 중으로 비교하면 운영 전에 비해 운영 중에 가장 외해에 위치한 지역에서는 증가하고 나머지 구역에서는 감소하였다. 조력발전소 운영에 의한 인위적인 배수는 가장 외해에 위치한 지역에서 와동(vortex) 형성으로 입자 정체를 유발하였고, 나머지 지역에서는 연행작용(entrainment)을 발생시켜 체류시간의 변화에 영향을 주었다. 즉, 배수 시 발생하는 제트류(jet flow)와 와동, 연행작용으로 인한 체류시간 변화는 외해와 내만의 수평적 혼합 증가를 보여준다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권1호
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• pp.119-125
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• 2018

입자기반 전산유체역학 기법은 유체역학에서의 라그란지안 접근법에 기반을 두고 있다. 입자기반 방식은 입자 각각이 물리량을 가지고 움직이며 이러한 입자의 움직임을 추적하는 방식으로 유체의 거동을 구현할 수 있다. 이러한 방식은 격렬한 움직임에 의한 자유표면 혹은 경계면의 운동 재현에 우수성이 있으나 연속체역학을 위반할 수 있다는 문제점 역시 포함하고 있다. 이를 반대로 말하자면 특별한 조치를 취하지 않는 경우에는 연속체가 아닌 물질에 대한 구현이 매우 쉽게 가능하다는 것이기도 하다. 이에 따라, 기존의 유체에서 사용되는 입자기반 전산해석방식을 지배방정식 단계에서부터 고체입자형으로 변형이 가능하다는 것을 알 수있다. 본 연구에서는 입자기반 전산해석방식을 고체입자에 알맞은 형태로 변환하였다. 변환을 위해 유체에서 사용되는 점성항을 제거하고 대신 마찰항을 추가하였다. 본 연구에서 개발된 고체입자형 전산해석 프로그램을 이용하여 고체입자의 붕괴를 구현하였으며 이를 유체입자 붕괴와의 비교를 통해 입증하였다. 또한 유체입자가 가질 수 없는 고체입자만의 특성인 안식각을 구현하여 고체입자를 위한 입자기반 전산해석 프로그램을 완성하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제5권1호
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• pp.9-18
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• 1999

To predict the oil spill dispersion phenomena in the ocean, the oil spill response model, which can be used for strategic purpose on the oil spill site, based on Lagrangian particle-tracking method was formulated and applied to the neighboring area with Pusan port where the oil spill incident occurred when the tanker ship No.1 Youil struck on a small rock near the Namhyungjeto on September 21, 1995. The real-time tidal currents to be required as input data of the oil spill model were obtained by the two-dimensional hydrodynamic model and the tide prediction model. Evaluation of tidal currents using observation data was successful. For wind data, other input data of oil spill model, observed data on the spot were used. To verify the oil spill model, the oil spill modelling results were compared with the field data obtained from the spill site. Compared the modelling results with the observation data, there exist some discrepancies but the general pattern of modelling results was similar to that of field observation. The modelling results on 7 days after spill occurred showed that the 40% of spilled oil is in floating, 36% in evaporated, 23% at shore, and 1% in out of boundary, respectively. According to the evaluation of weighting curves of effective components to the dispersion of oil, the winds make a 37% of contribution to the dispersion of oil, turbulent diffusion 39.5%, and tidal currents 23.5%, respectively. Provided the more accurate wind data are supported, more favorable results might be obtained.

• 한국해양학회지
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• 제28권4호
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• pp.281-291
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• 1993

대한 해협 및 황해의 해수수송량 변화와 수입자의 라그랑지안(Lagrangian) 이동경 로의 추적을 통하여 실제의 해저지형을 고려한 시간의존적 간략화된 2차원적 수치모델 의 계산을 수행하였다. 이 일련의 수치실험에서 에디에 의한 쿠로시오 해류의 지류들 은 대륙붕의 해류순환을 조율할 수 있을 정도의 충분한 강도를 지니고 있음을 보여준 다. 대륙붕 지역에서의 이러한 해수유입은 바람, 조류 및 부력 등과 같이 해수운동에 영향을 미치는 중요한 영향력들 중의 하나로 사료된다. 대륙붕사면의 해수수송량 변화 는 쿠로시오 지류, 특히 큐슈섬의 남서지역에서의 수송량 변화가 대한해협 및 황해 남부지역의 수송량과 밀접한 관련이 있음을 보여준다. 모델에 의한 수입자의 궤적은 WOCE/TOGA 계획의 일환으로 얻어진 인공위성추적 표류부의(drifter) 의 궤적과 잘 일 치하고 있으나 그 이동 시간이 현재의 모델에서는 다소 더 걸리고 있는 점이 다르다.