• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.14 no.3
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• pp.702-715
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• 1990

This paper describes behaviors of two-phase open channel flow inside the flash chamber of a horizontal Multi-Stage-Flash evaporator numerically along with the experimental observations. Bubble trajectories and the velocity and temperature distributions of the liquid phase were predicted by using the particle-source-in-cell(PSI-Cell) method with the appropriate bubble motion/growth equations. Size and number of bubble nuclei embedded in the incoming liquid(brine) were taken into account as important parameters in addition to the conventional ones such as the velocity, degree of inlet superheat, inlet opening height, and the liquid level. Bubble motions, which are unsteady, appeared to be mostly determined by the buoyancy and the drag forces. The calculations, though a number of simplifying assumptions were made, reasonably simulated the hydrodynamic behaviors of the two-phase horizontal stream observed in the experiments. The simulated temperature distributions also agreed fairly well with the other's measurements. Non-equilibrium allownaces, evaluated from the simulated temperature distributions, were within the range of those obtained from the existing correlations, and reduced with the increases of the number and size of incoming bubble nuclei due to vigorous flashing.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.127-127
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• 2017

침수식생이 식재된 개수로에서 식생밀도에 따라 유동 및 난류의 특성이 변화된다. 이러한 특성은 식생에서의 유사, 영양물질, 용존 산소 등에 영향을 미치며 수중 생물의 서식에 변화를 준다. 따라서 침수식생이 식재된 개수로 흐름을 이해하는 것은 중요하게 여겨지고 있으며 많은 선행연구자들에 의해 실험 및 수치모의를 통해 활발히 연구되고 있다. 하지만 대부분의 RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes)를 기반으로 한 선행연구에서는 침수식생의 흐름 특성을 반영하지 않은 모형을 이용하여 정확한 모의 결과를 도출하지 못 하였다. 이에 정확한 침수식생 흐름을 수치모의하기 위해서는 침수식생 흐름의 특성을 반영한 지배방정식을 이용해야 한다. 본 연구의 목적은 침수식생 흐름의 특성을 RANS 모형 중의 하나인 SA (Spalart-Allmaras) model에 반영하고, 식생밀도에 따른 유동 및 난류량을 실측치와 비교하는 것이다. RANS 방정식을 이용하여 난류모델링을 하였으며, 난류폐합문제를 해결하기 위해서 modified SA model을 이용하였다. 침수식생에서의 흐름을 해석하기 위해 운동량방정식에 식생항력을 추가하였다. 선행연구자의 식생수로 실험을 바탕으로 모형검증을 하였으며, 식생밀도에 따라 평균유속 및 난류구조를 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.613-618
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• 2008

본 연구에서는 개수로 마찰흐름 특성에 관한 연구로서 유량조사사업단(2006)의 우리나라 3대강 유역 하천자료와 미국의 Colorado지역 록키산맥 하천 관측자료를 통하여 개수로의 흐름특성을 집중적으로 검토하였다. 개수로 설계에 있어 수로의 흐름해석 및 마찰계수의 정확한 산정은 수로설계의 근간이 된다. 하지만 일반적으로 사용하고 있는 Manning(1889)식은 개수로 흐름특성을 판단하기에 너무 단순하여 상이한 결과를 보임에도 불구하고 단순성에 기인하여 사용되는 것으로 판단된다. Bazin(1865)과 Varwick(1945)의 개수로 실험결과를 보면 Nikuradse(1933)의 원형관수로 실험결과와 마찬가지로 층류, 천이층류, 완난류, 천이난류, 전난류 등 다섯 가지의 흐름특성이 존재함을 알 수 있다. 또한, 개수로 마찰계수의 특성변화를 보면 조고 또는 조도가 증가함에 따라 마찰계수가 상향으로 평행 이동하는 것을 볼 수 있다. 실험결과로부터 확인되는 이러한 흐름 특성이 현장에서도 분명히 나타날 것으로 판단하며 이러한 가설에 근거하여 각 하천의 관측자료를 분석하였다. 유량조사사업단의 우리나라 3대강 유역 하천 관측자료(2006)를 레이놀즈수의 함수인 완난류 흐름으로 전제하고 물의 기본적인 성질과 하천의 경사, 수심, 조고 등의 영향을 고려한 무차원수를 도입하여 마찰계수의 2차적인 분포특성을 파악하고자 하였다. 하지만 관측된 자료로부터 무차원수를 도입하여 산정된 마찰계수분포를 보면 마찰계수가 급격히 증가하고 추정된 유속과 관측된 유속을 비교하면 추정된 유속이 산개되는 경향이 나타났다. 이러한 문제점은 유량관측시 관측지점의 수면경사 및 하상경사의 미관측으로 하천정비기본계획상에 제시된 지형으로부터 하상경사를 추정하여 마찰계수와 유속을 산정하였다. 또한 하천정비기본계획상에 제시된 Manning의 조도계수를 이용하여 Ganguillet&Kutter(1869) 산정식과 Manning(1889) 산정식으로 부터 유속을 산정한 결과 오차가 크게 발생한 것을 확인하였으며, 실제 관측자료에 적합하도록 조도계수를 재 산정하였다. 논문의 분량 제한상 분석과정은 추후 논문에 제시하기로 하고 분석결과와 수위관측에서의 문제점을 제시하였다.

