• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.1-9
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• 2013

본 연구에서는 강섬유와 FRP 시트에 의한 충격 저항성능 향상 효과를 평가하기 위하여 고속 충격하중을 받는 2방향 RC 슬래브에 대한 유한요소 해석을 수행하였다. 유한요소 해석 프로그램으로는 충격해석에 탁월하다고 알려진 LS-DYNA를 사용하였으며, 실험결과와의 비교를 위하여 핀란드 VTT 연구소에서 수행한 고속 충격 실험과 동일한 조건으로 해석을 수행하였다. $2100{\times}2100{\times}250$ mm의 RC 슬래브에 강 (steel)발사체를 통해 충격하중을 가하였으며 발사체의 무게는 47.5kg, 속도는 134.9m/s였다. 본 연구에서는 별도의 재료부재에 대한 충격실험을 통해 해석에 사용할 재료 모델을 검증하였다. 본 해석에서는 SFRC의 비선형적 연화 현상을 모사하기 위해 elastic-plastic hydro model을 적용하였으며, 보통콘크리트와 FRP의 재료모델을 모사하기 위해서 concrete damage model과 orthotropic elastic model을 각각 사용하였다. 해석 결과, 제안된 해석 기법은 충분한 신뢰성을 가지고 있으며, 보강 재료와 보강 기법의 유효성을 평가하는데 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 강섬유와 FRP Sheets 보강방법은 고속충격하중에서 우수한 충격 저항 성능을 보여주는 것을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제12권1호
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• pp.35-51
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• 2002

본 논문은 화산암지역에 건설되는 비축기지를 대상으로 지표지질조사, 지표단열조사, 시추조사, 수리시험 결과 등을 토대로 지하수유동 수치모델 해석을 통하여 저유공동의 기밀성 요건을 만족시킬 수 있는 수벽시스템을 설정하고, 이러한 시스템 하에서의 공동유입량과 인접시설과의 수리간섭 영향을 평가하였다. 수리지질 안정성 해석을 위한 접근방법 3차원 연속체 수치모델링과 더불어 이의결과를 비교 또는 보완하기 위한 단열망 모델링 해석방법을 병행하였다. 저유공동의 심도를 결정하고 투수성단열의 확률적인 상호연결성 정도를 계산한 결과와 연직 수리경사, 수벽공 효율성, 저유공동과 수벽시스템간 이격거리 등의 제반 요건을 만족시키는 수벽시스템을 계산하였다. 연속체 모델에 의한 저유공동으로의 누수량은 건설기간 중에는 130 ~ 140m$^3$/day, 운영 중에는 약 120m$^3$/day일 것으로 예측되었고, 단열망 모델에서는 80~175m$^3$/day의 범위인 것으로 계산되었다. 신규 시설의 건설로 인하여 기존 시설지구의 함양유역 감소가 불가피하고, 이로 인하여 지하수위 강하 및 유동량의 감소가 발생될 것으로 예상되므로, 보수적인 관점에서 기준 지하수위를 유지하기 위하여 인공적인 수압을 가해줄 수 있는 별도의 지상 혹은 지하의 수직 수벽시스템이 요구된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.8-13
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• 2018

외부 충격에 대한 연료탱크의 구조 건전성을 확인하기 위해서는 연료탱크 내부 연료의 거동과 그에 따른 영향성을 파악할 수 있는 유체-구조 연성해석을 수행해야 한다. 과거에는 유체-구조 연성해석을 수행하기 위해서는 상당한 전산자원과 과도한 계산시간이 필요하여 수치해석 결과를 도출하기까지 많은 제약이 있었다. 하지만, 최근 컴퓨터 성능이 획기적으로 향상되어 유체-구조 연성해석 등의 복잡한 수치해석이 가능하게 되었다. 유체-구조 연성해석을 위해 주로 사용되는 방법은 ALE(Arbitrary Lagrangian and Eulerian)와 입자법(Smoothed Particle Hydrodynamic)이 있다. 두 방법에는 상호 장단점이 있기 때문에 수치해석의 목적에 따라 적합한 방법을 적용하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 ALE을 적용하여 연료탱크 충돌충격 시험 수치모사를 수행하였다. 수치해석 목적은 충돌충격하중에 의해 컨테이너 내부에 장착된 연료탱크의 파손 가능성을 확인하는 것인데, 수치해석의 결과로 연료탱크 내부의 유체 거동을 파악하고, 충격하중에 의해 연료탱크와 컨테이너 구조물에서 발생하는 응력을 계산하여 연료탱크 파손 여부에 따른 내부 유체의 누설 가능성을 제고하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권6호
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• pp.742-750
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• 2020

