• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.341-346
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• 2004

Motion of a bubble inside narrow tube is numerically studied. The numerical code assumes axi-symmetric incompressible flow field. The surface of the bubble is captured by VOF (Volume Of Fluid) method, and it is advected by MARS (Multiphase Advection and Reconstruction Scheme). Air bubble inside water is first studied, and it was found that a strong vortex, which is induced by the pressure difference caused by the surface tension, is formed at the rear part of the bubble. Then flow parameters are parametrically varied to understand the correlation between the bubble shape, the bubble velocity, and the flow parameters. The parametric study revealed that the aspect ratio of the bubble mainly depends on We number, and the oscillation of the bubble speeds is dependent on Re number.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권1호
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• pp.49-63
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• 2016

본 연구는 열대 태평양지역 ENSO (El $Ni{\tilde{n}}o$-Southern Oscillation) 패턴 변화에 따른 우리나라 여름철(June-September, JJAS) 지역 수문변동 영향 분석을 위하여, 우리나라 5대강 113개 중권역의 강수량과 유출량 자료를 대상으로 합성편차 분석(Composit Analysis, CA)과 Student's t-test에 의한 유의성 검정을 실시하였다. 분석 결과, 유역별로 다소 차이는 있으나 전반적으로 WP (Warm-Pool) El $Ni{\tilde{n}}o$ 해에는 평년에 비하여 강수량과 유출량의 증가 특성이 뚜렷이 나타났으며, CT (Cold-Tongue) El $Ni{\tilde{n}}o$ 해에는 주로 감소하는 경향이, La $Ni{\tilde{n}}a$ 해에는 다소 증가 또는 평년 상태를 유지하는 것을 분석되었다. 또한 백분위 기후값 편차의 산포도분석 결과 여름철 강수량의 증가/감소에 따른 유출량 증 감의 선형적 분포특성을 확인할 수 있었으며, 산포도의 중심은 WP El $Ni{\tilde{n}}o$ 해에는 +17.93%, +26.99%, CT El $Ni{\tilde{n}}o$ 해에는 -8.20%, -15.73%, 그리고 La $Ni{\tilde{n}}a$ 해에는 +8.89%, +15.85%로 분석되었다. 본 연구의 결과는 El $Ni{\tilde{n}}o$ La $Ni{\tilde{n}}a$ 등 열대 태평양 지역 기후현상이 뚜렷한 시기의 우리나라 수자원 장기예측의 불확실성을 줄여 주어 유역차원의 안정적인 중 장기 물공급 전망 등 수방정책지원을 위한 참고자료로 활용이 가능할 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권11호
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• pp.905-916
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• 2019

본 연구에서는 이변량 웨이블릿 분석에 있어 모 웨이블릿이 어떤 영향을 미치는지를 파악하였다. 모 웨이블릿으로는 관련 연구에서 많이 사용되고 있는 총 네 가지(Bump, Mexican hat, Morlet, Paul)를 선정하였다. 이들 모 웨이블릿은 먼저 백색잡음과 다양한 주기의 사인곡선을 결합하여 만든 시계열의 이변량 분석에 적용하여 그 결과를 평가하였다. 또한 실제 시계열인 북극진동지수(AOI)와 남방진동지수(SOI)를 이변량 분석하여 모의된 시계열의 분석 결과가 실제 자료의 분석결과에도 일관되게 유지되는지를 판단하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 먼저, Bump와 Morlet 모 웨이블릿의 경우가 이론적인 예측에 보다 잘 부합하는 것으로 나타났으며, 반대로 Mexican hat 모 웨이블릿은 상대적으로 단주기의 변동 특성을, Paul 모 웨이블릿의 경우에는 장주기의 변동 특성을 잘 보여주는 것으로 나타났다. 둘째, Mexican hat과 Paul 모 웨이블릿의 경우에는 스케일 간섭이 매우 크게 나타남을 확인할 수 있었다. Bump와 Morlet 모 웨이블릿에서는 이러한 문제점이 나타나지 않았다. 소위 동조화(co-movement)를 탐색하는 능력은 Morlet와 Paul 모 웨이블릿이 가지고 있는 것으로 파악되었다. 특히, Morlet의 경우 이 특성이 더욱 명확히 나타남을 확인하였다. 결과적으로 Morlet 모 웨이블릿이 이변량 웨이블릿 분석에 가장 무난한 것으로 확인되었다. 마지막으로, AOI와 SOI 자료의 이변량 웨이블릿 분석에서는 대략 2-4년 정도의 주기성분이 약 20년 빈도로 서로 동조하고 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제16권1호
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• pp.1-13
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• 2011

