• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.709-713
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• 2010

최근 4대강 하천정비 사업과 용지 개발로 인해 하천으로 유입되는 유사량 및 하천 유사농도의 증대가 예상되면서 유사이송에 대한 관심은 수자원분야에서 날로 커지고 있다. 하천에서의 유사 이송과 하상변화를 예측하기 위해 수행되는 수치모의에서는 유사량 산정공식에 따라 동일한 수리 조건에서도 유사량 값이 각각 다르게 산정될 뿐만 아니라 하상변동 값도 적용 공식에 따라 다르게 산정된다. 하지만 국내에서는 이와 같은 문제에도 불구하고 유사량 공식에 대한 하상변동의 민감도 분석 또는 검증 과정 없이 수치모의를 수행하거나 수치모형에서 채택하고 있는 단일 유사량 공식을 그대로 적용하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 다양한 유사량 공식 적용이 가능한 준정상류 모형인 HEC-6 프로그램을 활용하였으며 대상하천으로는 상류의 급경사와 집중호우로 인해 다량의 유사가 침식되고 퇴적되는 문제가 발생하고 있는 낙동강 하류 80km구간으로 선정하였다. 낙동강 유역의 실제수문사상을 적용하여 하상변동 수치모의를 수행하였으며 그 결과를 유사량 공식별로 비교하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.400-400
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• 2016

자연하천에서 다양한 목적으로 설치된 수공구조물을 볼 수 있으며 대표적으로 교량의 교각을 들 수 있다. 교각 주위에서 발생하는 국부세굴은 교량붕괴의 가장 큰 원인이므로 이에 대한 연구는 필수적이다. 수리실험 또는 수치모형을 이용하여 교각주변의 국부세굴에 관한 많은 연구들이 수행되었지만 세굴인자의 특성 및 메커니즘에 대한 연구는 여전히 부족하다. 본 연구에서는 LES(large-eddy simulation)에 유사이송 및 하상변동 모형과 결합하여 2개의 원형교각 주변의 흐름 및 세굴을 수치모의 하였다. LES와 유사이송 및 하상변동 모형의 결합은 난류의 영향을 직접 모형에 고려할 수 있기 때문에 교각 주변에서 발생하는 말굽형 와 구조와 같은 복잡한 흐름에 의한 영향이 반영된다. 계산영역은 흐름방향으로 10 m, 횡 방향으로 2.4 m로 하였고, 지름(D) 0.16 m를 가지는 원형교각을 유입부로부터 2.4 m 떨어진 위치에 배치하였다. 이때 두 개 교각사이의 각은 $0^{\circ}{\sim90^{\circ}$이고 원형교각 사이의 거리는 5D로 하였다. 수치모의에 사용된 조건은 이전의 수리실험(Khosronejad et al., 2012)을 참고하여 접근평균유속은 0.25 m/s, 수심은 0.15m를 사용하였다. 수치모의는 원형교각 주변의 최대세굴심이 평형상태에 이를 때 까지 수행하였다. 접근각도 변화에 따른 원형교각 주변의 세굴과정 및 특성을 분석하였으며 최대 세굴심 결과를 Hannah(1978)의 수리실험결과와 비교하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.441-446
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• 2006

유역에서 발생한 고탁수가 저수지내에서 장기화하는 현상에 관한 대책은 장기간이 소요되는 유역관리 대책과 탁수저감일수를 최소화하는 선택취수 개념의 우선 방류기법 등이 있다. 하류하천으로의 탁수 우선배제를 실시하기 위해서는 댐 방류탁수가 하류에 미치는 영향을 정확히 예측할 수 있는 하천탁도 예측 및 관리시스템 구축이 필요하다. 최근 고탁수현상을 경험한 낙동강 수계에서는 본류의 탁도 관리를 위해 임하댐 및 안동댐의 연직 탁도 분포 변화에 따라 댐 방류탁수에 의한 영향을 최소 또는 기준치 이하로 할 수 있는 댐 연계운영에 관한 조건 도출이 필요하다. 선택취수에 관한 수치모의 결과를 이용하여 저수지내 온도 및 탁도 분포 변화와 취수탑의 수문운영에 따른 방류수의 온도 및 탁도를 예측할 수 있다. 본 연구에서는 이와 같은 결과를 이용하여 안동댐과 임하댐의 방류조건에 대한 하류하천 합류부에서의 2차원 이송 확산 수치모의를 수행하고자 하였다. 이와 같은 연구를 성공적으로 수행하기 위해서는 지속적인 현장조사를 통한 지점별 탁도-SS 상관관계 도출, 비정상 흐름 및 수질모의 검 보정, 탁도예측 결과 검증이 필요하다. 평면 2차원 흐름 및 수질 모의 결과에 의하면, 임하댐 방류 탁도로 인한 반변천의 고탁수는 안동댐 방류 수에 지배를 받는 낙동강 본류와 합류되는 지점에서부터 약 5 km 떨어진 지점에서 횡방향 완전혼합이 이루어지는 것으로 나타났다. 이와 같은 모의결과는 완전혼합을 가정하는 1차원 수질모델링의 초기 입력자료에 사용됨으로써 1차원 탁도 모의결과의 정확성을 높이는 데 사용될 수 있다. 이를 이용하여 낙동강 수계 댐 연계운영에 따른 낙동강 탁도 예측모의를 수행하고, 이 결과를 이용하여 낙동강 탁도 예경보 시스템을 구축해야 할 것이다. 또한 선택취수 등을 통해 저수지 관리를 효과적으로 수행하기 위해서는 저수지 내부의 탁도 거동을 정확히 예측할 수 있어야 한다. 따라서 추후 동수역학 및 열역학에 기초한 3차원 수치모형 연구와 성층흐름에 정밀한 밀도류 실험연구 및 이에 대한 적용이 필요할 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.28 no.2
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• pp.394-405
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• 2022

