• 해양환경안전학회지
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• 제17권2호
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• pp.167-172
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• 2011

표면조도에 의해 발생하는 난류유동은 공학적, 물리적 분야에서 매우 중요하게 다루어지고 있다. 표면조도는 선박에서도 설계, 용접, 도장 등 각각의 단계에서 다양한 측면으로 고려되어야 할 중요한 요소이다. 본 연구는 표면조도 형상을 일반화하여 PIV기법을 적용하여 수조실험을 수행하였다. 표면조도 조건은 거칠기 형상의 간격에 대해 변화를 주었으며, 실험유속은 Re = $1.1{\times}10^4$, Re = $2.0{\times}10^4$, Re = $2.9{\times}10^4$ 에서 시간평균에 대한 난류강도를 알아보았다. 거칠기 계수 증가에 따라 표면 거칠기 형상 근처에서 발생한 난류성분에 의해 난류강도는 강하게 나타났으며, 자유흐름 영역으로 갈수록 유동 방향의 변동이 전혀 없는 흐름이 나타났다. 실험유속 조건 변화에 대한 난류강도의 편차는 크게 영향을 받지 않았다.

• 대한조선학회논문집
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• 제44권3호
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• pp.267-278
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• 2007

This experimental study investigated on the eddy making effect on the roll motion of a rectangular barge in a two-dimensional wave tank. The structure was used to simulate a simplified rectangular barge in the beam sea condition. The structure with a draft one half of its height was hinged at the center of gravity and free to roll by waves. The rectangular barge was tested with regular waves with a range of wave periods that are shorter, equal to, and longer than its roll natural period. Particle image velocimetry (PIV) was employed to obtain the velocity field in the vicinity of the structure. The coupled interactions between the incident wave and the barge were demonstrated by examining the vortical flow fields to elucidate the eddy making effect during the roll motion. For incoming wave with a wave period same as the roll natural period, the barge roll motion was reduced by the eddy making damping effect. At the wave period shorter than the roll natural period, the structure roll motion was slightly reduced by the vertical flow around the barge. However, at the wave period longer than the roll natural period, the eddy making effect due to flow separation at structure corners indeed amplifies the roll motion. This indicates that not only can the eddy making effect damp out the roll motion, it can also increase the roll motion.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.523-529
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• 2018

Two liquids which are generally used as fuels of rockets are mixed and their mixing process is quantitatively investigated by the use of particle image velocimetry (PIV). As working fluids for the liquid mixing, Dimethylfuran (DMF) and JetA1 oils have been used. Since the specific gravity of DMF is larger than that of JetA1 oil, the DMF oil has been set at the lower part of the JetA1 oil. For better visualization of the mixing process, Rhodamin B powder has been blended into the DMF oil. An agitator having 3 blades has been used for mixing the two liquids. For quantitative visualization, a LCD monitor has been used as a light source. A color camera, camcoder, has been used for recording the mixing process. The images captured by the camcoder have been digitized into three color components, R, G, and B. The color intensities of R, G, and B have been used as the inputs of the neural network of which hidden layer has 20 neurons. Color-to-concentration calibration has been performed before commencing the main experiments. Once this calibration is completed, the temporal changes of the concentration of the DMF has been quantitatively analyzed by using the constructed measurement system.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권5호
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• pp.493-499
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• 2013

본 연구에서는 자유낙하 하는 쐐기형 구조물의 각도 변화에 따른 충격압력 및 유동특성을 알아보고자 실험을 수행하였다. 유동장의 계측은 2-프레임 그레이레벨 상호상관 PIV기법을 이용하였으며, 충격압력의 계측은 압력계측장비인 Dewetron System을 이용하였다. 모델과 자유수면이 이루는 각도는 $15^{\circ}$, $25^{\circ}$, $35^{\circ}$ 및 $45^{\circ}$를 적용하여 다양성을 주어 실험하였으며, 속도장은 접수보다 이수에서 빠른 유동특성을 나타냈으며, 접수에서 보다 이수에서 시간이 더 소요됨을 보였다. 모델 하부에서의 충격압력은 쐐기의 각도 $45^{\circ}$ 보다, 입수각이 작은 $15^{\circ}$와 P1 지점에서 높게 나타났다.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권2호
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• pp.241-246
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• 2014

