• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제15권1호
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• pp.1-8
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• 2012

전남 거문도 바다숲 조성용 시설물의 효율적인 배치를 위하여 수치실험을 통하여 바다숲 조성해역의 조석류에 의한 해수유동을 분석하였으며, 분석된 해수유동을 바탕으로 하여 바다숲 조성해역 인근에 위치한 자연적인 해중림에서 발생한 해조류 포자의 거동을 파악하기 위하여 입자추적실험 및 부유사 농도변화 실험을 수행하였다. 수치실험에 사용된 수치모형은 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)를 사용하였으며, 연직방향으로 총 10개층으로 나누어 실험을 수행하였다. 실험결과, 바다숲 조성해역의 해수유동패턴은 대상해역 바깥쪽의 주류에 비해 방파제의 역할을 하는 밖노루섬으로 인해 흐름이 약하고, 잔차류를 분석한 결과 주로 북서방향의 흐름이 형성되나 크기는 미약하였다. 인근에 위치한 자연 해중림은 크게 2곳으로, 이들 해역에 투하한 해조류 포자는 투하한 후 30시간이 경과하면 대부분 해저면에 안착하였다. 포자는 대상 해역의 미약한 흐름에 의해 발생지역에 대부분 안착하였다. 바람조건을 적용한 경우에는 적용하지 않은 경우에 비해 포자가 남동쪽으로 좀 더 이동하여 안착하나 그 차이는 미미하였다. 부유사 실험결과 부유사 농도는 조시별로 흐름에 따라 농도가 변화하며 표층보다 저층에서 높게 나타났다. 이러한 결과를 토대로 바다숲 조성용 시설물을 효율적으로 배치할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권10호
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• pp.229-235
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• 2019

지구 환경문제와 자원 고갈에 따른 에너지 위기로 인해 화석 연료를 사용하지 않아 이산화탄소와 같은 온실가스 배출이 없는 청정 에너지원으로서 신재생 에너지는 중요성이 강조되고 있다. 부유식 태양광발전은 기존의 태양광 발전기술과 플로팅 기술을 융합한 신개념의 발전 방식이다. 종래의 육상이나, 건축물이 아닌 유휴수면에 설치하는 재생에너지원으로 구조체, 계류장치, 태양광 발전설비, 수중케이블 등으로 구성된다. 또한 단위모듈 형태로 설계되어 발전용량에 따라 단위모듈을 서로 연결하여 대규모 발전 시설을 조성할 수 있다. 태양광 발전기는 옥외에 설치되기 때문에 구조물에 대한 풍하중의 영향이 매우 크다. 본 연구에서는 부유식 태양광 발전 구조물에 큰 영향을 주는 풍하중을 전산유체역학을 통해 해석하였다. 유동 특성과 풍하중에 대한 풍향과 경사각의 영향을 분석하였다. 모듈의 개수와 바람의 방향에 따라 최대 하중을 받는 위치와 크기 그리고 태양광 패널과 부유체 주위의 유동 특성을 구하였다. 태양광 패널의 지면에 대한 경사각이 클수록 풍하중은 증가하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제23권4호
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• pp.293-302
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• 2014