황해저층냉수는 지난 동계의 차고 건조한 바람에 의해 생성되어, 하계에 황해 중앙골을 따라 남하하는 것으로 알려져 있다. 동중국해 북부해역에서 황해저층냉수의 특성과 거동을 파악하기 위해 2003년부터 2009년까지 하계에 관측한 자료를 분석하였다. 수괴분석을 통해 본 연구해역에 영향을 미치는 황해저층냉수를 새롭게 정의하여 북서저층냉수라고 명명하였고, 수온 $13.2^{\circ}C$ 이하, 염분 32.6~33.7 psu와 밀도 $24.7{\sim}25.5\;{\sigma}_t$로 특성지었다. 지형류 계산에 의해 연구해역에서 북서저층냉수는 약 2 cm/s 이하의 속도로 남하하는 것으로 추정하였다. 정의한 북서저층냉수는 수온의 범위와 자지하고 있는 영역에서 연간 변동을 보이며, 이러한 변동은 이전 해 동계 황동중국해의 표층수온의 변화와 밀접한 관련이 있었고, 동계 표층수온의 변화는 동계 기온에 의한 영향이 지배적임을 확인하였다. 동계 동중국해 표층수온은 북극진동 지수와 높은 상관성을 보이며, 동계의 북극진동이 음일 때 동중국해 표층수온이 하강하였고, 이러한 영향으로 북서저층냉수 세력이 동중국해 북부 해역까지 저수온을 보이면서 확장하였다. 동 연구는 동계의 북극진동지수, 황동중국해 겨울철 표층수온, 동중국해 북부의 북서저층냉수가 역학적으로 관련이 있음을 보였고, 이를 바탕으로 하계 동중국해 북부해역에서 저층냉수의 거동을 유추할 수 있을 것으로 사료된다.

• 상하수도학회지
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• 제23권4호
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• pp.447-458
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• 2009

Energy loss at manholes, often exceeding friction loss of pipes under surcharged flow, is considered as one of the major causes of inundation in urban areas. Therefore, it is necessary to analyze head loss at manholes, especially in case of surcharged flow. Hydraulic experiments were conducted with three cases. Case A is to test whether the shapes of the manholes influence head loss coefficients. Case B and C were proposed to further reduce head losses by improving the manhole hydraulic efficiency. In case B, the joining part of the pipe at both shapes of manholes is shifted from central part to side part. The test in case C is to check the average head loss coefficient by installing the side benching in square manhole, based on shifted joining part model. The average head loss coefficient for circular and square manhole on case A was 1.6. This did not show much difference of the head loss coefficients in spite of the discharge variation in this case. However, case B and C show large difference between head loss coefficients due to the strong oscillation of water surface and the horizontal swirl motion. The circular and square manholes in case B reduced the head loss by 30% and 6% than ones in case A, respectively. The average head loss coefficient for circular manhole in case B was 1.1. Case C reduced average loss coefficients of the square manhole in case A from 1.6 to 1.1. Accordingly, the circular manhole in case B and the square manhole in case C showed the effective way to reduce the head loss. These head loss coefficients could be available to apply to the urban sewer system with surcharged flow.

• 한국해양공학회지
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• 제35권1호
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• pp.38-49
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• 2021

Slug flow is the most common multi-phase flow encountered in oil and gas industry. In this study, the hydrodynamic features of flow in pipes investigated numerically using computational fluid dynamic (CFD) simulations for the effect of slug flow on the vertical and bent pipeline. The compressible Reynold averaged Navier-Stokes (RANS) equation was used as the governing equation, with the volume of fluid (VOF) method to capture the outline of the bubble in a pipeline. The simulations were tested for the grid and time step convergence, and validated with the experimental and theoretical results for the main hydrodynamic characteristics of the Taylor bubble, i.e., bubble shape, terminal velocity of bubble, and the liquid film velocity. The slug flow was simulated with various air and water injection velocities in the pipeline. The simulations revealed the effect of slug flow as the pressure occurring in the wall of the pipeline. The peak pressure and pressure oscillations were observed, and those magnitudes and trends were compared with the change in air and water injection velocities. The mechanism of the peak pressures was studied in relation with the change in bubble length, and the maximum peak pressures were investigated for the different positions and velocities of the air and water in the pipeline. The pressure oscillations were investigated in comparison with the bubble length in the pipe and the oscillation was provided with the application of damping. The pressures were compared with the case of a bent pipe, and a 1.5 times higher pressures was observed due to the compression of the bubbles at the corner of the bent. These findings can be used as a basic data for further studies and designs on pipeline systems with multi-phase flow.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권9호
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• pp.727-736
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• 2005

