• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.127-127
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• 2023

지표수와 하상 경계층에서 발생하는 흐름 교환은 하천, 호소, 연안, 해안 등 자연계에 존재하는 수환경시스템에서 일반적으로 나타나는 수리학적 특성으로서, 흐름 교환이 발생하는 경계층 아래 하상층 영역을 혼합대(hyporheic zone)라 부른다. 수질오염사고 등에 의해 외부의 오염물질이 하천 내 유입될 경우, 혼합대 흐름에 의해 하상층으로 침투되고 지표수 대비 유속이 느린 하상 내 공극 흐름에 의해 거동함에 따라 이들의 하천 내 체류시간이 증가하게 된다. 따라서, 본 연구에서는 지표수와 하상 흐름을 연계한 수치해석 방법을 적용하여 혼합대가 지표수 내 용질 체류시간에 미치는 영향을 분석하였다. 먼저 연직 2차원 Reynolds 평균 Navier-Stokes(RANS) 방정식과 Darcy 방정식을 연계하여 지표수와 하상 내 흐름을 해석하였다. 지표수 영역은 RANS 방정식을 이용하여 모의하였고, 지표수 흐름해석에서 얻어진 하상의 압력장을 경계조건으로 하여 Darcy 방정식과 함께 하상 내 흐름을 모의하였다. 여기서 하상의 형태는 자연계 하천에서 일반적으로 관찰되는 사련하상(Ripple bed)으로 모사하였다. 이후, 지표수-하상 연계모의를 통해 얻어진 흐름 결과를 바탕으로 지표수-하상 경계층에서 용질거동을 모의하였다. 흐름 모의결과를 과거 실험자료와 비교한 결과, 지표수 영역 내연직흐름 분포를 정확하게 재현하였고, 동시에 혼합대 흐름 구조에 큰 영향을 미치는 지표수-하상 경계층 압력 분포 역시 관측값과 유사하게 나타났다. 용질거동 해석을 통해 얻어진 용질의 체류시간을 분석한 결과, 혼합대 흐름이 고려된 경우(투수성 하상)와 고려되지 않은 경우(불투수성 하상)를 비교했을 때 전자에서 체류시간 분포의 감수곡선이 길어지고 첨두농도가 감소하는 것으로 나타났다. 아울러, 지표수 영역의 유입부 경계의 평균 유속이 증가함에 따라 최대 체류시간이 감소하는 것으로 나타났는데, 이는 지표수-하상 경계층에서의 압력 경사가 커져 혼합대 내 유속이 증가함에 기인하는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1838-1842
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• 2008

본 연구에서는 하구 유입 하천에서 발생하는 염수쐐기의 형상 및 거동특성을 구명하기 위하여 정상상태 염수쐐기 실험을 수행하였다. 길이에 비해 상대적으로 폭이 좁은 개수로의 상류부분에는 담수를 지속적으로 공급할 수 있는 담수공급장치를 설치하였고, 정상상태의 염수쐐기를 발생시키기 위하여 염수수조 측면에 지속적으로 염수를 공급할 수 있는 염수공급수조를 설치하였다. 실험조건은 담수 방류량과 이층류의 밀도차의 영향을 고려한 밀도프루드수(densimetric Froude number)를 기준으로 선정하였다. 실험결과 각 케이스별 염수쐐기의 형상은 중앙부에서 약간의 산포된 양상을 제외하고는 거의 선형을 이루는 것으로 관찰되었다. 경계층의 형상과 두께는 이층류의 농도장을 측정하고 밀도변동성분을 고려한 표준편차를 통하여 산정하였다. 그리고 염수쐐기의 선단부에 해당하는 리차드슨수와 경계층 두께와의 비교 등을 통해서 경계층의 양상을 파악하였다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 1999년도 임시총회 및 가을 학술발표회 초록집 The Korean Environmental Sciences Society
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• pp.41-42
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• 1999

• 한국대기환경학회:학술대회논문집
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• 한국대기환경학회 2003년도 추계학술대회 논문집
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• pp.101-107
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• 2003

해가 지면서 지표면이 냉각되고 지표면의 냉각은 지표부근의 대기를 냉각시켜 상부의 대기보다 차가워지면서 대기의 상태가 안정 상태가 되는데 이 때를 접지 역전층이라고도 하고 야간 경계층이라고도 한다. 야간 경계층은 다음 날 해가 뜨기 전까지 계속 지속되는데 그 고도는 지상 수백m까지 확장될 수도 있다. 이러한 현상은 배출된 대기 오염 물질이 형성된 역전층에 의해 확산이나 수송이 방해를 받게된다. 역전층 상태에서의 오염물질의 배출은 직접적으로 영향을 미치지 않으나, 일출 이후 일사에 의한 지표의 가열로 역전층이 파괴되면서 역전층위의 고농도의 오염물질이 지상으로 유입되어 지표부근에 고농도의 오염을 유발할 수 있다. (중략)

