• 지질학회지
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• 제54권5호
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• pp.545-556
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• 2018

본 연구에서는 강원도 양구군 해안면에서 토양수분 관측과 수치 모델링을 이용하여 강우에 따른 잠재 지하수 함양량을 정량적으로 추정하였다. 토양수분 모니터링을 위해 깊이별(30, 60, 90 cm)로 토양수분 센서를 4지점(YHS1-4)에 설치하였으며 YHS3 주변에 자동기상관측 장비도 설치하였다. 토양수분 모니터링 기간은 2017년 3월 25일부터 2018년 3월 25일까지이며 기상관측 기간은 2016년 5월 6일부터 2018년 5월 6일까지이다. HYDRUS 1D 프로그램을 이용하여 우기인 2017년 6월부터 8월까지 수치해석을 수행하였다. 토양수분 모니터링 기간 동안 평균 토양수분함량은 YHS3에서 $0.300-0.334m^3/m^3$로 전반적으로 높았으며 YHS1에서 $0.129-0.265m^3/m^3$의 가장 낮은 수분 함량 범위들을 보였다. 토양수분 이동 모델링 결과 현장 관측 값과 모델링 값은 유사하였으나 피크 값들이 모델링 결과가 큰 것으로 나타났다. 관측 및 모델링 자료의 상관분석 결과 r, $r^2$, RMSE는 각각 0.88, 0.77, 0.0096으로 높은 상관성 및 낮은 오차율을 나타냈다. 모델링 설정기간 동안 500 cm 깊이에서의 총 잠재 지하수 함양량은 744.2 mm로 나타났다. 이는 2017년 강수량(1,214 mm)의 61.3%가 함양된 것으로 나타났다. 연구지역의 잠재 지하수 함양량은 높은 것으로 나타났으며 불포화대를 통한 지하수 함양 추정연구에 유의미한 결과 값을 제공할 수 있을 것으로 여겨진다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권11호
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• pp.4348-4358
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• 2022

The thermal-hydraulics phenomena in a containment during an accident will necessarily include radiative heat transfer (i) within the gas mixture due to the high radiative absorption and emission of steam and (ii) between the gas mixture and the surrounding structures. The analysis of some previous PANDA experiments (PSI, Switzerland) demonstrated the importance of the proper modelling of radiation for the benefit of numerical simulations. These results together with dedicated scoping calculations conducted for the present experiments indicated that the radiative heat transfer is considerable, even for a very low amount of steam (≈2%). The H2P2 series conducted in the large-scale PANDA facility at the Paul-Scherrer-Institut (PSI) in the framework of the OECD/NEA HYMERES-2 project is intended to enhance the understanding of thermal radiation phenomena and to provide a benchmark for corresponding numerical simulations. Thus, the test matrix was tailored around the two opposite extremes: either gas compositions with small steam content such that radiative heat transfer phenomena can be neglected. Or gas mixtures containing larger amounts of steam, so that radiative heat transfer is expected to play a dominant role. The H2P2 series consists of 5 experiments designed to isolate the radiation phenomena from convective and diffusive effects as much as possible. One vessel with a diameter of 4 m and a height of 8 m was preconditioned with different mixtures of air / steam at room and elevated temperatures. This was followed by the build-up of a stable helium stratification at constant pressure in the upper part of the vessel. After that, helium was injected from the top into the vessel which leads to an increase of the vessel pressure and a corresponding elevation-dependent and transient rise of the gas temperature. It is shown that even the addition of small amounts of steam in the initial gas atmosphere considerably impacts the radiative heat transport throughout all phases of the experiments and markedly influences i) the monitored gas peak temperature, ii) the temperature history during the compression and iii) the following relaxation phase after the compression was stopped. These PANDA experiments are the first of its kind conducted in a large scale thermal-hydraulic facility.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권4B호
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• pp.339-346
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• 2009

