• Coupled systems mechanics
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• 제8권2호
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• pp.129-146
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• 2019

The main goal of this work is to develop a numerical simulator to study an isothermal single-phase two-component flow in a naturally fractured oil reservoir, taking into account advection and diffusion effects. We use the Peng-Robinson equation of state with a volume translation to evaluate the properties of the components, and the discretization of the governing partial differential equations is carried out using the Finite Difference Method, along with implicit and first-order upwind schemes. This process leads to a coupled non-linear algebraic system for the unknowns pressure and molar fractions. After a linearization and the use of an operator splitting, the Conjugate Gradient and Bi-conjugated Gradient Stabilized methods are then used to solve two algebraic subsystems, one for the pressure and another for the molar fraction. We studied the effects of fractures in both the flow field and mass transport, as well as in computing time, and the results show that the fractures affect, as expected, the flow creating a thin preferential path for the mass transport.

• 한국대기환경학회지
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• 제22권1호
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• pp.73-84
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• 2006

Hazardous Air Pollutants (HAPs) are characterized by being relatively heavier and denser than that of ambient air due to the various reasons such as higher molecular weight, low temperature and other complicated chemical transformations (Witlox, 1994). In an effort to investigate transport and diffusion from instantaneous emission of heavy gas, Lagrangian Particle Dispersion Model (LPDM) coupled with the RAMS output was employed. Both deposition process and buoyancy term were added on the atmospheric diffusion equations of LPDM, and the locations and concentrations of dense gas particle released from instantaneous single point source (emitting initially for 10 minutes only) were analyzed. The result overall shows that adding deposition process and buoyancy terms on the diffusion equation of LPDM has very small but detectable effect on the vertical and horizontal distribution of Lagrangian particles that especially transported for a fairly long traveling time. Also the slumping of dense gas can be found to be ignored horizontally compared to the advection by the horizontal wind suggesting that it was essential to couple the Lagrangian particle dispersion model coupled with the RAMS model in order to explain the dispersion of HAPs more accurately. However, during the initial time of instantaneous emission, buoyancy term play an important role on the vertical locations of dense particles for near surface atmosphere and around source area, indicating the importance of densities of HAPs in the beginning stage or short duration for the risk assessment of HAPs or management of heavy vapors during the explosive accidents.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.621-628
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• 1997

하상 굴착 공사는 골재 채취, 토사준설, 교량 건설 또는 하천을 횡단하여 매설하는 관로 공사 등 여러 가지 경우에 이루어지고 있다. 이러한 하상 굴착 공사 과정에서 발생하는 다량의 부유물질(SS)은 수질을 오염시키며 환경에 악영향을 미치게 된다. 본 논문에서는 현장 여건상 정교한 수치해석모형을 적용할 수 없는 경우에, 2차원 이송-확산 모형을 단순화하여 유도한 Fick 확산 모형에 의하여 부유물질의 농도를 산정하고 오탁 방지 시설 설치에 따른 부유물질 농도의 저감 효과를 평가하는 방법을 검토하였다. 강원도 동해시에 위치한 전천의 송유관로 매설공사를 대상으로, Fick 확산 모형이 하상 굴착으로부터 발생하는 부유물질의 농도 산정과 오탁방지막의 설치에 따른 오염 저감 효과를 사전에 예비적으로 평가하는 실무적인 방법이 될 수 있음을 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권4호
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• pp.349-360
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• 2012

