• 한국농공학회논문집
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• 제53권1호
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• pp.29-36
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• 2011

HPAI (High pathogenic avian influenza) which is a disease legally designated as an epidemic generally shows rapid spread of disease resulting in high mortality rate as well as severe economic damages. Because Korea is contiguous with China and southeast Asia where HPAI have occurred frequently, there is a high risk for HPAI outbreak. A prompt treatment against epidemics is most important for prevention of disease spread. The spread of HPAI should be considered by both direct and indirect contact as well as various spread factors including airborne spread. There are high risk of rapid propagation of HPAI flowing through the air because of collective farms mostly in Korea. Field experiments for the mechanism of disease spread have limitations such as unstable weather condition and difficulties in maintaining experimental conditions. In this study, therefore, computational fluid dynamics which has been actively used for mass transfer modeling were adapted. Korea has complex terrains and many livestock farms are located in the mountain regions. GIS numerical map was used to estimate spreads of virus attached aerosol by means of designing three dimensional complicated geometry including farm location, road network, related facilities. This can be used as back data in order to take preventive measures against HPAI occurrence and spread.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제17권5호
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• pp.56-67
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• 2012

In the present study, an enhanced subsurface prediction algorithm based on a non-parametric geostatistical model and a history matching technique through Gibbs sampler is developed and the iterative prediction improvement procedure is proposed. The developed model is applied to a simple two-dimensional synthetic case where domain is composed of three different hydrogeologic media with $500m{\times}40m$ scale. In the application, it is assumed that there are 4 independent pumping tests performed at different vertical interval and the history curves are acquired through numerical modeling. With two hypothetical borehole information and pumping test data, the proposed prediction model is applied iteratively and continuous improvements of the predictions with reduced uncertainties of the media distribution are observed. From the results and the qualitative/quantitative analysis, it is concluded that the proposed model is good for the subsurface prediction improvements where the history data is available as a supportive information. Once the proposed model be a matured technique, it is believed that the model can be applied to many groundwater, geothermal, gas and oil problems with conventional fluid flow simulators. However, the overall development is still in its preliminary step and further considerations needs to be incorporated to be a viable and practical prediction technique including multi-dimensional verifications, global optimization, etc. which have not been resolved in the present study.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권12호
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• pp.1035-1042
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• 2014

엔진 마찰 저감은 엔진 개발의 중요한 항목이 되어왔다. 엔진의 기계적 마찰 손실 중 피스톤계의 마찰이 40~55%에 해당하고, 피스톤 부분의 마찰을 제거할 수 있다면 투입되는 전체 에너지의 5% 정도 향상시킬 수 있다. 엔진의 마찰 손실을 감소시키기 위해서 각 요소에서의 마찰 수준, 이에 영향을 미치는 인자에 대한 분석 및 다른 엔진들과의 비교분석이 필요하다. 하지만 기존 연구에서 마찰이 발생하는 윤활막의 연구들이 유체역학 바탕의 모델링에서 수행해 왔으나, 피스톤계의 윤활막이 크게는 마이크로에서 작게는 나노단위의 영역에 해당하므로 분자들간의 상호관계를 고려할 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 엔진 실린더 라이너를 따라 형성하는 유막의 운동을 미시적으로 접근하여 분자들간의 상호작용에 따른 마찰변화를 제시하고자 한다.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제14권4호
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• pp.1-8
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• 2017

The Down-the-Hole hammer is one of the pneumatic drill equipment used for grinding, drilling, and mining. One the advantages of which is that a reduction work efficiency at deep site are relatively small compared to other drilling methods. Due to the large vibration in the underground area, it is difficult to measure the performance of the hammer, and hammer testing requires substantial production cost and operating expenses so research on the development of the hammer is insufficient. Therefore, this study has developed a dynamic simulation model that apprehends the operating principles of an 8-inch DTH hammer and calculates performance data such as performance impact force, piston speed, and BPM. By using the simulation model, design factors related to strike force and BPM were selected, and the influence of each design factors on performance was analyzed through ANOVA analysis. As a result, be the most important for BPM and the strike force are position of upper port that push the piston in the direction of the bit and in BPM, the size of the empty space between the bits and the piston is the second most important design factor.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권6호
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• pp.1011-1025
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• 2017

The geological conditions surrounding the Jijiapo Tunnel of the Three Gorges Fanba Highway project in Hubei Province are very complex. In this paper, a 3-D physical model was carried out to study the evolution process of filling-type fracture water inrush and mud gush based on the conditions of the section located between 16.040 km and 16.042 km of the Jijiapo Tunnel. The 3-D physical model was conducted to clarify the effect of the self-weight of the groundwater level and tunnel excavation during water inrush and mud gush. The results of the displacement, stress and seepage pressure of fracture and surrounding rock in the physical model were analyzed. In the physical model the results of the model test show that the rock displacement suddenly jumped after sustainable growth, rock stress and rock seepage suddenly decreased after continuous growth before water inrushing. Once water inrush occured, internal displacement of filler increased successively from bottom up, stress and seepage pressure of filler droped successively from bottom up, which presented as water inrush and mud gush of filling-type fracture was a evolving process from bottom up. The numerical study was compared with the model test to demonstrate the effectiveness and accuracy of the results of the model test.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.44-44
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• 2015

