• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.34 no.5
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• pp.725-734
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• 2010

This study conducted hydraulic testing to assess the stability of two types of pyramid-shaped artificial reefs (ARs) constructed to promote the growth of shellfish and seaweed. Previous theoretical and hydraulic experimental studies have clearly demonstrated Froude similitude. The results of this study revealed that some dimensionless design parameters affected the stability of both types of artificial reefs under various wave and current field conditions (e.g., surf similarity parameters, water particle velocity, wave pressure). In the fixed bed condition, the dimensionless water particle velocity based on the surf similarity parameter was large (about 0.4), and in the moveable bed condition, the relative water depth based on the dimensionless wave pressure was low (about 0.11). In addition, horizontal wave pressure and uplift pressure varied by relative water depth, demonstrating the tendency for wave pressure to decrease linearly with increased relative depth. These findings indicate that the development of more stable design technology forartificial reefs should be based on long-term data and additional study of sliding due to wave action. The findings also highlight the importance of hydraulic experiments in solving problems that have emerged in the design and construction of artificial reefs.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.35 no.1
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• pp.108-117
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• 2011

Old train carriages have been used to create artificial reefs (AR) as part of programs to enhance ocean fisheries and recreational resources. This study conducted hydraulic modeling experiments to estimate the structural stability of a train carriage AR. By applying fixed- and movable-bed conditions and Froude similitude, theoretical and hydraulic experiments revealed major design forces(e.g., water waves and currents). The results of this study showed that some dimensionless design parameters (e.g., surf similarity parameters, water particle velocity, scouring, and deposition) also affect the stability of an AR under various wave and current field conditions. In the fixed-bed condition, movement of the AR occurred when dimensionless water particle velocity based on the surf similarity parameter was larger than about 0.32. In the moveable-bed condition, the settlement depth (field values) of the AR ranged from 6 to 30 cm. The results indicated that characteristics of the sediment/bed condition and the direction of external forces acting on an AR should be considered when selecting AR sites.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.239-243
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• 2011

우리나라 주요 수자원인 댐 저수지는 여름철 성층현상으로 인해 많은 수질문제가 발생하여 산기식 수중폭기장치를 설치하고 있다. 그러나 산기식 수중폭기장치의 설계인자들은 대부분 lab-scale의 실험연구를 통해 검토되고 설계에 반영되고 있어 실제 댐 저수지에 적용하기 위해서는 현장적용성을 고려하여 개선될 필요가 있다. 따라서 본 연구는 실제 댐 저수지의 현장조건을 고려하여 CFD 모의실험을 통해 산기식 수중폭기장치의 설계인자인 무차원변수 DN (Destratification Number)과 탈성층 영향반경 및 효율을 검토하였다. 그 결과 현장조건에서의 DN값은 lab-scale 실험조건보다 더 넓은 범위를 가지며, 단위수심당 탈성층 영향반경은 DN값이 증가할수록 감소하는 것으로 분석되었다. 또한 탈성층 효율은 DN값이 증가할수록 선형적으로 증가하다가 증가율이 감소하면서 일정해지는 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.168-168
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• 2015

