• 한국유체기계학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.60-66
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• 2012

One of commonly physical phenomena encountered in pump sump systems in which its significant influence to the hydraulic performance of pump system plays an important role in the field of fluid engineering, is the appearance of free surface and submerged vortices. In this paper, a study of the vortices behavior and their formative mechanism of asymmetry is considered in this paper by using numerical approach. The Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations and k-omega Shear Stress Transport turbulence model used to describe the properties of turbulent flows, in company with VOF multiphase model, are implemented by Fluent code with multi-block structured grid system. In the numerical simulation, the calculated elevation of air-water interface and vortex core contours are used to classify visually surface vortices as well as submerged vortices. It is shown that the free surface vortex is identified by the concavity of liquid region from the free surface and swirling flow at that own plane. To investigate the distinctive behavior of these vortices corresponding to each given flow rate at the same water level, some numerical testing of them are considered here in such a manner that the flow pattern of surface vortex are obtained similarly to the obtained results from experiment. Furthermore, the influence due to the change of grid refinement and the variation of depth of the concavity are also considered in this paper. From that, these influential factors will be implemented to design a good pump sump with higher performance in the future.

• 지질공학
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• 제11권1호
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• pp.37-50
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• 2001

서울 근교의 화강편마암지역 지하 석유비축기지 주변 지하수계 모델링 연구를 통하여, 기지 인근에서 지하수를 개발할 때의 영향 및 지하수 개발의 악영향 저감을 위한 수벽공 설치의 효과 등을 파악하고, 실제 설치 후의 영향을 측정하여 모델링 결과와 비교 분석하므로서 기지의 관리 및 운영에 참고하고자 하였다. 심부 지하수를 개발한 경우의 기지 주변의 지하수 유동체계 분석, 그리고 이 개발 위치와 기지 사이에 수벽공을 설치했을 경우의 유동체계를 MODFLOW 수치해석방법으로 분석하였다. 기지 주변 관측공의 실제 지하수위는 EL.+30∼60m 범위에서 변동하며, 모델링 결과는 EL.+20∼50m 범위에서 변동하여 유사한 양상을 보이고 있다. 지하수 개발에 의해 기지 주변의 수위가 하강하였다가 수벽설치 후에 회복되었음을 수치해석을 통해 확인할 수 있었다. 지하지질구조 및 수리지질 요소를 적절히 입력하고 효과적인 모델링 연구를 수행하여 기지의 운영에 기여하였음을 확인하였다.

• 시스템엔지니어링학술지
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• 제16권2호
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• pp.97-109
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• 2020

On March 11, 2011, an earthquake followed by a tsunami caused an extended station blackout (SBO) at the Fukushima Dai-ichi NPP Units. The accident was initiated by a total loss of both onsite and offsite electrical power resulting in the loss of the ultimate heat sink for several days, and a consequent core melt in some units where proper mitigation strategies could not be implemented in a timely fashion. To enhance the plant's coping capability, the Diverse and Flexible Strategies (FLEX) were proposed to append the Emergency Operation Procedures (EOPs) by relying on portable equipment as an additional line of defense. To assess the success window of FLEX strategies, all sources of uncertainties need to be considered, using a physics-based model or system code. This necessitates conducting a large number of simulations to reflect all potential variations in initial, boundary, and design conditions as well as thermophysical properties, empirical models, and scenario uncertainties. Alternatively, data-driven models may provide a fast tool to predict the success window of FLEX strategies given the underlying uncertainties. This paper explores the applicability of Artificial Intelligence (AI) to identify the success window of FLEX strategy for extended SBO. The developed model can be trained and validated using data produced by the lumped parameter thermal-hydraulic code, MARS-KS, as best estimate system code loosely coupled with Dakota for uncertainty quantification. A Systems Engineering (SE) approach is used to plan and manage the process of using AI to predict the success window of FLEX strategies under extended SBO conditions.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.314-319
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• 2019