저수지나 하천 사면에서 발생하는 산사태와 토석류는 저수지와 하천 수체에 충격을 가한다. 이로 인해 발생하는 수면 충격파는 전파되어 반대편 제방으로 파의 처오름 또는 댐 제체위로의 물넘이로 큰 피해를 줄 수 있다. 최근 외국에서는 2차원 충격파 생성 및 전파의 기본 과정을 구명하기 위한 실험적 연구가 이뤄지고 있으며, 이들 연구들은 충격파의 발생과 전파, 사면활동 물질과 수체의 상호작용 그리고 자유 수면과 유속분표의 발달에 대한 자세한 관측 자료를 제시하고 있다. 아울러 충격파에 영향을 주는 지배 매개변수를 제시하고 있다. 하지만, 이러한 실험적 연구의 최근 진보에도 불구하고, 이들 지배 매개변수를 고려한 충격파 지배공식들은 대상 지역의 복잡한 바닥 지형이나, 평면적 지형 변화를 단순한 추정치로만 고려하게 된다. 따라서 복잡한 지형조건에서 토석류와 수체의 상호작용과 수면 충격파의 전파를 합리적으로 해석하는 데는 한계가 있다. 이 경우 수치모델링 기법을 대안으로 적용할 수 있으나, 수치모델링은 수면에서 충격파의 전파와 수중에서 토석류의 전파를 동시에 모의해야 하고, 뉴턴 유체와 비뉴턴 유체의 특성을 동시에 고려해야하므로 수치해석 연구자들에게는 하나의 큰 도전사항이다. 이 연구는 경계면 포착기법을 이용한 계산유체동력학 기법을 이용하여 사면활동과 이로 인한 정지 수역에서의 충격파의 발생 및 전파를 재현하기 위한 수치 모델링 기법을 개발하는 것이 목적이다. 사면활동과 수면의 경계면을 포착하고 위치를 정립하기 위해서 VOF (volume of fluid) 경계면 재구축 기법을 이용한다. 지배 방정식은 비압축성(incompressible) 질량 보존방정식과 나비어-스톡스(Navier-Stokes) 방정식이며, 서로 다른 유체의 상(phase)애 대한 체적분할이송방정식을 이용한다. 큰와 모의 계열의 난류 모델링 기법을 적용하여 충격파의 전파와 붕괴에 대한 난류의 영향을 고려하였다. 토석류는 비뉴턴 흐름저항 관계식을 적용하여 그 흐름특성을 재현하였다. 이들 지배방정식은 2차 정확도의 유한체적법(finite volume method)을 이용하여 해석한다. 외국의 연구자들이 관측하여 제시한 길이 11 m 그리고 폭 0.5 m의 수로에서 발생한 충격파를 수치적으로 재현하여 개발된 모형의 실제 문제에 대한 적용성을 보여준다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.292-292
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• 2017

하천에서 주로 부유사의 형태로 이송되는 유사는 크게 점착성 유사와 비점착성 유사로 구분된다. 입자의 크기가 약 $63{\mu}m$이하인 유사는 입자 표면의 전자기적 점착력의 영향이 우세하여 유사입자들은 지속적인 응집현상을 겪는다. 응집 현상을 통해 유사의 가장 단위인 일차입자(Primary Particle)들은 하나의 커다란 덩어리인 플럭(Floc)을 형성한다. 응집현상이 중요한 이유는 형성된 플럭의 크기 및 밀도가 끊임없이 변화하는 데 있다. 크기와 밀도의 지속적인 변화로 인하여 유사의 부유에 직접적으로 관계하는 침강속도가 변화한다. 우리나라의 금강 및 낙동강의 하구는 점착성 유사가 지배적인 환경으로, 하구에서의 유사 이동을 살펴보기 위해서는 흐름 방향 및 연직방향으로의 흐름 특성(Hydrodynamics)변화와 응집 모형을 통한 응집 현상의 고려가 필수적이다. 이에따라, 본 연구에서는 흐름 방향 및 연직방향으로의 2차원 점착성 유사 이동모형에 관한 개념적 틀(Framework)을 제시한다. 2차원 점착성 유사 이동 모형의 개념적 틀은 기존의 1차원 연직 점착성 유사 이동 모형을 근간으로 한다. 모형에서 흐름을 구성하는 지배 방정식은 오일러-오일러 이상방정식(Eulerian-Eulerian Two-Phase Equation)을 통해 얻는다. 유사상(Sediment Phase, Dispersed Phase)와 유체상(Fluid Phase, Continuous Phase)는 혼합물 이론(Mxiture Theory)를 통해 하나의 혼합물 상(Mixture Phase)의 지배방정식으로 대표된다. 난류의 계산은 와점성 모형 중 -${\varepsilon}$모형을 통해 수행되며, 부유사의 농도는 유사의 이송-확산 방정식을 통해 모의된다. 입력된 흐름 조건을 따라 초기 흐름이 모의되면, 유체 내에서 시간에 따른 플럭의 크기가 계산된다. 플럭의 크기가 계산되는 과정에서 밀도와 침강 속도가 계산되며, 그 이후에 유체 내 유사의 농도가 계산된다. 난류 모의가 수행되고 난 이후에, 유속이 재계산 된다. 이러한 과정을 통해 흐름 방향 및 연직 방향으로의 유사 이동 모의가 가능한 2차원 점착성 유사 이동 모형이 개발될 수 있을 것이라고 생각된다.

