• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2000년도 암반공학문제의 수치해석(Numerical Analysis in Rock Engineering Problems)
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• pp.105-115
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• 2000

방사성 폐기물지하처분이나 열수 및 축열 에너지저장, 지열에너지 개발 등과 같은 대규모 지하공간 프로젝트들이 대두됨에 따라 역학, 수리 및 열적 거동을 동시에 고려한 연구가 필요하게 되었다. 열-수리-역학 상호작용 해석은 열로 교란되고 지하수로 포화된 암반내의 거동을 열 수리, 역학 3가지 지배방정식의 결합을 통해 구현하는 상당히 복잡한 수치 해석 기법 중의 하나이다. 본 연구에서는 기존의 Biot의 압밀이론에 기초한 수식화들을 이용하여 연속체 암반의 열-수리-역학적 상호작용을 모사할 수 있는 유한요소 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램의 검증을 위해 등온과 비등온 조건하의 일차원 압밀모델에 대한 해석을 실시하여 해석해와 비교하였다. 이타원 압밀에 대한 변수해석을 통하여 포아송비나 수리적 이방성과 같은 인자들이 매체 거동에 미치는 영향을 조사하였다. 앞으로 본 프로그램에 개별체 절리 모델을 통합시켜 보다 일반적인 불연속 암반의 상호작용 거동 해석에 이용할 수 있을 것이다.

• 터널과지하공간
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• 제10권3호
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• pp.355-365
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• 2000

방사성 폐기물지하처분이나 열수 및 축열 에너지저장, 지열에너지 개발 둥과 같은 대규모 지하공간 프로젝트들이 대두됨에 따라 역학, 수리 및 열적 거동을 동시에 고려한 연구가 필요하게 되었다. 열-수리-역학 상호작용 해석은 열로 교란되고 지하수로 포화된 암반내의 거동을 열, 수리, 역학 3 가지 지배방정식의 결합을 통해 구현하는 상당히 복잡한 수치 해석 기법 중의 하나이다. 본 연구에서는 기존의 Biot의 압밀이론에 기초한 수식화들을 이용하여 연속체 암반의 열-수리-역학적 상호작용을 모사할 수 있는 유한요소 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램의 검증을 위해 등온과 비등온 조건하의 일차원 압밀모델에 대한 해석을 실시하여 해석해와 비교하였다. 이차원 압밀에 대한 변수해석을 통하여 포아송비나 수리적 이방성과 같은 인자들이 매체 거동에 미치는 영향을 조사하였다. 앞으로 본 프로그램에 개별체 절리 모델을 통합시켜 보다 일반적인 불연속 암반의 상호작용 거동 해석에 이용할 수 있을 것이다.

• 한국지리정보학회지
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• 제10권1호
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• pp.124-135
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• 2007

본 연구는 SMS의 RMA-2를 이용한 하천흐름 해석에서 WMS HEC-1으로 모의된 하천 본류 및 지류의 수리량을 동적인 경계 입력자료로 하여 다양한 시나리오별로 하천내의 흐름 영향을 파악하고자 하였다. 안성천 유역의 공도와 평택수위관측소 구간(10.5km)에 대하여 WMS로 모의한 50, 100, 500, 1,000년 빈도별 시단위 유량을 본류 및 3개 지류의 유량 경계조건으로 적용하여 하천의 수리학적 특성을 분석하였다. SMS RMA-2의 동적 조건(dynamic type)으로 구동한 결과, 하천 본류구간의 시간별 수위 및 유속분포를 모의할 수 있었다. 빈도를 증가시킬수록 측점별 평균유속과 수위가 증가함을 확인할 수 있었으며, 특히 지류가 유입되는 본류지점의 가까운 하류부에서 하천 폭이 좁으면 유속이 크게 증가하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권8호
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• pp.1611-1625
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• 2020

We propose a scaled-down experimental model of vertical air-natural convection channels by applying the modified Ishii-Kataoka scaling method with the assistance of numerical analyses to the Reactor Vault Cooling System (RVCS) of the Proto-type Gen-IV Sodium-cooled fast reactor (PGSFR) being developed in Korea. Two major non-dimensional numbers (modified Richardson and Friction number) from the momentum equation and Stanton number from the energy balance equation were identified to design the scaled-down experimental model to assimilate thermal-hydraulic behaviors of the natural convective air-cooling channel of RVCS. The ratios of the design parameters in the PGSFR RVCS between the prototype and the scaled-down model were determined by setting Richardson and Stanton number to be unity. The friction number which cannot be determined by the Ishii-Kataoka method was estimated by numerical analyses using the MARS-KS system code. The numerical analyses showed that the friction number with the form loss coefficient of 2.0 in the scale-down model would result in an acceptable prediction of the thermal-hydraulic behavior in RVCS. We also performed experimental benchmarking using the scaled-down model with the MARS-KS simulations to verify the appropriateness of the scale-down model, which demonstrated that the temperature rises and the average air flow velocity measured in the scale-down model.

