• 한국해양공학회지
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• 제7권1호
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• pp.13-24
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• 1993

해양오염은 환경파괴의 주요 인자이다. 해양바닥에 가라않은 오염물질을 근본적으로 제거하는 문제와는 별도로, 파동(wave)에 의해 그것이 자동적으로확산될 수가 있다. 파문(ripple)으로 덮혀진 해저(sea bottom)에서 표면의 중력파에 의한 물의 수평방향 요동운동은 와류(vrotices)를 발생시칸다. 이런한 유동장은 해저 침전물을 부유시켜 멀리까지 화가신시키는 작용을 한다.파문주위의 유동장을 살펴보면 모서리(crest)에서 발생된 와류로 인해 정상유동성분이 존재하며 이런한 정상유동은 파문의 주기적 형상으로인해 다분히 순환적이다. 이ㅔ 파동에 의한 요동운동이 가세하면 Taylor 와류와 같은 효과를 보여 줄 것이다. 해저부근에서의 이러한 확산효과를 보기 위하여, 해양유동을 단순화하여 최근 널리 이용되고 있는 혼돈이론을 가미시켰다. 아주 단순한 유동이라도 복잡한 입자의 궤적을 나타내며 입자의 확산과 연관됨을 수치해석을 이용하여 보여준다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.386-386
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• 2015

담수가 해수에서 흘러드는 하구에서는 성층이 관측되며 이것은 난류의 미세구조를 변화시키는 주요 원인으로 작용한다. 이러한 성층화 현상은 하구 내 부유사의 군집인 하구 최대혼탁수(Estuarine Turbidity Maximum, ETM)의 형성에 영향을 주게 된다. 본 연구는 성층의 하구 최대 혼탁수 생성 메커니즘에 관심을 두고 수치모델링을 활용한 미세 난류의 부유사 거동 분석에 초점을 두었다. 성층과 전단응력 사이의 난류 혼합을 대표하는 유동인 켈빈-헬름홀츠 불안정성(Kelvin-Helmholtz Instability)을 도입하고 성층 경계면 근처에서 부유사의 이송을 높은 레이놀즈수(Reynolds number) 유동에서 RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes Simulation)보다 다양한 규모의 에너지 획득이 가능하여 미세 난류 구조 재현에 장점을 갖는 Large-eddy Simulation(LES)를 활용하여 모사하였다. 여기에서, 부유사는 주위 유동의 물리적 특성 변화에 영향을 미치지 않는 Passive scalar로 가정하였으며 $6^{th}$-order Lagrangian 다항식 보간법을 적용하여 입자의 이동 속도를 계산하고 이를 시간에 대해 적분함으로써 이동 궤적을 추적하였다. 수치 모델 결과 Lock-exchange 유동 내에서 켈빈-헬름홀츠 불안정성이 발생함에 따라 경계면 주위에 위치한 부유사가 billow 내에서 트랩핑(trapping)되는 것을 보여주어 KH-billow 혹은 braids 내의 미세 난류에 의한 영향이 확인되었다. 본 연구에서는 LES를 활용하여 성층류 및 성층류 내의 부유사 혼합을 모사하여 난류의 정도에 따른 이동 궤적의 차이에 대해서 분석함으로써 성층의 난류 강도 저하에 따른 부유사의 군집으로의 영향에 대해 서술한다.