본 연구에서는 McCormack 기법의 2차 정확도 및 단순성의 장점과 불연속 흐름을 해석할 수 있는 상류이송기법의 장점을 결합하여 상류이송형 McCormack 기법을 새로이 개발하였다. 이 기법은 생성항을 효과적으로 처리할 수 있는 장점도 지니고 있다. 본 연구에서 개발된 기법을 해석해를 가진 가상적인 하도에 적용한 결과 기존 McCormack 기법에서 발생하던 수치진동없이 해석해를 잘 재현할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 실제 하천에 대한 적용을 위해 하상과 하폭의 변화가 매우 심한 한강 하류구간에 적용한 결과 기존 McCormack 기법이 해석할 수 없는 정상류나 부정류를 모두 잘 해석할 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구에서 개발한 상류이송형 McCormack 기법은 복잡한 자연하도의 흐름해석을 위해 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.57-65
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• 2001

개수로에서 발생하는 천이류의 해석을 위해 개발한 수치모형을 여러 형태의 수로에 적용하였다. 그 동안 개발된 천이류 해석 모형은 주로 균일하도나 가상하도를 대상으로 개발되어 다양한 형태의 하도에는 적용하기 곤란한 점이 있었다. 본 연구에서는 2차 정확도 음해적 ENO 기법을 하상 및 하폭이 변화하는 다양한 형태의 비균일 하도에서 발생하는 천이류에 적용하여 모형의 정확도와 안전성을 검증하였다. 또한 정상류 상태의 천이류 뿐만 아니라 비정상류 상태에서 발생하는 천이류에도 적용하여 모형을 검증하였다. 모형의 적용결과 수치진동의 발생없이 전반적으로 수위와 유속 등 흐름을 정확하게 계산하였으며 특히 도수의 발생위치, 불연속 구간의 계산 등에서도 좋은 결과를 나타내어 고정확도 기법으로서의 정확도와 음해법으로서의 안정성을 검증할 수 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제32권4호
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• pp.308-316
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• 2013

2006년 여름 New Jersey 대륙붕 근해에서 일련의 해상실험(Shallow Water 2006, SW06)이 수행되었다. 이 때 수직선배열에서 계측된 근거리 chirp 신호(1100~2900 Hz)에서 직접도달파와 해수면 반사파의 강한 시변동이 관찰되었다. 본 논문은 시변동성이 있는 근거리 음향신호의 지음향학적 역산기법과 실험 데이터에 대한 역산결과를 제시한다. 불규칙한 해수면 반사파가 역산에 미치는 영향을 최소화하기 위해 수직선배열에서 음원의 위치로 직접도달 경로와 해저면 반사경로를 통해 역전파된 신호의 에너지로써 목적함수를 정의하였다. 또한 VFSR(Very Fast Simulated Reannealing) 최적화기법을 활용한 다단계 역산기법을 실험데이터에 적용하였다. 역산 결과 음원은 주기적인 수직운동을 한 것으로 파악되었고 그 주기는 수면파의 주기와 일치하였다. 해저면의 음속은 1645 m/s로 추정되었고 이는 동일 해역의 다른 연구결과와 유사한 것으로 파악되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권1호
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• pp.105-117
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• 2010

본 논문은 2차원 천수방정식을 해석하기 위해 새롭고 간단한 MUSCL 재구성법을 제안하였다. 수정 MUSCL 기법은 보존변수의 재구성을 위해 계산격자와 인접격자의 보존변수 차에 대해 각 경계면에 균일하게 분배하는 기존 방법 대신 면적가중비를 사용하였으며, 이 방법은 정형격자 뿐만 아니라 비정형 격자의 사용에도 보존변수의 물리적 재구성이 가능하다. 또한, 본 연구에서는 비구조적 격자의 적용이 가능한 차원비분리 기법을 적용하였으며, 수정 MUSCL 기법의 사용으로 발생할 수 있는 수치진동을 제어하기 위해 TVD 기법의 경사제한자를 사용하였다. 하상경사항의 정확하고 효율적인 수치 처리를 위해 수정 MUSCL 기법을 수면경사법과 연계하였다. 제안한 기법을 적용한 유한체적모형을 건물의 영향을 고려한 댐 붕괴 해석 및 Bellos의 댐 붕괴 실험에 적용하고, 적용결과를 실험실 자료 및 기존 연구자의 계산결과와 비교하여 개발모형을 검증하였다.