• Journal of Korean Society for Geospatial Information Science
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• v.19 no.4
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• pp.13-21
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• 2011

The purpose of this study is enhancing CFD model by applying detailed and accurate CFD input data produced from 3D City model and integrating CFD model with 3D city model with OpenGL, 3D city aerodynamic simulation, and visualization tool. CFD_NIMR_SNU model developed by NIMR and SNU and 3D City model produced by NGII were used as input data. Wind flow and pollution diffusion simulator and viewer were developed in this study. Atmospheric environment simulation and visualization tool will save time and cost for urban climate planning and management by enhancing visual communication.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.42.2-42.2
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• 2009

연속주조공정에서 용강의 통로, 산화방지 및 유체 흐름을 용이하게 하는 역할을 하는 다공성 노즐(porous nozzle)은 용강과의 직접적인 접촉으로 인한 화학 반응 및 용강의 침투현상을 방지하기 위해 불활성 가스를 주입하여 청정강을 제조하는데 이용된다. 공정 중 노즐 막힘으로 인한 배압상승과 열충격에 의한 크랙(crack) 발생이 문제되고 있으며 신뢰성 향상 연구가 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 기공크기와 기공분포가 고온안정성 및 내열충격성에 미치는 영향을 알아보고, 내구성 시험 및 고장분석을 통하여 노즐의 신뢰성 향상 방안을 고찰 하였다. 기공을 제어한 시편을 제조하여 기공분포에 따른 고온안정성을 확인하기 위해 실제 사용 조건인 용강온도($1550^{\circ}C$)와 보다 높은 온도($1700^{\circ}C$)에서 각각 고온 시험을 수행하였다. 열충격을 스트레스 인자로 한 내구성 시험을 수행한 후 고장원인을 분석하였으며 열화정도를 확인하기 위해 열처리 온도에 따른 차압 및 굽힘 강도 변화를 비교하였다. 또한 결정상 분석을 통해 온도에 대한 상변화를 확인하였고, 시편의 표면 및 파단면의 미세구조 분석을 통해 크랙 발생여부를 확인하였다. 다공성 노즐의 기공분포가 균일 할수록 고온안정성 및 내열충격성이 향상됨을 확인하였고, 이를 통해 Porous Nozzle의 열화원인으로 판단되는 기공 크기 및 분포에 따른 크랙 발생에 대해 열응력 고찰을 수행하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.345-349
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• 2016

보본체와 물받이공을 보호하는 바닥보호공(bed protection)은 굴요성 구조(flexible structure)인 돌망태, 블록공, 사석 등으로 설치되어야 하며, 일반적으로 경제성과 시공성이 우수한 사석(riprap)이 많이 이용된다. 이때 사석의 안정성 확보를 위한 설계기준으로 국내의 경우 포설길이에 대해서만 제시하고 있으나, 외국의 경우 수심, 유속 등의 값을 기초로 사석의 크기, 포설두께, 포설길이를 산정할 수 있도록 상세하게 제시하고 있다. 이와 같은 실정으로 국내 하천 실무자들이 바닥보호공을 설계 할 때 하천설계기준을 바탕으로 블라이 공식 또는 국립건설시험소 공식을 적용하여 사석의 포설길이는 산정하지만 사석의 크기, 중량 등의 제원들은 외국 설계기준을 차용하여 산정하거나 생략하는 경우도 있다. 따라서 하천설계기준의 보완 및 최근 국내 주요하천에서 발생하는 바닥보호공 유실, 침하 등의 문제를 해결하기 위한 연구가 필요하다. 본 연구는 전산유체동역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 모형인 FLOW-3D 모형을 이용하여, 바닥보호공 주변 흐름에 대한 수치모의를 수행하였다. 이때 난류 모형은 LES (Large Eddy Simulation) 모형을 적용하였으며, 바닥보호공에 작용하는 비교적 작은 척도의 와(vortex)를 해상할 수 있도록 조밀한 격자를 부여하였다. 초기 수치모형 결과의 적정성은 수리실험 결과와 비교하여 판단하였으며, 수리실험을 잘 재현해내는 격자, 매개변수 등을 적용하여 보의 하류 수위 변화에 따른 유속, 난류강도 등에 대한 분석을 수행하였다. 본 연구 결과는 바닥보호공 설계를 위한 기초자료로 활용될 수 있으며, 향후 수리실험과 병행하여 국내 실정에 맞는 설계식 개발에 대한 연구가 필요한 것으로 보인다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2012.05a
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• pp.213-218
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• 2012

