• Journal of Power Electronics
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• 제15권4호
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• pp.1047-1053
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• 2015

A time-domain simulation tool to predict the dynamic power output of wind turbines in an offshore wind farm was developed in this study. A wind turbine model consisting of first or second order transfer functions of various wind turbine elements was combined with the Ainslie's eddy viscosity wake model to construct the simulation tool. The wind turbine model also includes an aerodynamic model that is a look up table of power and thrust coefficients with respect to the tip speed ratio and pitch angle of the wind turbine obtained by a commercial multi-body dynamics simulation tool. The wake model includes algorithms of superposition of multiple wakes and propagation based on Taylor's frozen turbulence assumption. Torque and pitch control algorithms were implemented in the simulation tool to perform max-Cp and power regulation control of the wind turbines. The simulation tool calculates wind speeds in the two-dimensional domain of the wind farm at the hub height of the wind turbines and yields power outputs from individual wind turbines. The NREL 5MW reference wind turbine was targeted as a wind turbine to obtain parameters for the simulation. To validate the simulation tool, a Danish offshore wind farm with 80 wind turbines was modelled and used to predict the power from the wind farm. A comparison of the prediction with the measured values available in literature showed that the results from the simulation program were fairly close to the measured results in literature except when the wind turbines are congruent with the wind direction.

• Smart Structures and Systems
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• 제6권5_6호
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• pp.675-687
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• 2010

Structural Health Monitoring (SHM) is the science and technology of monitoring and assessing the condition of aerospace, civil and mechanical infrastructures using a sensing system integrated into the structure. Impedance-based SHM measures impedance of a structure using a PZT (Lead Zirconate Titanate) patch. This paper presents a low-power wireless autonomous and active SHM node called Autonomous SHM Sensor 2 (ASN-2), which is based on the impedance method. In this study, we incorporated three methods to save power. First, entire data processing is performed on-board, which minimizes radio transmission time. Considering that the radio of a wireless sensor node consumes the highest power among all modules, reduction of the transmission time saves substantial power. Second, a rectangular pulse train is used to excite a PZT patch instead of a sinusoidal wave. This eliminates a digital-to-analog converter and reduces the memory space. Third, ASN-2 senses the phase of the response signal instead of the magnitude. Sensing the phase of the signal eliminates an analog-to-digital converter and Fast Fourier Transform operation, which not only saves power, but also enables us to use a low-end low-power processor. Our SHM sensor node ASN-2 is implemented using a TI MSP430 microcontroller evaluation board. A cluster of ASN-2 nodes forms a wireless network. Each node wakes up at a predetermined interval, such as once in four hours, performs an SHM operation, reports the result to the central node wirelessly, and returns to sleep. The power consumption of our ASN-2 is 0.15 mW during the inactive mode and 18 mW during the active mode. Each SHM operation takes about 13 seconds to consume 236 mJ. When our ASN-2 operates once in every four hours, it is estimated to run for about 2.5 years with two AAA-size batteries ignoring the internal battery leakage.

• 융합정보논문지
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• 제9권6호
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• pp.130-139
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• 2019

본 논문은 문윤성의 "완전사회"에서 볼 수 있는 과학소설 서사의 특성을 유토피아 문학에서 볼 수 있는 대안세계의 모습과 다르코 수빈이 정의한 과학소설의 인식적 낯섦이라는 측면과 관련하여 살펴보았다. 과학소설은 미래에 대한 문학이지만 또한 현실세계를 볼 수 있는 창이기도 하다. 본 논문은 작가 문윤성이 "완전사회"라는 과학소설을 통해 본인의 사회적 인식과 과학적 상상력을 어떻게 융합, 구현하는가를 살펴보았다. 한국 최초의 장편 과학소설로 평가되고 있는 문윤성의 "완전사회"는 20세기 후반 종말에 몰린 인류가 완전인간 우선구를 수면 장치를 통해 161년 후 여성만으로 구성된 진성사회에 깨어나게 한 것으로 시작된다. 본 소설은 여성만으로 이뤄진 대안세계를 그리고 있으며, 1960년대의 시대적 고민이라는 인식적 측면에서, 상상의 산물인 낯선 미래사회의 모습을 결합하였다는 점에서 과학소설의 인식적 낯섦의 특성을 보여주고 있다. 또한 양성으로 이뤄진 사회가 종말로 치닫게 되는 과정과 중앙 세계정부에 의해 운영되는 통제사회인 진성사회의 모습을 통해 비약적으로 발전하고 있는 현대 과학이 윤리적이고 인문적인 고려를 동반하지 않을 때 만들어 낼 수 있는 파국에 대해, 그리고 다름의 공존을 거부하고 일체성을 강조하는 폐쇄사회가 가질 수 있는 취약성에 대해 말하고 있음을 살펴보았다.

