• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.3 no.1
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• pp.54-64
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• 1991

To accurately estimate the rate of sediment transport in shallow water bodies, it is necessary to investigate the irregular waves transformation characteristics and nearshore currents produced by random sea waves. Most of studies on numerical models for nearshore currents are based on the theory of monocromatic waves and thus, very few nearshore models take into account the effect of irregularities in the hight, period and directional spreading of incident waves. The numerical simulation model for nearshore currents used in this paper considers the effect of irregularities of incident waves, based on Individual Wave Analysis. The computational results are compared and shown in a reasionable agreement with the experimental data.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.24 no.2
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• pp.14-27
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• 2020

Differential scanning calorimetry and numerical analysis were performed to estimate the performance degradation and ignition characteristics of the pyrotechnic device due to aging. The reaction kinetics extracted from the calorimetry are implemented into the numerical simulation of the igniter and the pyrotechnic delay, subjected to natural, thermal, and hygrothermal aging conditions. Also, combustion experiments are conducted to confirm that aging due to moisture is a major cause of performance failure of the pyrotechnic device as shown from the present numerical simulations.

• Water for future
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• v.18 no.4
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• pp.327-333
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• 1985

The flow pattern of the nearshore current generated around the breached breakwaters and river-mouth was simulated by numerical model in the case of the inclined incident wave without river discharge when the detached breakwaters were installed at the river-mouth area for the protection against the blockade of the river-mouth. The validity of the numerical model was testified y comparision with the results obtained through the hydraulic model test at the fixed bed. The deformation of the topographic features around the river-mouth and the detached breakwaters was examined through the three-dimensional hydraulic model test at the movable bed. The usefulness of the detached breakwater work for the protection against the blockade of the river-mouth was identified by the experimental results.

• Fire Science and Engineering
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• v.17 no.3
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• pp.20-25
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• 2003

Measurements with filaments and thermocouples and computations with Oppdif and FDS were carried out to investigate the impact of flame strain, agent addition, and buoyancy on the structure and extinction of nonpremixed counterflow flames. Measurements through 2.2 s drop tests in microgravity conditions and experiments in normal gravity conditions were compared with the results of computations. For the global strain rates 7 s$^{-1}$ through 100 s$^{-1}$ , the turning point behavior in the critical nitrogen concentration at O-g was confirmed. The effects of buoyancy, that is, changes in the flame curvature and thickness were also confirmed by the computations with FDS. There was agreement in the peak flame temperature and its position between the computations and the measurements in the near extinction methane/air diffusion flames in microgravity.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2007.12a
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• pp.127-128
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• 2007

파랑이 외해로부터 연안으로 내습하면서 발생되는 파랑 변형, 즉, 굴절, 회절, 천수 그리고 쇄파 동에 의한 변형을 일으킨다. 이러한 파랑변형을 일으키는 주된 물리적 인자는 수심의 변화이지만 태풍과 같은 강한 바람이 부는 해역에서는 바람인자를 반드시 고려해야만 한다. 본 연구에서는 바람효과가 고려된, 에너지 스펙트럼 모형 (SWAN; Simulating WAve Nearshore) 을 이용한 수치실험을 수행하였다. 그리고 해석해 및 Karlsson 모형에 대한 수치 해와 비교를 통해 모델의 검증을 실시하였다. 또한 부산항 설 해역을 대상으로 태풍 매미 내습 시 입사 파랑 조건을 적용하였으며 실제 관측 치와 바람효과의 유무에 따른 수치 계산치를 비교한 결과, 바람효과를 고려한 계산결과가 실제 관측치와의 양호한 일치를 나타내었다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.19 no.5
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• pp.418-428
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• 2007

In the calculation of wave propagation by Boussinesq equation model, it is very common to experience numerical noises generated from nonlinear interaction and breaking wave occurrence, and the numerical solution is rapidly diverged unless the noises are properly controlled. A comparative study was here undertaken for the characteristics of three different lowpass filters (FFT filter, Gaussian filter and Shapiro filter) which are all designed to be applied to the interim results of numerical calculation. The numerical results obtained with application of respective filter techniques were compared with the results of an existing hydraulic experiment for the aspects of noise suppression, conservation of main signal and altering time. The results show that the Shapiro filter can be best applied with optimal choices of its element number, pass number and filtering tune interval. The combination of the number of filter element off, pass number of 50 or less, and application interval of 100 to 200 time steps generally showed good performance in both accuracy and efficiency of the numerical calculation.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.34 no.1
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• pp.59-69
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• 2021