This paper presents the numerical estimation results of oil outflows from damaged single-hull and double-hull ships by using computational fluid dynamics (CFD) simulations. A CFD method for multi-phase flow analysis was used, and the effects of numerical parameters on oil flows was investigated. Numerical simulations were conducted to predict the changes in oil outflows under various damage conditions owing to grounding or collision accidents and verified through available experimental results. The present numerical results showed a good agreement with the experimental results according to the geometrical characteristics of single and double hulls. In particular, the oil outflows from double hulls accompanying complex interactions between water and oil were reasonably predicted a shown in the experiment. This study established a reliable CFD technique necessary for estimating the oil outflows of damaged ships.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2012.05a
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• pp.356-359
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• 2012

SNCR 기술은 SCR에 비해 탈질 효율은 떨어지지만 촉매없이 고온 배출가스에 NH3 또는 요소수를 직접 분사하여 질소와 물로 환원시키는 방법이므로 초기 투자비 및 운영비가 적어 최근 국내 대다수의 소각장, 산업용 보일러 등에 널리 적용되고 있다. 단, SNCR 기술은 급격한 온도 강하나 접근의 불용이성, 불균일한 혼합, 액적의 증발시간 지연, 불균일한 운전 조건 등의 영향을 크게 받으며, 특히 반응 온도가 가장 중요한 변수로서 최적 반응 온도 영역대가 약 800~$1,000^{\circ}C$라는 점에서 이상적인 반응 온도 조건을 찾아서 환원제를 분무하는 것이 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 열유동 전산해석을 통해 스토커식 소각로의 폐기물 성상별 화염 온도 분포를 예측하고 적정 반응 온도 영역을 확인하여 요소수 주입 고도를 선정, 폐기물 성상별 분무 조건을 확립하고자 수치 해석적 연구를 수행하였다. 폐기물 성상(고질/중질/저질 폐기물)별로 화염 온도를 예측한 결과, 최적 반응 온도 영역대가 약 800~$1,000^{\circ}C$, 폐기물 성상의 심한 변화 때문에 소각로의 효율적인 연소 조건 제어에 어려움 등을 고려하여 약 700~$1,000^{\circ}C$ 온도 영역대를 환원제 분무 온도로 선정하였다. 폐기물별로 발열량에 따른 화염 온도가 모두 다르기 때문에 환원제 분무 위치를 3지점으로 선정하여 각 지점별로 분무 운전 조건을 확립하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.459-463
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• 2005

몬순지역에 속한 우리나라의 대부분 저수지에서는 여름철 집중호우시 탁수가 유입되므로, 저수지 수질관리를 위해 고탁수층의 진행경로, 시공간적 분포, 그리고 방류량조절 등에 의한 탁수저감효과를 예측할 필요성이 있다. 저수지의 성층현상이 임하호의 탁도분포에 미치는 영향을 검토하기 위하여 월별 수온분포가 검토되었고 또한 수리 및 수질모형 CE-QUAL-W2를 이용하여 2차원 수치모의가 수행되었다. 임하호의 6월 수온분포는 표층은 $24^{\circ}C$이고 심층은 $6^{\circ}C$이고 중층은 비교적 선형으로 변화한다. 8월달 수온 분포는 표층의 수온은 $30^{\circ}C$정도이고 심층은 심층은 $6^{\circ}C$이고중층은 $22^{\circ}C$에서 $18^{\circ}C$이고 2개의 수온약층이 존재한다. 6월과 8월의 중층수온분포를 비교해보면 6월은 상대적으로 수온변화가 크고 8월은 수온변화가 작으므로 중층에서의 이송확산이 8월에 보다 활발할 것으로 판단된다. 임하호 성층현상이 탁도분포에 미치는 영향을 파악하기 위하여 6월과 8월의 수온분포의 경우에 대하여 임하호 유역에 80 mm와 120 mm의 총강우량이 발생한 경우에 대하여 수치모의를 수행하였다. 초기 저수위는 El. 148 m와 El. 152 m의 조건을 적용하였다. 수치모의결과는 2002년 태풍루사의 경우에 대하여 검증하였다. 수치모의결과는 다음과 같다. 탁수층 선단이 댐체에 도달하는 시간은 초기 저수위가 높고 중층의 수온분포가 상대적으로 균일한 8월이 긴 것으로 나타났다. 이러한 현상은 유입수가 저수지로 유입되면서 초기수위가 높은 경우에 운동량이 상대적으로 많이 소멸되기 때문으로 판단된다. 또한 탁수층의 두께도 8월 성층의 경우가 상대적으로 큰 것으로 나타났다. 이는 중층의 8월 수온분포 또는 밀도분포가 상대적으로 균일하기 때문에 연직방향 이송$\cdot$확산이 많이 이루어졌기 때문으로 판단된다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.1
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• pp.1-8
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• 2012

