• 대한토목학회논문집
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• 제32권6B호
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• pp.373-378
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• 2012

본 연구에서는 이론적 배경을 토대로 사행 하천의 만곡부에 적용하기 용이한 횡분산계수 경험공식을 새롭게 제안하였다. 차원해석을 통한 독립변수들의 선정 대신 이론식을 기반으로 독립변수들과 그들의 함수형태를 우선 결정하였다. 결정된 함수식에서 매개변수를 골라내고 이를 고정하는 대신 회귀계수로 전환하여 실제 하천 만곡부에 적합한 경험식을 비선형회귀분석을 통해 제안하였다. 기존의 횡분산계수식들과 비교해 보면 본 연구에서 개발된 식이 관측 분산계수와 대체적으로 일치하는 경향을 보였다. 개발된 식의 특징을 살펴보면 마찰항에 대한 민감도가 상대적으로 적어 조도가 작은 하천에도 적용하기에 무리가 없어 보인다. 또한 개발된 식은 수심 대비 사행반경의 비가 큰 경우에도 기존의 추정식처럼 이상치를 나타낼 우려가 없어 만곡이 심한 사행하천에 적용하기 적합하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.673-689
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• 2003

사행이 있는 자연하천에서 횡혼합 특성을 분석하고 종ㆍ횡분산게수를 산정하기 위해 현장실험을 실시하였다. 이를 위해 남한강 지류인 섬강 및 청미천에서 사행구간을 선정하여 유속과 수심 측정 및 추적자실험을 수행하였다. 추적자로서는 미량으로도 관측이 용이한 방사성 동위원소를 사용하였으며 주입은 순간. 점주입 조건을 바랐다. 이를 통해 취득된 수리량 및 농도 자료를 이용하여 종ㆍ횡분산계수를 산정하였고, 이들을 기존의 추정식에 의한 결과와 비교, 분석하였다. 종분산계수는 해석해를 통해 산정하였는데 섬강은 약0.5 $m^2$/s, 청미천은 0.2 $m^2$/s 로 산정되었다. 횡분산계수는 해석해 및 모멘트방법을 이용하여 산정하였는데, 섬강은 약 0.01-0.06 $m^2$/s의 범위를 가지며 청미천은 약 0.0l-0.05 $m^2$/s의 범위를 갖는 것으로 산정되었다.

• 방사선산업학회지
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• 제2권3호
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• pp.135-140
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• 2008

A field tracer experiment using radioisotope was carried out to investigate the characteristics of a pollutant transport and a determination of the dispersion coefficients in a river system. The dispersion coefficients in the longitudinal and transverse directions were determined by using the measured concentration of a radioisotope. The two-dimensional numerical models were applied to calculate the flow and concentration fields at the experimental site. Several numerical simulations were performed to investigate the effects of the numerical results according to variations of the dispersion coefficients. The calculated concentrations agreed well with the measured ones.

• 한국토양환경학회지
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• 제1권1호
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• pp.19-27
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• 1996

물에 쉽게 용해되지 않고 분리된 유체면을 갖는 액체를 NAPO(nonaqueous phase liquids)이라 한다. 유기용제와 석유탄화수소와 같은 NAPL에 의한 지하수 오염은 지하에서의 장기간의 지속성 및 다량의 지하수를 오염시키는 능력 때문에 주요 관심 대상물질이다 누출된 DNAPU(denser- than-water NAPL)은 궁극적으로 포화 대수층을 통과하여 바닥에 DNAPL pool을 이루게 된다. 이러한 pool로부터의 용해는 분자확산계수, 연직분산도, 지하수유속, 용해도 및 pool의 길이에 지배된다. 본 연구에서는 이러한 DNAPL pool의 용해를 모사하기 위해 DNAPL용해실험을 하여 연직 횡분산계수를 산정하였다. 본 연구에서 사용된 실험조건하에서 수행한 실험결과 산정된 연직 횡분산계수는 침투유속이 59.2cm/day, 94.3cm/day 및 158.0cm/day인 경우 각각 1.86$cm^2$/day, 2.90$cm^2$/day 및 4.51$cm^2$/day 이었고, 연직 횡분산도는 0.03024cm 이었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1B호
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• pp.35-45
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• 2009