• 국제초고층학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.107-116
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• 2019

The use of computational fluid dynamics (CFD) is becoming an increasingly popular means to model wind flows in and around buildings. The first published application of CFD to both indoor and outdoor building airflows was in the 1970's. Since then, CFD usage has expanded to include different aspects of building design. Wind tunnel testing (WTT) on buildings for wind loads goes back as far as 1908. Gustave Eiffel built a pair of wind tunnels in 1908 and 1912. Using these he published wind loads on an aircraft hangar in 1919 as cited in Hoerner (1965 - page 74). The second of these wind tunnels is still in use today for tests including building design ($Damljanovi{\acute{c}}$, 2012). The Empire State Building was tested in 1933 in smooth flow - see Baskaran (1993). The World Trade Center Twin Towers in New York City were wind tunnel tested in the mid-sixties for both wind loads, at Colorado State University (CSU) and the [US] National Physical Laboratory (NPL), as well as pedestrian level winds (PLW) at the University of Western Ontario (UWO) - Baskaran (1993). Since then, the understanding of the planetary boundary layer, recognition of the structures of turbulent wakes, instrumentation, methodologies and analysis have been continuously refined. There is a drive to replace WTT with computational methods, with the rationale that CFD is quicker, less expensive and gives more information and control to the architects. However, there is little information available to building owners and architects on the limitations of CFD for flows around buildings and communities. Hence building owners, developers, engineers and architects are not aware of the risks they incur by using CFD for different studies, traditionally conducted using wind tunnels. This paper will explain what needs to happen for CFD to replace wind tunnels. Ultimately, we anticipate the reader will come to the same conclusion that we have drawn: both WTT and CFD will continue to play important roles in building and infrastructure design. The most pressing challenge for the design and engineering community is to understand the strengths and limitations of each tool so that they can leverage and exploit the benefits that each offers while adhering to our moral and professional obligation to hold paramount the safety, health, and welfare of the public.

• 대한조선학회논문집
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• 제59권3호
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• pp.141-148
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• 2022

A hybrid turbulence model has developed by combining a sub-grid scale model using dynamic k equation in LES with k-𝜔 SST model of RANS equation. To ascertain potential applicability of the hybrid turbulence model, fully developed turbulent channel flows at Re_𝜏=180 have been simulated of which computational domain has a top wall with coarse cells and a bottom wall with fine cells. The streamwise mean velocity and turbulent intensity profiles showed a good agreement with DNS data when using the hybrid model rather than using a single model in k-𝜔 SST or dynamic k equation models. Computational simulations of turbulent flows around KVLCC2 with a pre-swirl duct have been mainly performed using the hybrid turbulence model. Compared to the results obtained from RANS simulation with k-𝜔 SST model as well as LES with dynamic k equation SGS model, turbulent wakes of the duct in the present simulation using the hybrid turbulence model were very similar to that of LES. Also, the resistances acting on hull, rudder and duct in hybrid turbulence model were similar to those in RANS simulation whereas the viscous forces acting on the hull in LES had a significant error due to coarse cells inappropriate to the sub-grid scale model.

• 한국수산과학회지
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• 제31권2호
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• pp.226-244
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• 1998

