• 제목/요약/키워드: transport phenomena

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Long-term and Real-time Monitoring System of the East/Japan Sea

  • Kim, Kuh;Kim, Yun-Bae;Park, Jong-Jin;Nam, Sung-Hyun;Park, Kyung-Ae;Chang, Kyung-Il
    • Ocean Science Journal
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    • 제40권1호
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    • pp.25-44
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    • 2005
  • Long-term, continuous, and real-time ocean monitoring has been undertaken in order to evaluate various oceanographic phenomena and processes in the East/Japan Sea. Recent technical advances combined with our concerted efforts have allowed us to establish a real-time monitoring system and to accumulate considerable knowledge on what has been taking place in water properties, current systems, and circulation in the East Sea. We have obtained information on volume transport across the Korea Strait through cable voltage measurements and continuous temperature and salinity profile data from ARGO floats placed throughout entire East Sea since 1997. These ARGO float data have been utilized to estimate deep current, inertial kinetic energy, and changes in water mass, especially in the northern East Sea. We have also developed the East Sea Real-time Ocean Buoy (ESROB) in coastal regions and made continual improvements till it has evolved into the most up-to-date and effective monitoring system as a result of remarkable technical progress in data communication systems. Atmospheric and oceanic measurements by ESROB have contributed to the recognition of coastal wind variability, current fluctuations, and internal waves near and off the eastern coast of Korea. Long-tenn current meter moorings have been in operation since 1996 between Ulleungdo and Dokdo to monitor the interbasin deep water exchanges between the Japanese and Ulleung Basins. In addition, remotely sensed satellite data could facilitate the investigation of atmospheric and oceanic surface conditions such as sea surface temperature (SST), sea surface height, near-surface winds, oceanic color, surface roughness, and so on. These satellite data revealed surface frontal structures with a fairly good spatial resolution, seasonal cycle of SST, atmospheric wind forcing, geostrophic current anomalies, and biogeochemical processes associated with physical forcing and processes. Since the East Sea has been recognized as a natural laboratory for global oceanic changes and a clue to abrupt climate change, we aim at constructing a 4-D continuous real-time monitoring system, over a decade at least, using the most advanced techniques to understand a variety of oceanic processes in the East Sea.

海洋 亂流境界層內 斷續性의 流體力學的 意義 (FLUID DYNAMIC IMPLICATIONS OF THE INTERMITTENCY OF TURBULENT MOMENTUM TRANSPORT IN THE OCEANIC TURBULENT BOUNDARY LAYER)

  • 정종율;체스터이그로쉬
    • 한국해양학회지
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    • 제18권2호
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    • pp.104-110
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    • 1983
  • 海洋 亂流境界層內 亂流運動量輸送의 斷續性 現象에 對하여 그 本質을 把握 하고 流體力學的 인 의미를 규명하기 위한 영구를 기원했다.또한 단속성 현상과 작비현상의 상호관계도 아울러 연구했다. 본 연구를 통해 난류경계층내에서도 중간층에 속하는 z/h=0.067층에서는 단속성의 크기가 평균난류운동량 수송의 408배의 달하고 상부층 즉 z/h=0.1층에서는 270배에 달함이 밝혀져,이제까지 보고되었던 Gordon(1974)이나 Heathersaw(1974)의 30배의 월등히 크다는 것이 새로운 사실이다. 일부 학자들은 단속성현상을 자기현상의 반영 또는 자기의 유통계의 부딪혀 나타나는 현상이라고 해석한바 있으나 (Gordon,1974; Heathersaw,1974),본 연구에서 밝혀진바에 의하면,이는 마찰 Reynolds 수가>$10^{5}$인 실제해양의 난류경계층내 난류운동의 특징이라는 사실이다.