본 연구에서는 3차원 점성 흐름에 적용될 수 있는 비정수압 자유수면 모형을 수평방향 직교 곡선좌표계에서 개발하였다. 개발된 수치모형은 엇갈린 격자를 사용함으로써 발생되는 자유수면에서의 경계조건 종결 문제를 수면층 방정식을 도입하여 해결하였으며, 난류의 유동 해석을 위한 폐합식으로 등방성의 k-${\varepsilon}$ 난류모형을 이용하였다. 본 연구에서 운동량방정식은 이송-확산항만으로 중간단계의 유속을 예측하고, 압력 및 중력을 포함하는 생성항과 연속방정식을 결합하여 다음 시간단계의 유동장을 결정하는 계산 단계 분리법을 이용하였다. 수치모형의 적용성 평가를 위하여 폐쇄된 2차원 수조에서의 취송류, 급경사를 가지는 2차원 수로에서의 흐름, 원심력에 의한 이차류 흐름특성 분석을 위한 3차원 급변 만곡류에 대한 모의를 실시하였다. 수치모의 예측치는 수리모형 실험값과 수위, 유속, 난류특성 등에서 일치하는 양상을 보이는 것이 확인되었다.

• 한국환경농학회지
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• 제8권1호
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• pp.37-46
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• 1989

본 연구는 호소의 2차원 수질해석을 위해 흐름의 기본 방정식과 확산이송 방정식에 유한요소법을 도입하여 모의한 것으로, 얻은 결론은 다음과 같다. 1.단순화된 1차원 수로에서의 모형검정 결과 수치해와 정확해가 거의 일치하므로 모형의 알고리즘이 잘 구성 되었음이 입증되며, 적용결과 실측치와의 비교에서도 만족할만한 결과가 도출되어 모형의 적용 가능성이 시사되었다. 2. 삽교호의 BOD, COD, T-N, T-P, 및 SS의 농도분포가 2차원적으로 해석되었다. 3. 비점오염원의 비중이 높아 오염부하량 산정이 어려운 T-N, T-P를 사용하지 않고 COD를 모의 하므로서 부영양상태를 예측할 수 있도록 하였다. 본 연구결과는 하구언 및 방조제 등으로 인한 호수와 같이 수심에 비해 폭이 넓은 자연수역의 수질 해석에 적용될 수 있으며 이를 활용하므로서 용수취수지점의 선택, 하천 방류수의 처리기준 선정등, 수자원의 효율적인 이용 관리와 수질 대책 수립에 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.607-616
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• 1999

비보존성 오염물질의 종확산에 관한 수치모형을 개발하였다. 계산기법으로는 종확산 방정식을 이송, 감쇠 및 확산 방정식으로 분리하고, 이들 방정식을 1/3 시간 간격에 대하여 번갈아 계산하는 단계분리 유한차분기법을 사용하였다. 이송방정식에 대해서는 Holly-Preissmann 기법을, 감쇠방정식에 대해서는 해석적 방법을, 확산방정식에 대해서는 Crank-Nicholson 기법을 각각 사용하였다. 오염물질이 불균일 흐름 내로 연속적으로 유입되는 경우 및 균일 흐름 내로 순간적으로 부하되는 경우에 대한 종확산 문제에 모형을 적용하여 계산결과를 정확해와 비교함으로써 모형을 검증하였다. 또한 감쇠방정식의 수치해법으로써 Euler 방법을 사용하는 기존의 모형에 계산결과를 비교하였다. 감쇠계수가 커질수록 본 모형이 기존의 모형에 비하여 더욱 정확한 계산결과를 나타내었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제50권6호
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• pp.450-457
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• 2013

For the design guide of a vessel operating in cold region, numerical analysis was carried out to evaluate the weather-tight door which installed the heating cables by using ANSYS 13.0 Transient Thermal. The numerical analysis was performed by considering Advection-Diffusion equation. This study based on the experimental results of 'A study on Anti-Icing Technique for Weather-Tight Door of Ice-Strengthened Vessels'(Jeong, et al., 2011a) in KIOST. For validation of the numerical analysis results, the cold chamber experimental data measured by the heat sensors in certain location of the weather-tight door was used. The external environmental temperature which varies from $5^{\circ}C$ to $-55^{\circ}C$ was considered in numerical analysis. Also three different heating cables which have the heat capacity of 33W/m, 45W/m and 66W/m were adapted for the design parameters to be the most efficient and guidelines for anti-icing design of the weather tight door.

