• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권7호
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• pp.1386-1395
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• 2020

High fidelity nuclear reactor fuel assembly simulation using CFD method is an effective way for the structure design and optimization. The validated models and user practice guidelines play critical roles in achieving reliable results in CFD simulations. In this paper, the international benchmark MATiS-H is studied carefully and the best user practice guideline is achieved for the rod bundles simulation. Then a 5 × 5 rod bundles model in the advanced pressurized water reactor (PWR) is established and the detailed three-dimensional thermal-hydraulic characteristics are investigated. The influence of spacer grids and mixing vanes on the flow and hear transfer in rod bundles is revealed. As the coolant flows through the spacer grids and mixing vanes in the rod bundles, the drastic lateral flow would be induced and the pressure drop increases significantly. In addition, the heat transfer is enhanced remarkably due to the strong mixing effects. The calculation results could provide meaningful guidelines for the design of advanced PWR fuel assembly.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권12호
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• pp.71-82
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• 2018

본 연구는 측방이동으로 인한 구조물의 안정성에 영향을 주는 각 인자(성토 높이, 성토부로부터 지하매설물까지의 이격 거리, 연약지반의 깊이, 연약지반의 압축지수 및 팽창지수)별에 대한 합리적이고 경제성 있는 보강길이를 제시하였다. 이러한 결과들을 토대로 각 인자들의 영향 정도를 파악하고, 어떠한 인자가 측방이동에 가장 영향을 미치는가를 파악하였다. 유한요소 해석프로그램을 이용하여 연약지반 상에 성토가 이루어지는 경우의 단면을 모델링하여 해석을 수행하였으며, 연약지반의 보강은 심층혼합공법(DCM)을 이용하였다. 그 결과 성토 높이 증가에 따른 보강길이의 증가율은 약 9~50%, 연약지반 심도 증가에 따른 보강길이의 증가율은 약 13~30%, 성토부로부터 지하 매설물의 이격 거리 감소에 따른 보강길이의 증가율은 약 7~25%, 압축지수 증가에 따른 보강길이의 증가율은 약 3~25%로 나타났다. 또한 각 인자별로 서로에 대한 영향성을 분석하였다. 그 결과 연약지반 심도의 보강길이 최대 최소 기울기비는 이격거리 변화에 큰 영향을 받았으며 이외의 인자들은 연약지반 심도의 변화에 따라 최대 최소 기울기 비가 큰 영향을 받았다. 한편 연약지반의 심도가 깊어질수록 성토높이에 따른 보강길이의 최대-최소기울기의 비는 3.75, 이격 거리에 따른 보강길이의 최대-최소기울기의 비는 4.3, 압축지수에 따른 최대-최소기울기의 비는 2.5로 나타났다. 이를 통해 세 개의 인자는 연약지반의 심도에 대한 영향을 크게 받는 것으로 확인되었다.

• 한국습지학회지
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• 제14권4호
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• pp.439-455
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• 2012

파랑 수치모형인 SWAN 수치모형, 파랑에 의해 발생되는 기인력 수치모형인 WIF 수치모형, 그리고 흐름장 수치모형은 EFDC 수치모형을 연동하여 최종적으로 파랑류 계산이 가능한 WIC 수치모형을 개발하였다. 개발된 WIC 수치모형을 검증하기 위하여 Goda(2000)가 적용한 수중 원형천퇴의 파랑변형 계산하여 파고, 파랑의 굴절과 회절을 비교하였으며, 파고비 결과는 약 1~5 %의 차이를 보였다. 파랑에 의한 기인력 수치모형은 기존의 Longuet-Higgins and Stewart(1960)가 제안한 잉여응력에 의해 발생하는 기인력에 Dally and Osiecki(1994)가 제안한 roller로 인한 응력에 의해 발생되는 기인력을 추가하였고, Kim(2004)이 제안한 완화기법을 도입하여 lateral mixing 처리를 수행하지 않아도 자연현상과 유사한 결과를 얻을 수 있도록 개발되었다. 개발된 파랑에 의한 기인력 수치모형은 계산시 ${\Delta}t$에 제약을 받지 않는다는 장점을 가지고 있으며, 흐름장 수치모형의 source항이 되어 파랑류의 양상을 계산할 수 있도록 하였다. 연계된 파랑류 수치모형을 검증하기 위해서 Nishimura et al.(1985)의 수리모형실험과 Kim(2004)의 수심적분된 파랑류 수치모형과 비교하였다. 이안제 배후에서 연안류의 유속분포와 이안류의 유속분포 결과가 기존의 수리모형실험과 수치모형실험의 결과와 상당히 일치함이 관측되었다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제6권4호
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• pp.413-420
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• 1994