초기 유속과 블레이드의 회전수에 따라 변화하는 쉬라우드 시스템 내 유속 변화와 블레이드의 효율 특성을 분석을 위해 수치해석 방법을 이용한 연구를 수행했다. 해석 조건으로 0.35 m/s에서 1.0 m/s까지 초기 유속 변화와 50 rpm부터 300 rpm까지 블레이드의 회전수를 변화시키며 기계적 효율을 추정했다. 유속 변화는 유입부 대비 중심부에서 모든 경우 약 1.8배 이상 증가하는 경향을 보였으며, 초기 유속 0.5 m/s 대비 0.75 m/s에서 유속 변화율이 감소했다. 또한 블레이드의 토크를 이용한 기계적 효율 역시 0.5 m/s의 경우 가장 높은 효율을 보였으며, 모든 경우 유사한 경향성을 보였다. 한편 최대 효율은 초기 유속 0.5 m/s인 경우 TSR 4.77에서 약 20.88%로 산정됐다. 본 연구에서 수행한 블레이드의 기계적 효율 분석은 수리모형실험에 필요한 기초적 자료를 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.227-243
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• 2005

본 논문에서는 지진하중을 받는 사장교에 납고무받침과 유압식 가력기를 결합한 복합제어 시스템을 적용하였다. 복합제어 시스템은 다중의 제어장치로 인해 제어성능의 향상을 기대할 수 있지만 추가적으로 사용되는 능동제어 장치로 인하여 전체 제어시스템의 강인성이 저하될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 복합제어 시스템의 강인성을 향상시키기 위해 기존의 LQG 알고리즘에 납고무받침의 응답에 따른 on-off 형태의 알고리즘을 결합하였다. 수치해석 결과 on-off 형태의 LQG 알고리즘을 사용한 복합제어 시스템은 납고무받침을 사용할 수동제어 시스템이나 유압식 가력기만을 사용한 능동제어 시스템과 비슷한 최대제어력이나 평균제어력을 사용하면서 제어성능이 향상되었으며, 기존의 성능에 초점을 둔 LQG 알고리즘만을 사용한 복합제어 시스템과 유사한 제어성능을 나타냈다. 또한 제안된 제어시스템은 구조물의 강성행렬에 교란이 있을 때 기존의 LQG 알고리즘만을 사용한 복합제어 시스템에 비해 강인성이 향상되었으며 교란된 시스템에 대해 불안정성을 보이지 않았다. 제안된 제어시스템은 설계지진뿐만 아니라 다른 입력지진에 대해서도 제어성능을 유지하였다. 따라서 On-Off 형태의 LQG 알고리즘을 사용한 복합제어 시스템은 불확실성이 많은 지진하중을 받는 사장교에 개선된 제어기법으로 제안될 수 있다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.315-315
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• 2017

In Japan, more than 80 % of soybean growing area is converted fields and excess water is one of the major problems in soybean production. For example, recent study (Yoshifuji et al., 2016) suggested that in the fields of shallow groundwater level (GWL) (< 1m depth), rising GWL even in a short period (e.g. 1 day) causes inhibition of soybean growth. Thus it becomes more and more important to predict GWL and soil moisture in detail. In addition to conventional surface drainage and underdrain, FOEAS (Farm Oriented Enhancing Aquatic System), which is expected to control GWL in fields adequately, has been developed recently. In this study we attempted to predict GWL and soil moisture condition at the converted field with FOEAS in Biwa lake reclamation area, Shiga prefecture, near the center of the main island of Japan. Two dimensional HYDRUS model (Simuinek et al., 1999) based on common Richards' equation, was used for the calculation of soil water movement. The calculation domain was considered to be 10 and 5 meter in horizontal and vertical direction, respectively, with two layers, i.e. 20cm-thick of plowed layer and underlying subsoil layer. The center of main underdrain (10 cm in diameter) was assumed to be 5 meter from the both ends of the domain and 10-60cm depth from the surface in accordance with the field experiment. The hydraulic parameters of the soil was estimated with the digital soil map in "Soil information web viewer" and Agricultural soil-profile physical properties database, Japan (SolphyJ) (Kato and Nishimura, 2016). Hourly rainfall depth and daily potential evapo-transpiration rate data were given as the upper boundary condition (B.C.). For the bottom B.C., constant upward flux, which meant the inflow flux to the field from outside, was given. Seepage face condition was employed for the surrounding of the underdrain. Initial condition was employed as GWL=60cm. Then we compared the simulated and observed results of volumetric water content at depth of 15cm and GWL. While the model described the variation of GWL well, it tended to overestimate the soil moisture through the growing period. Judging from the field condition, and observed data of soil moisture and GWL, consideration of soil structure (e.g. cracks and clods) in determination of soil hydraulic parameters at the plowed layer may improve the simulation results of soil moisture.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제11권2호
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• pp.45-55
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• 2006