• 수산해양기술연구
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• 제23권3호
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• pp.117-126
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• 1987

연구에서는 작동 유체중에 포집되어 있는 불용성 포집 계면층을 통과하는 금속입자 운동에 대한 특성을 조사하기 위하여 상호 불용인 착색 글리세린수용액과 사염화탄소 등의 계면층을 만들고 단일강구를 하강시켜 이 계면을 통과 할 때의 계면의 변화에 의한 유체 이동의 궤적과 그 후연에 생기는 기포체적에 관한 이론해석 및 실험분석을 통하여 다음의 결론을 얻었다. 1. 상층액 내에서의 강구 하강에 의한 유체 이동궤적은 상층액과 하층액의 비중 및 점도가 모두 같은 경우를 제외하고는 상층액의 두께에 영향을 받는다. 2. 하층액의 점도가 상층액의 점도와 같거나 큰 경우의 불용성 계면에서는 용액의 물성치에 관계없이 그 궤적 형상이 일정하고, 하층액의 점도에 의해 지배적이며 그 궤적의 형상은 다음과 같다. (1)/(V-2.35)=0.014+0.038$\mu$l super(-1) + 0.028$\mu$l super(-2). 3. 하층액의 점도가 상층액의 것보다 큰 경우의 유체 이동궤적의 체적은 구의 하강거리와 상하층액의 점도비에 의해 다음과 같다. V(Sr) super(0.34)=7.86a super(-2.08). 4. 후류기포생성체적의 비는 R sub(e)수가 100 이하에서 R sub(e)수에 의존하나 그 이상에서는 M sub(0)수의 영향이 지배적이며 그의 상관식은 다음과 같다. (V sub(w)/V sub(b))M sub(0) super(-0.22)=0.012R sub(e) super(1.53) ; R sub(e)<100. (V sub(w)/V sub(b))M sub(0) super(-0.22)=62.5 ;R sub(e)>100

• 한국추진공학회지
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• 제2권2호
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• pp.14-23
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• 1998

본 연구에서는 제트 추진 기관의 터빈 익렬에서의 유동과 대기중에 부유되어 있는 입자들이 제트엔진 내부로 유입될 경우 이에 따른 압축기 날개의 마모 및 충돌 부위를 예측하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 일반적으로 각종 항공기의 추진 기관용 가스 터빈 엔진은 대기중에 부유되어 있는 각종 입자들의 영향을 받게 된다. 특히, 화산 지역, 먼지 입자 부유물이 많은 공업지대 또는 사막지역을 비행하는 항공기의 경우는 모래 알갱이, 먼지, 및 연소 입자의 직접적인 영향을 받아 각 요소들에 심각한 부식 및 마모가 발생됨으로써 성능 저하 및 냉각통로의 막힘, 압축기와 터빈 날개의 손상 등이 예측되어 진다. 이러한 손상들은 초기에는 미세하게 발생하지만, 손상 정도가 점점 누적됨에 따라서 항공기의 안전 운전에 심각한 위험 요소로서 작용할 수 있으며, 경제적으로도 기관의 유지 보수비용의 증가를 가져 올 수 있다. 따라서 압축기에 화산재 또는 대기중에 부유되어 있는 금속 입자나 먼지 입자 등이 유입되었을 경우, 압축기 날개의 손상 부위와 정도를 예측하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 다양한 입자의 유입각에서 라그랑지안 방법을 적용하여 압축기 날개 유로로 부유된 입자의 궤적을 예측하고 입자의 충돌에 의한 충격량을 계산하였다. 아울러 정량적인 충돌량을 해석하기 위하여 입자 충돌 계수를 정의하여 압축기 날개 표면의 충돌특성을 해석하였다. 세라믹과 연강에 대한 날개 표면의 마모량을 계산하였으며, 이러한 예측들을 통하여 표면에의 코팅 등의 개선책을 찾을 수 있었다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제41권1호
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• pp.31-39
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• 2016