본 연구에서는 배추 재배에 적합한 규격과 생육 환경을 조성해 줄 수 있는 비가림하우스를 개발하고자 하였다. 전국 53개 배추 비가림재배 농가를 대상으로 비가림하우스 구조실태 및 구조개선 희망사항을 조사하여 비가림하우스 폭과 높이를 설정하였다. 비가림하우스 규격은 농기계 작업의 용이성, 농가의 의견 등을 고려하여 폭 6m, 처마높이 1.6m, 지붕높이 3.2m로 결정하였다. 서까래 규격별 구조안전성과 설치비를 분석한 후 설치비가 가장 적게 드는 Ø$25.4{\times}1.5t$ 파이프를 서까래로 하고 그 간격이 90cm인 모델을 기본 규격으로 결정하였다. 이 규격은 풍속 $27m{\cdot}s^{-1}$, 적설 17cm에 안전하기 때문에 이보다 기상하중이 큰 지역에는 적용하기가 곤란한데, 이를 해소하기 위해 피복재를 용마루까지 열어 골조 피해를 예방할 수 있는 구조로 설계하였다. 비가림하우스 양 측면에 있는 수동개폐기를 돌려 하우스밴드를 느슨하게 풀어주고 제어반에서 열림버튼을 누르면 개폐모터가 가이드 파이프를 따라 올라가면서 피복재가 용마루까지 개방된다. 피복재를 완전 개방할 경우 해충으로 인한 피해가 우려되므로 농가에서는 이를 막기 위해 방충망을 설치할 수 있다. 배추를 재배하는 기간에 태풍이 지나갈 수 있기 때문에 방충망이 구조안전에 미치는 영향을 분석하였다. $40m{\cdot}s^{-1}$의 바람이 방충망으로 덮여있는 비가림하우스 측면에 수직으로 작용하는 조건에 대해 유동-구조 연성해석 기법을 이용하여 구조안전성을 분석하였다. 유동해석 결과, 피복재 부분은 바람의 영향을 그대로 받기 때문에 피복재 표면에 압력이 크게 작용하였다. 방충망 부분에도 풍하중이 작용하였으나 피복재 부분보다는 압력이 작게 작용하고 분포가 균일하였다. 유동해석에서 도출된 압력 데이터를 적용하여 구조해석한 결과, 최대응력은 파이프의 끝단 즉, 지면부분에서 나타났으며, 그 값은 54.6Mpa이었다. 구조안전 판단 기준인 파이프의 허용응력 215MPa 이내여서 구조적으로 안전한 것으로 판단되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권2호
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• pp.197-206
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• 2023

최근 국제해사기구(IMO)를 비롯한 국제사회에서 선박의 대기오염 배출 규제를 강화하고 있으며, 배기가스 배출을 줄이기 위한 친환경 선박 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 그중에서도 풍력 보조 선박추진 시스템 중 하나인 로터 세일(Rotor Sail, RS)이 다시금 주목받고 있다. RS는 선박 데크에 설치되는 원통형 실린더 장치로 마그누스 효과를 사용하여 유체 동역학적 양력을 생성하는 장치이다. 이는 차세대 친환경 보조 추진 기술 중 하나이며, RS 적용 선박을 개발한 Enercon 사(社)에서는 약 30% 이상의 연료 절감이 가능하다고 발표했다. 본 연구에서는 다중 RS를 선박에 설치할 경우 RS 간격 및 배열 형태와 같은 최적의 설치 조건을 선정하고자 하였으며, RS 배열에 따른 유동특성을 확인하기 위하여 AR(Aspect Ratio) = 5.1, SR(Spin Ratio) = 1.0 및 로터세일 지름과 엔드 플레이트 지름 비(D_e/D)= 2.0 로 고정하고 자유 유속 U = 5 m/s로 풍향은 +y 축 단방향에 대한 조건만 고려하였다. 배열 조건은 횡방향 거리는 +x 축 방향으로 3D ~ 15D까지 3D 간격으로 총 5가지 조건을, 종방향 거리는 +y 축 방향으로 5D ~ 25D까지 5D 간격으로 총 5가지 조건을 설정하였으며, 사각 형태(□)와 마름모 형태(◇) 배열에 따른 양력계수(C_L), 항력계수(C_D)와 공기역학적 효율(C_L/C_D)을 비교하였다. 결과적으로 종방향 간격에 따른 RS의 영향은 크게 차이가 없었으나, 횡방향 간격에 따른 RS 유동특성의 경우 두 RS가 바람 방향에 거의 일치할 때 RS의 상호작용 효과가 가장 크게 나타났다. 배열에 따른 RS 유동특성의 경우, 전방(0°) 방향에서 바람이 불 때 마름모 형태(◇) 배열이 RS 간의 후류 영향을 가장 덜 받는 것으로 나타났다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제29권2호
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• pp.77-100
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• 2024

