• 한국항공우주학회지
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• 제45권11호
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• pp.932-938
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• 2017

플라자마의 거동을 오일러리안 격자와 라그랑지안 입자를 혼합하여 해석하는 Particle-in-cell 기법을 적용하여 간략화된 홀추력기를 해석하였다. 본 연구는 중성입자, 이온입자 뿐만 아니라 전자도 라그랑지안 기법으로 개별추적 계산하기 때문에 message passing interface 기법을 이용해 대용량 계산이 가능한 병렬클러스터링을 적용하였다. 계산에 앞서 일정한 벡터의 자기장에서 전자군의 나선형 거동을 해석하였고, 절대해와 일치함을 확인하여 코드를 검증하였다. 실린더 내부에 반경방향으로 일정한 자기장과 축방향으로 일정한 전기장을 고정시켜 플라즈마의 거동을 PIC 모델을 이용하여 해석하였다. 반응 실린더 내부에 전자가 로렌츠 힘에 의해 이중나선을 그리며 구속되는 현상이 잘 포착되었고, 고속 회전하는 전자와 주입된 중성입자가 충돌하여 이온화 되었고, 대전된 입자가 축방향의 전기장에 의해 급 가속하는 현상 또한 잘 모사되어 플라즈마의 플룸 거동을 모사하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제19권3호
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• pp.9-19
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• 2015

초공동 수중운동체의 연료 및 산화제 분사기 설계를 위한 동축형 분사기를 이용한 입자 부상유동의 특성에 대한 실험적 연구가 수행되었다. 입자와 유동의 특성을 계측하기 위하여 $1{\mu}m$의 $42{\mu}m$의 입자를 동시에 분사하였다. 작은 입자($1{\mu}m$)와 큰 입자($42{\mu}m$)는 각각 유동장와 연료의 특성을 대표한다. 작은 입자는 PIV 기법을 사용하고 큰 입자는 PTV 기법을 통하여 속도장을 측정하였다. 이를 통하여 입자의 로딩비가 증가 할수록 유동의 축방향 속도 변화가 크다는 것을 알 수 있었고, 입자 분포는 높은 와도를 지니는 혼합영역 바깥 부분에 주로 분포한다는 것을 알 수 있다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.50.1-50.1
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• 2005

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.301-301
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• 2020

물은 보다 나은 삶을 살아가는데 있어 매우 중요한 자원이며, 안전하고 깨끗한 물을 공급받는 것은 국민 생활 영위에 반드시 필요한 부분이다. 국내 주요 수자원은 하천수를 통해 확보하고 있으며, 안전한 수자원 공급을 위해서는 하천관리를 통한 수질오염사고에 대비한 대책 수립이 필요하다. 국내에서는 페놀, 황산 등 독성오염물질 유출로 인한 수질오염사고가 발생한 바 있고, 그 피해액이 수백억에 달한다. 이러한 수질오염사고로 인한 피해액을 감소시키고 안전한 수자원 공급을 유지하기 위해서는 오염물질의 거동을 이해하고 예측하는 것이 매우 중요하다. 국내하천의 경우, 대부분 하폭 대비 수심비가 크기 때문에 오염물질이 2차원 혼합특성을 나타낸다. 따라서 본 연구에서는 하천 내 오염물질의 2차원적 혼합거동을 해석할 수 있는 수치모형을 개발하고자 하며, 현장에 적합한 해석기법을 검토하고 모형 개발 방향을 결정하고자 한다. 본 연구에서는 하천 내 수질오염사고 발생 시 신속하고 정확한 수질 분석 및 예측을 목표로 오염물질 혼합해석에 주로 활용되는 격자기반 모형과 입자추적 기반 모형의 프로토타입을 개발했다. 용존성 오염물질을 대상으로 격자 기반 및 입자 기반 혼합해석 모형을 개발했으며, 오염물질의 주입형태와 하천 내 유속 분포를 가정해 혼합해석을 수행했다. 격자 기반 모형의 경우, 경계조건과 분산계수의 결정이 필요하고 수렴/발산 문제로 인해 모형의 안정적 실행을 위한 조건 수립이 필요하다. 입자 기반 모형의 경우에도 입자 수에 따른 계산시간 개선이 필요하지만, 입력조건 결정이 간편하고 분산계수 입력이 필요 없어 신속한 모의조건 설정이 가능하다. 오염물질 혼합해석 모형 개발을 위한 해석기법 검토 결과, 신속한 수질 분석 및 예측 결과를 제공하기 위해서는 계산시간 개선을 전제로 모의조건 설정이 용이한 입자 기반 모형이 가장 적합한 것으로 판단된다.

• 한국항해항만학회지
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• 제29권6호
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• pp.509-513
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• 2005

선박의 조종성능은 선체와 프로펠러 그리고 하의 상호작용에 의하여 결정되며 선박의 항해 시 선박의 안전성과 밀접한 관계를 가지고 있다. 그 중에서 선체에 부착된 타의 성능은 선박의 조종성능과 직접적인 관계를 가지고 있으며, 타에 의한 선박의 조종성능을 향상시키기 위하여 특수타를 채택하는 사례가 늘어가고 있는 실정이다. 본 논문에서는 특수타의 일종인 플랩타의 2차원 단면에 대한 연구를 수행하였다. 플랩타의 성능을 예측하기 위하여 주날개의 받음각과 플랩의 각도를 바꾸어 가면서 모형실험을 수행하였으며 모형실험 시 유동장내의 속도분포를 얻기 위하여 PIV 계측기법 중 동일임자 추적법의 하나인 2프레림 입자추적법을 사용하였다. 모형실험은 $Re=1.027{\times}10^4$에서 수행하였으며, 계측된 결과들을 서로 비교하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.766-774
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• 2017