연구배경: 우리나라를 포함한 중국, 대만, 북한, 일본 등에서 원전, 재처리시설과 같은 원자력시설의 증가에 따라 주변국 핵활동 분석의 종합적 대책이 필요하다. 우리나라와 포괄적핵실험금지조약기구(Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization, CTBTO)는 동북아시아 지역에서 핵종 탐지소를 운영 중으로, 핵종탐지 장비에서 특이 값 측정시 모니터링 자료의 분석과 더불어 배출원 탐색모델을 이용하여 핵종의 기원이 어디인지 추정하고 평가하는 것은 주변국 핵활동에 대한 감시 및 안전성 확보 측면에서 중요하다. 재료 및 방법: 주변국의 은밀한 핵활동 시 방사성핵종의 기원을 추정하기 위하여 3차원 전진/후진형 궤적모델을 개발하였다. 개발된 궤적모델은 궤적 미분방정식을 유한차분법을 이용한 방법으로 주어진 바람자료를 이용하여 방사성핵종의 방출지점으로부터 입자의 궤적을 순차적으로 찾아가는 전진형 모델과 시간 역산으로 방출기원을 추정하는 후진형 모델로 구성되었다. 결과 및 논의: 개발된 궤적모델의 검증을 위하여 체르노빌 사고 당시 측정된 농도자료를 이용하였다. 검증결과 관측지점의 농도가 높게 측정된 지점과 방출기원에서 가까운 지역으로부터 시간 역산의 방출지점을 추정한 결과의 정확도가 높았다. 3차원 궤적모델은 방출시간, 방출높이, 방출간격 등의 변수에 의해 계산결과가 달라지는 불확도를 내포하고 있는데, 이러한 궤적모델의 불확도를 최소화하기 위해 한국원자력연구원에서 개발한 대기확산모델(long-range accident dose assessment system, LADAS)를 이용하여 fields of regards (FOR) 기법에 의해 오염물 방출영역을 추정한바 신뢰성 있는 결과를 얻었다. 결론: 본 연구를 통하여 개발된 배출원 탐색모델은 주변국의 은밀한 핵활동 시 핵종 탐지장비와 연계하여 방사성핵종의 방출지역과 기원을 파악하여 우리나라의 핵종탐지 능력을 향상하고 핵활동 및 방사선 안전 분야에서 주도적 역할을 할 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.11-18
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• 2022

본 연구는 대한해협 인근 입자추적 예측 기법의 정확도 개선을 위해서 해수유동 수치모델 결과를 이용하여 만든 입자추적 모델과 현장 관측 자료를 이용한 기계학습 기반 입자 추적 모델을 비교 및 분석하였다. 세부 연구 방법으로는 대한해협에서 관측된 표층 뜰개 이동 궤적 자료, 3개 관측소(가거도, 거제도, 교본초 관측소)의 조위 및 바람자료를 학습시켜 만든 기계 학습(선형 회귀, 의사결정나무) 기반 예측자료, 수치모델 예측자료(ROMS, MOHID)를 3가지 오차평가방법(CC, RMSE, NCLS)을 통해 비교하였다. 최종 결과로서 CC와 RMSE에서는 의사결정나무 모델의 예측 정확도가 가장 우수하였고 NCLS에서는 MOHID 모델의 예측 결과가 가장 우수하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.95-95
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• 2022