• 한국방재학회 논문집
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• 제5권3호
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• pp.47-55
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• 2005

도시하천의 관리와 계획에 있어 식수에 따른 수리학적 특성의 변화는 명확히 분석되어야 한다. 본 연구에서는 도시하천의 식수기준을 분석하고, 도시하천의 고수부지내 식수가 가능한 지역을 표시한 식수허가지도 제작 방법을 검토하였다. 또한 식수에 따른 수리학적 영향을 준2차원 수치모형, HEC-RAS, FESWMS 모형을 활용하여 분석하였다 중랑천의 장안교부터 군자교까지의 구간을 대상으로 선정하여 100년 빈도 홍수량에 식수허가지도를 제작한 결과, 교목의 식수시에는 하천의 우안에 $0.5{\sim}1$본/ha 정도의 식수가 가능하였으며, 관목의 경우에는 좌안 및 우안의 중요수방구간을 제외한 지역에 식재가 가능하였다. 또한 관목의 식재에 따른 수리학적 영향은 약 12cm 정도의 수위상승 결과를 나타내었다. 따라서 대상구간에 식수에 따른 수위 상승은 적은 것으로 판단되므로 식수허가지도에 따라 식수가 가능할 것으로 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제27권5호
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• pp.433-445
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• 2021

Artificial ground freezing (AGF) is a commonly used geotechnical support technique that can be applied in any soil type and has low environmental impact. Experimental and numerical investigations have been conducted to optimize AGF for application in diverse scenarios. Precise simulation of groundwater flow is crucial to improving the reliability these investigations' results. Previous experimental research has mostly considered horizontal seepage flow, which does not allow accurate calculation of the groundwater flow velocity due to spatial variation of the piezometric head. This study adopted vertical seepage flow-which can maintain a constant cross-sectional area-to eliminate the limitations of using horizontal seepage flow. The closure time is a measure of the time taken for an impermeable layer to begin to form, this being the time for a frozen soil-ice wall to start forming adjacent to the freeze pipes; this is of great importance to applied AGF. This study reports verification of the reliability of our experimental apparatus and measurement system using only water, because temperature data could be measured while freezing was observed visually. Subsequent experimental AFG tests with saturated sandy soil were also performed. From the experimental results, a method of estimating closure time is proposed using the inflection point in the thermal conductivity difference between pore water and pore ice. It is expected that this estimation method will be highly applicable in the field. A further parametric study assessed factors influencing the closure time using a two-dimensional coupled thermo-hydraulic numerical analysis model that can simulate the AGF of saturated sandy soil considering groundwater flow. It shows that the closure time is affected by factors such as hydraulic gradient, unfrozen permeability, particle thermal conductivity, and freezing temperature. Among these factors, changes in the unfrozen permeability and particle thermal conductivity have less effect on the formation of frozen soil-ice walls when the freezing temperature is sufficiently low.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권6호
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• pp.839-850
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• 2018

집중호우에 의한 도시 유역의 침수 피해가 도시화에 따라 증가하는 추세이며, 이에 따라 정확하면서도 신속한 홍수예보 및 침수 예상도 표출이 필요하다. 특정 강우량에 따른 미지의 침수 범위를 예상하는 것은 도시 유역의 홍수에 대한 사전 대비에 매우 중요한 사안이며, 이를 위해 현재 홍수 예보와 관련된 정부기관에서 침수 피해 예상도를 주민들에게 제공하고자 하고 있다. 하지만, 특정 강우에 따른 정확한 침수 범위를 정량화하여 표출하는데 부족함이 있으며, 강우량과 지속시간에 따른 홍수의 크기에 대한 분석을 실시하고 수리학적 연계를 통한 준 실시간 침수범위 표출 방안을 고찰해야할 시기이다. 제시된 물리적 해석기반 자료를 이용하여 강우량-지속시간-침수량 관계곡선(Rainfall-Duration-Flooding quantity relationship curve, RDF)을 제시하고, 자율학습을 수행하는 자기조직화 특징 지도와 연계하여 미지의 침수 지도를 예측하였다. 예측한 침수 지도와 2차원 침수모형을 통한 결과를 비교하여, 제시된 방법론의 타당성을 검토하였다. 연구 결과를 통하여 중규모의 강우량 또는 빈도의 사상에 따른 미지의 침수범위를 제시하는데 용이할 것으로 판단된다. 더욱이 다양한 강우-월류량-홍수 양상을 내포하는 RDF 관계 곡선과 최적 침수예상도 데이터베이스를 구축함으로서 추후에 홍수예보의 기초자료로서 사용될 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.507-520
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• 2003