본 연구에서는 사행수로에서 유속구조가 추적물질의 혼합에 미치는 영향을 분석하기 위하여 2개의 만곡부를 갖는 S자형 실험수로를 제작하여 순간 주입된 추적자물질에 대한 분산실험을 수행하였다. 실험자료를 분석한 결과, 주 흐름은 사행수로의 최단경로를 따라 이동하며 만곡부에서 불균일한 분포를 갖는 것으로 밝혀졌다. 이차류의 경우, 만곡부에서 강력한 셀이 발달하나 직선부에서는 소멸하다가 다시 다음 만곡부에 반대 방향의 셀로 재생성됨이 확인되었다. 오염운의 거동은 주흐름의 불균일한 분포와 이차류셀에 의해 매우 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 주흐름의 불균일한 분포는 오염운을 종방향으로 분리시키고, 이차류 셀은 만곡부 외측의 처진 오염운을 횡방향으로 더욱 분리시키는 역할을 하게 되어, 결과적으로 만곡부의 복잡한 유속구조가 오염운을 종 횡방향으로 모두 분리시키고 나아가서 많이 퍼지게 하는 작용을 하는 것으로 밝혀졌다. 2차원 추적법의 적용을 통해서 각 케이스별 종 횡분산계수 실측치를 산정한 결과, 사행수로 전체구간에 대한 무차원 횡분산계수는 0.012~0.875의 범위를 갖는 것으로 밝혀졌다. 횡분산계수는 하폭 대 수심비에 대체적으로 비례하는 것으로 나타났다. 횡분산계수 이론식에 의한 추정치와 비교한 결과, 이론치가 실측치와 비교하여 다소 과대 산정하는 경향을 보여주고 있음을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권12호
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• pp.1305-1316
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• 2021

본 연구에서는 과거 추적자실험결과를 이용하여 2차원 횡분산계수에 대한 새로운 추정식을 개발하고 추정식을 이용한 횡 분산계수 산정결과의 정확도를 검증했다. 다수의 추적자실험이 하폭 대 수심비가 50보다 작은 조건에서 수행되었기 때문에 기존 추적자실험결과만을 이용하여 개발한 추정식은 하폭 대 수심비가 50보다 큰 조건의 하천에 적용하는데 한계를 보인다. 따라서 특정 수리조건에 편중된 횡 분산계수 자료로부터 횡 분산계수 추정식을 개발하기 위해 SMOTE (Synthetic Minority Oversampling TEchnique)를 적용하여 기존 자료의 특성을 반영한 새로운 데이터를 생성했다. SMOTE 기법으로 하폭 대 수심비가 50보다 큰 조건에 대한 수리량과 횡 분산계수 데이터를 생성하였으며, ROC (Receiver Operating Characteristic) 곡선으로부터 생성된 데이터의 신뢰성을 검증했다. 새롭게 생성된 데이터를 포함하여 횡 분산계수 추정식을 개발했고, 추정식을 이용하여 계산한 횡 분산계수의 R²(결정계수)를 계산하여 기존 연구에서 제안한 추정식과의 정확도를 비교했다. 그 결과, 본 연구에서 개발한 추정식을 이용하여 계산한 횡 분산계수의 R²가 W/H < 50인 조건에서 0.81, 50 < W/H 인 조건에서 0.92를 나타내어 기존 추정식과 비교하여 향상된 정확도를 나타냈다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2008년도 정기총회 및 학술발표대회
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• pp.799-802
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• 2008

General behaviors based on hydraulic characteristics of natural streams and channels have been recently analyzed and developed via various numerical models. However in the states of natural hydraulics, an experimental research must be performed simultaneously with the mathematical analysis due to effects of hydraulic properties such as meander, sediment, and so on. In this study based on 2-D advection-dispersion equation, flow and tracer experiments were performed in the S-curved meandering laboratory channel with a rectangular cross-section. The channel was equipped with instrument carriages which was equipped with an auto-traversing system to be used with velocity measuring sensors throughout the depth and breadth of the flow field. To measure concentration distribution of the salt solution was adjusted to that of the flume water by adding methanol and a red dye (KMnO4) was added to aid the visualization of the tracer cloud, the tracer was instantaneously injected into the flow as a full-depth vertical line source by the instantaneous injector and the initial concentration of the tracer was 100,000 mg/l. The secondary current as well as the primary flow pattern was analyzed to investigate the flow distribution in the meandering channels. The velocity distribution of the primary flow for all cases skewed toward the inner bank at the first bend, and was almost symmetric at the crossovers, and then shifted toward the inner bank again at the next alternating bend. Thus, one can clearly notice that the maximum velocity occurs taking the shortest course along the channel, irrespective of the flow conditions. The result of the tracer tests shows that pollutant clouds are spreading following the maximum velocity lines in each cases with various mixing patterns like superposition, separation, and stagnation of pollutant clouds. Flow characteristics in each cases performed in this study can be compared with tracer dispersion characteristics with using evaluation of longitudinal and transverse dispersion coefficients(LDC, TDC). As expected, LDC and TDC in meandering parts have been evaluated with increasing distribution and straight parts have effected to evaluate minimum of LDC and TDC due to symmetric flow patterns and attenuations of secondary flow.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.74-74
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• 2017