선체 부가물에서 발생하는 유동소음은 자체소음 관점에서 소나의 성능과 직결되고, 추진기 및 방향타와 상호작용을 통해 2차 소음원을 야기해 근접장 범위의 엄밀한 분석이 요구된다. 하지만 유동소음 해석에 적용되는 기존의 음향상사법은 음향 신호의 전파를 직접 모사하지 않는 간접법에 해당해 회절, 반사, 산란 특성을 고려할 수 없으며, 근접장 해석이 제한적이다. 본 연구에서는 격자 볼츠만 기법을 적용해 수중환경 유동소음의 전파과정을 직접 모사하였다. 격자 볼츠만 기법은 분자의 충돌과 흐름 과정을 통해 유동소음을 해석하는 기법으로, 압축성과 낮은 소산율, 낮은 분산율의 특성을 가지고 있어 소음해석에 적합하다. 선체 부가물 형상을 대상으로 RANS 해석을 통해 유동소음원을 도출하고, 유동-음향 경계면을 적용한 격자 볼츠만 기법으로 유동소음의 전파과정을 직접적으로 모사했다. 도출된 결과를 수음점의 위치에 따라 FW-H 결과 및 유체동압력 결과와 비교를 통해 근접장에서 타 기법 대비 격자 볼츠만 기법의 유용성을 확인했다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권4호
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• pp.256-262
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• 2009

도시지역 비점오염부하를 저감하는 장치 중에서 수리동력학적 분리장치(HDS)는 가장 많이 이용되고 있다. 본 연구에서는 HDS장치 유형 중에서 Vortex Screen 장치를 실험실 규모로 개발 및 제작하여 강우유출수 처리특성을 분석하였다. 강우유출수내 입자물질을 모의하기 위하여 실험에 사용한 시료는 합류식 하수관거의 맨홀 바닥 퇴적물질, 도로변 측구의 퇴적물질, 소각장 fly ash, polyvinyl chloride (PVC)분말 등의 시료를 대상으로 하였다. 유입유량의 변화를 주었을 때 처리장치 본체에서 약 2분이 경과한 후 안정된 상태에서 유입수와 유출수 시료를 동시에 채수하였다. 수면적부하율은 110∼1,550 $m^3/m^2$ day의 범위로 운전하였으며, 유입수 SS농도의 범위는 141~1,986 mg/L로 하였다. Vortex Screen을 이용하여 다양한 입경과 밀도들 가진 입자들을 대상으로 수면적부하율과 하부배출유량비를 운전조건으로 하여 처리특성을 분석한 결과 제거효율에 영향을 주는 인자 중, 월류유량에 대한 하부배출유량 비율($Q_U/Q_O$), $Q_U/Q_O$값이 10%에서 20% 증가 시 SS 제거효율은 6% 증가하는 특성을 나타내었다. 도시지역의 대표적인 입경을 가진 퇴적물질 125<$d_p$<300 ${\mu}m$를 대상으로 처리능을 분석한 결과 SS, COD 제거효율 범위는 각각 68.0~ 81.0%, 53.1~71.9%를 나타내었다. 수면적 부하율이 증가함에 따라 처리효율은 유입부 유도판을 설치한 경우가 설치하지 않은 경우보다 10~20% 향상되는 것으로 분석되었다.

