• Coupled systems mechanics
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• 제8권4호
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• pp.339-350
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• 2019

A numerical simulation of the incompressible multiphase hydraulic jump flow was performed to compare the interface prediction through the use of the three RANS turbulence models: $k-{\varepsilon}$, $RNGk-{\varepsilon}$ and SST $k-{\omega}$. A three dimensional no submerged hydraulic jump and a two dimensional submerged hydraulic jump were modeled. Both the geometry and the mesh were created using the open source Gmsh code. The project's geometry consists of a rectangular channel with length and height differences between the two dimensional and three dimensional simulations. Uniform hexahedral cells were used for the mesh. Three refining meshes were constructed to allow to verify simulation convergence. The Volume of Fluid (abbr. VOF) method was used for treatment of the air-water surface. The turbulence models were evaluated in three distinct set up configurations to provide a greater accuracy in the flow representation. In the two-dimensional analysis of a submerged hydraulic jump simulation, the turbulence model RNG RNG $k-{\varepsilon}$ provided a better interface adjust with the experimental results than the model $k-{\varepsilon}$ and SST $k-{\omega}$. In the three-dimensional simulation of a no-submerged hydraulic jump the k-# showed better results than the SST $k-{\omega}$ and RNG $k-{\varepsilon}$ capturing the height and length of the ledge with a better fit with the experimental results.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.23-29
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• 2019

최근의 기후변화는 산지가 많은 우리나라에서 토석류를 발생시켜 하류에 많은 재난을 야기하였다. 산지에서 발생한 토석류는 퇴적과 침식을 반복하며 하류로 이동하고, 유동화된 토사-물 혼합물 형태로 나타난다. 이처럼 강한 운동성의 토석류를 해석하기 위하여 연속방정식 및 운동량 방정식을 적용하였고, 퇴적 및 침식에 관한 속도식은 세립사가 포한된 수정형을 적용하였다. 본 연구는 산지 상류부에서 발생 가능한 퇴적토사량의 변화에 대한 하류부에서의 토석류 거동을 분석한 것이다. 조립토사의 포설 길이 변화에 따른 수로 하류단에서 토사체적농도를 분석해 보면, 공급유량이 많고 포설길이가 길수록 토사농도의 고저차가 크게 나타났고, 변곡점 발생 시점도 빨라진 것을 알 수 있다. 본 연구의 결과는 급경사의 비탈사면에서의 침식 및 퇴적 가능 여부를 알 수 있는 침식-퇴적 속도를 판단하여 토석류 재해에 대한 대책을 세우는 데 좋은 정보를 제공할 것이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.57-65
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• 2019

본 연구에서는 원통형 대책 구조물의 설치변화가 토석류의 흐름에 미치는 영향을 확인하기 위해, 대책 구조물을 설치 가능한 소형수로를 제작한 후에 실내모형실험을 실시하였다. 실험은 수로 내에 설치된 구조물의 높이와 종방향 열의 개수를 변화시켜가면서 수행하였다. 대책 구조물이 설치된 수로 측면과 상부에는 초고속 카메라와 레이저 수위센서를 설치하여, 토석류가 구조물을 통과하기 전 후의 흐름변화를 측정하였다. 이를 바탕으로 대책구조물 설치에 따른 토석류의 에너지 저감효과를 비교, 분석하였다. 실험결과, 원통형 대책 구조물의 설치는 토석류의 유속과 흐름깊이를 감소시키는 것으로 나타났다. 또한 구조물의 설치높이와 종방향 열의 개수가 증가할수록 그 영향은 더욱 커지는 것으로 나타났다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제12권1호
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• pp.892-901
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• 2020

We used a numerical method to estimate the hydrodynamic maneuvering derivatives for the heave-pitch coupling motion of an underwater glider. It is very important to assess the hydrodynamic maneuvering characteristics of a specific hull form of an underwater glider in the initial design stages. Although model tests are the best way to obtain the derivatives, numerical methods such as the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) method are used to save time and cost. The RANS method is widely used to estimate the maneuvering performance of surface-piercing marine vehicles, such as tankers and container ships. However, it is rarely applied to evaluate the maneuvering performance of underwater vehicles such as gliders. This paper presents numerical studies for typical experiments such as static drift and Planar Motion Mechanism (PMM) to estimate the hydrodynamic maneuvering derivatives for a Ray-type Underwater Glider (RUG). A validation study was first performed on a manta-type Unmanned Undersea Vehicle (UUV), and the Computational Fluid Dynamics (CFD) results were compared with a model test that was conducted at the Circular Water Channel (CWC) in Korea Maritime and Ocean University. Two different RANS solvers were used (Star-CCM+ and OpenFOAM), and the results were compared. The RUG's derivatives with both static drift and dynamic PMM (pure heave and pure pitch) are presented.

• 대한조선학회논문집
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• 제59권2호
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• pp.64-71
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• 2022

In this paper, we simulate the collision of a solitary wave on a vertical wall in a uniform water channel and investigate the effect of damping on the amplitude attenuation. In order to take into account the damping effect, we introduce the Stokes damping whose dissipation is dependent on the velocity of wave motion on the surface of a thin layer of oil. That is, we use the improved Boussinesq equation with Stokes damping to describe the damped wave motion. Our work mainly focuses on the amplitude attenuation of a propagating solitary wave, which may depend on the Stokes damping together with the initial position and initial amplitude of the wave. We utilize the method of images and a powerful numerical tool (functional iteration method) for solving the improved Boussinesq equation, yielding an effective numerical simulation. This enables us to find the amplitudes of the incident wave and reflected one, whose ratio is a measure of the (wave) amplitude attenuation. Accordingly, we have shown that the reflection of a solitary wave by a vertical wall is dependent on not only the initial amplitude and position of a solitary but the Stokes damping.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권11호
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• pp.4236-4243
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• 2022