• Water for future
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• v.28 no.2
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• pp.155-168
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• 1995

The present paper discusses the traditional empirical equations of friction factor or cross-sectional mean velocity of open channel flow and suggests the new form of friction factor equation. Dimensional analysis is conducted for the possible forms of traditional empirical equations in order to satisfy the dimensional equality, and new forms of empirical equations are presented with introducing equivalent roughness height. Considering the distribution of friction factor against Reynolds number which has a similar characteristics to that of smooth turbulent flow in circular pipe, the friction factor equation of rectangular open channel flow is developed by modifying the friction factor equation of circular pipe flow for the region of smooth turbulent flow. The equations including the dimensionally-corrected empirical equations are tested against Bazin's laboratory experiments.

• Journal of the KSME
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• v.25 no.5
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• pp.413-418
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• 1985

직접 접촉식 교환장치(이하 직접 교환기라 함)에서 액체의 유통형태의 선택은 매우 다양하며 전달계수 역시 개별적인 상황이나 충전물의 종류에 따라서 달라지므로 일률적으로 제시되지 못 하고 있다. 많은 경우 실험을 통하여 열전달 또는 물질전달계수를 측정하게 되나 개수로, 자유 낙하액체막, 액체분류와 같이 이상화가 가능한 경우, 이러한 전달계수를 구하기 위하여 이론적 또는 반실험적인 해석을 수행하기도 한다. 수많은 관련 연구결과들은 층류유동에 관한 것과 난류유동의 경우로 구분되고(예상되듯이 대부분의 직접교환기의 유통영역은 난류쪽이다), 난류 유통의 해석은 다시 표면갱신이론(surface renewal model), 와류확산계수모델(eddy diffusivity model-macroscopic), 미분형와류모델(differential eddy diffusivity model)로 대별된다. 여기서는 수많은 교환기형태의 자료정리보다 상기와 같이 대별된 액체측 유동영역별로 전달현상해석의 방법을 간단히 정리하고자 한다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2014.03a
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• pp.643-648
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• 2014

세일링 요트 (sailing yacht)는 세일 (sail)의 양력을 주로 이용하여 추진력을 얻는다. 요트 경주에서와 같이 항주 속도가 중요한 문제에서는 세일의 성능이 좋을수록 빠른 속도를 낼 수 있기 때문에 세일 주변의 유동해석을 통한 성능 추정과 효율의 최적화는 매우 중요하다. 본 논문에서는 일반적인 경주요트의 형태로써 지브 세일 (jib sail)과 메인 세일 (main sail) 그리고 한 개의 마스트(mast)로 구성된 슬루프(sloop)형 요트에 대한 유동해석을 하였다. 풍상범주 상태에서의 30ft급 세일링 요트인 KORDY-30의 jib sail과 main sail의 높이에 따른 단면을 모델링하였다. 슬루프형 요트의 경우, 세일링 요트에서 jib sail과 main sail이 각각 단독으로 있는 형태의 요트보다 세일의 개수가 증가함에 따라 양력이 증가하지만 항력도 따라서 증가 할 것이라고 가정했다. 따라서 jib sail의 각도를 다양하게 변화시켜 양력계수와, 항력계수의 변화를 살펴보고 그에 따른 양항비의 분석을 통해 최적의 효율을 갖는 jib sail의 각도를 알아보았다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.38 no.7 s.156
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• pp.527-535
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• 2005

The computation of normal depth is very important for the design of channel and the analysis of water flow. Drainage pipe generally has the shape of curvature like circular or U-type, which is different from artificial triangular or rectangular channel. In this case, the computation of normal depth or the derivation of equations is very difficult because the change of hydraulic radius and area versus depth is not simple. If the ratio of the area to the diameter, or the hydraulic radius to the diameter of pipe is expressed as the water depth to the diameter of pipe by power law, however, the process of computing normal depth becomes relatively simple, and explicit equations can be obtained. In the present study, developed are the explicit normal depth equations for circular and U-type pipes, and the normal depth equation associated with Hagen (Manning) equation and friction factor equation of smooth turbulent flow by power law is also proposed because of its wide usage in engineering design.

