• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.432-432
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• 2023

한국건설기술연구원(Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology, KICT)의 안동하천연구센터(Andong River Experiment Center, REC)는 다양한 하천 관련 실규모 실험을 수행하기 위해 3개의 수로를 보유하고 있다. 본 연구의 주목적인 실증 실험 계측 결과를 기반으로 3D 게임엔진을 이용하여 물 흐름을 재현하기 위해 A1 수로를 대상구간으로 설정하였다. 실증 실험의 경우 2개의 수문 개도율 조건에서 ADV와 ADCP를 활용하여 계측된 유량 및 유속 결과들을 비교하였으며, 추가적으로 영상 데이터로 부터 표면유속(LS-PIV)을 산정하였다. 3D 게임 엔진은 렌더링 엔진, 물리 엔진, 오디오 엔진, UI 시스템, 게임플레이 프레임워크 등이 잘 융합된 소스코드들과 개발자들이 이용하기 쉬운 방식으로 변환된 툴(tool)로 제공하여 현실 세계를 가상 세계에 시각화하여 구현하는데 큰 장점을 가지고 있다. 또한 기존의 흐름 재현이 가능한 수리/수문 모델링의 경우 특정한 목적으로만 이용가능하고 연산에 소용되는 시간 때문에 실시간 흐름재현이 어렵지만, 3D 게임엔진을 이용하는 경우 다양한 목적과 여러 분야와의 고려가 동시에 가능하며 연산의 단순화를 통해 실시간 흐름 재현이 가능하다는 장점이 있다. 본 연구에서는 언리얼 엔진의 Niagara Fluids와 Fluid flux 툴들을 활용하여 하천실증실험 시설 일부 구간에 대해 물 흐름을 재현하였다. 먼저 하천실험실증시설을 드론과 RTK-GPS를 이용하여 촬영된 결과를 정합하여 3D 게임엔진 기반 흐름 재현을 위한 지형 기초 자료를 구축하였다. 지형 계측 결과를 기반으로 A1 수로 전체 구간을 대상구간으로 설정한 이후 수문 조절을 통해 흐름 조건을 제어할 수 있도록 제작하였으며, 실제 흐름에 대한 계측 결과를 기반으로 재현된 흐름을 대상으로 material 값의 조정(방향 X, Y값을 RGB값으로 변환한 뒤 벡터 길이 값으로 환산)을 통해 0~100 사이 값을 이용하여 유속을 표현하였다. 최근 가상공간 (i.e. 디지털트윈) 관련 시장 성장이 매우 빠르고 다양한 사업에서 해당 기술의 수요가 증가하고 있으며, 본 연구를 통해 물 흐름의 디지털 트윈화를 위한 수단으로서 3D 게임 엔진의 활용 가능성을 확인하였다. 다만 실제 하천의 적용과 하천관리를 위한 실용화를 위해서는 추가적인 연구와 분석이 이루어져야 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.236-236
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• 2018

한국농어촌공사 농어촌연구원에 구축되고 있는 대형 수리모형 실험시설은 수공구조물에 대한 수리모형실험 수행, 설계기준 제 개정, 호안 검인증제도 지원 등 국가의 정책지원과 개방 공유를 통한 국내 건설기업의 하천분야 신기술 개발 및 국가 경쟁력 확보, 하천 관련 원천기술 확보 등 다양한 목적을 가지고 진행되고 있는 대규모 분산공유형 실험시설에 해당한다. 본 사업의 일환으로 현재 구축 진행되고 있는 7종의 실험수로는 장기하상변동, 토석류, 실규모 호안블록, 감세공 수리특성, 신형어도개발 등 다양한 수리특성에 대한 계측 및 분석이 가능한 대형 실험시설에 해당한다. 7종의 실험수로는 PIV시스템의 연계 계측이 가능한 1) 고정식개수로, 2) PIV실험수로와 1/5의 역경사 재현이 가능한 3) 가변식경사수로, 호안블록 및 사석의 소류력 측정이 가능한 4) 고정식급경사수로, 토석류흐름 측정이 가능한 5) 가변식하도실험수로, 장기하상변동 분석을 위한 6) 대형유사순환수로, 부유사의 침 퇴적 양상 재현을 위한 7) 소형유사순환수로로 구성되어진다. 7종의 실험수로는 '18년 2월에 착공하여 현재 실시설계도서를 검토 중에 있으며, 18년 9월에 준공될 예정이다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2009년도 추계학술대회
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• pp.245-246
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• 2009