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준 실시간 화학적 조성자료를 이용한 미세입자 연무 에피소드 규명 (Investigation on a Haze Episode of Fine Particulate Matter using Semi-continuous Chemical Composition Data)

  • 박승식;김선정;공부주;이권호;조석연;김종춘;이석조
    • 한국대기환경학회지
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    • 제29권5호
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    • pp.642-655
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    • 2013
  • In this study, semi-continuous measurements of $PM_{2.5}$ mass, organic and elemental carbon (OC and EC), black carbon (BC), and ionic species concentrations were made for the period of April 03~13, 2012, at a South Area Supersite at Gwangju. Possible sources causing the high concentrations of major chemical species in $PM_{2.5}$ observed during a haze episode were investigated. The measurement results, along with meteorological parameters, gaseous pollutants data, air mass back trajectory analyses and PSCF (potential source contribution function) results, were used to study the haze episode. Substantial enhancements of OC, EC, BC, $K^+$, $SO{_4}^{2-}$, $NO{_3}{^-}$, $NH{_4}{^+}$, and CO concentrations were closely associated with air masses coming from regions of forest fires in southeastern China, suggesting likely an impact of the forest fires. Also the PSCF maps for EC, OC, $SO{_4}^{2-}$, and $K^+$ demonstrate further that the long-range transport of smoke plumes of forest fires detected over the southeastern China could be a possible source of haze phenomena observed at the site. Another possible source leading to haze formation was likely from photochemistry of precursor gases such as volatile organic compounds, $SO_2$, and $NO_2$, resulting in accumulation of secondary organic aerosol, $SO{_4}^{2-}$ and $NO{_3}{^-}$. Throughout the episode, local wind directions were between 200 and $230^{\circ}C$, where two industrial areas are situated, with moderate wind speeds of 3~5 m/s, resulting in highly elevated concentration of $SO_2$ with a maximum of 15 ppb. The $SO{_4}^{2-}$ peak occurring in the afternoon hours coincided with maximum ambient temperature ($24^{\circ}C$) and ozone concentration (~100 ppb), and were driven by photochemistry of $SO_2$. As a result, the pattern of $SO{_4}^{2-}$ variations in relation to wind direction, $SO_2$ and $O_3$ concentrations, and the strong correlation between $SO_2$ and $SO{_4}^{2-}$ ($R^2=0.76$) suggests that in addition to the impact of smoke plumes from forest fires in the southeastern China, local $SO_2$ emissions were likely an important source of $SO{_4}^{2-}$ leading to haze formation at the site.

Impedance-Based Characterization of 2-Dimenisonal Conduction Transports in the LaAlO3/SrxCa1-xTiO3/SrTiO3 systems

  • Choi, Yoo-Jin;Park, Da-Hee;Kim, Eui-Hyun;Park, Chan-Rok;Kwon, Kyeong-Woo;Moon, Seon-Young;Baek, Seung-Hyub;Kim, Jin-Sang;Hwang, Jinha
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.171.2-171.2
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    • 2016
  • The 2-dimensiona electron gas (2DEG) layers have opened tremendous interests in the heterooxide interfaces formed between two insulating materials, especially between LaAlO3 and $SrTiO_3$. The 2DEG layers exhibit extremely high mobility and carrier concentrations along with metallic transport phenomena unlike the constituent oxide materials, i.e., $LaAlO_3$ and $SrTiO_3$. The current work inserted artificially the interfacial layer, $Sr_xCa_{1-x}TiO_3$ between $LaAlO_3$ and $SrTiO_3$, with the aim to controlling the 2-dimensional transports. The insertion of the additional materials affect significantly their corresponding electrical transports. Such features have been probed using DC and AC-based characterizations. In particular, impedance spectroscopy was employed as an AC-based characterization tool. Frequency-dependent impedance spectroscopy have been widely applied to a number of electroceramic materials, such as varistors, MLCCs, solid electrolytes, etc. Impedance spectroscopy provides powerful information on the materials system: i) the simultaneous measurement of conductivity and dielectric constants, ii) systematic identification of electrical origins among bulk-, grain boundary-, and electrode-based responses, and iii) the numerical estimation on the uniformity of the electrical origins. Impedance spectroscopy was applied to the $LaAlO_3/Sr_xCa_{1-x}TiO_3/SrTiO_3$ system, in order to understand the 2-dimensional transports in terms of the interfacial design concepts. The 2-dimensional conduction behavior system is analyzed with special emphasis on the underlying mechanisms. Such approach is discussed towards rational optimization of the 2-dimensional nanoelectronic devices.