자연하천의 주요한 특징 중 하나인 하천의 사행은 직선수로에서 예측되는 유속분포를 왜곡시키며 매우 복잡한 흐름구조를 형성한다. 이는 하상 경계면에서 발생하는 전단응력 분포의 변화를 야기하는데 하상 경계면에서의 전단응력은 다양한 경험적 관계에 의존하는 유사이동의 한계 소류력 산정 및 오염물질 거동해석의 분산계수 산정에 많은 영향을 미치게 된다. 물리적인 관측을 통한 하상 경계면에서의 전단응력의 관측은 다소 제한적이며 많은 비용을 요구한다. 따라서 하상 경계면에서 발생하는 전단응력의 경우 수심의 20% 이하의 연직 유속분포를 벽법칙에 적용하여 추정하는 방법이 주로 이루어지고 있다. 벽법칙을 이용한 하상 경계면의 전단응력을 계산하는 경우 대수중복층의 유속 분포 $u/u^*=(1/{\kappa})ln(zu^*/{\nu})+B$에서 무차원상수 ${\kappa}$와 B의 적절한 추정이 요구되어 진다. 일반적으로 무차원상수 ${\kappa}$와 B는 수리학적으로 매끄러운 벽면에서 대략 ${\kappa}=0.4$, B=5.5로서 경험적으로 이용되고 있다. 본 연구에서는 직선수로 및 다양한 사행수로의 3차원 흐름장 모의를 수행하여 벽법칙의 대수 중복층을 따르는 주흐름 방향 유속의 연직분포를 비교하였다. 수치모의 소프트웨어로서 Linux 기반의 OpenFOAM이 사용되었으며 모델의 검증을 위해 Chang(1971)에 의해 수행 된 사행수로에서의 유속장 관측 결과와 비교하였고 수치모의 결과가 실험 관측치와 잘 일치하는 것으로 판단되었다. 수치모의에 적용 된 사행수로의 형상은 Hey(1976)에 의해 제안 된 사행하천의 지형학적 인자들 간에 관계를 이용하여 사행도 1.03에서 2.42까지 총 7개의 사행수로 지형을 생성하였다. 사행도의 변화에 따라 만곡부 정점에서 대수중복층 구간의 주흐름 방향 유속의 연직분포를 비교한 결과, 본 연구에서 생성 된 모든 사행수로에서 대수중복층 구간의 무차원 유속 $u^+$와 무차원 거리 $z^+$가 로그 분포를 따르는 것으로 나타났으나 경험적으로 사용되었던 무차원상수 B의 경우 사행도가 증가 할수록 대수적으로 감소하는 경향이 나타났다. 본 연구에서는 이러한 관계가 무차원 상수 B값에 미치는 영향을 반영하여 수리학적으로 매끄러운 벽면에서 적용이 가능한 수정된 대수중복층 식을 제시하고자 한다.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.10 no.2
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• pp.42-52
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• 1996

소성스핀을 취급하기 위한 이론을 살펴보면 개념적으로 현저히 다른 세가지로 압축된다. 또한 재료직조 현상이 소성스핀의 근원이라고 알려져 있지만, 그 지배인자와 발생근원에 대하여 아직 충분히 연구되어 있지 않다. 따라서 앞으로의 연구에 올바른 방향을 제시하기 위하여 소성스핀의 기본적인 거동에 대한 연구가 요구된다. 본 연구에서는 체심입방격자 다결정의 소성스핀 시뮬레이션을 통하여, 소성스핀의 거동을 조사하였는데, 재료직조, 변형경화, 변형속도, 하중역전 등의 영향을 검토하였다. 소성발생원인으로 재료직조현상이 강조되었고, 이에 관련한 주요지배인자를 제시하였다. 무차원 소성스핀은 변형속도, 재료경화에 영향을 받으나 재료직조와 관련한 인자와 비교하여 그 영향이 작게 나타났다.

• Solar Energy
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• v.14 no.2
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• pp.3-16
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• 1994

The major objectives of the study are to suggest the optimal basic design conditions for the horizontal storage tank system. For this purspose computer simulation has been carried out to find the characteristics of flow patterns in horizontal storage tank, and experiments have been carried out for the duration of one turnover, Experimental parameters are volume flow rate(1 LPM to 4 LPM), amount of heat generated from heat sources(0 W to 100 W), and inlet and outlet port types of the storage tank(DD type, DO type, ID type, IO type).

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2004.11a
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• pp.920-923
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• 2004

천공 요소는 자동차나 공조기 등의 유체기계의 흡/배기계에 널리 사용된다. 천공요소는 일반적으로 유동과 소음원이 동시에 존재하는 환경에서 사용되며, 유동 및 음압 레벨의 변화에 의해서 큰 영향을 받게 된다. 천공요소의 임피던스의 변화는 소음기의 음향학적 특성에 영향을 미치게 되므로, 유동이나 음압 조건이 임피던스에 미치는 영향에 대한 연구가 중요하다. 본 연구에서는 통과하는 유동이 존재하는 천공요소의 임피던스를 실험을 통하여 측정하고 경계요소법을 사용하여 예측하였다. 측정 및 예측된 임피던스를 무차원화 해석을 수행하여 영향을 미치는 인자들을 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.613-617
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• 2006

Bed material in natural streams is affected by geological characteristics of upstream and acting focre by flow of stream. Acting force in streams are also affected by bed slope and discharge of streams. Yamamoto(1994) suggested that channel reaches with similar slope share similar characteristics values in representative bed material size, tractive force, channel width and depth. He also suggested that main factors dominating channel characteristics are mean annual discharge, epresentative bed material size and bed slope. Bed material shows physical and ecological characteristics of channels. In this research, characteristics of bed material in natural or close to natural streams were studied and compared with Janpanese stream data. In the result, characteristics of gravel and sand material can be presented in the term of non-dimensional tractive force, bed slope and bed material size.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.75-75
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• 2015