횡요동을 하는 13.5도의 모서리 경사각을 갖는 사각탱크 내에서 발생하는 유체의 슬로싱에 대해 비정상 현상 규명이 가능한 PIV기법을 적용하여 실험적으로 고찰하였다. 내부 액체의 유통현상을 계측한 결과, 0.6Hz와 l.2Hz의 주기를 갖는 실제 운동 상황을 모사한 운동 중의 속도분포를 계측 할 수 있는 기술을 확보하였으며 바닥중앙에 설치된 배플 주위 유동장을 해석하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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• pp.727-732
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• 2001

The purpose of this study is to compare the time mean velocity distribution, the time mean kinetic energy, and the time mean turbulence intensity between vertical and horizontal flow fields in a coaxial circular pipe by PIV measurement. Experiments are performed at a Reynolds number 2,000, measuring regions divided as the section regions A, B, C, D in flow fields. The angle of the high-frequency ultrasonic is selected in the direction of $45^{\circ}$ to the flow axes and it is reflected several times. In results, it is clarified that the effect of gravity is given in the vertical flow field compared with the horizontal flow field and the ultrasonic affects the turbulence enhancement. And kinetic energy and turbulence intensity with ultrasonic are shown slightly bigger than those in flow field without it.

• 대한기계학회논문집B
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• 제29권10호
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• pp.1092-1100
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• 2005

In the present study, characteristics of steady state laminar flows of a straight duct connected to a 180$^{o}$ curved duct were examined in the entrance region through experimental and numerical analyses. For the analysis, the governing equations of laminar flows in the Cartesian coordinate system were applied. Flow characteristics such as velocity profiles and secondary flows were investigated numerically and experimentally in a square cross-sectional straight duct by the PIV system and a CFD code(STAR CD). For the PIV measurement, smoke particles produced from mosquito coils. The experimental data were obtained at 9 points dividing the test sections by 400 3m. Experimental and numerical results can be summarized as follows. 1) Reynolds number, Re was increased, dimensionless velocity profiles at the outer wall were increased due to the effect of the centrifugal force and secondary flows. 2) The intensity of a secondary flow became stronger at the inner wall rather than the outer wall regardless of Reynolds number. Especially, fluid dynamic phenomenon called conner impact were observed at dimensionless axial position, x/D$_{h}$=50.

• 대한기계학회논문집B
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• 제28권9호
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• pp.1058-1065
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• 2004

In the present study, characteristics of steady state laminar flows of a straight duct connected to a 180$^{\circ}$ curved duct were examined in the entrance region through experimental and numerical analyses. For the analysis, the governing equations of laminar flows in the Cartesian coordinate system were applied. Flow characteristics such as velocity profiles, and secondary flows were investigated numerically and experimentally in a square cross-sectional straight duct by the PIV system and a CFD code(STAR CD). For the PIV measurement, working fluid produced from mosquito coils smoke. The experimental data were obtained at 9 points dividing the test sections by 400 mm. Experimental and numerical results can be summarized as follows. Critical Reynolds number, Recr which indicates transition from laminar steady flow to transition steady flow was 2,150. As Reynolds number, Re, was increased, dimensionless velocity profiles at the outer wall were increased due to the effect of the centrifugal force and the secondary flows. The intensity of a secondary flow became stronger at the inner wall rather than the outer wall regardless of Reynolds number.