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Dynamic modeling of LD converter processes

  • Yun, Sang Yeop;Jung, Ho Chul;Lee, In-Beum;Chang, Kun Soo
    • 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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    • 제어로봇시스템학회 1991년도 한국자동제어학술회의논문집(국제학술편); KOEX, Seoul; 22-24 Oct. 1991
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    • pp.1639-1645
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    • 1991
  • Because of the important role LD converters play in the production of high quality steel, various dynamic models have been attempted in the past by many researchers not only to understand the complex chemical reactions that take place in the converter process but also to assist the converter operation itself using computers. And yet no single dynamic model was found to be completely satisfactory because of the complexity involved with the process. The process indeed involves dynamic energy and mass balances at high temperatures accompanied by complex chemical reactions and transport phenomena in the molten state. In the present study, a mathematical model describing the dynamic behavior of LD converter process has been developed. The dynamic model describes the time behavior of the temperature and the concentrations of chemical species in the hot metal bath and slag. The analysis was greatly facilitated by dividing the entire process into three zones according to the physical boundaries and reaction mechanisms. These three zones were hot metal (zone 1), slag (zone 2) and emulsion (zone 3) zones. The removal rate of Si, C, Mn and P and the rate of Fe oxidation in the hot metal bath, and the change of composition in the slag were obtained as functions of time, operating conditions and kinetic parameters. The temperature behavior in the metal bath and the slag was also obtained by considering the heat transfer between the mixing and the slag zones and the heat generated from chemical reactions involving oxygen blowing. To identify the unknown parameters in the equations and simulate the dynamic model, Hooke and Jeeves parttern search and Runge-Kutta integration algorithm were used. By testing and fitting the model with the data obtained from the operation of POSCO #2 steelmaking plant, the dynamic model was able to predict the characteristics of the main components in the LD converter. It was possible to predict the optimum CO gas recovery by computer simulation

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직접메탄올 연료전지의 Multiscale 모델링 및 전산모사 (Multiscale Modeling and Simulation of Direct Methanol Fuel Cell)

  • 김민수;이영희;김정환;김홍성;임태훈;문일
    • 멤브레인
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    • 제20권1호
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    • pp.29-39
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    • 2010
  • 본 연구는 차세대 에너지원으로 주목 받고 있는 직접메탄올연료전지(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)에 대해 mutiscale 기법을 사용하여 DMFC의 MEA부분에 대한 상세 모델링 및 전산모사를 통한 이론적 고찰을 시도하였다. 본 연구에서 이용한 multiscale 모델링 방법은 공정시스템 공학의 kinetic 중심의 모델링 방법과 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD)의 유동중심의 모델링 방법을 유기적으로 결합하여 모사 중간에 필요한 데이터 교환을 함으로써 정확한 모델링 및 전산모사 결과를 얻었다. CFD 모델링으로 유체 이동현상을 3차원으로 해석하였고, 동시에 복잡한 비선형 대수방정식으로 표현되는 반응속도, 전기화학반응을 DAE (Differential & Algebraic Equation) solver로 계산하였다. 모델은 메탄올의 산화반응과 산소의 환원반응을 중심으로 MEA (Membrane Electorde Assembly)부분에서 물리화학적, 전기적 현상 현상을 규명하고, 반응 메커니즘을 구성하였다. MEA 모델은 3차원 공간에서 변위를 가지는 3차원 모델로 구성하였으며, 정상상태 및 등온공정의 조건하에 수립되었다. 이를 통해 channel을 포함한 MEA 부분에서 발생되는 물리적, 화학적, 전기적 현상을 정확히 예측 할 수 있다. 본 연구를 통해 수행된 결과는 DMFC의 실험계획 및 운전조건을 도출함에 있어 매우 유용한 역할을 할 수 있을 것으로 사료되며, 추가적인 연구를 통해 DMFC의 상용화에 크게 이바지 할 수 있을 것으로 사료된다.

