• Nuclear Engineering and Technology
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• 제20권1호
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• pp.35-46
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• 1988

원자로의 설계나 안전성 분석을 위해서는 핵연료 집합체 내의 유동 구조와 열전달에 대한 지식이 매우 중요하다. 따라서 핵연료 집합체 내의 유체 온도 분포를 정확히 계산하기 위해서는 냉각재 유로 내에서의 속도분포를 정확히 알아야 하는데 이것은 복잡한 난류 현상 때문에 예측하기가 매우 어렵다. 본 연구는 비등방성을 고려한 2-방정식 모형을 사용하여 속도분포를 구하고 핵연료 표면에서의 균일열속을 가정하므로써 유로내에서의 속도 분포를 예측하였다. 수치해는 Galerkin유한 요소법에 의해 핵연료봉 표면까지 구하여졌다. 수치 결과는 알려진 실험치 및 계산치와 비교되어 잘 일치하고 있고, 또한 난류 비등방성이 유로 내의 평균속도와 온도분포에 영향을 미치고 있음을 보았다. 그리고 조밀한 삼각 배열 핵연료 집합체(P/D=1.05-1.3) 내에서 나트륨 냉각재를 사용한 경우의 Nu-P/D관계식을 수립하였다.

• 에너지공학
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• 제12권2호
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• pp.131-138
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• 2003

본 연구에서는 평판 경계층의 천이 영역에서 평균속도, 표면마찰계수, 간헐도 분포, 에너지 스펙트럼 등의 신뢰성 있는 실험 자료를 획득하였다. 실험 결과 천이가 진행됨에 따라 난류반점이 지배하는 영역이 벽면 근처에서 전 경계층으로 확산되었으며 이러한 현상의 결과로 속도 섭동량에서 비등방성이 크게 나타난다. 천이 이전영역에서는 에너지가 주로 저주파에 집중되어 있다가 천이를 거치면서 에너지가 고주파 성분으로 이동하였다 이는 두 가지 이상의 에너지 발생과 소멸 메커니즘이 천이영역에서 공존하고 있음을 의미한다. 따라서 천이영역에서의 유동장을 예측하기 위한 난류 계산 모형에서 비등방성과 서로 다른 메커니즘을 표현할 수 있기 위해서는 반드시 두 가지 이상의 척도를 표현할 수 있어야 한다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제14권2호
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• pp.313-320
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• 2011

SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) is a gridless Lagrangian technique that is useful as an alternative numerical analysis method used to analyze high deformation problems as well as astrophysical and cosmological problems. In SPH, all points within the support of the kernel are taken as neighbours. The accuracy of the SHP is highly influenced by the method for choosing neighbours from all particle points considered. Typically a linked-list method or tree search method has been used as an effective tool because of its conceptual simplicity, but these methods have some liability in anisotropy situations. In this study, convex hull algorithm is presented as an improved method to eliminate this artifact. A convex hull is the smallest convex set that contains a certain set of points or a polygon. The selected candidate neighbours set are mapped into the new space by an inverse square mapping, and extract a convex hull. The neighbours are selected from the shell of the convex hull. These algorithms are proved by Fortran programs. The programs are expected to use as a searching algorithm in the future SPH program.

• 동력기계공학회지
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• 제2권1호
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• pp.31-38
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• 1998

A diffuser, an important equipment to change kinetic energy into pressure energy, has been studied for a long time. Though experimental and theoretical researches have been done, the understanding of energy transfer and detailed mechanism of energy dissipation is unclear. As far as numerical prediction of diffuser flows are concerned, various numerical studies have also been done. On the contrary, many turbulence models have constraint to the applicability of diffuser-like complex flows, because of anisotropy of turbulence near the wall and of local nonequilibrium induced by an adverse pressure gradient. The existing $k-{\epsilon}$ turbulence models have some problems in the case of being applied to complex turbulent flows. The purpose of this paper is to test the applicability of the nonlinear $k-{\epsilon}$ model concerning diffuser-like flows with expansion and streamline curvature. The results show that the nonlinear $k-{\epsilon}$ turbulence model predicted well the coefficient of pressure, velocity profiles and turbulent kinetic energy distributions, however the shear stress prediction was failed.