한국 남해 멸치 자원의 변동이 남해의 해황 구조와 변화에 어떻게 지배되는지를 규명하기 위해 하계 (8월)와 추계 (11월)에 대마난류계수의 연안 유입 현상과 멸치난$\cdot$자어의 분포 그리고 난수의 연안 유입에 따른 해역의 생물 생산 환경을 조사하였다. 그 결과 다음의 결론을 얻었다. 하계 연안수과 대마난류계수 사이는 수온, 염분, 투명도의 수평경도가 큰 전선이 형성되고 전선역은 흐름의 shear가 크다. 멸치 난$\cdot$자어는 전선을 경계로 연안역이 외해 보다 출현 개체수가 많고 전선에 다량 분포한다. 외해의 난수역은 발생 초기의 멸치 난이 많고, 연안과 전선에서 파급된 warm streamer 역에 전, 후기 자어의 출현이 많다. warm streamer는 대마난류의 세력이 강해져 난류의 주축이 연안으로 접근하는 한계에 주로 나타나며, 고흥 반도가소리도 그리고 욕지도 서쪽에서 반시계 방향으로 연안을 향해 유입된다. warm streamer가 유입되는 연안해역은 반시계 방향의 표층 순환류 (좌선환류)가 형성된다. 난류 접안과 warm streamer의 연안 유입으로 거문도, 소리도, 거제도 주변은 표층의 wake와 저층수의 용승현상이 나타나 용존산소, 부유물질, 영양염의 농도가 크고, warm streamer가 좌선환류를 형성하면서 거문도, 소리도 주변의 연안수가 환류역내로 유입된다. 하계 한국 남해 연안에 산란된 멸치 난$\cdot$자어는 흐름의 수렴역인 대마난류계수와 연안수 사이의 전선에 수렴되어 전선에서 연안으로 파급되는 warm streamer에 의해 연안으로 수송된다. 이때 전선 내측의 연안역은 생물생산력이 크고, 클로로필 및 식물 플랑크톤의 양이 외해의 난수역보다 많아 멸치 자어의 성육에 적합한 환경이 된다 (Fig. 16 Case August). 그러나 멸치 자어의 먹이인 Copepod 양은 난수역이 많아 멸치가 성장함에 따라 연안에서 외해로 이동하게 된다. 추계는 청산도$\~$소리도에 남해 연안수가 형성되고 대마난류계수가 남해 연안에서 점차 멀어짐에 따라 연안수와 대마난류계수 사이에 온도차가 큰 전선이 형성된다. 멸치 난$\cdot$자어의 출현은 연안에서 산란이 거의 일어나지 않고 해역내 표층류가 전반적으로 이안, 동류 함에 따라 매우 낮다. 고흥반도 남쪽과 소리도$\~$욕지도 사이는 하계와 같은 warm streamer는 존재하지 않고, 욕지도 남쪽에 연안수 확장에 따른 보류 혹은 약화된 warm strea-mer의 형태로 소형 warm eddy가 출현한다 (Fig. 16 Case November) 소리도 서쪽의 남해 연안수역은 부유물질, 영양염, 클로로필의 농도가 동쪽의 소리도$\~$거제도 연안에 비해 높다. 소리도$\~$욕지도 연안은 warm streamer 유입에 의한 좌선환류의 약화로 하계와 같은 높은 염양염 농도역은 없으나, 욕지도 남쪽 warm eddy 역 주변에 농도가 높다. 식물 플랑크톤의 양은 하계보다 작으나 Copepod 개체수는 증가 해, 멸치 자어의 초기 생잔에 필요한 먹이 조건은 양호하다. 그러나 산란과 난$\cdot$자어의 연안 수송이 거의 이루어지지 않아 멸치 어장은 대마난류계수가 연안과 가까운 거제도와 대마도 주변으로 이동된다.

• 대기
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• 제27권4호
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• pp.445-453
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• 2017

This study investigates turbulent flow around a square cylinder mounted on a flat surface at high Reynolds number using a large-eddy simulation (LES) model, particularly focusing on vortex streets behind the square cylinder. Total 9 simulation cases with different inflow wind directions, inflow wind speeds, and cylinder widths in the x- and y-directions are considered to examine the effects of inflow wind direction, speed, and cylinder widths on turbulent flow and vortex streets. In the control case, the inflow wind parallel to the x-direction has a maximum speed of $5m\;s^{-1}$ and the width and height of the cylinder are 50 m and 200 m, respectively. In all cases, down-drafts in front of the cylinder and updrafts, wakes, and vortex streets behind the cylinder appear. Low-speed flow below the cylinder height and high-speed flow above it are mixed behind the cylinder, resulting in strong negative vertical turbulent momentum flux at the boundary. Accordingly, the magnitude of the vertical turbulent momentum flux is the largest near the cylinder top. In the case of an inflow wind direction of $45^{\circ}$, the height of the boundary is lower than in other cases. As the inflow wind speed increases, the magnitude of the peak in the vertical profile of mean turbulent momentum flux increases due to the increase in speed difference between the low-speed and high-speed flows. As the cylinder width in the y-direction increases, the height of the boundary increases due to the enhanced updrafts near the top of the cylinder. In addition, the magnitude of the peak of the mean turbulent momentum flux increases because the low-speed flow region expands. Spectral analysis shows that the non-dimensional vortex generation frequency in the control case is 0.2 and that the cylinder width in the y-direction and the inflow wind direction affect the non-dimensional vortex generation frequency. The non-dimensional vortex generation frequency increases as the projected width of the cylinder normal to the inflow direction increases.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권2호
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• pp.137-145
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• 2008