• 한국전산유체공학회지
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• 제18권2호
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• pp.56-65
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• 2013

Two compression ramp problems and an impinging shock problem are computed to investigate influence of turbulence models and eddy viscosity on the shock-wave / boundary layer interaction. A Navier-Stokes boundary layer generation code was applied to the generation of inflow boundary conditions. Computational results are validated well with the experimental data and effects of turbulence models are investigated. It is shown that the behavior of turbulence (eddy) viscosity directly affects both the extent of the separation and shock-wave positions over the separation.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.464-464
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• 2017

경사가 급한 산지하천은 대부분 전석이 산재한 자갈하상으로 되어 있다. 전석은 계곡이나 사면에서 발생한 토석류의 일부로 하천에 유입하여 하류로 이송되는 중에 하상에 퇴적된다. 이후 발생하는 홍수에 따라서 거대 전석은 단속적 이동하기 때문에 하천 흐름을 방해하는 돌출장애물로서 기능하는 경우가 많다. 본 연구에서는 개수로 흐름의 장애를 유발하는 돌출물이 경계층 높이에 어떤 영향을 미치는 지를 파악하기 위하여 장애물 돌출높이의 변화가 경계층고에 미치는 영향을 수리실험으로 조사하였다. 본 연구인 경계층분포 실험은 폭 0.6m, 길이 9m인 순환식 유량공급 개수로에서 진행하였으며 실제 경계층 측정 길이는 폭 0.6m, 최대 길이 1.2m, 수심 0.2m이다. 개수로에 돌출장애물을 부착 후 3차원 유속계를 이용하여 유속을 측정하였다. 유속계의 측정간격은 수로 방향, 폭 방향, 수심방향으로 각각 1cm씩 이동하며 유속 u, v, w를 측정하였으며 이때 흐름의 평균유속은 0.51m/s이다. 실험에 사용된 돌출 장애물의 크기는 가로와 세로는 6cm, 길이 6~10cm인 직육면체 콘크리트이다. 포설된 하상재료의 평균입경은 20.5mm의 강자갈이며 포설된 높이는 평균 20.5mm이다. 실험방법은 개수로 바닥에 돌출장애물을 부착 후 그 하류에서 수심, 유량, 유속, 수온을 측정한다. 또한 하상재료를 포설하고 위와 같은 방법으로 실험을 진행 후 결과를 비교, 분석한다. 본 연구는 결과를 정리하면, 동일한 높이의 돌출장애물이 있을 경우 개수로 유속분포는 자갈하상에서 기울기가 더 급하였다. 돌출 장애물에서 하류로 갈수록 무차원 경계층 두께는 감소하는 경향을 보였으나 자갈하상인 경우에는 진동을 나타내고 있어서 하상의 조도가 경계층 안정에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 따라서 자갈하상과 같이 하상의 조도고가 클 때 경계층 변화에 미치는 기구를 파악하는 연구가 필요하다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제17권1호
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• pp.1-14
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• 2001

굴절 지수 구조 매개 변수(refractive index structure parameter) $C_n^2$의 증가는 보통 가온위(virtual potential temperature) ${\theta}_v$와 혼합비(mixing ratio) q의 연직 기울기가 최대가 되는 고도에서 발생하며, 대류 경계층(convective boundary layer)의 고도를 추정하는데 있어서 매우 유용한 매개 변수로 사용된다. 이 연구에서는 대류 경계층 고도의 추정에 이용되는 $C_n^2$ 첨두의 발생 특성이 조사되었으며, 또한 UHF 레이더로 관측된 $C_n^2$와 연직 속도의 분산 ${\sigma}_w$ 자료를 이용하여 대류 경계층 고도를 객관적으로 추정하는 방법이 제시되었다. UHF 레이더의 $C_n^2$ 연직 분포에서 첨두는 대류 경계층의 정상부뿐만 아니라 잔류층의 정상부나 구름층에서도 발생하였다. 약한 태양 복사로 연직 혼합이 뚜렷하지 않은 경우에 대류 경계층 고도에 상응하는 $C_n^2$ 첨두는 레윈존데(rawinsonde) 관측 자료로부터 추정된 대류 경계층 고도보다 약간 낮았다. 반면에, 강한 태양 복사에 의해 연직 혼합이 강하고 유입대에서 ${\theta}_v$와 q의 연직 기울기가 매우 클 경우에 대류 경계층 고도에 상응하는 $C_n^2$ 첨두는 레윈존데 관측 자료로부터 추정된 대류 경계층 고도와 잘 일치하였다. $C_n^2$ 첨두의 고도를 대류 경계층 고도로 결정하는 최대 후방 산란 강도 방법(maximurn backscatter intensity method)은 $C_n^2$ 연직 분포에서 하나의 첨두가 있을 경우에는 오류 없이 대류 경계층 고도를 추정하였지만 대류 경계층 고도 위에 잔류층이나 구름층이 있을 경우에는 대류 경계층 고도를 잘못 추정하였다. 본 연구에서 새로이 제시된 방법은 UHF 레이더의 $C_n^2$와 ${\sigma}_w$ 자료를 이용하여 대류 경계층 고도로부터 오는 $C_n^2$ 첨두를 잔류층이나 구름층으로부터 오는 $C_n^2$ 첨두로부터 구별하여 오류 없이 대류 경계층 고도를 추정하였다. 또한 이 방법은 대류 경계층 고도의 일반화 추정에 적용되었으며, 후방 산란 강도의 연직 분포에서 두개의 첨두가 존해할 경우에도 더욱 신뢰성 있고 안정되게 대류 경계층 고도를 실시간으로 추정하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.188-193
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• 2008