본 연구에서는 수중 삼각형상구조물의 경사도와 레이놀즈 수 변화에 따른 구조물 주위의 유동특성을 분석하였다. 모델링한 삼각형상구조물 주위의 유동장은 회류수조에서 가시화실험과 입자영상유속계(PIV)를 이용하여 계측하였다. 실험결과 경사각이 $45^{\circ}$인 삼각형상구조물이 레이놀즈 수 $Re=2.9{\times}10^3$에서 구조물 높이의 2.7배까지 상승하는 속도성분이 나타났다. 레이놀즈 수가 일정할 때 경사각이 클수록 구조물 후방에 하강하는 속도성분이 크게 나타났고, y/hs=1.75이상의 영역에서는 경사각과 레이놀즈 수가 구조물 후방의 유동형태에 변화를 주지 않았다.

• 한국항해항만학회지
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• 제34권5호
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• pp.331-336
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• 2010

원형실린더가 균일한 유입유동에서 자유수면 으로부터 깊이를 달리했을 경우 박리점, 경계층 및 칼만 와열의 주기 등의 변화로 인하여 시스템 전체 에너지에 변화를 초래한다. 본 연구에서는 원형실린더의 침수 깊이를 변화시키며 $Re=1.0{\times}10^3$에서 유동장을 계측하였다. 2차원 그레이 레벨 상호상관 PIV기법을 이용하여 원형실린더 주위의 유동특성을 알아보기 위하여 상호 비교하는 방법을 적용하였다. 자유수면의 점성과 마찰에 의해 발생하는 원형실린더 주변유동은 경계층을 변화시키고 후류유동에 교란을 일으킨다. 특히, 몰수체의 깊이가 d=1.0D의 경우에 있어서 경계층의 변화가 후류로 길게 형성되었다. 원형실린더의 깊이가 d=1.5D에서부터 자유수면의 영향이 감소하고 칼만 와열이 발달하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제32권10호
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• pp.771-776
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• 2008

선박에서 제어판의 역할은 운동을 제어하는데 목적이 있으며 이는 곧 조종성능을 결정하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 플랩타의 성능평가를 위하여 $Re=3.0{\times}10^4$에서 영각에 대응하는 플랩각에 따른 속도 및 에너지 분포를 2-프레임 그레이레벨 상호상관 PIV기법을 이용하여 비교 분석하였다. 또한 영각 10도와 20도에서 전통적인 단동타의 유동특성과 비교하여 플랩타의 성능특성을 평가하였다. 영각 10도에서는 양력, 영각 20도에서는 항력에 의한 측압력을 향상시킬 수 있었다. 영각 10도에서 플랩조작만으로 박리점과 경계층영역의 변화가 가능하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.72-72
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• 2015

최근 이상기후로 집중호우와 강우패턴이 변화하고 있다. 하지만 변화하는 환경을 고려하지 않은 내배수시설 설계로 내수 침수 피해가 증가하여 인명 및 재산 피해가 급증하고 있다. 이에 도시지역의 내수침수에 대한 대책으로 재내지의 초과 우수를 하천으로 강제 배수시키기 위한 빗물펌프장의 역할이 점점 중요해지고 있다. 도심지역의 집중호우에 대응하기 위해서는 빗물펌프장의 목표 배수량을 실제 배수할 수 있는지에 대한 여부가 도시지역의 내수침수를 효율적으로 방어하는데 있어 중요한 요소가 될 것이다. 하지만 현재 빗물펌프장의 설계 시 펌프 흡입부 내 흐름특성을 고려하지 못하고 있어 펌프의 효율에 대한 불확실성이 큰 것이 사실이다. 따라서 펌프 가동 시 흡입부 주변의 흐름특성에 대한 연구가 필요하다. 기존 펌프 흡입부의 실험적 연구에서는 색소를 이용한 vortex의 생성 위치 및 경향을 정성적으로 파악하거나 ADV등의 유속계를 이용하여 흡입부 주변의 흐름특성을 지점별로 분석하는 연구들이 수행되었다. 하지만 빗물펌프장의 펌프 흡입부 주변의 흐름은 펌프 가동에 따라 매우 복잡한 와류가 발생하기 때문에 이를 방지하기 위해서는 정량적인 유속장 분석이 필요하다. 이에 본 연구에서는 비접촉식 유속 측정이 가능하고 유속장 측정이 가능하다는 장점을 갖고 있는 입자영상유속계(PIV: Particle Image Velocimetry)를 이용하여 펌프 흡입부 주변의 흐름특성을 분석하였다. 펌프 흡입부의 흐름특성을 분석한 결과 흡입관 내 유속분포의 편중 현상에 접근유속의 영향이 큰 것으로 나타났다. 또한 흡입유속에 비해 접근유속이 빠른 경우 흡입관 내 유속분포는 상류측에서 횡방향 와류가 발생하여 흡입에 방해가 되는 것을 확인하였고, 하류측으로는 흡입 방향으로 유속이 발생하는 것으로 나타났다. 따라서 향후 펌프 흡입관내 상류측부분의 와류를 감소시키기 위한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.454-454
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• 2016

