• 대한기계학회논문집B
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• 제36권8호
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• pp.783-789
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• 2012

본 연구에서는 나선형 튜브내의 난류 열전달 및 하중 특성을 수치해석 방법을 이용하여 파악하였다. 열교환기와 같은 공학적 설비에서 관내 열전달을 향상시키기 위해 튜브의 형상을 나선형으로 설계한다. 이에 나선형 튜브내의 열전달 및 난류 특성에 대한 많은 실험적 연구가 이루어 졌으나, 대부분의 연구가 압력 강하 및 열전달 상관관계에 초점이 맞추어 진행되었다. 나선형 튜브내의 유동은 원심력에 의해 튜브 바깥쪽에서는 상대적으로 높은 열전달 및 전단응력이 발생하지만, 안쪽에서는 낮은 열전달 및 전단응력이 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 튜브의 원주방향으로 발생하는 전단 응력 및 Nusselt 수의 변화를 Reynolds 수와 나선 코일의 지름을 변경하며 정량적으로 살펴보았다. 나선 코일 안쪽에서 국부적인 전단응력과 열전달율이 크게 낮게 특정되었으며, 이는 튜브 재질의 안정성에 영향을 미칠 것으로 판단되었다. 또한 본 연구에서는 마찰계수와 Nusselt 수에 대한 기존 상관관계식을 검증하였으며, 직관에서의 마찰계수와 Nusselt 수의 상관관계식이 나선형 튜브의 형상에도 적용될 수 있음을 관측하였다. 본 연구의 결과는 열교환기나 증기발생기의 안전성 평가를 위해 중요한 데이터로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.21-28
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• 2009

국내 조선소는 빈번하게 태풍에 의해 영향을 받는 해안에 위치하며, 풍하중에 취약한 많은 경량 구조의 시설물들로 이루어져 있다. 본 연구에서는 주변 지형과 조선소내부 건물의 영향까지 고려하여 시설물의 강풍에 대한 위험 분석을 수행하였다. 몬테카를로 시뮬레이션에 의해 대상 지역의 극한 풍속을 추정하여 전산유체역학 해석을 위한 입사풍속으로 설정하였으며, 난류 유동을 고려한 전산 유체 해석을 이용하여 시설물 표면에 발생하는 풍압과 조선소 사업장 내의 풍속 분포를 추정하였다. 결과로서 일부 시설물에는 설계 하중보다 높은 풍하중이 작용하여 보강이 요구되는 것으로 판단되며, 향후 설계 풍하중을 고려하는 경우 주변의 국부적 지형 변화와 건물 배치를 고려해야 할 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1378-1383
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• 2008

댐 저수지에서 지속적인 탁도를 유발하는 물질은 쉽게 침강되지 않는 $20{\mu}m$이하의 작은 부유물질(SS)이며, 가을 수직혼합 시기까지 침강되지 않은 부유물질은 다시 재부상하는 경우도 발생한다. 저수지내 탁수의 장기 체류는 수자원 이용과 하류하천의 수생태계에 다양한 문제를 야기하고 있어 일부 댐에서는 실시간 탁도 감시 장치를 설치하고 취수설비를 개선하는 등의 탁수저감 대책의 노력을 기울이고 있으나, 시설의 최적 운영을 지원할 수 있는 탁수 거동 및 탁도 예측에 관한 연구는 아직 부족한 실정이다. 특히, 탁도는 물 속에 존재하는 부유물질의 광학적 특성(light attenuation)을 나타내는 지표로써 SS와는 물리적인 물성이 달라 실시간 계측자료(탁도)와 모델의 모의 변수(SS)가 다른 문제점 때문에 모델링에 어려움이 있었다. 지금까지 탁도 모델링은 대부분 탁도와 SS의 상관관계를 이용하는 방법을 사용하였다. 그러나 이 방법은 탁도-SS 관계가 실측지점과 입자크기분포에 따라 달라지는 특성 때문에 변환과정에 예측결과의 불확실성이 내재한다는 지적을 받아왔다. 본 연구의 목적은 저수지로 유입한 탁수의 보다 과학적이고 정확한 탁도 예측을 위해 탁도를 유발하는 부유물질의 입자크기 분포와 공간적으로 변하는 탁도-SS의 상관관계를 고려할 수 있는 표준화된 탁도 모델링 방법을 개발하고, 실측자료를 사용하여 제시된 탁도 모델링 방법의 예측 성능을 평가하는데 있다. 부유물질의 이송-확산-침강 모델은 2차원 횡방향 평균 수리 모델과 연결(coupling)되어 수행되며, 저수지 수면을 통한 열 교환, 바람과 바닥 조도에 의한 난류혼합과 성층해석, 하천 유입수의 저수지내 밀도류 유동, 그리고 입자 크기별 부유물질의 독립침강을 해석한다. 부유입자의 크기분포와 공간적으로 서로 다른 탁도-SS 관계를 고려한 탁도 예측모델은 기존의 탁도를 종속변수로 사용한 예측 방법 또는 단일 입자크기를 사용한 모델보다 개선된 모의결과를 보여주었다. 본 연구에서 제시된 탁도 예측 알고리즘은 실시간 탁수감시와 예측 모델링, 그리고 댐 방류수 탁도 관리를 위한 선택취수 설비의 운영을 위한 의사결정지원시스템에 적용 가능할 것으로 사료된다.