• Geomechanics and Engineering
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• 제29권1호
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• pp.53-63
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• 2022

Simplified analytical solutions are developed for the dynamic analyses of an axially loaded pile foundation embedded in a transverse-isotropic, fluid-filled, poro-visco-elastic soil with rigid substratum. The pile is modeled as a viscoelastic Rayleigh-Love rod, while the surrounding soil is regarded as a transversely isotropic, liquid-saturated, viscoelastic, porous medium of which the mechanical behavior is represented by the Boer's poroelastic media model and the fractional derivative model. Upon the separation of variables, the frequency-domain responses for the impedance function of the pile top, and the vertical displacement and the axial force along the pile shaft are gained. Then by virtue of the convolution theorem and the inverse Fourier transform, the time-domain velocity response of the pile head is derived. The presented solutions are validated, compared to the existing solution, the finite element model (FEM) results, and the field test data. Parametric analyses are made to show the effect of the soil anisotropy and the excitation frequency on the pile-soil dynamic responses.

• Corrosion Science and Technology
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• 제23권2호
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• pp.93-103
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• 2024

In the present work, a phase-field model for dendritic solidification is applied to hot-dip ZnAlMg coatings to elucidate the morphology of zinc dendrites and the solute segregation leading to the formation of eutectics. These aspects define the microstructure that conditions the corrosion resistance and the mechanical behaviour of the coating. Along with modelling phase transformation and solute diffusion, the implemented model is partially coupled with the tracking of crystal orientation in solid grains, thus allowing the effects of surface tension anisotropy to be considered in multi-dendrite simulations. For this purpose, the composition of a hot-dip ZnAlMg coating is assimilated to a dilute pseudo-binary system. 1D and 2D simulations of isothermal solidification are performed in a finite element solver by introducing nuclei as initial conditions. The results are qualitatively consistent with existing analytical solutions for growth velocity and concentration profiles, but the spatial domain of the simulations is limited by the required mesh refinement.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권7호
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• pp.455-465
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• 2017

2차원 유속장(flow field)은 하천흐름의 특성을 이해하기 위한 중요한 수리학적 자료 중 하나로서, 수공구조물 위치선정 및 설계, 하천에서의 이송-확산 예측, 하천의 수리학적 거동을 예측하기 위한 중요한 기본 자료로 사용된다. 지금까지 이러한 하천흐름 특성을 예측하기 위해 제한적인 현장조건과 적절한 계측방법, 계측기기의 기술적 한계로 인해 현장실험 보다는 다양한 수치모형을 이용하여 왔다. 하지만 최근에는 계측기기의 발달로 과거보다 정확하고 정밀한 현장계측이 가능하여 졌으며, 현장 계측자료의 질적이고 양적인 수요를 만족시키고 있다. 대표적으로 초음파도플러유속계(ADCPs; Acoustic Doppler Current Profilers)는 유량을 정확하게 측정하는 것으로 유명하며, 2차원 뿐만 아니라 3차원 유속장 등 자세한 유속자료를 제공한다. 하지만 이러한 측정 능력에도 불구하고, ADCP를 활용한 유속 측정은 주로 횡단면 측정을 기본으로 수행하기 때문에, 수치모형의 결과와 같이 높은 밀도의 유속장을 얻기 위해서 공간보간기법이 활용되고 있다. 하지만 만곡이 존재하는 자연하천은 하도형상에 따라 유속이 지속적으로 변화하기 때문에 일반적인 공간보간기법을 적용하기 어렵다. 즉, 자연하천의 만곡에 따른 비등방성을 고려하지 않는다면, 역거리가중법(IDW)과 크리깅(Kriging)과 같은 일반적인 공간보간기법으로는 잘못된 결과를 초래할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하고자 만곡이 존재하는 사행하천을 대상으로 방향성을 고려하기 위한 곡선좌표계와 비등방성을 고려하기 위한 비등방적 참조범위를 적용한 공간보간기법을 개발하였다. 본 연구에서 제시한 기법을 한국건설기술연구원 하천실험센터에 존재하는 3개의 사행수로가 포함된 실규모의 실험수로를 대상으로 적용한 결과, 평균제곱근오차와 상관계수는 기존의 공간보간기법과 비교하여 각각 41.5% 감소, 40.0%가 증가하여 정확성과 상관성이 개선되었다.