Recently, large-scale offshore and coastal structures have been constructed owing to the increasing interest in eco-friendly energy development. To achieve this, precise simulations of waves are necessary to ensure the safe operations of marine structures. Several experiments are required in the field to understand the offshore wave; however, in terms of scale, it is difficult to control variables, and the cost is significant. In this study, numerical waves under various wave conditions are produced using a piston-type wavemaker, and the produced wave profiles are verified by comparing with the results from a numerical wave tank (NWT) modeled using the smoothed particle hydrodynamics (SPH) method and theoretical equations. To minimize the effect by the reflected wave, a mass-weighted damping zone is set at the right end of the NWT, and therefore, stable and uniform waves are simulated. The waves are generated using the linear and Stokes wave theories, and it is observed that the numerical wave profiles calculated by the Stokes wave theory yield high accuracy. When the relative depth is smaller than two, the results show good agreement irrespective of the wave steepness. However, when the relative depth and wave steepness are larger than 2 and 0.04, respectively, the errors are negligible if the measurement position is close to the excitation plate. However, the error is 10% or larger if the measurement position is away from the excitation location. Applicable target wave ranges are confirmed through various case studies.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.524-524
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• 2023

하천 내 식생의 분포는 흐름저항의 증가와 수위상승에 큰 영향을 미치는 요소 중 하나이다. 동일한 단면정보를 가졌더라도 식생이 분포하는 하도는 식생이 없는 하도에 비해 흐름저항으로 인해 유속이 현저히 느려져 홍수위 상승을 유발하기 때문이다. 따라서 식생의 종류, 크기, 분포 형태, 잎의 밀도 등에 따라 흐름저항계수를 정량화하며 흐름을 정확히 예측하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 2019년 한국건설기술연구원 하천실험센터에서 진행된 식생하도에 대한 실규모 실험의 조건과 지형정보를 HEC-RAS(Hydrologic Engineering Center's River Analysis System) 1차원 수치모형에 입력하고, 식생 패치의 분포를 고려한 Manning's n의 공간적 분포 및 적용방식에 따른 수면 경사 재현 정확도에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 실험은 상단 폭 11 m, 경사 1:2(V:H)의 사다리꼴 단면을 가진 실규모 수로에서 70 m 길이의 구간을 대상으로 진행되었다. 실험 구간 내 6개의 압력식 수위계를 설치해 수위 측정 및 수면 경사 산정을 실행하였다. 실험 조건으로 적용된 인공 식생패치의 분포 및 밀도 조건은 3가지로 큰 패치와 작은 패치로 구성된 조밀한 조건, 단일 패치로 구성된 조밀한 조건, 단일 패치로 구성된 성긴 조건이었으며, 모두 정수(emergent)상태로 진행되었다. 적용된 패치의 형상은 내성천에서 조사된 자연 형태의 식생패치 형태를 참고하였으며, 버드나무 종을 모사하였다. 실험 조건에 따라 유량은 각각 평균 1.5 cms와 2.7 cms로 공급하였으며, 평균 수심은 약 1 m로 측정되었다. 위 실험 내용을 바탕으로 수치모의를 위한 경계조건과 지형정보를 수립하였으며 모의 케이스는 크게 두 가지로, 수로 내 식생의 분포를 종방향으로 고려한 케이스와 횡방향으로 고려하여 조도계수를 적용한 케이스로 분류하였다. 모의에 적용된 조도계수는 실험에서 획득한 데이터와 베르누이 방정식을 활용하여 산정되었으며, 두 케이스에 대한 모의 결과는 실험에서 관측된 수위와 비교하였다. 본 연구에 따르면 여러 개의 식생패치가 정수상태로 존재하는 하천에 대한 1차원 수치모의 시 식생의 분포를 종방향으로 고려하여 하나의 구간조도계수를 적용하는 방식이 종횡단면의 식생패치 위치를 고려한 조도계수를 세분화하여 적용하는 방식에 비해 수위 계산 정확도가 상대적으로 높은 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.102-102
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• 2021