• 한국물환경학회지
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• 제36권4호
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• pp.284-299
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• 2020

Dam reservoirs play a particularly crucial role in processing the allochthonous and the autochthonous dissolved (DOC) and the particulate (POC) organic carbon and in the budget of global carbon cycle. However, the complex physical and biogeochemical processes make it difficult to capture the temporal and spatial dynamics of the DOC and the POC in reservoirs. The purpose of this study was to simulate the dynamics of the DOC and the POC in Daecheong Reservoir using the 3-D hydrodynamics and water quality model (AEM3D), and to quantify the mass balance through the source and sink fluxes analysis. The AEM3D model was calibrated using field data collected in 2017 and showed reasonable performance in the water temperature and the water quality simulations. The results showed that the allochthonous and autochthonous proportions of the annual total organic carbon (TOC) loads in the reservoir were 55.5% and 44.5%, respectively. In season, the allochthonous loading was the highest (72.7%) in summer, while in autumn, the autochthonous loading was the majority (77.1%) because of the basal metabolism of the phytoplankton. The amount of the DOC discharged to downstream of the dam was similar to the allochthonous load into the reservoir. However, the POC was removed by approximately 96.6% in the reservoir mainly by the sedimentation. The POC sedimentation flux was 36.21 g-C/㎡/yr. In terms of space, the contribution rate of the autochthonous organic carbon loading was high in order of the riverine zone, the transitional zone, and the lacustrine zone. The results of the study provide important information on the TOC management in the watersheds with extensive stagnant water, such as dam reservoirs and weir pools.

• 공업화학
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• 제24권6호
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• pp.656-662
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• 2013

원자력발전소의 2차 계통수 중에 존재하는 철산화물(magnetite)은 열전달 튜브의 표면에 침착(fouling)되어 열전달 성능을 떨어뜨리거나 부식을 유발한다. 이와 같은 문제를 방지하기 위해, 원전 2차 계통수 중에 고분자 분산제(polymeric dispersant) 주입을 통해 철산화물의 분산 안정성 향상을 도모하는 연구를 수행하였다. 카르복실기(-COOH, carboxyl group)를 함유한 3종의 음 이온성 고분자(PAA, PMA, PAAMA)를 선정하였으며, 이들에 농도변화(1~1000 ppm)에 의한 마그네타이트 분산 특성을 평가하기 위해 침강시험, 투과율 측정, 입도 측정, 제타전위 측정을 수행하였다. 고분자 분산제는 수용액 중 철산화물 분산안정성에 큰 영향을 미쳤다. 분산제가 주입되면 분산 안정성이 향상되는 경향을 보였으나, 분산제 농도 증가에 따라 마그네타이트의 분산 안정성이 선형적으로 비례하여 증가하지 않았다. 이는 임계 분산제 농도 이상에서는 철산화물 사이의 응집(agglomeration)이 발생하기 때문인 것으로 사료된다. 분산안전성 향상 효과는 분산제-철산화물의 농도비(ppm, 분산제/마그네타이트)가 0.01~0.1 범위에서 현저하였다. 분산제 주입을 통한 철산화물 제거 효과를 최대화하기 위해서는 적용 환경 특성, 철산화물 농도, 분산제 농도 및 철산화물-분산제 농도비의 최적화가 필요한 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권12호
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• pp.1187-1198
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• 2008