• 한국지구과학회지
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• 제21권3호
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• pp.349-358
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• 2000

충남 일원에 분포하는 초염기성 암석과 이에 수반되는 각섬암, 편암, 편마암에 대해 탄성파 및 밀도가 실험실에서 측정되었다. 밀도측정 결과 사문암은 2.6${\sim}$2.86g/cm$^3$, 활석은 2.25${\sim}$2.81g/cm$^3$, 변성암류는 2.74${\sim}$3.07g/cm$^3$의 범위를 갖는다. 이 결과 활석은 사문암으로부터의 변성과정으로 사문암 및 각섬암보다 넓은 범위를 보였다. P파와 S파의 속도는 사문암에서 각각 5719${\sim}$6062m/s, 2898${\sim}$3351m/s 이고, 활석에서 4019${\sim}$5478m/s, 2241/${\sim}$2976m/s, 각섬암에서 5375${\sim}$6372m/s, 3042${\sim}$3625m/s, 편암에서 5290${\sim}$5499m/s, 2968${\sim}$3137m/s, 편마암에서 4788m/s, 2804m/s를 보였다. P파의 속도는 밀도가 증가함에 따라 S파의 속도보다 1.47배 빠르게 증가하였다. 탄성파 속도와 밀도 사이에 비례관계가 성립하며, 특히 밀도에 따른 P파 속도 증가율이 S파 속도증가율보다 약 1.47배 크게 나타났다. 탄성파속도의 이방분석결과 편리와 직각 방향의 속도값이 평행방향의 값보다 높았는데, 특히 변성암이 더 큰 차이를 보이는바, 이는 변성암의 형성이 지체구조성 압력의 영향으로 인한 광역변성작용에 의한 것임을 시사한다. 압력의 변화에 따른 탄성파속도 변화분석 결과 대체로 압력이 20 MPa에서 70 MPa로 증가함에 따라 변성암의 탄성파속도 증가가 다른 암석에 비하여 크게 나타났다. 재계산된 탄성파속도는 각섬암이 이 지역 하부 지각에 대한 탄성파 특성을, 편마암류 및 편암은 상부지각 암석의 탄성파 특성을 지시한다고 생각된다. 한편 사문암의 측정치는 높은 사문암화 정도를 반영하기는 하지만 상부 맨틀의 암석에 대한 탄성파의 특성을 지시한다 볼 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제19권3호
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• pp.213-225
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• 2009

본 연구는 실내 화학풍화실험을 통하여 원주일대에 분포하는 화강암 및 화강편마암의 화학적 풍화특성을 평가하는데 목적이 있다. 이를 위하여 이중속실렛추출장치를 이용하여 170여일간의 용탈실험을 수행하고 연구 지역 암석의 화학적 풍화작용에 의한 원소 이동과 물성변화를 측정하였다. 풍화에 따른 구성광물의 반응정도에 따른 차별적 풍화침투와 P파속도의 전반적인 감소가 관찰되었으나, 공극률의 변화는 거의 없는 것으로 확인되었다. 화학풍화실험에 따른 화강암의 일축압축강도는 F 등급에서 20%, SW 등급에서 16% 정도 감소되는 것으로 나타났다. 연구지역에 분포한 화강편마암의 경우에는 뚜렷한 이방성에 의한 일축압축강도의 편차로 인하여 풍화에 따른 암석강도의 저감효과를 평가하기 어렵다. 연구지역에 대한 중 장기적인 풍화 예측을 위해서는 화학적 풍화와 더불어 물리적 풍화가 병행된 조건에서의 고찰 필요하며 앞으로도 심도있는 후속 연구가 요구된다.

• 화약ㆍ발파
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• 제23권1호
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• pp.9-17
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• 2005

이 연구는 남원에서 채취한 화강암의 해수에 의한 풍화환경에서 기계적 풍화를 비교하여 관계를 명확하게 하는 것이다. 석재 사인과 건설현장에서의 풍화암에 대한 지질학적 연구는 암반의 화학적, 물리적 특성의 변화에 따라 다양하게 포괄적으로 연구되고 있다. 인공풍화 실험은 해수에 의한 풍화의 환경과 정도를 제어하기 위해 풍화의 정도와 풍화 환경을 제어한다. 해수에 의한 풍화가 진행될수록 풍화도가 증가하는데, 이는 비중, 흡수율, 공극율, 단축압축 강도, P-파 속도, 내구성, 간접인장 강도, 마찰각 등의 변화에 의해 알 수 있다. 해수에 의한 응력변형률 곡선의 변화는 담수에 의한 응력 변형률 곡선과 많은 차이를 보인다. 그러한 이유는 인공풍화 실험에 의한 미세한 균열의 차이와 잠재적인 공극의 발달의 정도의 차이에 의한 것이다.