오염원과 취수장이 동일 구간 내에 공존하는 국내하천의 특성상, 하천 평면 내에서 오염물의 거동 및 혼합 특성을 보다 정확하게 해석하기 위해서는 2차원 이송-분산 모형의 적용이 필요하다. 이를 위해서는 2차원 모형의 주요 매개변수인 종분산계수와 횡분산계수의 적절한 입력이 매우 중요하다. 하지만 국내외적으로 횡분산계수에 대한 연구는 많이 진행된 반면, 현재까지 종분산계수에 대한 연구는 충분히 이루어지지 않은 실정이다. 분산계수를 결정하는 방법에는 실측된 농도 자료의 유무에 따라 크게 두 가지로 분류된다. 실측된 농도 자료가 없는 경우, 이론식이나 경험식을 이용하는 방법이 있다. 반면에 추적자 실험 등을 수행하여 실측된 농도 자료가 있는 경우, 모멘트법 또는 추적법을 적용하여 농도-시간 분포 곡선으로부터 분산계수를 계산하는 것이다. 모멘트법은 임의 지점에서 농도의 횡분포를 통해 얻을 수 있는 2차 모멘트의 종방향 변화율이 횡분산계수와 비례한다는 원리를 이용한 것이며, 추적법은 상류부의 관측된 농도를 입력자료로 하여 하류부의 농도를 계산한 후 계산된 농도와 실측된 하류부 농도의 비교를 통해 분산계수를 산정하는 방법이다. 본 연구에서는 불규칙한 단면 형상을 가지는 자연하천에서의 2차원 종 횡분산계수를 산정하기 위해서 Baek & Seo(2010)가 제안한 2차원 유관추적법(2D Stream-tube Routing Procedure)을 적용하였다. 본 연구에서는 국내 자연하천 중 다양한 사행형태를 갖으며 수질오염 사고의 위험이 높은 구간을 선정하고, 추적자로서 Rhodamine WT를 이용하여 현장실험을 수행하였다. 실험에서 수집된 수리량 및 농도자료로부터 추적자의 2차원적 거동을 분석하였으며, 2차원 유관추적법을 적용하여 종분산계수를 산정하였다. 그 결과 하폭 대 수심비(W/H)와 마찰손실관련 무차원변수(U/U*)의 증가에 따라 종분산계수가 증가됨을 확인 할 수 있었다. 본 연구에서 산출된 종분산계수와 선행 연구에서 수집된 자료를 이용하여 추정식을 개발하였다. 차원해석을 통해 무차원 종분산계수에 영향을 미치는 무차원 인자를 선별하고 회귀분석을 이용하여 종분산계수 추정식을 유도하였다. 추정식을 이용하여 산정한 종분산계수의 범위는 Elder (1959)가 제안한 이론값보다 약 10배 정도로 크게 나타났다. 혼합 특성이 밝혀지지 않은 자연하천에 2차원 확산모형을 적용하고자 할 때 본 연구에서 개발된 추정식으로부터 계산된 종분산계수를 사용할 수 있을 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.47 no.6
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• pp.720-726
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• 2009

Hydrodynamic similarity was investigated in pressurized three-phase slurry bubble columns by selecting the bubble holdup and pressure drop as objective functions, for the effective design and scale-up of it. In addition, effects of operating variables on the bubble holdup with variation of column diameter were also analyzed. Gas velocity($U_G$), viscosity(${\mu}_{SL,eff}$) and surface tension(${\rho}_{SL}$) of slurry phase, density difference between the slurry and gas phases(${\rho}_{SL}-{\rho}_G$) depending on the operating pressure, pressure drop per unit length(${\Delta}P/L$), column diameter(D) and gravitational acceleration(g) were chosen as governing parameters in determining the bubble holdup and pressure drop in the column. From the dimensional analysis, four kinds of dimensionless groups were derived from the 7 parameters and 4 fundamental dimensions. Effects of dimensionless groups such as Reynolds, Froude and Weber numbers on the bubble holdup in the column were discussed. The pressure drop and bubble holdup could be predicted from the correlation of dimensionless groups effectively, which could be used as useful information for the design and scale-up of pressurized slurry bubble columns.