강변여과수 취수 방식의 도입이 고려되었던 경상북도 고령군 낙동강변의 충적대수층을 대상으로 2차원 지하수 유동모사를 수행하여, 취수정 및 주변 대수층에서의 지하수위와 하천수 유입량의 계절적 변화를 분석하였다. 개념모델의 하천 경계조건은 연평균 하천수위를 고정 수두로 설정하는 경우와 실제 관측된 시계열 자료를 이용하여 변동 수두로 설정하는 경우로 구분하여 모사를 수행하였다. 모사 결과 산정된 하천수 유입 비율은 고정하천수두 모사의 경우 연중 $74.3{\sim}87.0%$의 범위를 보이며 연평균 82.4%인 반면, 변동하천수두 모사의 경우 $52.7{\sim}98.1%$, 연평균 78.5%로 나타났다. 따라서 시기별로 변동하는 하천수위가 하천수 유입 비율에 큰 영향을 미치며, 하천수 유입 비율을 정확하게 산정하기 위해서는 변동하천수두 조건을 이용해야 하는 것으로 해석된다. 강변으로부터 취수정까지의 이격거리를 변화시키면서 모사를 반복 수행한 결과 취수정 이격거리가 커질수록 하천수 혼합 비율은 다소 감소하지만 그 영향이 수 % 정도로 매우 작게 나타났다. 강변여과 취수 시 지하수위 및 하천수 혼합비율에 영향을 미치는 인자인 대수층의 수리전도도 및 저유계수, 지하수 함양량, 취수량 등에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 대수층의 평균 지하수위와 하천수 유입 비율은 취수량과 지하수 함양량 변화에 민감한 반면, 취수정의 지하수위는 수리전도도와 취수량에 민감한 것으로 나타났다.

• 지질공학
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• 제3권2호
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• pp.125-148
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• 1993

암반지하수유동 해석의 복잡성은 열극과 공극간의 유동관계, 응력의 영향, 열극체계의 복잡한 기하학적 분포상태에 기인한다. 열극체계의 불규칙한 발달로 인한 규모종속과 이방성 특성은 지금까지의 해석방법으로는 만족할 만한 결과를 얻을 수 없다. 분리열극망(Discrete Fracture Network) 모델은 암반 지하수가 근본적으로 분리된 열극을 통하여 유동한다는 가정하에서 출발한다. 유동경로(flow path)는 열극의 기하학적 분포 및 상호간의 연결형태에 의하여 결정되며, 열극분펴 및 수리특성은 현장조사자료의 통계학적 처리에 의한 접근방법을 시도하고 있다. 본 모델을 적용한 연구지역은 평택군 포승면 원정리 일대 $1\textrm{km}^2$지역으로서, 열극자료 분석은 등면적투영도로부터 6개의 set를 도출하였으며, 열극의 크기는 lognormal분포를 나타냈다. 6개 열극 set가 차지하는 총투수성열극확률밀도(conductive fracture intensity)는 1.52로 나타났으며, set 1의 투수성열극밀도가 0.37로 가장 높게 나타났다. 지하공동으로으 유입량 계산은 열극투수계량계수를 $10^{-8}\textrm{m}^2/s$으로 하였을 경우, 29ton/일로 산출되며, $10^{-7}\textrm{m}^2/S$로 하였을 때 약 22배가 큰 65ton/일로 계산되었다. 본 모델은 지하공동건설시 부지특성조사나 평가시에 해석도구로 사용될 수 있으며, 정량적인 자료뿐만 아니라 정상적인 자료도 해석 및 평가과정에 응용될 수 있는 반복적인 실행을 통한 Forward 모델링방법을 사용하는 장점이 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.28-28
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• 2023