하도 층구조 이력조사를 통한 하도내 국지퇴적 특성 분석 (Study on Characteristics for Local Deposit of Sediment by Surveying River Bed's Layer History in High Berm of River Channel)

  • 류영훈;이삼희;안원식
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제43권10호
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    • pp.883-891
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    • 2010
  • 최근 기후변화에 기인하는 유출특성 변화와 유역 및 하도 환경 변화에 따라 하도형태가 바뀌는 경향을 보이고 있다. 특히 지속적인 성장세를 보이고 있는 하도내 국지퇴적이 전국에 걸쳐 중 대하천에서 야기되고 있다. 이 가운데 고수부지 형태로 나타나는 복단면 하도에서 홍수터가 일방향적 성장과 저수로의 저하현상이 현저한 것으로 나타나고 있다. 이와 같은 현상은홍수량 관리는 물론 하천생태관리에도 영향을 미치고 있는것으로 평가되고 있다. 본 연구에서 우리나라에서의 하도내 국지퇴적에 대해 조사한 결과, 국지퇴적 현상이 사실로 확인되었으며, 하천관리상 현실적인 당면 문제인 것으로 드러났다. 그동안 하상변동특성에 관한 주된 관심사는 저수로에 분급된 하상재료를 토대로 저수로 하상변화에 초점이 맞추어져 왔다. 그러나 본 연구의 결과에서 고수부지(홍수터)의 표층 퇴적이 지피상황 변화와 상호연관성이 높으며, 결국 하도전체의 하상변동에도 영향을 미치고 있음이 입증되었다. 하도내 국지퇴적의 대표적인 장소인 한강하구 고수부지에서의 집중조사 결과에 의하면, 고수부지에 퇴적하는 미세립토가 하천 식생의 정착 및 성장의 결정적인 원인이 되었으며, 이를 계기로 수림화를 동반하는 육역화가 진행되어 홍수 소통에 장애 요소는 물론 건전한 하천생태계에도 영향을 끼치는 것으로 확인되었다.

RMA2/RMA4 모형을 이용한 서낙동간 수문연계운영의 수질개선 효과 예측 (Prediction of Water-Quality Enhancement Effects of Gates Operation in the West-Nakdong River Using RMA2/RMA4 Models)

  • 이금찬;윤영삼;이남주
    • 한국환경과학회지
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    • 제18권9호
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    • pp.971-981
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    • 2009
  • An objective of this study is as follows: 1) performing sensitivity analysis and parameter estimation of RMA2 and RMA4 models for the West-Nakdong River, 2) drawing up alternatives of gates-operation for water-quality enhancement, and 3) quantitative evaluation of methodology of 'flow-restoration by gates-operation' among 'Comprehensive Plan Improving Water-Quality in the West-Nakdong River(WNR)' with the target water-quality(BOD at Nakbon-N point: below 4.3 mg/L). The parameters for the RMA2 (depth-averaged two-dimensional flow model) and RMA4 (depth-averaged two-dimensional water-quality model) were determined by sensitivity analysis. Result of parameter estimation for RMA2 and RMA4 models is $1,000\;Pa{\cdot}s$ of the eddy viscosity, 20 of the Peclet number, 0.025 of the Manning coefficient, and $1.0\;m^2/s$ of the diffusion coefficient. We have evaluated the effects of water-quality enhancement of the selected alternatives by numerical simulation technique with the models under the steady-state flow condition and the time-variant transport condition. Because of no-resuspension from river bottom and considering BOD as conservative matter, these simulation results slightly differ from real phenomena. In the case of $50\;m^3/s$ of Daejeo-gate inflow, two-dimensional flow pn results result represents that small velocity occurs in the Pyungkang Stream and no flow in the Maekdo River. In the WNR, there occurs the most rapid flow near timhae-bridge. In the WNR, changes of water-quality for the four selected simulation cases(6, 10, 30, $50\;m^3/s$ of the Daejeo-gate inflow) were predicted. Since the Daejeo-Gate and the Noksan-Gate can be opened up to 7 days, it would be found that sustainable inflow of $30\;m^3/s$ at the Daejeo-gate makes BOD in the WNR to be under the target of water-quality.