진해·마산만에 대한 연구는 그동안 해수순환, 조석, 조류, 적조, 수질, 빈산소 환경을 주제로 많이 연구되었으나 주로 단기간 동안 일어나는 해양현상에 대해 연구가 수행되었으며, 만 전체적인 해수순환을 일으키는 물리적 기작을 자세히 살펴본 연구는 부족했다. 오염 물질의 이동과 확산 같은 현상은 주로 계절별로 변동성이 크기 때문에, 이 연구에서는 진해·마산만 해역의 해수순환이 계절적으로 어떻게 변동하는지를 파악하고자 하였다. 이를 위하여 3차원 해양 순환 모델을 이용하여 2016년부터 2018년까지 진해·마산만의 해수순환을 수치모의하고, 여름철과 겨울철 해수순환을 표층, 중층, 저층에 대하여 살펴보았다. 또한 조석, 바람, 담수 유입에 대한 민감도 실험을 수행하여 각 요인들이 해수 유동에 미치는 영향을 분석하였다. 진해·마산만의 해수순환은 가덕수도 저층에서 대한해협의 해수가 유입되고, 표층에서 진해·마산만의 해수가 유출되는 대류성 염하구 순환이 일어난다. 가덕수도를 통해 교환되는 해수의 순환은 크게 진해만 동부해역과 진해만 서부해역으로 나누어져 일어난다. 각 해역의 수로 방향을 기준으로 해수 수송량을 계산하였을 때, 진해만 동부해역의 남북방향 해수 교환 수송량은 진해만 서부해역에서 일어나는 동서방향 해수 교환량보다 겨울철에는 2.3배, 여름철에는 1.4배 크다. 진해만 서부해역은 계절별로 작용하는 힘들의 균형이 변화하여 해수순환 특성이 계절에 따라 크게 다르다. 겨울철에는 북서풍이 만드는 전단응력과 해수면 기울기의 영향으로 표층 해류가 남쪽으로, 저층 해류는 북쪽으로 흐르는 남북방향 대류성 순환이 강화된다. 반면, 남서풍이 부는 여름철에는 바람 응력에 의해 표층 해수가 동쪽으로 유출되고, 또한 남동쪽 해수면이 높아 북쪽 방향 순압성 압력경도력이 커져 동쪽 방향 유속이 강화된다. 저층에서는 밀도 구배가 커져 경압성 압력경도력이 남쪽으로 크게 작용하여 지형류 균형에 의해 가덕수도의 해수가 서쪽으로 강하게 유입하는 동서방향 대류성 순환이 겨울철보다 26% 강화된다. 진해만 서부의 대류성 순환은 겨울과 여름 모두 조류와 바람의 영향을 크게 받는다. 진해만 동부해역과 마산만에서는 모든 계절에 표층에서는 해수가 외해로 유출되고, 저층에서는 해수가 만 안쪽으로 유입되는 전형적인 염하구 순환을 보였다. 겨울철에는 바람과 담수유입이, 여름철에는 조류의 영향이 남북방향 염하구 순환 규모에 크게 기여하였다. 진해만 동부해역에는 지형의 영향을 받아 형성된 조석 잔차류도 뚜렷하다. 이 연구에서 제시한 진해·마산만의 계절별 해수순환 특성은 이 해역의 오염물질 확산, 여름철 빈산소수괴의 형성 기작 파악, 적조 생물의 유입과 유출을 이해하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

• 기계저널
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• 제27권6호
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• pp.504-514
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• 1987