V형 여울은 하천 양안에 설치하여 여울의 가운데로 물의 흐름을 집중시켜 하도 중앙 직하류에 세굴로 인한 소(pool)를 형성하는 역할을 하는 인공 여울이다. V형 여울의 설치 목적은 평탄화된 하도에 소를 형성시켜 갈수시 어류의 서식처 노는 피난처를 제공하고, 홍수시에는 유속이 약한 구간을 발생시켜 어류의 피난처를 제공하는 것이다. 본 연구에서는 V형 여울의 수리 모형 실험을 실시하여 각 조건에 따른 세굴심을 측정하여 세굴 특성을 분석하였고, 나아가 수리량 조건 및 V형 여울 형태와 세굴 간의 정량적인 관계를 실험 결과로부터 도출하였다. 또한 V형 여울과 형태가 유사한 수제에서의 세굴심에 대한 기존의 연구 결과와 V형 여울의 경우를 비교하였다. 그 결과 Breusers와 Raudkivi(1991)가 제안한 수제에서의 세굴심 예측식은 V형 여울에서의 세굴심을 과소평가하지만 V형 여울께서의 세굴 특성을 일부 반영하는 것으로 나타났다. V형 여울의 세굴에 영향을 주는 인자들의 무차원화를 통해 V형 여울에서의 세굴심 예측식을 제안하였고 제안된 예측식은 V형 여울의 적용에 있어서 세굴심을 추정하는데 사용될 수 있고 판단된다. V형 여울의 세굴에 지배적인 영향을 주는 인자는 여울 중앙에서의 프루드 수이고, 그밖에 여울과 흐름의 각도와 여울 개구부의 폭도 부분적으로 영향을 준다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.363-373
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• 1998

본 논문에서는 다공성 매질의 투수계수장이 비정체형인 경우 대수투수계수 및 수두와 속도의 교차공분산을 통하여 불규칙한 유동장을 규명하였으며, 포화대수층 내의 속도 및 수도 분포는 유입이 없는 2차원, 정상 유동문제를 추계학적으로 해석하여 구하였다. 이들 교차공분산들은 준 해석적 형태로 나타낼 수 있으며 비정체형 투수장과 수두의 평균 기울기를 나타내는 매개변수들로 표현된다. 투수계수의 상관 함수가 가우스 분포를 가지고 그 경향이 평균 수두 기울기와 평행한 경우와 수직인 두 특수한 경우의 교차공분산을 평균 유동 방향과 같은 방향이거나 수직 방향에 관하여 해석하였다. 이 교차공분산들은 투수계수장이 비정체형인 경우에 물질 이동의 예측 및 현장에서 측정시 conditioning에 유효하게 쓰일 수 있고 비정체형 수치해석 프로그램의 검증에도 활용할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.847-857
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• 1994

본 연구에서는 미국 교통성에서 개발된 2차원 수리계산모형인 FESWMS-2DH를 갈수기 감조구간인 잠실수중보와 신곡수중보 구간에 적용하여 모형의 적용성을 검토하고 수위관측자료와 유량자료를 이용하여 유속과 수위를 계산하였다. 이 모형은 Galerkin 유한요소법을 이용하여 부정류 해석을 할 수 있으며 삼각형 요소와 사각형 요소를 혼합하여 요소망을 구성할 수 있다. 모형의 적용결과 유속분포 및 수면형과 질량 유출입 보존 등의 면에서 정밀성과 안정성이 우수하게 나타났으며 연구결과는 수질관리 및 새로운 인공구조물 설치를 위한 가본자료로 사용될 수 있을 것이다.