• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.95-95
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• 2019

보를 월류하는 흐름은 유량에 따라 상이한 흐름특성을 보인다. 즉, 유량이 증가함에 따라 사류 (supercritical flow), 완전도수 (complete hydraulic jump), 수중도수 (submerged hydraulic jump), 그리고 잠긴흐름 (plunge pool)으로 천이한다. 각 흐름영역에 따른 하상전단응력의 변화는 보의 물받이와 하상보호공을 설계하는데 중요하다. 본 연구에서는 계산유체동역학을 이용하여 보를 월류하는 흐름을 수치모의하여 각 흐름의 수리적 특성을 분석하였다. 이를 위하여 Flow3D를 이용하여 RANS 방정식을 수치해석 하였으며, 난류모형으로 RNG $k-{\epsilon}$ 모형을 이용하였다. 수치모의를 통하여 각각의 흐름에 대하여 평균유속, 하상전단응력, 그리고 흐름저항계수의 종방향 분포를 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.141-141
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• 2018

자연하천에 존재하는 식생은 동식물에게 주거지를 제공할 뿐만 아니라 영양염류 흡착 및 정화작용을 통해 수질을 개선시키는 역할을 한다. 이러한 식생하천에 오염물질이 유입될 경우 식생에 의한 흐름 교란 작용으로 인해 오염물의 확산거동에 큰 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 식생하천에서의 오염물질 혼합특성을 분석하기 위해 식생모형 실험을 수행하였고, Fischer et al (1979)이 제시한 이론식을 실험결과에 적용하여 종분산계수를 산정하고자 한다. 본 연구에서는 자연하천을 재현하기 위해 실험수로에 수중식생 모형을 설치한 후 ADV-Vectrino유속계를 이용하여 유속을 측정하였으며 실험을 통해 식생흐름에서의 유속분포 자료를 취득하고 이를 바탕으로 종분산계수를 산정하였다. 먼저 수중 식생흐름에서 연직유속분포를 측정한 결과, 식생이 존재하는 바닥근처에서는 유속이 느리다가 비식생 구간으로 가면서 유속이 증가하는 분포를 나타낸다. 또한 이 설치된 테스트 구간에 밀도와 유량변화에 따른 케이스를 적용하여 비교 및 분석을 한 결과 식생 밀도를 고정시키고 유량을 증가 시켰을 때 식생구간과 식생이 없는 구간에서의 유속도 증가하는 경향을 보였으며, 유량을 고정시키고 식생의 밀도를 순차적으로 높였을 경우 식생구간에서의 유속이 점차적으로 줄어드는 경향을 보였다. 다음으로 분산계수를 결정하는 방법에는 농도자료를 이용하는 방법과 유속자료를 이용하는 방법이 있는데 본 연구에서는 유속자료를 Fischer et al. (1979)의 이론식에 적용하여 분산계수를 산정하는 방법을 적용하였다. Fischer et al. (1979)가 제시한 식에서 먼저 전단 유속 값을 산정하기 위해 벽법칙 (Karman, 1930), 레이놀즈 전단응력 그리고, 난류운동에너지 (Graf, 1998) 방법을 사용한 후 복잡한 난류 흐름에 적용하기 가장 적합하다는 난류운동에너지 방법을 적용하여 전단 응력이 가장 크게 나온 식생모델 끝단에서의 값을 사용하였다. 그 결과, 수중 식생이 존재하는 흐름에서 무차원화 시킨 종분산계수는 6.89-9.78로 나타났다, 이는 Elder (1959)의 수심 적분을 통해 제시한 종분산계수 값 5.93보다 크다. 즉, 수중 식생이 존재할 경우 종분산계수는 식생이 존재 하지 않을 때 보다 증가하는 것으로 보여 진다.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.13 no.11
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• pp.51-60
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• 2012