• The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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• v.33 no.3A
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• pp.286-295
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• 2008

In this paper, we consider the use of orthogonal multiple beams (OMBs) to simultaneously achieve multi-user diversity and multiplexing gain in a packet-based wireless system. Previous OMB scheme considers the use of a fixed number of multiple beams equal to the number of transmit antennas. However, unless the number of active users is sufficiently large, the use of a fixed number of multiple beams may not provide desired performance due to the interference signal transmitted through other beams, being even worse than the use of a single beam. To alleviate this problem, we consider the adjustment of the number of beams in use to maximize the spectral efficiency according to the operating condition. Simulation results show the validity of the proposed scheme.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.35 no.6
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• pp.729-736
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• 2002

The computation of normal depth is one of the most important parts in the design of open channel flow, and the best section is in general the most economic section in the case of constructing artificial open channels. Thus the determination of the normal depth of the best section is the essential item in the design of most open channel flows. To estimate the frictional forces a power law is introduced, which is applicable to most situations in open channel flows. Explicit and consistent forms of equations are deduced for the calculation of normal depth of triangular, rectangular and trapezoidal best sections. Furthermore the equations of normal depth are found to have the same form as those of pipe diameter for the design of pipe flow.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.101-101
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• 2011

현재 국내에서 시행되고 있는 '4대강 살리기 사업'은 하천에서 발생하는 홍수 및 가뭄재해방지를 위한 다양한 공학적 노력을 시도하고 있다. 특히 안정적인 수위 및 유량확보와 홍수방지를 위한 보(weir)가 4대강 유역에 16개 설치되고 있다. 이러한 보 구간에는 고정보와 가동보가 복합적으로 설치되고 있으며 가동보는 그 형상과 운영방식에 따라 다양한 설계방안이 적용되었다. '4대강 살리기 사업' 중 낙동강 23공구의 강정보 공사 구간에는 원호형태의 측면 형상을 갖는 라이징 섹터게이트(Rising sector gate)가 적용되었다. 라이징 섹터게이트는 구조물의 높이가 낮고 수문의 개폐장치가 수문피어 구조물 내에 설치되어 경관이 우수하며, 구조가 간단하여 비체와 수류의 안정성이 뛰어나기 때문에 4개의 공사구간에 적용되었다. 따라서 본 연구에서는 강정보의 가동보 구간 2문 중 1문을 1/100 축척으로 제작하여 가변경사 개수로에 설치하고, 홍수 빈도별 상류 유량 조건과 하류단 수위조건으로 케이스를 정하여 실험을 수행하였다. 본 실험에서 사용한 개수로 장치는 너비 0.6 m, 높이 0.8 m, 그리고 길이 15.0 m(측정가능 구간, 헤드탱크와 테일게이트 부제외)의 개수로 실험장치이다. 측부는 모두 강화유리로 되어 육안관찰 및 계측 시 용이하게 제작되었으며, 순환식 유량 공급장치를 구축하여 수로의 하부에 설치된 유량탱크로부터 계속적으로 순환하도록 설계되었다. 또한 수로 하단으로부터 상단방향으로 약 33 m 지점에 전동 유압식 Jack screw 2기가 설치되어 경사도를 조절할 수 있도록 제작되었다. 유량조절용 판넬의 제어기판에는 디지털 경사계가 설치되어 있기 때문에 보다 정확한 경사도의 조절이 가능하다. 보 모형의 총연장은 53 cm이며 폭은 45 cm이다. 섹터게이트의 게이트부분은 직경 15 cm로 설계하였다. 문주부분을 포함한 모든 모형은 아크릴로 제작하며 레이저의 주사를 방해하지 않으며 투과율을 최대로 할 수 있도록 고강도의 아크릴을 가장 얇게 하여 중공형태를 채택하였다. 실험조건은 우선 보의 운영방안에 따라 게이트의 4가지 개방도를 설정하였고, 특히 평수위조건에서는 보의 상류부에 퇴적된 퇴적물의 세척을 위한 flushing 운영개방도 포함되어 있다. 홍수시에 대한 유량조건은 2년 빈도에 해당하는 유량을 수문의 비율과 상사법칙에 따라 설정하였으며 하류단 수위조건도 동일한 조건에 대한 값을 채택하여 적용하였다. 유동장의 해석을 위해서는 비접촉식 계측방법인 PIV(Particle Image Velocimetry) 시스템을 채택하여 2차원(x-z 방향) laser sheet를 생성하고 주입된 particle에서 반사된 변위(displacement) 정보를 상호상관(cross-correlation)기법으로 유동장을 계산하였다. 또한 수리모형과 동일한 지형격자를 구축하여 3차원 CFD 프로그램인 FLOW-3D로 계산하여 결과를 비교하였다. 특히 flushing 운영방안에 대한 게이트부의 개방도를 세가지(30, 45, $60^{\circ}$)로 구분하여 모의하였고, 적절한 개방도를 제안하고자 하였다. 실험결과는 우선 4가지 운영방안에 대한 가동보 주변에서의 유속장을 파악하였고, 최대유속의 발생위치의 변화를 확인할 수 있었다. 그리고 이에 따른 보의 바닥에서 최대유속이 발생할 경우, 하상보호공 위치와 거리 등에 대해서 분석하였다. 이를 통해 가동보 운영에 따른 다양한 유속구조를 파악할 수 있게 되며 구조적 안정성 확보를 위한 검증자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다. 향후, 가동보 운영방안 중 수세효과(flushing effect)에 대한 효과분석을 위해 게이트부 상류구간에 적절한 입경과 비중의 퇴적물질을 설치하는 연구와 상류부에서의 유입유사농도 및 시간변화에 따른 퇴적에 관한 연구를 수행할 계획이다.