본 연구에서는 조류와 충격파가 혼재한 해역의 흐름 특성을 3차원 수치모형(Princeton Ocean Model, POM)을 사용하여 파악하였다. 1994년에 완공된 시화방조제의 끝막이 공사 동안 개방구간과 그 주변 해역의 흐름을 모의하기 위하여 POM 모형을 선정하였다. 모의결과는 큰 내 외수위차와 적은 통수단면적으로 인해 발생한 충격파가 창조시와 낙조시에 각각 방조제 내측과 외해로 전파되는 것으로 나타났다. 또한, 충격파 주변에서 흐름분리가 발생하며, 충격파가 개방구간을 통과한 후 더 넓은 지역으로 퍼짐에 따라 충격파의 조류에 대한 영향은 약화되는 것으로 나타났다. 흐름의 종방향 유속분포는 충격파의 영향을 받는 것으로 밝혀졌다. 또한, 낙조시 개방구간 전방에서 수위강하가 발생했으며, 내외수위차가 가장 큰 모의조건에서는 도수현상이 발생하였다. 따라서 충격파가 지배적인 해역의 흐름 특성을 파악하기 위해서는 3차원적 수리해석이 필요하며, 해석결과는 대상해역에서 수행되는 해상공사 및 시설물 관리에 필요한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권6A호
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• pp.543-560
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• 2010

원자력발전소의 안전 관련 콘크리트 구조물은 비행체의 충격에 대해 안전하게 설계하는데, 충격하중에 의한 스캐빙과 관통을 방지하기 위한 벽체 두께는 경험적 공식에 의해서 결정한다. 이 연구는 관입 및 스캐빙 깊이와 관통두께를 결정하는 기존에 제안된 국부손상 효과 산정식을 기존 실험결과와 비교 검증하는데 목적이 있다. 충격체의 충돌속도가 95~215m/s인 범위에서 충돌실험을 수행한 Kojima의 충돌실험체에 대한 충돌해석을 수행한 후, 실험 및 해석결과의 비교를 통해서 해석모델 및 해석방법의 적정성을 확인하였다. 국부손상 산정식 비교분석에서 실험결과와 잘 맞는 Degen식을 통해 산정된 관통두께가 반영된 RC 슬래브에 대한 충돌해석을 수행한 후, 국부손상 산정식과 해석결과를 비교분석하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.169-189
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• 2024

본 연구에서는 Shield TBM 터널 근접 시공으로 인한 기 존재하는 단독말뚝 및 군말뚝의 공학적 거동을 파악하기 위해 다양한 보강조건을 고려한 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 수치해석에서는 말뚝 절단, 지반보강 및 기초판 보강을 고려하여 말뚝의 거동을 분석하였으며, 터널굴착으로 유발되는 지반침하, 말뚝두부 침하, 말뚝의 축력 및 말뚝-지반 사이 경계면에서 발생하는 전단응력을 고찰하였다. 말뚝선단이 풍화암에 지지되는 모든 말뚝에서는 전단응력의 분포가 비슷한 경향을 보였으며, 말뚝선단이 절단되는 말뚝의 경우 말뚝의 상대적 위치에 따라 인장력 혹은 압축력이 동시에 발생하는 것으로 나타났다. 또한, 말뚝선단이 풍화암에 지지된 경우 약 70%가 주면마찰력에 지지되며, 나머지 약 30%가 말뚝선단에 지지되는 것으로 분석되었다. 추가적으로 보강을 고려하지 않은 말뚝의 경우 그라우팅 보강을 실시한 말뚝에 비해 최종침하가 약 70% 크게 발생하였다. 말뚝선단 절단 및 보강조건 유무에 따라 지반 침하와 말뚝 침하가 큰 영향을 받는 것으로 조사되었으며, 본 연구를 통해 말뚝절단, 지반보강 및 기초판 보강 조건에 따른 단독말뚝 및 군말뚝의 거동에 영향을 미치는 주요인자를 심도있게 고찰하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권6호통권58호
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• pp.192-203
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• 2009