국내 많은 저수지들과 그 하류하천은 높은 탁도를 가진 물의 장기적인 방류로 인해 수자원 이용과 수생태계 관리에 많은 어려움을 겪고 있다. 탁도($C_T$)는 물의 탁한 정도를 나타내는 척도로써, 수질과 수환경의 건강을 평가하는 매우 중요한 지표로써 광범위하게 사용되어 왔지만, 모형의 검증에 필요한 실험 자료의 부족으로 인해 탁도 모델링에 대한 연구는 지금까지 매우 부족하였다. 본 연구의 목적은 광범위한 현장 실측자료를 이용하여 성층화된 대청호로 유입한 탁수의 밀도류 거동 모의를 위한 3차원 수리-입자동력학 연동 수치모형인 ELCOM-CAEDYM의 적용성을 검증하는데 있다. 입자크기에 따라 구분된 3개 그룹의 부유물질 (SS) 농도가 모형의 모의변수로 사용되었으며, 모형 변수인 SS와 저수지내 실측값의 $C_T$의 변환을 위해 저수지 지점별로 측정한 SS-$C_T$ 상관관계를 사용하였다. 모의결과는 2004년에 대청호의 회남과 댐앞 지점에서 수심별로 실측한 수온과 탁도 자료와 비교함으로써 검증하였다. 모형은 저수지의 성층구조, 탁수를 포함한 하천 밀도류의 시간에 따른 진행과정을 잘 재현하였으며, 탁도의 수직분포와 크기도 실측값과 부합하였다. 본 연구에서 제시한 3차원 수치모형과 탁도 모델링 방법론은 유사한 탁도 문제를 가지고 있는 다른 저수지에서도 탁수의 최적관리를 위한 지원 도구로써 사용 가능하다고 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권3호
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• pp.151-164
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• 2013

본 연구에서는 한강수계에 대하여 다차원 시변화 유기물 및 영양상태 모델을 적용하여 2007년에 관측된 수질 자료를 이용해 그 재현성을 검토하였다. 모델 적용 결과 TN, TP, Chl-a, BOD 농도의 시변화를 모델이 적절히 재현하고 있는 것으로 나타났다. 따라서 본 모델 시스템은 한강수계 내 하천-호수 연속 시스템에 대하여 수리 및 수온 해석뿐만 아니라 유기물 및 영양상태 해석에도 적용이 가능한 것으로 판단된다. 모델 보정 결과를 바탕으로 TN, TP, Chl-a, BOD에 대한 한강수계 내의 시 공간적 농도 변화를 분석하였다. 모델은 호수 구간 표층과 하천 구간에 대하여 각 구간별로 수질의 시변화를 적절히 모의하였고 이를 통하여 한강수계 내의 공간적 농도 분포를 비교하는 것이 가능했다. 본 연구에서 구축한 다차원 시변화 모델 시스템은 하나의 모델로 팔당호와 그 상류 수계의 수질을 통합적으로 분석하는 것이 가능하므로, 한강 수계에 대한 통합적인 수질 관리에 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.11-23
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• 1997

본 논문은 선박용 프로펠러 날개단면의 개발 과정을 다루고 있다. 2차원 날개단면의 유체역학적 특성은 캠버 및 두께 분포, 앞날 반경 등 기하학적 형상에 따라 달라진다. 2차원 날개단면 주위의 전 유장을 난류로 고려한 후 해석하기 위해 유한 체적법에 의한 Reynoles time averaged Navier-Stockes 방정식을 이용한 수치해석 기법을 개발하였다. 본 연구에서는 날개단aus 표면에 보다 많은 계산점을 주면서도 받음각의 변화에도 격자계 생성이 용이한 O-Type 격자계를 채택하였고, 전 유동장은 k-${\varepsilon}$ 난류 모형을 적용하여 해석하였다. 본 연구에서 개발된 수치해석 기법은 NACA0012의 실험 결과와 비교하여 계산 정도를 확인하였다. 본 연구에서는 낮은 항력을 갖는 고효율 날개단면 개발을 목표로, 항력이 양호한 날개단면은 공동 터널에서 양력, 항력 및 공동 특성 실험을 수행하였으며, 수치 해석 결과와도 비교하였다. 본 연구를 통하여 개발된 2차원 날개단면 해석용 수치 유체역학 코드는 실험 결과와 잘 일치하고 있음을 알 수 있었다. 이상의 과정을 통하여 기존의의 날개단면인 NACA66 두께 분포와 a=0.8 mean line 캠버를 갖는 KH13보다 효율뿐만 아니라 공동 특성도 우수한 단면인 KH28을 개발할 수 있었다. 새로운 날개 단면인 KH28은 선박용 프로펠러에 적용하기 위한 연구가 지속되어야 하며, 한편 낮은 받음각에서 양-항력 추정의 정확도를 높이기 위해서는 개발된 수치해석 코드에 2-경계층 모형이 적용되어야 할 것으로 본다.