• 대한기계학회논문집B
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• 제29권5호
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• pp.545-553
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• 2005

In the present study, The characteristics of developing steady laminar flows of a straight duct connected to a $180^{\circ}$ curved duct were examined In the entrance region through experimental measurement. Flow characteristics such as shear stress distributions, pressure distributions and friction coefficient experimentally in a square cross-sectional straight duct by using the PIV system. For the PIV measurement by particles produced from mosquito coils particles. The experimental data were obtained at 9 points dividing the test sections by 400mm. Experimental results can be summarized as follows. Critical Reynolds number, $Re_{cr}$ which indicates transition from laminar steady flow to transition steady flow was 2,150. Shear stress per unit length on the wall was stronger than that in the fully developed flow region. This was attributed to the fact that shear stress and pressure loss in the curvature of a duct were increased. Pressure distributions were gradually decreased irrespective of Reynolds number In the whole test section. This trends were in a good agreement with the reference results. Pipe friction coefficient in the steady state flow region was calculate from method of least squares. The co-relationship between fiction coefficient and Reynolds number was established as follow; ${\lambda}=56/Re$.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제21권4호
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• pp.437-442
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• 1997

An experimental study was carried out in a channel cavity with square heat surface by visual¬ization equipment with Mach - Zehnder interferometer and laser apparatus. The image processing system consists of one commercial image board slit into a personal computer and 2-dimensional sheet light by Argon-Ion Laser with cylindrical lens and flow picture recording system. Instant simultaneous velocity vectors at whole field were measured by 2-D PIV system which adopted two¬frame grey-level cross correlation algorithm. Heat source was uniform heat flux(o.4W/cm$^2$, , O.8W/cm$^2$, 1.2W/cm$^2$). Obtained result showed various flow patterns such as kinetic energy distribution. Severe unsteady flow fluctuation within the cavity are remarkable and sheared mixing layer phenomena are also found at the region where inlet flow is collided with the counter-clockwise rotating main primary vortex. Photographs of Mach ~ Zehnder are also compared in terms of constant heat flux.

• 대한기계학회논문집B
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• 제30권10호
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• pp.935-941
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• 2006

Many important properties in colloidal systems are usually determined by surface charge $({\zeta}-potential)$ of the contacted solid surface. In this study, ${\zeta}-potential$ of glass ${\mu}-channel$ was evaluated from the electro-osmotic velocity distribution. The electro-osmotic velocity inside a glass f-channel was measured using a micro-PIV velocity field measurement technique. This evaluation method is more simple and easy to approach, compared with the traditional streaming potential technique. The ${\zeta}-potential$ in the glass ${\mu}-channel$ was measured fur two different mole NaCl solutions. The effect of an anion surfactant, sodium dodecyl sulphate (SDS), on the electro-osmotic velocity and f-potential in the glass surface was also studied. In the range of $0{\sim}6mM$, the surfactant SDS was added to NaCl solution in few different mole concentrations. As a result, the addition of SDS increases ${\zeta}-potential$ in the surface of the glass ${\mu}-channel$. The measured $\zeta-potential$ was found to vary from -260 to -70mV. When negatively charged particles were used, the flow direction was opposite compared with that of neutral particles. The ${\zeta}-potential$ has a positive sign for the negative particles.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제6권1호
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• pp.60-67
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• 2003

원형주상체가 진동하는 경우 Keulegen-Carpenter수를 10에서 30까지 변화시키며 이 때에 유기되는 유체력을 계측하고 전유동계측시스템을 (Particle Image Velocimetry) 개발하여 연관된 유동장을 분석하였다. 개발된 PIV 시스템은 고속 유동장 이미지를 홀수와 짝수의 주사선 이미지로 분리하는 방식을 시도하여 하나의 이미지로부터 속도추정이 가능하도록 하였다. KC수에 따른 실린더 주위의 유동을 "traverse street", "single pairing" 그리고 "double pairing"으로 관찰하였고 각 경우 박리되는 보오텍스의 형태에 따라 미세한 항력과 양력의 변화를 수반하는데 이들의 관계를 위상차와 보오텍스 박리의 형태 변화로 설명하였다.