• 한국해양공학회지
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• 제32권4호
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• pp.244-252
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• 2018

This paper provides quantification of the effects of the turbulence model and grid refinement on the analysis of tip vortex flows by using the RANS(Reynolds averaged Navier-Stokes) method. Numerical simulations of the tip vortex flows of the NACA $66_2$-415 elliptic hydrofoil were conducted, and two turbulence models for RANS closure were tested, i.e., the Realizable $k-{\varepsilon}$ model and the Reynolds stress transport model. Numerical results were compared with available experimental data, and it was shown that the data for the Reynolds stress transport model that were computed on the finest grid system had better agreement in reproducing the development and propagation of the tip vortex. The Realizable $k-{\varepsilon}$ model overestimated the turbulence level in the vortex core and showed a diffusive behavior of the tip vortex. The tip vortex cavitation on the hydrofoil and its trajectory also showed good agreement between the current numerical results that were obtained using the Reynolds stress transport model and the results observed in the experiment.

• 한국방재학회 논문집
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• 제1권1호
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• pp.157-163
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• 2001

본 연구의 목적은 청정실 내부에서 가상의 화재가 발생할 경우 화재 확산 및 연기의 전파 현상을 예측하기 위하여 실시하였다. 청정실 내의 화재로 인한 온도 및 속도분포의 해석은 유한체적법을 이용한 수치적 방법으로 해석하였으며 난류유동장의 계산은 표준 $k-{\varepsilon}$ 모델을 적용하여 실시하였다. 본 연구 결과는 화재발생 후 150초가 지난 후에는 화재가 완전히 성장한 것으로 나타났으며 이 경우 환기장치는 화재가 완전히 성장한 후에 정지하는 것으로 가정하였다. 연기의 질량분율은 온도 분포와 거의 유사한 것으로 나타났다. 따라서 청정실에서 화재가 발생할 경우 화재 성장이 60초 내에 전공간의 $20{\sim}30%$까지 확산되므로 내부에 있는 사람은 30초 이내에 대피하는 것이 바람직하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.3014-3021
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• 2015

셀-튜브 열교환기는 다양한 크기와 유동형태로 쉽게 제작이 용이함으로 산업분야에 널리 이용된다. 본 연구에서는 열교환기의 열전달성능을 도모하고자 배플의 컷 방향, 배플의 경사각 및 배플의 회전각 등을 변경하여 ANSYS FLUENT v.14를 사용한 SST $k-{\omega}$ 난류모델을 적용하여 쉘 내부의 열전달률 및 압력강하 특성을 해석하였다. 그 해석결과로 배플의 컷 방향은 수평형 모델 A보다 수직형 모델 B 및 각도 $45^{\circ}$형 모델 C가 이 열전달성능이 향상되는 것으로 나타났다. 또한 배플의 경사각을 $10^{\circ}$로 적용한 경우와 배플의 회전각을 $0^{\circ}-90^{\circ}-180^{\circ}-270^{\circ}$로 배치한 모델 D의 경우가 열전달률 및 압력강하 특성이 우수한 결과를 나타냈다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1302-1306
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• 2007