Survey on the hypergolic igniter and rupture disc for liquid rocket engines was performed. The patent of the igniter for US MC-1 and Russia RD-170 Engine and the disc for NASA's space vehicle were analyzed. The types, characteristics, performances, design parameters and ASME standards of the disc are examined. The performances have manufacturing tolerance, reverse pressure, flow disturbance, fragmentation, material, working fluid and operating ratio. Also, survey on structural analyses of the rupture disc were performed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.87-87
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• 2019

흔히 진흙으로 대표되는 점착성 유사는 모래와 같은 비점착성 유사와 달리 응집 현상으로 인해 지속적으로 유사 입자의 크기가 변화한다. 응집 현상은 점착성 유사 입자의 응집 과정과 파괴과정으로 구성된다. 응집 현상 중 응집 과정은 유사 입자 간의 충돌로 인해 발생하는 것으로 이해되며, 충돌을 야기하는 메커니즘으로는 브라운 운동(Brownian Motion), 차등침강(Differential Settling), 난류 전단 (Turbulent Flow Shear)이 있다. 파괴 과정은 입자간 충돌로 인해 깨지는 것이 아닌 난류 전단(Turbulent Shear)로 인한 덩어리 분리(Massive Splitting)가 발생하는 것으로 이해한다. 이러한 유체의 특성, 흐름 특성 (난류 거동) 뿐만 아니라 유사 입자의 특성 모두의 영향을 받으며 지속적인 응집 현상을 겪는 점착성 유사 입자들은 하나의 커다란 덩어리인 플럭(Floc)을 형성한다. 형성된 플럭의 구조는 프랙탈 기하학을 따르는 것으로 이해된다. 따라서 플럭의 구조는 자기 유사성을 띠며, 플럭의 밀도는 형성된 플럭 크기의 함수가 된다. 플럭의 크기가 증가할수록 플럭의 프랙탈 차원이 감소하며, 플럭의 밀도는 감소한다. 많은 이전의 연구에서 플럭의 침강 속도를 농도에 따른 함수로 가정하고 경험식을 이용하여 산정하나, 유사 입자의 침강 속도는 크기와 밀도의 함수임을 Stokes Law를 통해 생각해 볼 수 있다. 이에 본 연구에서는 응집 현상의 결과물로 형성된 응집물의 크기와 밀도를 각각 산정하고, Stokes Law를 이용하여 침강 속도와 응집물 크기의 관계에 대한 연구를 수행하고자 한다. 보다 심도 있는 연구를 위해서는 응집 현상을 야기하는 메커니즘에 대한 이해가 필수적이다. 간소화된 응집 모형으로부터 얻어진 플럭 크기를 이용하여 프랙탈 차원, 플럭의 밀도를 산정한다. 형성된 응집물의 크기와 침강 속도의 관계에 대한 이해를 통해 보다 정확한 플럭의 침강 속도 산정이 가능할 것으로 생각된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.251-251
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• 2021

최근 기후변화로 인한 집중호우의 영향으로 홍수 시 댐으로의 유입량이 설계 당시보다 증가하여 댐의 안전성 확보가 필요하다(감사원, 2003). 이에 건설교통부(2003)는 기후변화와 댐 노후화에 대비하여 치수능력증대사업을 추진하여 댐의 홍수배제능력을 확보하였고, 환경부(2020)에서는 40년 이상 경과된 댐을 대상으로 스마트 안전관리체계 구축을 통한 선제적 보수보강, 성능개선 및 자산관리로 댐의 장수명화를 목적으로 댐의 국가안전대진단을 추진하고 있다. 이에 본 연구에서는 댐 시설(여수로)의 노후도 평가 시 활용 될 수 있는 여수로 표면손상 원인규명에 대하여 3차원 수치모형(FLOW-3D 및 COMSOL Multiphysics)을 통해 검토하고자 한다. 연구대상 댐은 𐩒𐩒댐으로 지형 및 여수로를 구축하였으며, 계획방류량(200년 빈도) 및 최대방류량(PMF) 조건에서 모의를 수행하였다. 수치모의 계산의 정확도 검토를 위하여 Baffle의 설치를 통하여 시간에 따른 유량의 변화를 설계 값과 비교하였고 오차가 1.0% 이내를 만족하는 것을 확인하였다. 여수로 표면손상의 다양한 원인 중 기존연구(USBR, 2019)를 통하여 공동침식(Cavitation Erosion) 및 수력잭킹(Hydraulic Jacking)에 초점을 두었으며 방류조건 별 공동지수(Cavitation Index)산정을 통하여 공동침식 위험 구간을 확인하였다. 이음부의 균열 및 공동으로 인한 표층부 콘크리트의 탈락현상을 가속화시키는 수력잭킹 검토를 위하여 국부모형을 구축하였고 음압력(Negative Pressure), 정체압력(Stagnation Pressure), 양압력(Uplift Pressure)의 분포를 확인하였다. 최종적으로 COMSOL Multiphysics를 통하여 압력분포에 따른 구조해석을 수행하여 폰 미세스(Von Mises) 등가응력 및 변위를 검토하여 콘크리트의 탈락가능성을 확인하였다. 본 연구는 여수로 공동부 및 균열부에서의 손상메커니즘을 확인할 수 있는 기초적인 연구이지만 향후에는 다양한 지형조건 및 흐름조건에서의 압력분포 분석 및 유체-구조물 상호작용(Fluid-Structure Interaction, FSI)모의를 수행한다면 구조물 노후도 및 잔존수명 평가에 필요한 손상한계함수 도출이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 2006.06a
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• pp.117-122
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• 2006