An industrial nuclear technique based on the use of an X-ray profiler was implemented to estimate the densities or concentrations of sediments present in an Atlantic maritime zone in the areas subjected to dredging under the governance of the Panama Canal Authority (ACP). The sediment profiles show in most areas there is a concentration of between 1.00-1.15 g/cm³ except for one area in particular, the density starts at 1.20 g/cm³ and even reaches values greater than 1.50 g/cm³; therefore, an already consolidated sediment is present, which, depending on the depth found. Values of 1.265 g/cm³, 1.297 g/cm³, 1.185 g/cm³ obtained by ACP previous studies are within the range of 1.20-1.30 g/cm³ measured with the nucleonic gauge. However, it should be noted that during the tests with the X ray profiler, sediment densities values greater than the aforementioned limit were also obtained that varying according at depths close to 12 m and 18 m with values reached up to 1.513 g/cm³ and 1.60 g/cm³, respectively. This demonstrates that sediment accumulation depends on depth. This nucleonic gauge is feasible technique for the study of the sedimentation phenomenon in channel basins and even in other projects nationwide.

• Composites Research
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• 제36권3호
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• pp.217-223
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• 2023

본 연구에서는 폴리아크릴로니트릴계 탄소나노섬유 스펀지의 제조 및 오일 흡착 거동을 조사하였다. 제조된 탄소나노섬유 스펀지는 물과 기름의 혼합용액에서 우수한 선택적 오일 흡착 능력을 보였으며, 탄소나노섬유 스펀지의 재사용시 흡착 능력도 확인하였다. 또한, 흡착제 내부구조에 정렬된 채널을 형성함으로써, 모세관 현상에 의하여 빠른 오일 흡착 거동을 보이는 탄소나노섬유 스펀지를 제조할 수 있었다. 이후 사용 폐기된 탄소나노섬유 스펀지는 질소 분위기에서 800℃로 열처리하여, 4-아미노페놀의 전기화학적 검출을 위한 센서로의 가능성을 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6B호
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• pp.537-542
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• 2009

수위만의 함수로 작성되는 기존의 수위-유량관계곡선식을 개선하기 위하여 비교적 쉽게 취득할 수 있는 하천의 폭, 넓이, 윤변, 하상경사 등 기본적인 수리특성인자를 활용하고 확률론적 방법인 엔트로피 기법을 연계하여 하천 유량을 산정할 수 있는 방법을 제안하였다. 평균유속과 최대유속과의 관계를 분석하여 하천의 평형상태를 나타내는 엔트로피 함수를 도출하고, 이를 활용하여 하천 수리특성 인자가 반영된 유속공식으로 하천유량을 산정하는 방법이다. 캐나다 알버타 대학 등에서 제공된 수리실험실 및 자연하천 수문자료를 활용하여 유량을 산정한 결과 기존 수위-유량관계곡선식에서 추정된 유량에 비해 오차가 작고 실측치에 근사하여 개선효과가 큰 것으로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권6B호
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• pp.607-615
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• 2010

개수로에 식재된 식생은 항력을 유발하여 유수의 평균유속을 감소시키고 수위를 상승시키는 역할을 한다. 기존 식생수로에 관한 연구는 주로 수직 난류모형에 의한 수직 흐름특성 변화나 1차원 모형에 의한 종방향 흐름특성 변화에 초점을 맞추고 있다. 그러나, 이러한 수치모형을 실제 자연하천에 적용하기란 쉽지 않고, 실무적인 측면에서도 비실용적이다. 따라서, 본 연구에서는 실무적으로 적용성 및 활용도가 높은, 식생항력 개념을 적용시킨, 수심 평균된 2차원 수치모형을 개발하였다. 우선 원주형의 곧은 식생을 가정하여 식생밀도를 정의하고, 식생항력 식을 유도하였으며, 유도된 식생항력 항을 흐름 지배방정식에 추가하여, 식생의 영향을 수치계산에 반영하였다. 개발된 모형의 검증을 위해 단단면 및 복단면 실험수로에서 실측된 수위와 유속 결과를 수치모의 결과와 비교하였으며, 매우 만족스러운 결과를 얻었다. 검증된 모형을 자연하천에 적용하여, 홍수터 식생에 의한 흐름 특성 변화를 모의하여, 식생이 흐름특성에 미치는 영향을 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5B호
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• pp.481-488
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• 2006

본 연구는 준분포형 장기유출모형인 SWAT과 3차원 분포형 지하수 모형인 MODFLOW를 통합한 새로운 시도에 관한 것이다. SWAT모형은 준분포형 특성상 지하수 성분중에서 투수계수나 저류계수등의 분포형 매개변수를 고려할 수 없으며 지하수 함양량, 수두와 양수량 분포 등을 고려하는데에도 어려움이 있다. 이와같은 문제점을 극복하기 위해 SWAT의 수문반응단위인 HRU와 MODFLOW의 기본단위인 셀간의 특성치들을 주고받을 수 있는 완전연동형 기법을 제시하였다. 이러한 결합은 하천망과 대수층간의 상호작용을 경계흐름으로 고려함으로써 완성되었다. SWAT-MODFLOW 결합모형을 우리나라 경안천 수위관측소 유역에 시험적으로 적용한 결과, 포화대와 하천지류간의 상호작용이 경안천 유역의 유출량 산정에 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었다. 이와 함께 결합모형은 지하수두 및 함양량의 시공간적 변동성을 재현하는 등 광범위한 적용가능성을 보여주었다.