여름철의 강우시 저수지에 주로 유입되는 고탁수층은 저수지내의 수체에 대하여 밀도차와 유속차를 가지며, 난류혼합을 일으키면서 주변수를 유입하며 하류방향으로 이송 확산되어 간다. 임하댐과 같은 대형 저수지는 수심이 30 m가 넘는 관계로 여름철에 2개의 수온약층이 존재한다. 따라서 댐체에 도달한 고탁수층은 저수지내의 밀도성층으로 인하여 주로 중층에 분포하게 되며, 가을철에 발생하는 수평확산과 전도현상으로 인해 저수지 전역에 분포하게 되어 탁질입자의 분포에 따라 탁수현상의 장기화를 유발하기도 한다. 이와 같은 탁수문제의 저수지내 대책으로는 홍수기에 고탁수층을 우선적으로 취수하는 방법이 있다. 고탁수층은 이와같이 수온약층과 밀접한 관계를 가지며, 취수탑 주변의 선택취수 결과에 영향을 받는다. 형성된 탁수층을 효율적으로 선택배제하기 위해서는 취수시설에 접근하는 성층흐름을 정확하게 이해해야 한다. 본 연구에서는 3차원 CFD를 사용하여 밀도성층에 따른 취수탑 주변의 접근흐름을 수치해석하여 방류수심, 방류유속 및 밀도성층구조의 선택배제에 대한 영향을 분석하였다. 임하댐 취수설비에 적용한 결과에 의하면 상층, 중층, 하층에서 취수탑 문비를 개도하였을 경우, 취수탑 주변에서만 유속이 증가하였을 뿐 저수지 내에서는 유속이 크게 증가되지 않은 것으로 나타났다. 하지만 문비 개도구간의 변화에 따라 수심별 유속분포는 크게 변화하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 문비를 조절하는 것은 저수지 전체의 유동을 깨뜨리지 않으면서 취수탑 인근에서 선택취수가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 본 연구에서는 정밀한 현장조사를 수행하여 저수지와 방류수의 탁도변화를 모니터링하였으며, 취수탑 개구부 주변의 연직 유속분포를 측정하였다. 3차원 수치모의 결과와 현장에서 관측한 유속장을 비교함으로써 본 연구에서 제시한 실제 탁수배제능력을 검증하였다.를 구축하였다는데 의의가 있다.로와 접하는 건물의 경우 모서리부 광고 효과가 지배적이며 대부분 곡선돌출형이 사용되고 있었다. 그러므로 모서리 저층부를 필로티로 계획하여 보행흐름을 원활하게 하고 대신 입면을 투명하게 하여 간접광고(내부전시) 효과를 유도하는 것이 좋다. 특히 원형모서리는 건물 특화 성격이 강하므로 불가피할 경우 소형 액센트 광고 위치를 미리 벽면으로 할애하는 것이 경관 및 입면계획에 유리한 것으로 분석되었다. 불확실도 해석모형 등의 새로운 기능을 추가하여 제시하였다. 모든 입출력자료는 프로젝트 단위별로 운영되어 data의 관리가 손쉽도록 하였으며 결과를 DB에 저장하여 다른 모형에서도 적용할 수 있도록 하였다. 그리고 HyGIS-HMS 및 HyGIS-RAS 모형에서 강우-유출-하도 수리해석-범람해석 등이 일괄되게 하나의 시스템 내에서 구현될 수 있도록 하였다. 따라서 HyGIS와 통합된 수리, 수문모형은 국내 하천 및 유역에 적합한 시스템으로서 향후 HydroInformatics 구현을 염두에 둔 특화된 국내 수자원 분야 소프트웨어의 개발에 기본 토대를 제공할 것으로 판단된다.았다. 또한 저자들의 임상병리학적 연구결과가 다른 문헌에서 보고된 소아 신증후군의 연구결과와 큰 차이를 보이지 않음을 알 수 있었다. 자극에 차이가 있지 않나 추측되며 이에 관한 추후 연구가 요망된다. 총대장통과시간의 단축은 결장 분절 모두에서 줄어들어 나타났으나 좌측결장 통과시간의 감소 및 이로 인한 이 부위의 통과시간 비율의 저하가 가장 주요하였다. 이러한 결과는 차가운 생수 섭취가 주로 결장 근위부를 자극하는 효과를 발휘하는 것이 아닌가 해석된다. 이와 같은 연구결과를 통해 생다시마를 주원료로 개발된 생다시마차와 생다시마 음료가 만성 기능성 변비 증세를 개선하는 효능이 잠재적으로 있음을 확인하였다. 그러나 생약제재의 변비약 수준으로

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.149-156
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• 2013