In order to characterize the shear strength of the frozen sand for foundation design in cold region and prediction of adfreeze bond strength, many researchers developed test techniques and carried out many tests to analyze shear strength properties of the frozen sand for half a century. However, many studies for shear strength properties of the frozen sand have been carried out with limited circumstances, even though shear strength of the froze sand can be affected by various influence factors such as soil type, temperature conditions, and magnitude of normal stress. In this study, direct shear test equipment was used to analyze the shear strength characteristics of the frozen sand. Direct shear test equipment was designed for cold weather, and the direct shear tests were carried out inside of large-scaled low temperature chamber. Three soil types-two uniform sands and one well graded soil were used to analyze the shear strength of the frozen sand with three different temperature conditions and three different vertical confining pressures. In this research, a series of direct shear tests for shear strength of the frozen sand have been conducted to demonstrate the efficiency of effectiveness of the test equipment and low temperature chamber. This research also showed that shear strength of the froze sand increased with decreasing temperature condition, but the influence of vertical confining pressure was insignificant to the shear strength of the frozen sand.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.6 no.3
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• pp.282-288
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• 1982

크랙탄성평판의 굽힘문제가 경계적분방정식으로 구성되었다. 자연변수인 변위, 수직기울기, 굽힘 모우멘트, 등가전단적과 크랙끝에서 응력의 성장율로 정의되는 응력확대계수들이 주변수로 포함 된다. 이 적분방정식들은 가역에너지 적분이론(Green-Rayleigh)을 기초로 크랙응력분포특성에 맞 게 발전되었으며 해당되는 핵함수들이 유도되었다. 등분석 모우멘트를 받는 중앙크랙이 있는 정 4각형 모형에 대한 응력확대계수가 계산되어 기존의 유한요소법의 해와 비교되었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.4 no.3
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• pp.105-112
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• 1980

정현적 응력을 받고 있는 정탄성 결합부의 에너지 손실을 여러 가지 인자를 고려하여 구하였다. 탄성접착결합부의 해를 구하고 탄성해의 전단계수를 복소전단계수로 대치하여 점탄성 접착결 합부의 전단변형분포를 구하였다. 주어진 접착제의 최대강쇠현상은 접착제의 강성과 피접착물의 비를 증가 시킴으로서 얻을 수 있다. 구조적 결합부에서 파괴가 일어나지 않도록 피접착부와의 강성비를 결정함에 있어 주의를 요한다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.2B
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• pp.139-144
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• 2006

Using DNS data for turbulent flows in an open-channel with sidewalls, the mechanisms by which secondary flows are generated and by which Reynolds shear stresses are created, are demonstrated. Near the sidewall, secondary flows invading towards the sidewall are observed in the regions of both lower and upper corners, while secondary flows ejecting from the sidewall towards the center of the channel are created elsewhere. The distributions of Reynolds shear stresses near the sidewall are analyzed, connecting their productions with coherent structures. A quadrant analysis shows that sweeps are dominant in two corner regions where secondary flows invading towards the sidewall are generated, but that ejections are dominant in the region where secondary flows ejecting towards the center of the channel are created. Also, conditional quadrant analyses reveal that the productions of Reynolds shear stresses and the patterns of secondary flows are determined by the directional tendencies of coherent structures.

• International Journal of Highway Engineering
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• v.9 no.3
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• pp.135-143
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• 2007

The pavement system constructed by tieing a number of precast concrete slabs employing prestressing techniques is called the precast prestressed concrete pavement. The behavior of this type of pavement system under post-tensioning was analyzed using a finite element model. First, the optimal number of anchors was determined by investigating the distribution of compressive stresses in the pavement system due to post-tensioning. Then, the effects of the parameters such as the horizontal resistance of underlying layers, the pavement length, the slab thickness, and the bearing area of the anchorage on the distribution of compressive stresses were analyzed. The horizontal resistance of underlying layers induced the loss of compressive stresses, and the loss increased in the middle of the pavement. As the pavement length increased or the slab thickness decreased, the stress loss due to the horizontal resistance of underlying layers became larger. However, the bearing area of the anchorage where the compressive forces were applied did not much affect the distribution of compressive stresses.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.14 no.4
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• pp.337-356
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• 2012