본 연구는 경부고속철도(대구~부산) 도심통과 노반신설 공사중 기존 부산지하철 1호선 및 부산지하철 2호선 구간에 대한 안정성에 관한 연구로서 현장조사를 실시하여 대상시설물의 외관상태, 품질상태 및 내구성능 등을 평가하고 MIDAS/GTS를 이용한 수치해석을 통해 대상시설물 및 본선터널의 안정성을 검토하는데 그 목적이 있다. 지하수위 하에서 터널이 시공되는 기본 메카니즘과 3차원 유한요소해석 응력-간극수압 연계해석을 수행한 후 라이닝 작용하중, 막장안정성, 지표침하 등 지하수와 터널굴착의 상호관계를 고찰하였다. 수치해석의 결과 1, 2호선의 최대침하, 부등침하, 라이닝응력 등은 허용치 이내이며 손상 정도는 무시할 수 있는 정도의 경미한 것으로 나타나고 있다. 그러나 실제 터널 시공시 막장거동을 최소화하기 위하여 필요시 Pre-Grouting을 시행하여 터널 굴착시 터널내 유출수를 최소화하는 것이 필요할 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제30권4호
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• pp.382-393
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• 2020

고준위방사성폐기물을 처분하기 위한 심층처분시스템의 공학적 방벽은 처분 용기에서 방사성 핵종 누출이 발생하더라도 주변 암반으로의 누출 속도를 늦춰주는 역할을 수행해야하기 때문에 장기적으로 그 성능을 유지하여야 한다. 특히 벤토나이트 완충재와 같이 점토 물질을 다량 함유한 매질에서만 나타나는 기체 흐름 현상인 팽창 흐름은 벤토나이트 완충재의 장기 성능에 영향을 미칠 수 있기 때문에 이 현상을 명확히 규명하는 것이 매우 중요하다. 이에 따라 DECOVALEX-2019 Task A에서는 팽창 흐름에 대한 수리-역학적 메커니즘을 규명하고, 기체 이동 현상의 정량적 평가를 위한 새로운 수치 해석 기법 개발 및 검증을 수행하고자 진행되었다. 이를 위해 본 연구에서는 기존의 전통적인 다공성 매질에서의 2상 유동 및 유효응력 개념을 고려한 역학 모델을 기반으로, 손상도 개념을 적용함으로써 매질의 변형에 의한 기체의 팽창 흐름을 모사할 수 있는 수리-역학적 상호작용을 고려한 해석 모델을 개발하였다. 또한 개발된 모델을 이용하여 1차원 및 3차원 기체 주입 시험 결과와의 비교를 통해 모델 검증 및 적용성 검토를 수행하였다. 수치 해석 결과 기체 압력에 의한 팽창 흐름으로 인한 갑작스러운 공극 수압, 응력, 기체 주입량 및 유출량 증가 현상을 확인할 수 있었지만, 개발된 해석 모델에서 수리-역학적 상호작용의 영향이 과소평가 되는 한계를 확인할 수 있었다. 그럼에도 불구하고 본 연구는 팽창 흐름에 대한 예비 모델을 제공하고 후속 연구의 발전된 모델을 개발하기 위한 기반을 제공한다는 점에서 의의가 있다. 또한 본 연구에서 개발된 수리-역학적 상호작용을 고려한 수치 모델은 향후 실험실 및 현장 시험 결과 데이터 분석에 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 실제 고준위방사성폐기물 심층처분시스템의 장기 성능평가에도 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권6호
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• pp.93-102
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• 2006

대형 구조물에 작용하는 큰 외력은 능동 제어 장치의 제어입력에 포화를 종종 유발한다. 그리고 구조물이 대형화될수록 질량, 강성 등의 파라미터들에 대한 정확한 값을 알기가 어려워지므로, 수학적인 모델과 실제 구조물과의 모델링 오차는 파라미터들에 대한 불확실성으로 제어기의 설계 시에 고려되어야 한다. 그러므로 건축 및 토목 구조물에 대한 능동 진동 제어 방법을 다룰 때 제어기의 안정성을 보장하기 위하여 제어입력의 포화와 계의 파라미터 불확실성을 동시에 고려한 강인 포화 제어기의 설계가 필요하다. 여기에서는 건물의 능동 진동 제어에 연구 및 적용되어진 여러 제어기들 중에서 선형 최적 제어기 LQR, 수정된 뱅뱅 제어기, 포화 슬라이딩 모드 제어기, 강인 포화 제어기의 안정성을 살펴본다. 특히 제안된 강인 포화 제어기의 필요성을 보이기 위하여 LQR, 수정된 뱅뱅 제어기, 포화 슬라이딩 모드 제어기들이 제어입력의 포화나 파라미터 불확실성이 존재하는 경우에 불안정해지는 현상들을 보인다. 2자유도 진동계에 대한 수치 예제와 능동 질량 감쇠기(AMD)를 이용한 2층 구조물에 대한 실험을 통하여 강인 포화 제어기의 강인 안정성을 보인다.