In the geophysical monitoring to understand the change of subsurface material properties with time, the time-invariant static subsurface model is commonly adopted to reconstruct a time-lapse image. This assumption of static model, however, can be invalid particularly when fluid migrates very quickly in highly permeable medium in the brine injection experiment. In such case, the resultant subsurface images may be severely distorted. In order to alleviate this problem, we develop a new least-squares inversion algorithm under the assumption that the subsurface model will change continuously in time. Instead of sampling a time-space model into numerous space models with a regular time interval, a few reference models in space domain at different times pre-selected are used to describe the subsurface structure continuously changing in time; the material property at a certain space coordinate are assumed to change linearly in time. Consequently, finding a space-time model can be simplified into obtaining several reference space models. In order to stabilize iterative inversion and to calculate meaningful subsurface images varying with time, the regularization along time axis is introduced assuming that the subsurface model will not change significantly during the data acquisition. The performance of the proposed algorithm is demonstrated by the numerical experiments using the synthetic data of crosshole dc resistivity tomography.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.27 no.3
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• pp.191-205
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• 2017

We use small-scale modelling to estimate the impact ofrce of debris flows on erosion control dams (ECD) and ring nets. The results indicate that the viscoelastic debris flows produced impact forces of 4.14, 3.66, 1.66 kN from the bottom to the top of the ECD. Ring net tests produced a similar trend with generally smaller impact forces (2.28, 1.95, and 1.49 kN). Numerical analysis showed that the weight of the ECD (e.g., concrete retaining walls) provided resistance against the debris flow, whereas deformation of the ring net by elastic-elongation and aggregate penetration reduced the impact force by up to 45% compared with that of the ECD.

• Economic and Environmental Geology
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• v.52 no.4
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• pp.291-297
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• 2019

Fluid flow through rock fractures has been quantified using equations such as Stokes equations, Reynolds equation (or local cubic law), cubic law, etc. derived from the Navier-Stokes equations under the assumption that linear flow prevails. Therefore, these simplified equations are limited to linear flow regime, and cause errors in nonlinear flow regime. In this study, causal mechanism of nonlinear flow and critical Reynolds number were presented by carrying out fluid flow modeling with both the Navier-Stokes equations and the Stokes equations for a three-dimensional rough-walled rock fracture. This study showed that flow regimes changed from linear to nonlinear at the Reynolds number greater than 10. This is because the inertial forces, proportional to the square of the fluid velocity, increased enough to overwhelm the viscous forces. This tendency was also shown for the unmated (slightly sheared) rock fracture. It was found that nonlinear flow was caused by the rapid increase in the inertial forces with increasing fluid velocity, not by the growing eddies that have been ascribed to nonlinear flow.

• Journal of Wetlands Research
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• v.18 no.3
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• pp.324-329
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• 2016

Constructed wetlands are widely applied in urban and rural areas for various purposes such as pollutants reduction, acquisition of eco-spaces and habitats, flooding reduction, acquisition of water resources and environmental education. Since the design of constructed wetlands utilizes ecosystems, special consideration must be given to ecological mechanisms, environmental mechanisms and hydrological mechanisms. To ensure the sustainable functionality of constructed wetlands, it is necessary to achieve stable flow rate and velocity, and remove sediments to ensure sufficient space for detention. To enhance the efficiency of constructed wetland sedimentation basins, this study determined the optimal position for baffle installation, and applied Computational Fluid Dynamics (CFD) to the cross-sectional design of wetlands. CFD analysis revealed that the decrease in flow velocity with baffle installation enhanced the efficiency of sedimentation of particulate matters. Vertical baffles had higher sedimentation efficiency than those with an inclined angle. When vertical baffles were installed in the sedimentation basin of a hybrid constructed wetland to reduce non-point source pollutants in urban areas, the average flow velocity within the basin decreased by 10~30%, while the sedimentation efficiency improved by 1.3~1.5 times. The application of CFD to constructed wetlands is expected to improve the cost efficiency of designing hybrid constructed wetlands with high removal efficiency.