알루미늄과 같은 금속분말을 연료로 사용하는 추진체의 연료공급장치에 있어, 원통형 공급관 내부를 이동하는 분말이 연소기로 진입하면서 발생되는 분말의 급확대부 영역에서의 확산현상을 해석하기 위해 컴퓨터 소프트웨어를 개발하였다. 플러그 유동형태의 입자집단운동을 기술하기 위해서 일종의 Lagrangian기법이며 난류속도변동 조건을 만족하는 개별입자추적법을 도입하였다. 여기에 재순환 영역에서 유체의 방향전환을 증진시키기 위해 기하학적 유동 구조에 입각한 반경방향 속도성분을 추가시켰다. 속도 추가성분의 유무에 따른 급확대부 재부착점 부근에서의 입자 속도분포 수치해석 결과를 기존의 실험결과와 비교하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.442-450
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• 2011

장기간 시행된 새만금 건설단계별 환경변화 분석을 위해 3차원 무작위 행보에 의한 입자추적 기법을 이용한 해석이 시도되었다. 방조제 공사로 만경 동진강 및 금강 하구역의 운동 양상이 크게 변화되었다. 변산반도 외해 부근 운동 감소와 호 내 북측구간의 흐름 정체가 특이하다. 조류 이동거리를 건설단계별로 평가한 결과도 유사한 결과를 보인다. 연직혼합형태의 변화 분석을 위해 수온, 염분을 고려한 밀도성층을 재현한 결과 방조제 착공 전 잘 혼합된 연직구조 형태는 공사 중 개방구간 존재 시 부분적으로 혼합된 구조로 변화되고, 완공 후에는 만경 동진강 하구 입구부에 염분쐐기 구역과 호소 측에는 강한 밀도성층이 발생한다. 해석결과 수평방향의 확산과 연직 방향의 혼합능력 감소로 새만금 내외측 수질환경에 부정적 영향으로 작용할 수 있음이 추론된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1894-1897
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• 2009

최근 개발된 표면영상유속계(Surface Image Velocimetry)를 이용한 유량측정기법은 비교적 짧은 시간에 급변하는 홍수량을 정확도를 유지하면서도 간편하고 안전하게 측정할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 표면영상유속계는 현장 상황과 사용 방법에 따라 측정된 유속값의 오차가 얼마나 발생하는지에 대한 근거가 없으며, 그 오차 범위가 명확하게 제시된 바가 없기 때문에 표면영상유속계의 신뢰성에 대해 의구심을 갖는 경우가 많다. 표면영상유속계의 유속측정 원리는 일정 시간간격을 갖는 두 영상내의 입자군 이동을 추적하여 유속벡터를 산정하는 것이다. 즉, 두 영상의 탐색 영역(searching area)내에서 각 입자군의 상관계수를 계산하여 최대상관계수를 갖는 입자군을 동일 입자군으로 판별하고, 동일 입자군의 도심간 거리와 두 영상의 시간간격을 이용하여 유속을 구하게 된다. 그러므로 상관계수가 높을수록 유속값이 정확하다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 상관계수에 따른 유속측정 오차를 분석하여 상관계수에 따른 표면영상유속계의 오차범위를 결정하고자 한다. 분석방법은 활차의 속도와 영상분석을 통해 얻은 속도를 비교하여 상관계수에 따른 오차범위를 살펴보았고, 실제 적용을 위하여 개수로내의 표면유속를 측정하여 상관계수에 따른 오차를 분석하였다. 분석 결과 상관계수가 0.7 이상인 측정유속의 정확도는 10% 이내로 확인되었으며, 향후 표면영상 유속계를 이용한 유속측정시 상관계수별 오차범위를 이용하여 현장적용시 정확도 개선을 위해 많은 도움이 될 것으로 기대된다.

• 설비공학논문집
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• 제17권4호
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• pp.355-363
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• 2005

A novel method for simultaneously measuring the fluid velocity and the large particle velocity in a particle-containing fluid flow is developed in this study. In this method, the fluid velocity and the large particle velocity are measured by PIV and PTV, respectively. The PIV and PTV images are obtained from the same flow images. Since a PIV result represents the average displacement of all particles in an interrogation area, it will include an error caused by the relative displacement between the large particles and the fluid. In order to reduce the false influence of large particles on the PIV calculation, the mean brightness of small PIV particle images is substituted to the locations of large particles in the PIV images. The simulation results showed that the new method significantly reduces the PIV error caused by the large particles even at the case where the large particles occupy area fraction as large as $20\%$ of the full image.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5B호
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• pp.557-562
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• 2006

준설작업으로 인해 재부유된 퇴적물로 구성된 탁도플륨의 이송확산 거동을 예측하기 위해 이(1998)가 제안한 수치 해석의 혼합방법(hybrid method)을 사용하여 3차원 수치모형을 개발하였다. 본 모형에서는 이송 및 확산식의 수치해석에 있어 이송 과정은 전방입자추적기법(forward particle-tracking method), 확산 과정은 유한차분기법을 사용하여 수치계산에 있어 무작위 행보(random walk) 방법에 비해 계산시간이 크게 단축되었으며, 수치모의 결과의 정확성도 크게 향상되었다. 본 모형을 검증하기 위하여 1, 2차원 해석해와의 비교, 그리고 Kuo 등(1985)의 3차원 수리해석모형의 계산결과와 비교하였다. 본 모형의 검증 결과는 비교적 해석해와 잘 일치하였다.