남극에 상주하는 여러 과학기지 근처 해역에서 5 mm 이하의 크기를 가지는 미세플라스틱이 다량 발견되고 있으며, 그에 따라 과학기지에서 방출하는 방류수가 미세플라스틱의 지역 소스로 여겨지고 있다. 현재는 미세플라스틱의 오염 수준을 이해하는 정도에서 그쳤으며, 미세플라스틱의 물리적인 운송 메커니즘을 이해하고자 하는 시도는 상대적으로 부족한 실정이다. 남극 세종과학기지 근처에서도 미세플라스틱이 발견됨에 따라 본 연구에서는 과학기지 인근인 마리안 소만(Marian Cove)에서의 미세플라스틱 운송 메커니즘을 확인하고자 한다. 연구 대상 지역에서 미세플라스틱의 체류 시간은 짧기 때문에, 미세플라스틱에 생물오손 또는 풍화작용이 일어나기에는 충분하지 않은 시간이다. 따라서, 마리안 소만에서 발견된 미세플라스틱에 대해 연직 속도에 따라 확실히 가라앉는 그룹과 확실히 떠오르는 그룹으로 나누어 입자의 이송 메커니즘을 파악하였다. 해수 유동 모델과 파랑 모델을 결합하여 마리안 소만의 해수 흐름을 재현하였으며, 과학기지 방류 구 위치에서 방출된 미세플라스틱의 이송 경로는 라그랑지안 입자 추적(Lagrangian Particle Tracking) 방법을 이용하였다. 본 연구에서는 미세플라스틱의 궤적을 설명하기 위해 입자의 이송에 영향을 주는 힘을 결정할 수 있는 무차원 수 HK angle을 제안하였으며, 이를 이용하여 마리안 소만에서의 미세플라스틱 이송을 설명하였다. 대상 해역 내에서 확실히 떠오르는 그룹은 표층 흐름을 따라 해안선에 도달하였으며, 확실히 가라앉는 그룹은 방출 직후 빠르게 가라 앉으며 방출 위치 근처인 해저에 집적되었다. HK angle에 따르면, 마리안 소만의 연직 흐름이 강할 경우에는 미세플라스틱의 특성에 관계없이 해수 흐름을 따라 이송됨을 확인하였다. 더 나아가, 조석에 따라 미세플라스틱의 방출 시간을 달리하고, 방출 위치를 달리하여 모의함으로써 마리안 소만과 같이 작은 만에서 미세플라스틱 오염도를 줄이기 위한 적절한 방류수 방출 시간 및 위치를 제안하였다.

• 분석과학
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• 제27권4호
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• pp.213-222
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• 2014

국내 배경지역인 제주도 고산측정소에서 2012~2013년에 대기 미세먼지를 채취하여 분석한 결과로부터 연무와 비현상일의 조성특성을 조사하였다. 연무 시 $nss-SO_4{^{2-}}$, $NO_3{^-}$, $NH_4{^+}$ 농도는 비현상일에 비해 조대입자에서 2.1~3.7배, 미세입자에서 3.1~6.5배로 미세입자에서 더 높게 증가하였고, 특히 $NO_3{^-}$ 농도가 미세입자에서 6.5배 상승하였다. 원소성분들 중에는 S, Zn, Pb, K 등이 비현상일보다 조대입자에서 3.0~5.6배, 미세입자에서 3.2~7.7배 증가하나 Al, Fe, Ca 등은 대부분 조대입자에서 농도가 크게 증가하는 경향을 보였다. 역궤적 분석 결과 연무 시 $nss-SO_4{^{2-}}$, $NO_3{^-}$ 농도는 중국으로부터 유입되었을 때 더 높은 농도를 나타내었고, 특히 기류가 중국남부를 통과했을 때 $NO_3{^-}$ 농도가 더 크게 상승하는 경향을 보였다. 또 $NO_3{^-}/nss-SO_4{^{2-}}$ 농도비는 중국에서 기류가 이동했을 때 조대입자에서 상대적으로 높은 비율을 보이나 미세입자에서는 오히려 한반도를 통과했을 때 더 높은 성분비를 나타내었다.

• 항공우주기술
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• 제12권1호
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• pp.207-212
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• 2013

스월 제트 전단층 제어에 관한 인공적 방법의 가능성을 연구하기 위해 전단 자극장치가 제안되었다. 주요 구성품으로는 두개의 동심 아음속 노즐 그리고 유동 자극 생성을 위한 내부 돌기 등이다. 돌기의 숫자는 방위각 방향의 다양한 모드를 유도 할 수 있도록 변화가 가능하다. 획득된 속도 결과는 평면 contour plot과 공간 입자 궤적으로 표현하였다. 다양한 자극 모드에서의 결과 값들이 기준 값(무자극)과 비교되었다. 결과적으로, 새로 고안된 기법이 스월 유동 와류 구조 제어에 있어 효과적인 방법임이 입증되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.1011-1015
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• 2005

