• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.146-146
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• 2012

영상 분석을 통하여 하천의 표면유속을 산정하는 표면영상유속계(SIV)는 기존 유속측정 방법들에 비해 간편하고, 효율적이며 짧은 시간에 원하는 영역의 유속장을 산정할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 하지만 현장 상황에 따라 분석을 위한 변수들을 달리 적용하고 있기 때문에 사용자마다 유속 결과가 달라질 수 있다는 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 표면영상유속계의 측정 불확도 산정을 위해 기지의 유속 분포와 추적자 분포를 가진 인공 영상들을 제작하였다. 이 인공 영상들은 입자영상유속계(PIV)의 불확도 분석에 많이 사용되는 표준 PIV 영상과 유사한 것이다. 이 인공 영상을 이용하여 영상의 취득과 처리에 관련된 여러 변수가 최종 유속장에 미치는 영향을 분석하였다. 연구된 변수에는 상관창의 크기, 탐색창의 크기, 추적 입자의 농도, 면외 속도와 평균 영상 속도, 두 영상간의 시간 간격이 포함된다. 상호상관법을 이용하여 고정확도의 결과를 얻기 위해, 상관창의 크기는 상관창 안에 포함되는 입자의 수가 충분할 만큼 커야 하며, 추적 입자의 농도가 정확도에 크게 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한, 상호상관법을 이용하여 정확도 높은 유속측정 결과를 얻기 위해서는 최적 시간간격 또는 평균 영상 유속이 선택되어야 함을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.171-171
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• 2015

자연 하천의 홍수 유량 측정은 매우 어렵고 많은 비용과 시간, 노력을 요하는 작업이다. 보다 안전하고 경제적인 유량 측정의 대안으로 제시된 것이 하천 표면의 영상 분석을 이용하는 표면영상유속계이다. 이처럼 영상유속계로 하천 유속을 측정할 때, 적절한 품질의 영상을 취득하는 것은 기본이며 매우 중요한 단계이다. 특히 홍수 첨두는 야간에 발생하는 경우가 많으므로, 야간에 영상 분석에 적절한 품질의 하천 표면영상을 취득하는 것은 매우 어려운 일이다. 야간 영상을 측정하기 위해 별도의 조명을 이용하거나 발광체를 이용하는 방법이 대안으로 제시되었으나 여전히 실용적인 차원의 적용에는 이르지 못하고 있다. 본 연구에서는 표면영상유속계의 영상 취득 장치로 원적외선 카메라를 이용할 수 있는가 시험하였다. 원적외선 카메라는 별다른 조명의 도움없이 야간의 하천 표면영상을 취득할 수 있다. 안동하천실험센터의 인공수로에서 주야간 촬영을 하고 영상 분석을 통해 원적외선 카메라의 적용성을 검토하였다. 비교를 위하여 일반적인 캠코더와 근적외선 카메라를 동시에 적용하였다. 세 종류의 카메라로 촬영된 영상은 시공간 영상의 상호상관 분석법을 통해 유속으로 환산하고, 미속계로 측정한 표면 유속과 비교하였다. 비교 결과 원적외선 카메라 영상은 주야간에 상관없이 적절한 유속을 분석해 낼 수 있음을 보였다. 다만, 공간 해상도가 높지 않아 영상 분석의 정확도는 최적의 조건에서 다른 카메라로 촬영된 영상에 비해 떨어진다.

• Wind and Structures
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• 제17권5호
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• pp.515-535
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• 2013

The present study aims to investigate characteristics of the flow structures around the Ahmed body by using both experimental and numerical methods. Therefore, 1/4 scale Ahmed body having $25^{\circ}$ slant angle was employed. The Reynolds number based on the body height, H and the free stream velocity, U was $Re_H=1.48{\times}10^4$. Investigations were conducted in two parts. In the first part of the study, Large Eddy Simulation (LES) method was used to resolve the flow structures around the Ahmed body, numerically. In the second part of the study the particle image velocimetry (PIV) technique was used to measure instantaneous velocity fields around the Ahmed body. Time-averaged and instantaneous velocity vectors maps, streamline topology and vorticity contours of the flow fields were presented and discussed in details. Comparison of the mean and turbulent quantities of the LES results and the PIV results with the results of Lienhart et al. (2000) at different locations over the slanted surface and in the wake region of the Ahmed body were also given. Flow features such as critical points and recirculation zones in the wake region downstream of the Ahmed body were well captured. The spectra of numerically and experimentally obtained stream-wise and vertical velocity fluctuations were presented and they show good consistency with the numerical result of Minguez et al. (2008).