하천의 치수안정성 확보 및 수심유지, 생태복원 등과 같은 다양한 요구를 충족하기 위한 보의 성능 개선에 대한 연구가 필요하며, 계단형 보는 재료에 의한 폭기효과 및 서식처 효과 등의 환경적요소를 내포하고 있다. 기존 연구는 표면류 흐름특성을 검증하고 유량변화에 따른 하류단 도수발생위치 변화를 분석하는 등 계단형 보에 대해 수리특성을 정량화한 연구가 대부분이며 흐름변화에 따른 유속장에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 기능성 친환경 횡단 구조물 유형 중 하나인 계단형 보의 안정성 검토를 위한 수리적 특성을 분석하고자 함으로써 구조물 안정성에 영향을 줄 수 있는 자체 및 하류 보호공 주변의 유속 분석을 통한 흐름 특성을 검토하고 설계시 외력 고려를 위한 자료를 제공하기 위한 목적이 있다. 이를 위해 계단형 보모형에 대해 수리모형실험을 수행하였다. 폭 0.24 m, 총 길이 3.70 m, 높이 0.30 m인 순환실험수로를 이용하였으며, 계단형 보 모형은 5단으로 단 높이 2 cm와 단 길이 5 cm이며, 보 높이는 10 cm, 보 길이는 25 cm 모형으로 실험하였다. 하류에 전도식 게이트를 설치하여 하류 수위를 증가시키면서 보 하류부에서 발생하는 완전도수부터 하류수심이 보 높이를 초과하는 잠김흐름 조건에 대해 실험하였다. 측정기법은 입자영상측정계(Particle Image Velocimetry; PIV)를 이용하였으며, 상류영역부터 하류영역에 대해 보 주변 흐름의 순간적 유속분포를 확인하였다. 또한 측정된 전반적 흐름 양상에 대해 통계적 수리분석을 수행하였다. 흐름특성에 대한 연구는 향후 계단형 보의 물받이 길이 및 보의 적정 규모 설계시 중요한 자료가 될 것으로 기대한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.642-647
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• 2018

Gas compressors are mostly driven by motors. It is important to measure the power of motors to evaluate their power efficiency, because the mechanical loads of gas compressors are always varied. In order to measure the power given to the driving motors, the torque should be measured. Manufacturers of compressors usually use the torque data to calculate the compressors qualities such as power consumption, efficiencies and failures. In general, measurements for the shaft torque of the compressors have been based upon contact types, strain gauges. In the cases of larger compressors, the contact type of strain gauges have several disadvantages such as large size and high cost. In this study, a relatively inexpensive and simple torque sensing technique that is not restricted to shaft diameter is introduced using visualization technique. Particle image velocimetry (PIV) has been adopted to complete non-contact torques measurements for rotating motors. In order to compare the performance of the newly constructed torque measurement technique, torque measurement by a transducer based on MEMS technology has been performed simultaneously during experiments.