자연하천에서 수자원의 원활하고 안전한 관리에 있어서 오염물의 혼합 거동에 대한 이해는 매우 중요하다. 대부분의 자연하천의 경우 만곡부 및 합류부와 같은 복잡한 지형을 갖고 있으며 이러한 경우 하천의 흐름이 복잡한 형태를 갖게 된다. 특히 수생태계에 많은 영향을 미치는 하폐수 처리장 처리수는 대부분 1차적으로 지류로 방류되어 이후 본류로 지속적으로 유입되게 된다. 이러한 오염물질이 지류로부터 본류로 혼합되는 합류부 구간의 경우 일반적인 1차원 혼합이 아닌 횡방향을 포함하는 2차원적인 혼합 거동에 대한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 금호강과 진천천이 좌안으로부터 오염물질이 지속적으로 유입되는 낙동강 중류구간 합류부에서의 혼합 구간의 연구를 위하여 횡분산계수 산정을 위하여 전기전도도(electrical conductivity: EC)를 이용한 농도 추적 실험을 수행하였다. 낙동강 본류에서 정해진 측선을 따라 센서가 설치된 보트를 이용하여 실시간으로 농도, 수리량 데이터를 GPS 위치 데이터와 함께 취득하였다. 또한 실험으로부터 취득한 자료를 바탕으로 2차원 이송-확산 혼합 거동 모델인 CTM-2D 수치모형을 이용하여 모의하였다. 실험 수행 결과, 지류인 금호강과 진천천의 EC 농도가 합류 전 낙동강 본류의 EC 기저농도 보다 더 높은 값을 나타내었다. 지류의 유입으로 인하여 본류 좌안 쪽에서 전기전도도의 값의 상승을 확인할 수 있었으며 하류로 이동할수록 불균등했던 전기전도도의 분포가 횡방향 혼합을 통하여 점점 균등한 분포로 전환되는 것으로 나타났다. 또한 2차원 혼합 거동 분석에 필요한 횡 분산계수 산정을 위해 모멘트법, 해석해를 이용한 추적법, 수치모형을 통한 역산법을 통해 산정하여 결과를 비교하였다. 그 결과 모멘트법의 경우 다른 방법들에 비하여 전반적으로 과소 산정하는 경향을 나타내었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제51권2호
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• pp.185-202
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• 2024

In this research paper, and for the first time, wave propagations in sigmoidal imperfect functionally graded material plates are investigated using a simplified quasi-three-dimensionally higher shear deformation theory (Quasi-3D HSDTs). By employing an indeterminate integral for the transverse displacement in the shear components, the number of unknowns and governing equations in the current theory is reduced, thereby simplifying its application. Consequently, the present theories exhibit five fewer unknown variables compared to other Quasi-3D theories documented in the literature, eliminating the need for any correction coefficients as seen in the first shear deformation theory. The material properties of the functionally graded plates smoothly vary across the cross-section according to a sigmoid power law. The plates are considered imperfect, indicating a pore distribution throughout their thickness. The distribution of porosities is categorized into two types: even or uneven, with linear (L)-Type, exponential (E)-Type, logarithmic (Log)-Type, and Sinus (S)-Type distributions. The current quasi-3D shear deformation theories are applied to formulate governing equations for determining wave frequencies, and phase velocities are derived using Hamilton's principle. Dispersion relations are assumed as an analytical solution, and they are applied to obtain wave frequencies and phase velocities. A comprehensive parametric study is conducted to elucidate the influences of wavenumber, volume fraction, thickness ratio, and types of porosity distributions on wave propagation and phase velocities of the S-FGM plate. The findings of this investigation hold potential utility for studying and designing techniques for ultrasonic inspection and structural health monitoring.