• Biomaterials and Biomechanics in Bioengineering
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• 제2권3호
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• pp.127-141
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• 2015

Silver-based systems activated by low intensity direct current continue to be investigated as an alternative antimicrobial for infection prophylaxis and treatment. However there has been limited research on the quantitative characterization of the antimicrobial efficacy of such systems. The objective of this study was to develop a semi-mechanistic pharmacokinetic/pharmacodynamic (PK/PD) model providing the quantitative relationship between the critical system parameters and the degree of antimicrobial efficacy. First, time-kill curves were experimentally established for a strain of Staphylococcus aureus in a nutrientrich fluid environment over 48 hours. Based on these curves, a modified PK/PD model was developed with two components: a growing silver-susceptible bacterial population and a depreciating bactericidal process. The test of goodness-of-fit showed that the model was robust and had good predictability ($R^2>0.7$). The model demonstrated that the current intensity was positively correlated to the initial killing rate and the bactericidal fatigue rate of the system while the anode surface area was negatively correlated to the fatigue rate. The model also allowed the determination of the effective range of these two parameters within which the system has significant antimicrobial efficacy. In conclusion, the modified PK/PD model successfully described bacterial growth and killing kinetics when the bacteria were exposed to the electrically activated silver-titanium implant system. This modeling approach as well as the model itself can also potentially contribute to the development of optimal design strategies for other similar antimicrobial systems.

• 한국철도학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.169-174
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• 2013

고성능 EMU 열차의 형상 개선을 통한 공기저항 저감 효과를 알아보기 위하여 3차원정상 Navier-Stokes 방정식과 2방정식 난류 모델을 이용한 전산유체역학을 이용하여 수치해석을 수행하였다. 전산시뮬레이션에는 FLUENTTM ver.13과 Gambit 2.4.6이 사용되었으며, 기본 형상과 유선형으로 개선된 형상에 대하여 계산을 수행하였다. 또한, 터널 내 주행 시의 공기저항 특성을 살펴보기 위하여 개활지에서의 공기저항 계산도 수행하였으며, 차량 별 공기저항 기여도에 대한 분석도 수행되었다. 유선형으로 개선된 형상의 열차는 절편형 전두부와 돌출된 상부 및 하부구조를 가진 기본 형상 열차에 비하여 약 9.8%의 공기저항이 저감된 것을 확인하였으며, 공기저항 저감에 따른 주행저항의 저감은 시속 80km/h에서 약 4%에 이르는 것으로 나타났다.

• 대한조선학회논문집
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• 제56권4호
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• pp.361-372
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• 2019

The flow pattern of air layers and skin-friction drag reduction by air injection are investigated to find the suitable multiphase flow model using unstructured finite-volume CFD solver for the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations. In the present computations, two different multiphase flow modeling approaches, such as the Volume of Fluid (VOF) and the Eulerian Multi-Phase (EMP), are adopted to investigate their performances in resolving the two-phase flow pattern and in estimating the frictional drag reduction. First of all, the formation pattern of air layers generated by air injection through a circular opening on the bottom of a flat plate are investigated. These results are then compared with those of MMkiharju's experimental results. Subsequently, the quantitative ratios of skin-friction drag reduction including the behavior of air layers, within turbulent boundary layers in large scale and at high Reynolds number conditions, are investigated under the same conditions as the model test that has been conducted in the US Navy's William B. Morgan Large Cavitation Channel (LCC). From these results, it is found that both VOF and EMP models have similar capability and accuracy in capturing the topology of ventilated air cavities so called'air pockets and branches'. However, EMP model is more favorable in predicting quantitatively the percentage of frictional drag reduction by air injection.