높이 1m의 수직벽면에서 3g/m^2-s$로 연소하는 프로판 수직벽 화재에 대한 수치모사를 수행하였다. 본 연구의 목적은 자연대류에서의 검증결과를 확인하고, 수직벽 화재의 수치모사의 결과를 이전의 연구와 비교하는 것이다 C_s=0.2$일 때 유동이 층류 경계층으로 나타났지만, C_s=0.1$일 때는 난류 경계층임을 확인하였다. z 방향 속도로부터 자연대류에서와 마찬가지로 난류혼합이 부족한 것으로 나타났고, 온도와 속도의 분포가 실험 및 이전의 시뮬레이션과 비교적 잘 일치하였다. 특히 x 방향 속도가 실험과 매우 잘 일치함으로써 경계층으로 공기유입이 잘 예측됨을 알 수 있었다.

• 대한공업교육학회지
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• 제33권2호
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• pp.273-286
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• 2008

수중에서 UUV(Unmanned Underwater Vehicle)에 장착되는 수중 음향 센서 배열은 UUV의 측면이나 전면에 부착하여 외부 신호를 탐지하게 된다. 이러한 센서 배열은 UUV의 특성상 곡면배열(Conformal array) 형태이며 유체 유기 소음의 영향을 받는다. 따라서 본 논문에서는 탄성층에 삽입된 하이드로폰이 외부 유입 소음의 영향을 받는 정도를 해석하였다. 유입 소음은 난류 경계층에서 발생하는 Corcos 모델을 이용하였고 주파수 밀도 함수를 이용하여 수치해석 하였다. x-방향의 파수인 kx에 다른 전달함수의 특성은 탄성층의 두께가 커질수록 전달함수의 적분값은 적어지므로 소음의 영향은 줄어드는 것으로 나타났다. 또한 탄성층 및 고정판의 탄성계수, 밀도 등의 변화가 전달함수 값의 변화를 일으키는지를 조사하였다. 향후 이러한 연구는 UUV에 장착되는 곡면 배열 센서의 설계에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국해양학회지
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• 제30권1호
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• pp.57-63
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• 1995

$\beta$-효과를 포함한 원통 용기 내의 상하층유체의 하충운동을 하충수와 같은 밀도를 갖는 외부유체를 주입하여 야기시키고 상층수와 같은 유체를 유입 및 유출시켜 지형류 조절에 의한 경계면의 변형 및 이에 따른 상층운동 특성을 실험적으로 관찰하였다. 특 히 유입-유출 위치를 변경시키고 동시에 유입과 유출양을 다르게 하여 상층수에 해상 풍의 효과를 첨가하였다. 실험의 목적은 극전선 형성과 관련하여 유입-유출 경로(대만 난류의 유입-쓰가루, 쏘야 유출)를 결정짓는 외부 인자를 파악하고자 함이다. 유입, 유출양이 같은 경우 유입수의 경로는 서안에 따라 북상하다가 이안후 위도에 평행하게 유출된 반면 상층수에 해상풍의 영향을 주었을시 서안 경계류의 분기(negative curl of wind stress 효과시), 남향의 서안 경계류에 의한 유입수의 내부로 침투(positive curl of wind stress 효과시) 등의 현상을 보여준다. 한편 유입-유출의 위치를 변경 시켜 유입수의 위치를 서안경계에 두었을 시 유입수의 경로가 경계면의 지형류 조절에 의한 서안에 근접하게 북상후 유출 (negative curl), 동안에 근접하게 북상후 유출 (positive curl)의 특성을 보여준다. 북부의 반시계방향의 흐름이 유입수의 북방 한계 를 결정짓는 역할을 하고 있음도 관찰되었다.