• 터널과지하공간
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• 제13권5호
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• pp.331-343
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• 2003

주입공법은 터널 등 지하구조물의 보강법으로 적용사례가 증가하고 있으나, 그 효과의 공학적 평가에 관한 연구는 매우 부족한 실정이며, 특히 절리를 포함한 불연속암반의 주입재에 의한 역학적 특성변화에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있는 형편이다. 따라서 본 연구에서는 주입에 의한 불연속암반의 변형특성을 규명하기 위하여 절리군의 경사, 절리군의 간격을 달리한 절리암반모형을 제작한 후, 이에 대한 주입전후에 대한 이축압축시험을 실시하여 변형특성을 조사하였다. 또한 시멘트현탁액 주입공법이 적용된 고속도로터널에 대한 3차원 유한차분해석을 실시하여, 이를 현장계측자료와 비교함으로써 해석의 타당성을 검토하였다. 주입후 절리 암반모형에 대한 이축압축시험결과, 절리암반의 하중-변형곡선은 주입전의 비선형에서 선형적으로 변하였으며, 변형계수도 증가하는 것으로 나타났다. 절리간격과 최소주응력이 커짐에 따라 주입전 변형계수에 대한 주입후 변형계수의 비가 지수함수적으로 감소하는 경향을 보였다. 주입전후의 이축압축시험결과로부터 주입전 암반의 변형계수와 주입후 암반의 변형계수의 관계를 지수함수로 표현한 경험식으로 제시하였다. 현지암반의 주입에의한 보강효과를 3차원 유한차분법을 이용하여 해석한 결과, 주입공법이 적용될 경우 터널의 천단과 측벽에서 발생되는 변위는 현저하게 감소하는 것으로 해석되었으며, 굴착이 진행됨에 따라 발생하는 변위의 양상이 현장 계측결과와 유사한 경향을 나타내었다.

• 한국지역지리학회지
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• 제22권3호
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• pp.681-702
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• 2016

풍성사구는 바람, 모래 지면, 식생 간 상호작용의 결과로 발달하는 지형이다. 되먹임 기반 사구역학 모형은 풍성사구가 자기조직 현상에 의해 생성된다는 데 초점을 맞춘다. 풍속장의 정확한 재현에 초점을 맞추는 외력 기반 모형과는 달리 되먹임 기반 모형은 지형발달 과정에서 도출한 현상학적 규칙을 이용해 지형 역학을 분석한다. 되먹임 기반 모형은 성공적으로 사구형성 과정을 재현하지만, 규칙 설정의 융통성 수준에 대한 이해를 요구한다. 이 연구는 사구의 패턴을 재현하는 데 성공적이라고 평가되는 '모래판 모형(sand slab models)', 'Nishimori 모형', 'de Castro 모형'을 비교하여 알고리듬간 호환 가능성을 분석하였다. 주요 결과는 다음과 같다. 첫째, 모래이동 플럭스의 관점에서 모래판 모형과 de Castro 모형은 호환이 용이하지만 Nishimori 모형은 조정인자를 고려해야 한다. 둘째, 사면조정에 관한 Nishimori 모형의 알고리듬은 다른 모형이 채택하고 있는 안식각 기준을 손쉽게 이식할 수 있다. 셋째, 모래판 모형과 de Castro 모형이 채택하는 바람그늘 규칙은 사구 성장 및 발달에 필수 요인은 아닐 수 있으며, 사구열 수준의 상호작용에서 보다 중요한 역할을 할 것으로 보인다. 모래판 모형과 de Castro 모형, Nishimori 모형은 대체로 호환 가능한 구조를 갖추고 있다고 판단되나 호환 가능성의 수준을 판단하려면 보다 체계적인 검토가 필요하다.