본 실험에서는 부력 조건이 달라질 때 단공방류구에서 정체수역으로 수평방류되는 부력제트의 거동을 규명하였다. LIF (Laser Induced Fluorescence) 시스템을 이용하여 수행하였는데, LIF 시스템은 고해상도의 이미지를 취득할 수 있어 데이터의 정확도가 높으며, 동시에 한 평면상의 농도장을 일시에 측정할 수 있는 장점이 있는 기술이다. LIF 시스템은 크게 세부분으로 구성되어 있는데 방출시스템, 포착시스템, 처리시스템이 그것이다. 실험 조건을 고려해서 온수를 이용하여 주변수와의 밀도차를 재현하였으며, LIF 시스템의 추적입자로 형광염료 Rhodamine B를 사용하였다. 또한, 실험 데이터 취득과정에서 필요한 검정과정을 수행하였는데, LIF 시스템에서 검정과정은 레이저 입사광의 강도가 불균등한 분포를 가지는 점과 주변수의 매질에 의한 근의 감쇠가 발생하는 문제를 해결하기 위한 것이다. LIF 시스템은 부력제트의 농도장을 매우 정밀하게 측정할 수 있는데, 방류밀도 Froude 수가 변함에 따라 측정된 순간이미지를 통해 제트의 진화과정을 상세하고 가시적으로 확인할 수 있었다. 검정과정을 거친 농도 종단면에서 중심선의 연장선이 LIF 시스템에 의해 측정된 순간이미지의 중심선 궤적과 거의 일치하는 것도 알 수 있었다. 또한 LIF 시스템을 통해서 취득된 단일수평부력제트의 궤적과 중심선 희석률을 기존의 상용모형인 VISJET과 CORMIX1에 의해 예측된 결과와 비교$\cdot$분석한 결과, 제트 중심선 궤적의 경우, LIF 시스템을 이용한 측정값은 대체로 VISJET 모형의 결과와 일치하는 것으로 밝혀졌다. 중심선 희석률의 경우, LIF 측정값은 대체로 CORMIX1 모형, Cederwall(1968)의 경험식과 일치하는 경향을 보였다.0\%$일 때가 밸브를 $60\%$와 $80\%$ 개폐시켰을 때보다 $0.3kg/cm^2,\;0.29kg/cm^2$ 낮게 나타나 밸브를 전체 개방 했을 때 관로내의 수압이 상수설계기준에 적합한 수압을 유지함을 알 수 있다. 상수관로 설계 기준에서는 관로내 수압을 $1.5\~4.0kg/cm^2$으로 나타내고 있는데 $6kg/cm^2$보다 과수압을 나타내는 경우가 $100\%$로 밸브를 개방하였을 때보다 $60\%,\;80\%$ 개방하였을 때가 더 빈번히 발생하고 있으므로 대상지역의 밸브 개폐는 $100\%$ 개방하는 것이 선계기준에 적합한 것으로 나타났다. 밸브 개폐에 따른 수압 변화를 모의한 결과 밸브 개폐도를 적절히 유지하여 필요수량의 확보 및 누수방지대책에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.8R(mm)(r^2=0.84)$로 지수적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 유거수량은 토성별로 양토를 1.0으로 기준할 때 사양토가 0.86으로 가장 작았고, 식양토 1.09, 식토 1.15로 평가되어 침투수에 비해 토성별 차이가 크게 나타났다. 이는 토성이 세립질일 수록 유거수의 저항이 작기 때문으로 생각된다. 경사에 따라서는 경사도가 증가할수록 증가하였으며 $10\% 경사일 때를 기준으로 $Ro(mm)=Ro_{10}{\times}0.797{\times}e^{-0.021s(\%)}$로 나타났다.천성 승모판 폐쇄 부전등을 초래하는 심각한 선천성 심질환이다. 그러나 진단 즉시 직접 좌관상동맥-대동맥 이식술로 수술적 교정을 해줌으로써 좋은 성적을 기대할 수 있음을 보여주었다.특히