하천수 플룸(plume)의 퍼짐을 다루는 역학은 플룸의 경계면이 시간과 공간에 따라서 변하기 때문에 자유경계조건의 문제(free boundary problem)로 다루어야 하는 대단히 복잡한 비선형 문제이다. 더욱이 플룸경계를 통한 주변수의 혼합까지 고려할 경우 그 복잡성은 한층 더해진다. 이러한 비선형성과 복잡성을 피하는 기법의 하나가 적분해석법인 바, 본 논문에서는 하천수 플룸의 흐름축에 수직한 횡방향 및 수심방향에 대하여 기본방정식들을 적분함으로 3차원 문제를 1차원 문제로 치환하는 적분해석법을 사용하였다. 다만 이 일이 가능하기 위해서는 유동변수들(유속, 밀도 등)의 횡방향 및 수심방향의 분포함수가 알려져 있음이 전제되어야 하는데 유속의 축방향성분 및 플룸과 주변수 간의 밀도차가 상기 두 방향에 대해서 가우스(Gauss)분포를 갖는다는 잘 검증된 가정을 활용하였다. 그리고 이 가정에서 플룸의 횡방향 유속을 도출해낸 본 연구자들의 기발표된 논문의 결과도 활용하였다. 결과로 얻어진 연행(entrainment)효과까지 포함한 방정식들을 Runge-Kutta 수치해석법을 사용하여 풀었다. 그리하여 하천수 풀룸의 3차원적 해석을 쉽게 수행할 수 있는 수치해석기법을 얻어냈다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.37-46
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• 2001

This study describes the experimental study that focuses on the effects that distributor shapes and flow rate variations have an influence on the stratification in a rectangular thermal storage tank. Experiments were carried out under the conditions that the flow rates of working fluid are 20, 10 and $5\ell$/min. The storage tank is initially filled with chilled water of $1^{\circ}C$, and is extracted through the bottom at the same rate as the return warm water from load is entered through the distributor at the top of the tank. The thermo-cline forms at the top of the storage tank as the warm water enters the tank from the load through the distributor and the thermo-cline thickness increases with time. Emphasis is given to the effects of mixing at the inlet that increases the thermo-cline decay Flow rate variation and inlet distributor shapes are the important parameters in deciding the performance of a storage system. Stratification degree increases with decreasing in inlet flow rate under $10\ell$/min. Experiments shows that better thermal stratification can be obtain using the distributor to limit momentum mixing at the inlets and outlets. Also, 12% of improvement in the thermal energy usage has been achieved using the modified distributor discharging same flow rate in each lateral ports.

• 대한환경공학회지
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• 제28권11호
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• pp.1168-1179
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• 2006

비정상상태인 하천의 흐름에 대한 물질 분산의 수치모형(2DNHPDM)을 실제의 강우유출시, 전남 순천 이사천에서 관측된 자료를 적용하여 해석의 신뢰성을 검토했다. 2005년 5월 7일 10시간 지속된 강우사상에 대하여 관측은 35시간 이루어졌다. 하천 내의 일곱 지점을 선정하여, 수위, 유속, 유량, COD를 1시간 간격으로 측정하였다. 제작된 모형을 자연 하천에 적용하여 비정상상태의 흐름을 재현할 수 있었으며, 하천 흐름의 종횡방향 혼합에 영향을 미치는 물리적 과정이 모의되었다. 지천에서의 유입부하 및 비점오염원의 유입부하에 대한 하천의 오염물질 혼합에 대해서도 모형을 적용한 결과, 양호한 재현성을 확인할 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.27-37
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• 2016

국내 GCP공법은 많은 선행연구가 진행되었으나, 설계자의 경험에 의해 의존하여 설계되고 있는 실정이므로 파괴사례가 종종 보고되고 있다. 이에 따라 명확한 파괴 원인규명 및 파괴예방대책 수립이 어려운 실정이다. 따라서 본 연구에서는 GCP공법의 합리적인 설계법의 제안을 위한 기초단계로써, GCP에 사용되는 최적배합비를 대형직접전단시험을 통해 결정하고, 내부마찰각의 변화에 따른 응력분담비의 변화 및 지반의 수직/수평 침하거동을 수치해석을 통하여 분석하였다. 직접전단 실험결과 쇄석과 모래의 최적배합비는 70:30으로 평가되었다. 수치해석결과 내부마찰각이 증가할수록 응력분담비가 증가하나 일정한 값으로 수렴하고 침하량이 감소하며, 최적배합비로 시공할 경우 측방유동 및 히빙현상의 감소를 유도할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.251-259
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• 2016