복잡한 전자부품의 조립시에 필요한 열적 디자인에 관한 정보는 오래전부터 실험을 통하여 얻어지고 있다. 실험적 데이터를 이용하여 무차원 파라미터로 표시된 실험결과는 꼭 같지는 않지만 현상적으로는 비슷한 상황에 응용될 수 있다. 여기서는 학술문헌에 나타나 있는 자연대류에 관한 실험적인 상관관계식들과 프레임에 수직으로 꽂혀있는 균일가열 전자회로기판의 모델에서 얻어진 무차원 자료들을 비교하고자 한다. 대부분의 자료들은 수정채널 Rayleigh수(Ra")가 15~100범위에 속하며, 이러한 범위는 부품이 조밀하게 배치된 기관이 서로 좁은 채널을 이루고 있으며, 동시에 상당한 전력을 소비하고 있는 경우에 해당한다. Wirt와 Stutzman, Bar-Cohen과 Rohsenow의 일반상관관계식은 AT'||'&'||'T Bell 연구소에서 개발된 전자기기를 이용하여 수집한 실험데이터를 잘 표현하고 있으며 10 < Ra" <1,000범위에서 추천될 수 있다. 두개의 유사한 상관관계식과 비교할 때 상당히 좋은 예측을 보였으며 또한 Sparrow와 Gregg의 연구결과와도 잘 일치하므로 Ra" < 10인 경우에 Aung의 완전발달층류의 채널유동방식, Ra" > 1,000인 경우에는 Aung등의 단일 수직평판 근사식이 추천될 수 있다. Coyne의 알고리즘에 의한 계산치는 10

• 한국항해항만학회지
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• 제36권10호
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• pp.839-844
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• 2012

풍향풍속계는 실시간으로 풍향과 풍속을 측정하는 기상관측기구로서 바람의 영향을 많이 받는 항만, 조선소, 해상구조물, 또는 건설현장에서 사용되는 크레인에 장착되어 작업가능 여부를 알리거나 전도 사고를 예방하기 위한 안전시스템과 연동되어 사용된다. 로드 셀형 풍향풍속계는 4개의 수풍부에 연결된 로드 셀의 하중 합을 이용하여 풍속을, 하중 비를 이용하여 풍향을 측정한다. 선행연구에 따르면, 풍향에 따른 인접한 두 수풍부의 하중 비는 날개 주위에 와류로 인해 불규칙한 값을 보이게 되며, 이는 풍향 오차를 증가시키는 원인이 된다. 본 연구에서는 이러한 오차를 줄이기 위하여 세 가지 수풍부 형상에 따른 하중 비를 분석하고, 오차를 줄일 수 있는 수풍부 형상을 제시하고자 한다. 수풍부 형상에 따른 하중 비를 비교하기 위해 ANSYS CFX를 사용하여 유동해석을 수행하였으며, 설계변수로 0도에서 90도까지 11.25도 간격으로 9가지 풍향조건을 설정하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.325-334
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• 2006

시계조절이나 설해방지 목적으로 설치되는 캐노피 구간 내에서의 기류유동특성의 이해는 정상환기 뿐만 아니라 비상시 대처방안 강구를 위한 요건이다. 또한 터널 방재시스템 설계를 위하여서는 종단구배, 평면선형, 단면크기 및 형태 등과 같은 터널의 다양한 특성이 화재확산에 미치는 영향에 대한 정량적인 이해가 필요하다. 본 연구에서는 국내도로터널의 전형적인 특성을 적용한 터널에 캐노피가 된 경우와 종단 및 선형구배, 단면적 및 형태, 곡선구간이 환기 및 화재확산에 미치는 영향을 CFD분석함을 목적으로 하였다. 분석결과 145m길이의 캐노피인 경우 50%정도의 개구율이 기류유동 패턴 및 환기효과면에서 가장 바람직하였다. 1.8km 터널내에서 20MW 화재발생시 종단구배는 풍속분포와 화재연 확산에 큰 영향을 미치며 제트팬$({\varnothing}1250)$ 4대를 가동한 경우 화재발생 후 5분 경과시 하류 40m지점 부근에서의 화재연 농도는 +2% 구배에서는 13% 감소, -2% 구배의 경우에는 20%정도 증가하며 또한 backlayering거리가 45m정도에 달한다. 직사각형 단면터널의 경우, 화재연 농도 및 풍속분포는 말굽형 터널과 비교하여 현저한 차이가 관찰되지 않는다. 3차선 터널에서는 이들 변수는 모두 감소하며 100초 경과시 50m 정도의 backlayering을 보이며 이후 서서히 감소한다. 곡선터널인 경우는 화재연의 확산이 느리며 100초 경과시 50m에 달하던 backlayering현상은 급격히 사라진다.