진동하는 에어포일의 항력계수 변화에 미치는 레이놀즈수 영향을 조사하기 위한 실험적 연구가 수행되었다. NACA 0012 에어포일은 ${\pm}6^{\circ}$의 진동 진폭을 갖고, 1/4 시위를 기준으로 피칭운동을 하도록 하였다. 실험조건에서 자유흐름속도는 1.98, 2.83 그리고 4.03 m/s이며, 이를 근거로 한 시위길이 레이놀즈수는 각각 $2.3{\times}10^4$, $3.3{\times}10^4$, $4.8{\times}10^4$이다. 항력계수는 근접후류에서 2축 열선프로브(X-type, 55R51)로 측정된 평균속도 분포로부터 산출되었다. 레이놀즈수 2.3×104에서 항력계수는 음(-)의 댐핑(negative damping)을 보이며, 에어포일이 공기력에 의해 가진 될 수 있는 불안정한 상태를 나타내었다. 반면에 레이놀즈수가 $3.3{\times}10^4$에서 $4.8{\times}10^4$이다로 증가하면서 항력계수 곡선은 양(+)의 댐핑(positive damping)을 나타내었다. 따라서 항력계수 변화는 레이놀즈수 $2.3{\times}10^4$와 $4.8{\times}10^4$ 사이에 상당한 차이가 있다는 것을 나타낸다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제15권2호
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• pp.401-415
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• 1998

1998년 6월 11일 오전 10시(KST)에 태안 반도(37。N, 126。E)에서 발사된 국산 로켓 KSR-II는 73km에서 130km고도에 걸쳐 전자 밀도, 전자 온도, 부동 전위 등을 관측하는데 성공하였다. 이 지역은 이온 층의 E-region에 해당하는 지역으로 전자 온도가 낮고 특히 Probe의 오염 효과에 의해 오차가 생길 수 있기 때문에 전자 온도에 대한 정확한 데이터를 얻기가 쉽지 않다. 본 실험에서 사용된 장비는 Langmuir Probe (LP)와 Electron Temperature Probe (ETP)로 두 가지 서로 다른 probe를 통해 얻은 전자 온도를 비교하여 검증된 전자 온도를 구할 수 있었다. 실험 결과 전자 밀도는 약 90km지점에서 급격히 증가하여 약 102km지점에서 최대 전자 밀도를 갖고 이 이상의 고도에서는 점차 감소하는 것으로 나타났다. 이는 최대 전자밀도가 110km에서 나타나는 IRI(International Reference Ionosphere)95-model이나 PIM(Parameterized Ionospheric Model)과 비교해 보면 다소 낮은 고도에서 최대 전자 밀도가 존재하였음을 알 수 있으며 측정된 값은 모델 계산에 비해 약간 큰 값을 갖는 것으로 나타났다. 한편 ETP로 측정된 전자 온도는 200$^{\circ}$K에서 700$^{\circ}$K에서 LP에 의한 교란 효과로 추정되는 요동현상을 보였으며 이를 제외하면 전자 온도가 고도에 따라 다소 증가하는 경향을 볼 수 있었다. LP를 통해 구한 전자 온도는 125km이상의 고도에서 ETP를 통하여 구한 전자 온도와 어는 정도 일치한다는 점에서 신뢰할 만한 측정값을 얻었다고 판단된다.

• 한국패류학회지
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• 제30권1호
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• pp.9-15
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• 2014

완도에서 주로 사용되는 4열 10행의 가두리 1조를 조합한 형태로 구성된 PE프레임의 내파성 전복가두리를 1/20로 축소하여 모형을 만들고 유체흐름 가시화 실험을 통해 전복가두리 주위의 해수의 흐름을 파악했다. 실험의 결과를 검증하기 위해 노화도 현장의 전복양식 가두리의 내부와 외부의 유속을 측정하였다. 연구의 결과는 아래와 같다. 1. 모형실험에서 전복가두리에 입사하는 해수는 대부분 첫 번째 단위 가두리 (칸) 를 통과하지 못하였다. 2. 모형 전복가두리 중앙 부위에서는 가두리에서 수조바닥으로 향하는 흐름을 관측하였다. 3. 모형 전복가두리의 외측 열을 빠져나가는 유체의 유속이 내측 열을 빠져나가는 유체의 유속보다 빨랐다. 4. 노화도의 현장 양식가두리의 2 m앞의 조류의 유속은 0.11 m/sec였지만 가두리 칸 내부의 유속은 0.0009 m/sec로 거의 움직임이 없었다. 5. 현재의 전복가두리 형태는 해수의 유통이 원활하지 않아 가두리 내부로 새로운 해수를 공급하기 어려울 것으로 판단된다.