본 연구는 가압식 마이크로버블 발생장치를 이용하여 공기를 마이크로화 시켜 공급하면서 pilot-scale 규모의 폭기조내 DO 농도 및 ORP 변화를 살펴보았다. 마이크로버블에 의한 폭기조 내 교반 및 산소전달 능력을 확인한 결과, 폭기조 횡(橫)방향으로 마이크로버블 공급위치에 따라 폭기조 내액의 순환으로 인하여 단일반응조 내에서 측정위치별 DO 농도가 다르게 나타남을 확인할 수 있었다. 또한, 마이크로버블 공급위치에 따른 교반현상을 파악하고 마이크로버블 공급위치의 적정성을 확인하고자 유체유동해석을 한 결과, 마이크로버블 공급위치가 폭기조 횡(橫)방향으로 1/2지점일 경우, 좌측면에서 공급될 때보다 폭기조 내부의 교반이 잘 이루어져 사영역이 적게 발생되는 것을 확인되었다. 실험 및 유체유동해석 결과를 바탕으로 마이크로버블 공급위치에 따라 단일반응조에서 DO 농도를 변화시켜 격벽이 없는 영역분리가 가능하므로 혐기, 무산소, 호기를 한 공간에서 운영할 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다. 마이크로버블을 공급했을 경우, 산기관을 사용할 때와는 다르게 MLSS가 부상농축되는 고액분리 현상이 발생하였는데 마이크로버블이 생물학적 처리를 위하여 부상의 목적이 아닌, MLSS의 혼합과 적절한 DO 농도 유지를 목적으로 사용되기 위해서는 폐수 종류에 따른 적절한 크기의 버블선택이 중요함을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권7호
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• pp.495-507
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• 2021

최근 도시와 산업의 발달과 함께 하천, 호소 등 수환경에서의 수질 오염사고가 빈번하게 일어나고 있어 어류폐사, 취수중단, 친수활동 저해 등 심각한 수생태계 및 사회경제적 피해가 발생하고 있다. 따라서 이에 대한 대응책으로 수질모델링을 통한 오염물질의 이동 및 확산에 대한 사전 예측이 필요하다. 본 연구에서는 2차원 하천흐름/수질해석 프로그램인 RAMS+의 현장 적용성 및 예측 정확도를 검증하기 위해 만곡하천인 섬강에서 현장실험을 수행하였다. 모의결과 흐름해석모형 HDM-2Di와 수질해석모형 CTM-2D-TX는 현장실험에서 관측된 2차원 흐름 특성과 오염물질의 거동 및 혼합 양상을 정확하게 재현하였다. 특히 하천의 양안과 만곡부에서 국부적으로 발생하는 저유속 흐름에 의해 오염물질의 거동이 지체되는 저장대 효과를 정확하게 모의하였다. 나아가서 하천 만곡부에서 이차류가 야기하는 오염물질 3차원적 혼합 양상을 2차원 분산계수를 통해 효과적으로 재현하였다. 오염물질의 위험농도 체류시간은 취수중단 기간을 결정하는데 있어 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 CTM-2D-TX 모의결과를 기반으로 오염물질 위험농도 체류시간을 계산하였고, 위험농도 체류시간의 공간적 분포가 하폭방향으로 큰 편차를 지니고 있음을 확인하였다. 이러한 오염물질의 2차원적 체류 특성은 1차원 수질모형을 통해서는 예측이 불가능하기 때문에 효율적이고 정확한 수질사고대응을 위해 2차원 수질모형의 활용이 필요함을 본 연구의 결과는 시사하고 있다.

• 한국분무공학회지
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• 제1권1호
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• pp.63-75
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• 1996

The purpose of this study is to investigate the break-up characteristics by taking advantage of a two-phase coaxial nozzle. Air and water are utilized as working fluids and the mass ratio air/water has been controlled to characterize the atomization, diffusion and development of mixing process. By way of a photographic technique, conventional developing structures and diffusion angles have been analyzed systematically with variations of mass ratios. The turbulent flow components of the atomized particles were measured by a two channel LDV system and the data were treated by an on-lined measurement equipment. According to the photographic results the spreading angles decreased because the axial inertia moment was relatively higher than the lateral one with respect to the increase of mass ratio. It is found the jet flow diffuses linearly in a certain limit region while the atomizing characteristics, in terms of the distributions of particle diameters did not show particular differences. It may be expected that these fundamental results can be used as reference data in studying the atomization, breakup and diffusions.