본 논문에서는 미세먼지를 제거하기 위하여 설계된 Multi Inner Stage(MIS) 사이클론을 대상으로 입자 제거 효율에 대한 모의실험을 수행하고, 실제 입자에 대한 제거 효율을 확인하고자 하였다. 배출부는 -1,000Pa의 음압조건으로 설정하고, 전산유체해석 프로그램인 STAR-CCM+의 난류 모델과 lagrangian method를 이용하여 $5{\mu}m$와 $10{\mu}m$ 입자에 대해 해석을 실시한 결과, 각각 55.7%와 64.1%의 집진효율을 보였다. 해석 결과와 MIS 사이클론 장비의 실제 입자에 대한 제거 효율의 비교를 위하여 열반응기(heat reactor)를 이용해 $SiO_2$ 입자를 생성시켜 실험을 수행하였다. 실제 생성된 $SiO_2$ 입자의 제거 효율 실험에서는 유량에 따라 63~76% 집진효율을 나타냈다. 전자주사현미경(SEM; scanning electron microscope)과 광대역 미세먼지입자 측정기(WAPS; wide range aerosol particle spectrometer)를 이용하여 실제 생성된 $SiO_2$ 입자의 크기는 15~30nm인 것으로 검증하였다. 이에 일반 상용 알루미나 입자($5{\mu}m$, $10{\mu}m$, 그리고 $20{\mu}m$)를 대상으로 MIS 사이클론의 입자 제거효율 실험을 재차 수행한 결과, 76~95% 정도의 제거효율을 보임으로써 유동 해석보다 실제 실험이 더 높은 제거효율을 보인다는 것을 검증하였다.

• 한국농림기상학회지
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• 제15권1호
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• pp.17-25
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• 2013

본 연구는 복잡한 산악지형에서 바람장 변화를 해석하고, 산불발생시 확산방향을 예측하여 산불방지 전략에 활용하기 위해서 수행되었다. 연구 대상지는 2000년 4월 7일 산불이 발생하여 10일간 진행되었던 삼척지역을 대상으로 하였다. 삼척 산불피해지는 복잡한 산악구조를 가지고 있는데 먼저 중규모 기상 모델인 WRF를 사용하여 대상지에 설치한 AWS(4 지점)의 관측결과와 비교하였다. WRF 모의 결과, 4개 지점의 풍속은 AWS 관측지점의 풍속에 비해 5~8m/s(200% 과대평가) 강하였으며, 관측된 풍향은 지점마다 다양하게 나타난 것에 비해 모의된 풍향은 모든 지점에서 서풍계열로 나타났다. 결과적으로 WRF와 같은 중규모 기상모델은 복잡한 산악지형에서의 바람장 변화를 잘 모의하지 못하였다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 미기상 대기유동장 수치모형인 ENVI-met 프로그램을 이용하여 지표면 높이에서 삼척 LTER 지역의 국지규모 바람장을 모의하였다. 지형효과에 의한 모델의 민감도를 위해 다양한 초기 조건(기류, 온 습도, 대기난류, 토양 및 식생 모형)들을 고려하여 분석하였다. ENVI-met 모의결과, 풍속은 실측과 비교할 때 약 70%의 정확도를 보였으며, 풍향은 계곡부와 능선부에서 지형효과로 인한 변화를 잘 반영하였다. 향후 ENVI-met은 산불확산예측 및 산불방지전략 수립을 위해 미기상 대기유동장 수치모형을 이용하여 산악지역의 미기상 해석에 관한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권12호
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• pp.837-842
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• 2014

LNG 난류 화염에서 수증기나 물을 전기분해한 기체를 투입할 경우 발생하는 NO 생성을 예측하기 위하여 컴퓨터 프로그램을 개발하였다. 본 연구는 그 첫 번째로서 NO 생성에 대한 수증기 영향을 다룬 연구이다. 개발한 이 프로그램을 한국에너지기술연구원에서 실험 연소로를 대상으로 적용하였다. 수증기 양에 따른 LNG 화염에서 NO 생성 효과를 검토하기 위하여 투입된 전체 공기량에 수분양을 0~10%까지 2% 간격으로 주입하였다. 계산 결과 강한 선회 유동의 결과로 나타나는 전형적인 유동분리에 따른 화염분리와 함께 NO 농도가 분리되는 양상이 나타났다. 수분양이 증가하면서 출구에서의 연소가스의 온도와 NO의 농도는 $973^{\circ}C$에서 $852^{\circ}C$로 NO의 농도는 139 ppm에서 71 ppm으로 일관성 있게 감소하였다. 그리고 연소로 복사 현상은 본 연구에서 고려한 영역에서 선회강도보다도 NO 생성에 큰 영향을 나타내었다. 그러나 본 연구에서 고려한 강한 선회 효과는 NO 농도가 연소로 전단에 이어 출구 근처에서 다시 높아지는 분리 현상을 나타내었다.