고분자 용액의 세포 압착 현상에 의한 감자 절편의 탈수 현상에 관한 연구 (A Study of Dewatering Phenomena of Potato Slice Cytorrhysed by High Molecules)

  • 최동원;신해헌;김종규
    • 한국식품영양학회지
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    • 제19권4호
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    • pp.358-365
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    • 2006
  • 두께 1 mm의 감자 절편을 분자량 200에서 6000까지의 PEG용액에 침지했을 때 PEG의 분자량이 작을 수록 초기 탈수 속도가 빨랐으나 최종 탈수량은 PEG 분자량이 클수록 증가하여 PEG 6000인 경우 초기수분의 약 80%까지 탈수되었다. 감자절편을 저분자 용액인 NaCl, PEG400 용액에 침지한 경우, 조직의 뒤틀림 현상은 나타나지 않고 plasmolysis가 일어나면서 탈수와 부피가 감소되는 반면, PEG 600 용액에 침지시부터 조직의 뒤틀림 현상이 동반된 탈수 현상이 나타났으며, 고분자 용액인 PEG 4000 용액에 침지한 경우 cytonhysis 현상을 동반한 탈수와 부피 감소가 더욱 분명하게 관찰되었다. 초기 탈수 속도는 저분자 용액에 침지 시 더 빨랐으나 최종 탈수량은 고분자용액에 침지 시 더 컸으며 탈수량이 역전되는 시기는 cytorrhysis가 일어나는 시기와 일치하였다. 따라서 고분자 용질의 고농도 용액에 시료를 침지하면 용질의 함침량은 적게 하면서 탈수량을 증가시킬 수 있음을 알 수 있었다.

운전 조건을 고려한 승용차용 요소첨가 선택적 촉매환원장치의 내부 유동 해석에 관한 연구 (Internal Flow Analysis of Urea-SCR System for Passenger Cars Considering Actual Driving Conditions)

  • 문성준;조낙원;오세두;이호길;박경우
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제40권3호
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    • pp.127-138
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    • 2016
  • 디젤 차량의 유해배출가스인 질소산화물 저감을 위해서는 정화성능이 우수한 요소첨가 선택적 촉매환원장치가 장착되어야 한다. 본 연구에서는 3차원 오일러리안-라그랑지안 전산유체해석을 통해 요소첨가 선택적 촉매환원장치의 수송현상에 따른 화학반응과 다상유동 특성을 수치적으로 예측한다. 이때, 수치적인 분무형상은 가시화실험에서 측정된 분사속도, 분무관통길이, 분무반경, 평균액적지름과 비교를 통해 보정되었다. 그리고 해석 결과는 실제 엔진 및 차량 시험에서 측정한 질소산화물 저감효율과 비교를 통해 검증되었으며, 상대오차 5% 이하의 정확도를 보여준다. 검증된 전산모델은 요소첨가 선택적 촉매환원장치의 내부유동해석에 사용되었으며, 이를 통해 압력강하와 속도증가 특성을 분석하고, 암모니아의 농도균일도와 과잉분포 위치를 예측한다.