Most countries worldwide are finding it difficult to make decisions regarding the utilization of water resources and the ecological flow protection of rivers because of serious water shortages and global climate warming. To overcome this difficulty, accurate ecological flow processes and protected ecological objectives are required. Since the introduction of the concept, ecological flow calculations have been developed for more than 60 years. This technical development has always been dominated by countries such as the United States, Australia, and the United Kingdom. The technical applications, however, vary substantially worldwide. Some countries, for instance, did not readjust the method because of a lack of understanding of the ecological effect or because they failed to achieve elaborate scheduling. Mostly, readjustments were not made because the users could not make their choices from among numerous methods for ecological flow. This paper presents three research results based on a systematic review of 240 methods with clear connotation boundaries. First, the ecological flow algorithm was developed along with the scientific and technological progress in the river ecosystem theory, ecohydrological relationship, and characterization and simulation of hydrological and hydrodynamic processes. In addition, the basis of the method has evolved from the hydrological process of the ecosystem, hydraulics-habitat conditions, and social development interference to whole ecosystem simulation. Second, 240 methods were classified into 50 sub-categories to evaluate their advantages and disadvantages according to the ecological flow algorithms of hydrology, hydraulics, habitat, and other comprehensive methods. According to this evaluation, 60% of the methods were not suitable for further application, including the method based on the percentage of natural runoff. Furthermore, the applicability of the remaining methods was presented according to the evaluation based on the aspects of allocation of water resources, water conservancy project scheduling, and river ecological evaluation. Third, In the future, most developing countries should strengthen the guarantee of high-standard ecological flow via a coordination mechanism for the ecological flow guarantee established under a sustainable framework or via an ecological protection pattern at the national level according to the national system. Concurrently, a reliable ecological flow demand process should also be established on the basis of detailed investigation and research on the relationship between river habitats, ecological hydrology, and ecological hydraulics. This will ensure that the real-time evaluation of ecological flow forces the water conservancy project scheduling and accurate allocation of water.

• 자원환경지질
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• 제22권4호
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• pp.381-393
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• 1989

익산지역의 지하수 유동계를 평가하기 위한 수리지질학적 모델링이 수행되었다. 연구지역의 범위는 $790km^2$이다. 본 지역의 지질은 쥬라기의 대보화강암과 편마상화강암 그리고 선캠브리아기의 변성암으로 구성되어 있다. 채수량은 편마상화강암지역에서 가장 높으며 이는 10km내지 25m두께의 비교적 두껍게 발달된 풍화대 때문이다. 본 모델 시뮬레이션에는 콜로라도 주립대학의 유한차분법모델이 사용되었다. 본 모델은 불균일한 격자간격을 가지며, 28행과 31열로 이루어져 있다. 본 모델은 정류상태와 부정류상태에서 보정되었다.. 정류상태 시뮬레이션의 결과를1985년 9월의 수위등고선과 비교하여 투수율과 우기의 순충전률을 결정하였다. 부정류상태 시뮬레이션은 지하수 채수에 따른 대수층의 반응을 알기 위한 것이다. 부정류상태를 보정에서는 1986년5월의 수위등고선과 맞춤으로서 비산출율의 크기와 분포 그리고 건기의 채수량과 충전량을 결정하였다. 보정된 모델을 이용하여 1985년 10월부터 1995년 9월까지의 지하수채수 및 자연적인 충전에 의한 지하수위변동을 예측하여 보았다. 보정된 모델은 광역적인 지하수개발계획에 이용될 수 있다. 그러나 국부적인 지하수위변동을 예측하는데는 이용될 수 없다.