• 한국가시화정보학회지
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• 제19권1호
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• pp.36-42
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• 2021

This study measured the velocity of magnetic particles inside the power generation using external heat sources. Single Plane Illumination Microscopy (SPIM) was used to measure magnetic particles that are simultaneously affected by bubbly flow and magnetic field. It has the advantage of reducing errors due to particle superposition by illuminating the thin light sheet. The hydraulic diameter of the power generation is 3mm. Its surface is covered with a coil with a diameter of 0.3 mm. The average diameter of a magnetic particle is 200nm. The excitation and emission wavelengths are 530 and 650nm, respectively. In order to find out the flow characteristics, a total of four velocity fields were calculated in wide and narrow gap air bubbles, between the wall and the air bubble and just below the air bubble. Magnetic particles showed up to 8.59% velocity reduction in the wide gap between air bubbles due to external magnetic field.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.14-14
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• 2022

홍수시 하천의 유량측정은 매우 어렵고 위험하며 많은 노력과 비용이 드는 작업이다. 이러한 홍수시 유량측정을 위해 영상을 이용하여 하천의 표면유속을 측정하고 여기서 유량을 산정하는 기술은 하천 유량 측정의 자동화와 안전한 유량 측정을 위한 대안으로 크게 주목받고 있다. 그런데, 유속측정을 위해 20~40초 정도의 영상의 평균유속을 구하고자 하면, 방대한 양의 영상처리에 많은 시간이 소요되어 실시간 측정이나 분석이 어렵게 된다. 본 연구는 영상을 이용하여 홍수시 하천의 유량을 실시간으로 측정하기 위해 투영변환과 시공간영상 분석법을 적용하여 실용적인 표면영상유속계를 개발하기 위한 것이다. 이를 위해, 3차원 투영변환(11변수 변환)을 적용하여 측정선과 유속측정점의 위치를 영상내에 특정하고 이 부분만을 추출하여 시공간 영상(spatio-temporal images)으로 구성하고, 이 시공간 영상을 분석하여 유속과 유량을 산출하는 기법을 개발하였다. 즉, 하천의 주흐름 방향의 유속만을 산정하도록 하여 영상의 분석에 소요되는 계산량과 계산시간을 단축하였다. 또한, 시공간 분석과정도 기존의 CASTI (Correlation Analysis of Spatio-Temporal Images)를 훨씬 간단하고 빠르게 계산할 수 있도록 개량하였다. 그 결과 영상의 유속분석 및 유량산정에 소요되는 시간을 획기적으로 줄일 수 있었으며, 실시간으로 유량 측정이 가능하게 되었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제50권5호
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• pp.324-333
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• 2013

Recently, rudder erosion due to cavitation has been frequently reported on a semi-spade rudder of a high-speed large ship. This problem raises economic and safety issues when operating ships. The semi-spade rudders have a gap between the horn/pintle and the movable wing part. Due to this gap, a discontinuous surface, cavitation phenomenon arises and results in unresolved problems such as rudder erosion. In this study, we made a rudder model for 2-D experiments using the NACA0020 and also manufactured gap flow blocking devices to insert to the gap of the model. In order to study the gap flow characteristics at various rudder deflection angles($5^{\circ}$, $10^{\circ}$, $35^{\circ}$) and the effect of the gap flow blocking devices, we carried out the velocity measurements using PIV(Particle Image Velocimetry) techniques and cavitation observation using high speed camera in Seoul National University cavitation tunnel. To observe the gap cavitation on a semi-spade rudder, we slowly lowered the inside pressure of the cavitation tunnel until cavitation occurred near the gap and then captured it using high-speed camera with the frame rate of 4300 fps(frame per second). During this procedure, cavitation numbers and the generated location were recorded, and these experimental data were compared with CFD results calculated by commercial code, Fluent. When we use gap flow blocking device to block the gap, it showed a different flow character compared with previous observation without the device. With the device blocking the gap, the flow velocity increases on the suction side, while it decreases on the pressure side. Therefore, we can conclude that the gap flow blocking device results in a high lift-force effect. And we can also observe that the cavitation inception is delayed.