• 한국대기환경학회지
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• 제21권1호
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• pp.97-105
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• 2005

본 연구는 복잡한 도시 대기환경 모의에 사용된 중규모 기상장 모델이 모수화 방법이나 해상도 등과 같은 물리적 한계를 갖는 점에 대해 관측값 객관분석과 그 내삽되는 자료의 조절과정 (Quality control)이 대기유동장 수치모의에 미치는 효과의 검증을 위해 설계되었으며, 한 적절한 자료의 조절방법을 제시하였다. 먼저 기상 관측소의 지점위치에 따른 Quality control결과에서는 도심 내에 위치한 기상관측자료들은 주변에 다수 존재할 가능성이 큰 건물과 지형이 주는 영향에 의해 대표성이 떨어지는 자료를 생산할 가능성이 있는 것으로 나타났으며, 오히려 해수ㆍ담수 부근지역에 위치하여 일관된 바람장과 기온장을 형성하는 자료들이 모델 내에서 자료의 대표성이 특히 기온보다는 풍속에서 나타나고 있다. 모델 내에서 역학적인 관계를 만족시키는 관측값의 유효성에 대한 Quality control 결과 기온이 풍속보다 향상되고 있는 것으로 나타났으며 가능한 한 모델링 도메인 영역에 포함되어 있는 기상 자료들을 많이 내삽하는 것이 더 효과적으로 모델의 해석능력을 향상시키는 것으로 나타났다 이것은 대표성있는 어떤 지점의 선택보다는 모델 내에서 크게 고려되지 않았던 복잡한 도심의 아스팔트, 건물, 지하철, 도로, 자동차등에 의해 발생될 가능성이 있는 열에 대한 정보의 반영은 결과적으로 모델의 해석에 유리하게 적용되며, 서울을 비롯한 수도권지역의 AWS에 포함되어있는 기온자료는 모델 내에서 정체되거나 확장되어 있는 고온역에 대한 모사에 적절하게 사용될 수 있음을 나타낸다.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권4호
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• pp.335-344
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• 2014

본 연구는 한국 남해 연안에서 하계에 상습적으로 발생하는 유해적조생물의 이동과 확산에 관하여 파악하는 것이다. 먼저 3차원 해수유동모델(POM)을 이용하여 조석의 효과, 수온 염분, 바람 효과 및 쓰시마난류를 고려한 잔차류를 계산하였다. 잔차류에 의해 부유 이동하는 적조생물의 시간에 따른 공간적인 분포를 파악하기 위하여 국립수산과학원의 적조속보 자료를 이용하여 한국 남해안에서 유해적조의 최다 발생한 3개 지역 가막만(Case 1), 미조연안(Case 2), 미륵도연안(Case 3)을 선정하여 적조발생을 유형별로 수치실험을 하였다. 가막만 남부해역에서 적조가 발생한 경우(Case 1)는 발생지점으로부터 서쪽에 위치한 나로도주변해역과 여자만으로 주로 이동 확산하였다. 미조연안에서 적조가 발생한 경우(Case 2)는 발생해역의 북동측에 위치한 해역으로 입자들이 주로 이동하는 것으로 나타났다. 그리고 미륵도 주변해역에서 입자가 발생한 경우(Case 3)는 욕지도주변해역과 자란만-사량도 주변해역에서 가장 많이 분포하였다. 특히 Case 3의 경우 확산된 입자가 연구 해역의 남동쪽에서 북동향하여 진행하는 쓰시마 난류의 영향을 받아 거제도 남부와 동부해역에 분포하는 현상을 볼 수 있다.