광양만의 해수교환은 주로 여수해만을 통해 이루어지고, 만의 동측에는 노량수로를 통해 진주만으로의 해수교환이 일어나고 있으며, 만의 북측에는 섬진강을 끼고 있다. 광양항 건설 전 만내의 수심은 약 10 m 이내로 얕았으며, 만의 입구인 여수해만과 노량수로에서의 수심은 약 20 m 이상이었다. 광양만은 1982년 광양제철소의 건설을 시점으로 하여 광양항의 확장 개발, 폐기물처리장 건설 등으로 인한 매립이 진행되었다. 특히, 섬진강 하구는 광양만 개발 전에는 넓은 조간대 퇴적층의 발달로 다양한 생태계환경을 유지하고 있었으나, 광양항 건설 및 하구에서 모래 준설 등으로 인해 근래에 와서는 해수의 역류가 심각한 상태이다. 1982년 광양제철소 건설이후 계속적으로 광양만을 개발함으로써 해양환경에 큰 변화가 발생하였다. 따라서, 본 연구에서는 광양만 개발 전·후의 조석 및 해수유동의 변화특성을 해석하기 위해 조석 및 조류에 대한 현장관측과 3차원 해수유동 수치모형실험을 수행한 후 남해도를 둘러싸고 있는 광양만, 진주만 등의 조석 및 조류의 변동특성을 해석하였다. 광양만 개발 전·후의 해수유동의 변동특성을 해석하기 위해 김 등(1999)에 의해 개발된 3차원 layer·level 혼성 해수유동 모델을 광양만, 진주만을 포함하는 남해도 주변해역에 적용하여 30일간의 수치계산결과를 이용하여 해수유동의 변동특성을 해석하였다. 모델에서 격자간격은 동서-남북방향 동일하게 200 m, 시간간격은 20 sec, 계산영역은 동서방향으로 52 km, 남북방향으로 65 km인 260×325 격자체계로 구성 운영하였다. 외해 개방경계에서 조위는 수로국에서 관측한 조위와 본 연구에서 관측한 조위를 보간하여 사용하였다. 광양만 개발전·후의 조류의 변동특성을 수치해석한 결과 여수해만에서는 광만만 개발전이 개발 후보다 유속이 강하게 나타났으나, 노량수로에서는 개발 후가 개발전보다 유속이 훨씬 강하게 나타났다. 이와 같은 현상은 광양만 개발로 광양만으로 유입되는 조량이 감소함으로 인해 여수해만에서는 유속이 감소한 것으로 생각된다. 노량수로에서 개발 후가 개발전보다 유속이 증가한 것은 여수해만을 통해 유입한 해수가 개발 후에는 광양만의 해수면적 감소로 광양만의 서측으로 유입하는 조량이 감소한 반면에 광양만의 북측(섬진강 하구) 또는 동측(노량수로)으로 유입하는 조량이 많기 때문인 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.93-93
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• 2022

최근 이상기후로 인하여 우리나라 산림에 태풍 및 국지성 호우가 빈번히 발생하고 있다. 이로 인해 사면재해가 많이 발생하고 있으며 그 중 호우로 인한 많은 양의 물과 함께 토석 및 부유물이 중력에 의해 경사면을 따라 흐름 형태를 보이는 토석류 재해는 속도가 매우 빠르고 파괴적이며 그 결과는 비참하기까지 하다. 더구나 인구밀도가 낮은 산지 계곡부 뿐만 아니라 도시지역에서도 토석류 재해가 빈번히 발생하며 국내 및 해외에서도 토석류에 의한 피해사례는 자주 볼 수 있다. 이러한 토석류 재해의 피해를 줄이고자 토석류의 유동성을 저감시키기 위한 대책구조물의 시공이 많이 이루어지고 있으며 최근에는 투과형 구조물 중 하나인 원통형 기둥구조물을 그룹 형태로의 시공하는 경우가 늘어나고 있다. 토석류와 대책구조물 간의 상호작용은 월류(overflow), 쳐오름(run-up), 역류(backwater) 등의 복잡한 흐름 거동을 보인다. 하지만 원통형 대책구조물에 대한연구가 많이 이루어져 있지 않고 대규모 실험 또한 비용이 많이 소요되고 실행하기도 어렵다. 이 연구는 오픈소스 소프트웨어인 OpenFOAM을 사용하여 원통형 대책구조물의 설치 조건에 따라 토석류 흐름에 미치는 영향을 분석하였다. 짧은 시간 내에 흐름이 발생하고 비뉴튼 유체 특성을 갖는 토석류의 유효전단응력이 난류전단응력에 비해 상당히 크므로 난류의 영향은 무시하였다. 계산된 수치모의의 결과를 같은 규모로 시행한 실험결과와 비교분석 및 검증하였다. 공학학적 문제에 적용 가능하도록 비교적 낮은 해상도의 계산 격자를 사용했지만 실험에서 보여지는 토석류의 흐름거동을 양호하게 재현했으며 원통형 대책구조물의 배치조건에 따라 토석류 선단부 유속의 감소 정도 및 시간에 따른 흐름깊이 변화를 분석할 수 있었다. 이 연구는 다양한 조건을 가지는 토석류 흐름을 해석하는데 유용하게 활용할 수 있으며, 추후 복잡한 실제지형 조건을 고려하는 연구를 통하여 적용성을 확보하고자 한다.