• 해양환경안전학회지
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• 제18권4호
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• pp.352-359
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• 2012

본 연구에서는 트랜섬 선미 후류 난류유동 특성을 알아보기 위하여 Re = $3.5{\times}10^3$ 및 Re = $7.0{\times}10^3$에서 2-프레임 그레이레벨 상호상관 PIV기법을 적용하여 실험을 수행하였다. 트랜섬 선미의 형상은 선저와 트랜섬이 이루는 각을 기준으로 $45^{\circ}$(모델 A), $90^{\circ}$(모델 B) 및 $135^{\circ}$(모델 C)로 구분하여 적용하였다. 모델의 침수깊이는 40 mm로 자유수면과 접하도록 설치하였다. 난류유동을 평균하여 난류강도, 레이놀즈 응력, 난류운동에너지에 대한 통계적 유동정보를 제공하였다. 난류강도는 자유수면과 모델의 하부 박리유동과의 상호작용으로 강하게 작용하며, 레이놀즈 응력과 난류운동에너지는 모델 C형(Raked transom)에서 낮은 분포가 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권6호
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• pp.617-624
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• 2011

본 연구에서는 사각용기 내에서의 자유표면을 갖는 2차원 슬로싱 문제에 대하여 고찰하였다. 용기 내부의 유동은 수평방향의 조화운동을 통해 형성되며, 외부 가진 속도는 u=Asin($2{\pi}ft$)으로 정의 된다. 여기서 u, A�� 그리고 f는 외부로부터 작용하는 가진 속도, 변위 그리고 주파수를 각각 나타낸다. 큰 변위(A~O(1)) 슬로싱 문제의 해석을 위한 실험설비를 구축하였으며, 광범위한 영역에서의 PIV실험을 수행하였다. 실험을 통해 자유표면의 움직임(motion)을 각각 서로 다른 물리적 특성을 갖는 세 가지; 선형 슬로싱의 자유표면의 움직임과 유사한 standing wave motion, 사각용기의 속도가 0을 지나는 순간(the moment of turn-over) 측벽에서 발생하는 run-up motion 그리고 측벽으로부터 내부유체로 점차적으로 전파되는 bore motion으로 분류하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권10호
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• pp.954-961
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• 2008

원형 손상구멍이 있는 날개 주위 유동장에 대한 실험연구를 수행하였다. 손상은 시위의 10% 직경의 시위에 수직인 원형 구멍으로, 구멍 중심은 1/4 시위 혹은 1/2 시위에 위치하고 있다. 입자영상유속계에 의한 유동장 측정과 날개의 아래 및 윗면에서의 정압장을 시위를 기준으로 한 레이놀즈수 Rec=2.85×105에서 측정하였다. 입자영상유속계에 의한 유동 측정 결과 손상 구멍 주위에는 두 가지 형태의 유동구조가 형성되었다. 하나는 약한 제트로 손상 구멍 하류에서 부착된 후류가 생성된다. 다른 하나는 받음각 증가에 의한 강한제트에 의한 것으로 손상구멍으로부터 자유흐름으로 관통되어 접근하는 경계층 흐름을 박리시켜 역류가 있는 박리 후류구조를 생성한다. 날개면 압력 자료는 원형 손상 구멍 근처에서 큰 압력변화를 보여주었다. 이러한 압력변화는 손상구멍이 앞전 쪽에 가까울수록 증가하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권12호
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• pp.9-17
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• 2005

본 연구에서는 중앙동체 구조물이 삼각날개의 와류유동 형성에 어떤 영향을 미치는지를 규명하기 위해 Leading Edge Extension(LEX)이 부착된 삼각날개 모델에 대해 유동 가시화(flow visualization)와 Particle Image Velocimetry(PIV) 측정의 풍동실험을 수행하였다. 이 두 실험방법에 의한 정성적 연구결과에서는 비교적 작은 받음각과 옆미끄럼각의 범위 내에서 중앙동체가 삼각날개 와류유동 특성에 미치는 영향이 미미한 것으로 관측되었다. 그러나 압력분포 측정에 의한 정량적 분석을 통해서는 고 받음각 및 큰 옆미끄럼각이 존재하는 경우 와류유동에 대한 중앙동체 영향이 현저히 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 본 LEX-삼각날개 형상에서는 중앙동체의 영향은 옆미끄럼각의 영향에 비하여 크지 않다는 것도 확인할 수 있었다.