• 방사성폐기물학회지
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• 제10권4호
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• pp.237-246
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• 2012

본 연구에서는 콜로이드와 핵종의 복합이동에 관한 수치모델을 개발하였다. 콜로이드와 핵종의 반응-이동 지배방정식을 풀기 위하여 Operator Splitting Method 중 Strang의 분리 SNI 방식을 수치해석 방법으로 채택하였고 이는 MATLAB을 이용하여 코드화 되었다. 개발된 수치모델은 용질의 이동 및 분산만을 고려한 해석해를 통한 검증과정에서 피어슨 상관계수의 제곱값($r^2$)이 0.99 이상으로 나타나 모델의 정확성이 입증되었다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제3권2호
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• pp.51-59
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• 1996

지하 LPG 저장시설과 같은 지하수에 의존하는 시설물 인접지역에 폐기물매립장이 설치될 경우, 침출수 누출로 인한 지하수오염 예측 및 오염방지 대책수립이 요구되고, 이를 위한 지하수유동 및 용질 이동(Mass Transport) 해석을 실시하게 된다. 본 연구에서는 현재 U 지역 석유화학공단내에서 발생된 상기 와 같은 내용의 문제점을 해결하기 위하여 해석학적 해석 및 수치해석에 의한 침출수이동 예측을 실시하였으며 침출수제어 공법을 검토하였다. 해석학적 해석은 입력요소를 이송(Advenction)요인과 분산 (Dispersion)요인으로 구분하여, Peclet 수로 부터 각 요인의 침출수이동에 미치는 영향을 분석 검토하였으며, 보존성용질 이송확산 방정식으로부터 입력요소 변화율과 침출수이동속도 변화율의 관계를 함수식으로 도출하여, 입력요소 변화에 따른 침출수 이동속도 변화를 간단히 예측할 수 있었다. 수치해석은 지하수유동 및 용질이동 해석용 FEM 프로그램인 AQUA2D를 이용하여 침출수이동 예측을 위한 수치모의를 실시하였다. 침출수제어공법 검토를 위해서 3D 불연속체모형을 모의하고 모의된 모형을 대상으로 지하수유동해석을 실시하여 암반내 열극(Fracture)의 상호 연결성 분석을 통한 수벽(Water Curtain) 시스템의 타당성을 분석하였다. 해석학적 해석 및 수치모의 결과, 폐기물매립장으로 부터 지하 LPG 저장기지로 침출수가 30년 이내로 유입되는 것으로 예측되었으며, 이를 방지하기 위한 침출수 제어공법으로는 수직수벽 시스템이 효율적인 것으로 예측되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.181-193
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• 2000

본 논문에서는 파랑이 존재할 때 모래결위에서의 흐름과 부유사의 거동에 관하여 기술한다. 새로운 수치모형시스템을 구축하였으며 이를 규칙파랑을 이용한 기존 실험실 실험조건과 가상적불규칙파랑조건에 적용하였다. 흐름장 계산은 SMAC 방법에 근거한 프로그램 SOLA를 Kim 등(1994)이 일부 수정하여 제시한 프로그램을 사용하였다. 흐름계산 부모형은 x-z 면에서의 연속방정식과 Reynolds의 운동방정식을 기본방정식으로 한다. 흐름부모형으로 파랑궤적도, 전단응력, 압력의 분포를 계산하였다. 모형실험결과 중 수직방향궤적도는 관측자료와 잘 일치하였다. 퇴적물이동 부모형은 부유사의 이류확산을 나타내는 식을 기본방정식으로 한다. 수치기법은 분리기법을 이용하며, 모래결 표면으로부터 퇴적물이 연행되어 유체내로 투입된다. 규칙파랑 실험조건에 수치모형을 적용한 결과, 부유사농도의 연직분포가 Deltaflume의 실험자료와 유사하게 재현되었다. 가상적인 불규칙 파랑조건에 모형을 적용한 결과 부유사농도의 높게, 부유사확산 범위가 더 넓게 예측되었다.