Three-dimensional (3D) numerical analyses have been performed to study the behaviour of single piles and grouped piles to adjacent tunnelling in the lateral direction of the pile. In the numerical analyses, the interaction between the tunnel, the pile and the soil next to the piles and shear transfer mechanism have been analysed allowing soil slip at the pile-soil interface by using interface elements. The study includes the shear stresses at the soil next to the pile, the axial force distributions on the pile and the pile settlement. It has been found that existing elastic solutions may not accurately estimate the pile behaviour since several key issues are excluded. Due to changes in the shear transfer between the pile and the soil next to the pile with tunnel advancement, the shear stresses and axial force distributions along the pile change drastically. Downward shear stress develops above the tunnel springline while upward shear stress is mobilised below the tunnel springline, resulting in a compressive force on the pile. In addition, mobilisation of shear strength at the pile-soil interface was found to be a key factor governing pile-soil-tunnelling interaction. It has been found that grouped piles are less influenced by the tunnelling than the single pile in terms of the axial pile forces. The reduction of apparent allowable pile capacity due to pile settlement resulted from the tunnelling seemed to be insignificant.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.24 no.1 s.190
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• pp.118-125
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• 2007

In this study, we analyzed the plantar shear stress and normal pressure in lateral heel diabetic foot patients during walking by using in-shoe local shear stress and plantar pressure measurement systems. The shear force transducer based on the magnetic-resistive principle, was a rigid 3-layer circular disc. Shear transducers were mounted on the locations of four metatarsal heads and heel in the insole. Twelve normal subjects and three diabetic foot patients with diabetic neuropathy in the lateral heel participated in this study. The center of pressure in lateral heel diabetic foot patients moved more medially and directed toward the first, medial to the second metatarsal heads, and the hallux during late stance, making pressure at the medial heel and the second metatarsal head significantly larger than in the normal. Shear stress at the heel changed significantly in early stance and the magnitude of shear stresses in each metatarsal head also changed. Further studies would be very helpful to design foot orthoses in patients with diabetic neuropathy or other diseases.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.606-606
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• 2012

최근 지구 환경변화에 따른 기후변화의 영향으로 이상홍수 발생의 위험성이 증가하고, 상습적으로 홍수피해가 반복되고 있다. 홍수피해의 원인 중 하나인 하천제방의 붕괴는 월류, 침식, 제체불안정, 구조물에 의한 파괴 등으로 구분되고 이 중 월류 및 침식은 제방 파괴의 주된 원인으로 최근 통계자료에 보고되고 있다. 제방붕괴의 주된 원인 중 하나인 침식파괴로부터 제방을 보호하기 위해 제내지 사면에 호안공을 설치하며, 하천설계기준 해설(2009)에서는 제방 또는 하안을 유수에 의한 파괴와 침식으로부터 직접 보호하기 위해 제방 앞비탈에 설치하는 구조물로 정의하고 있다. 특히 사행하천의 만곡부에서는 제방파괴의 위험성이 높을 뿐만 아니라 국부적으로 집중되는 유속분포는 제방의 안정성을 위협한다. 또한 원심력, 2차류(secondary flow) 등에 의한 수위상승 등에 의해 제방이 파괴되고 월류되어 홍수피해가 발생할 가능성이 큰 취약지점이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 2차원 수치모형을 이용하여 만곡부 흐름 특성을 분석하고 수리실험을 통해 측정된 유속 및 수위분포 결과와 비교하여 분석하였다. 또한 수리실험에서 도출된 호안 붕괴 시의 흐름을 구현하여 호안 붕괴 시 국부유속 및 전단응력을 계산하고 만곡부 호안의 안정성을 위한 설계인자를 분석하였다. 연구결과로 제시된 만곡부 안정성을 위한 설계인자는 국외 호안공 설계식과 비교하여 국부유속 및 전단응력의 설계인자의 적합성을 검토하고 국내 만곡부 호안의 안정성 설계기법개발에 도움이 될 수 있는 설계인자를 제시하고자 한다.