Numerical analysis has been carried out to investigate the fully developed flow and heat transfer characteristics of a plate heat exchanger. Multi-cell models with an inlet part and outlet part are used to perform the numerical simulation. The plate heat exchanger is characterized by a chevron angle of $20^{\circ}$ and a P/H ratio of 2.0~4.0. The working fluid is water and the Reynolds numbers range from 300 to 1,500. The correlation is given in the form of $f=CRe^m$ for the friction factor and $j=CRe^m$ for the Colburn factor. It is found that the fully developed flow starts from the third cell and the Nusselt number increases with decreasing P/H ratios.

• The Korean Journal of Rheology
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• v.5 no.2
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• pp.125-135
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• 1993

고밀도 폴리에틸렌(High density polyethlene, HDPE)내에 차단성 수지인 나일론 (Nylon)이 분산된 블렌드의 모폴로지와 유기 용제에 대한 차단성에 대해 연구하였다. 나일 론이 구형, 실린더 및 판상 구조 형태를 가지며 분산된 블렌드를 가공조건을 변화시켜 제조 하였다. 블렌드의 모폴로지가 유기 용제의 차단성에 끼치는 영향을 알아보기 위하여 투과시 험을 하였으며 수치 모사를 통하여 투과도를 이론적으로 예측해 보았다. 동일한 나일론양에 서 분산상인 나일론이 구형 또는 실린더 형태를 갖는 경우 투과액에 대해 낮은 차단성을 보 이는데 반하여 판상구조를 갖게되는 경우에는 차단성이 크게 상승함을 관찰할수 있었다. 이 는 판상구조형태를 취함으로써 블렌드내에서의 투과액의 투과경로가 길어졌기 때문이다. 나 일론 층의 여러기하학적인 형태변화에 대해 GRM관계식 및 이를 수정한 식을 이용하여 투 과도를 예측하여 보았다. 나일론층의 중첩도가 높다고 가정한 경우가 중첩도를 낮게 생각한 경우에 비해 높은 차단성을 보임을 수정된 GRM 관계식을 통하여 알 수 있었다. 또한 나일 론 층의 폭이 증가할수록 그리고 두께가 감소할수록 높은 차단효과를 보임을 예측 할 수 있 었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.487-487
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• 2021

탁수는 유기물 또는 무기물이 유입되면서 빛의 투과성이 낮아진 수체를 의미한다. 탁수가 발생하게 되면 어류의 폐사, 정수처리 비용의 증가 및 경관의 변화로 인한 피해가 발생하게 된다. 국내에서는 홍수기 또는 태풍 시 유역의 토사가 저수지 상류에서 유입하여 호내의 탁수를 발생시키는 경우가 있는데, 특히 낙동강 유역의 임하호에서 빈번하게 고탁수가 발생하여 왔다. 본 연구에서는 임하호에서 탁수 발생 시 신속 배제를 위한 수치적인 예측 시스템을 소개하고자 한다. 저수지 탁수관리의 기본개념은 용수공급능력을 고려한 고탁수의 신속한 배제이다. 이는 선제적 의사결정을 요구하므로, 지류에서 탁수가 발생한 즉시 향후 상황에 대한 예측이 필요하다. 이러한 예측을 위해 유역관리처는 3단계의 수치해석을 수행한다. 첫 번째는 유역 상류에서 탁수가 감지되었을 때, 호 내 탁수의 분포를 예측하는 것이다. 수심 및 수평방향의 탁수 분포에 대한 상세한 결과가 도출되어야 하기에, 3차원 수치해석 프로그램인 AEM3D를 이용한다. 이때, 과거 고탁수 유입에 대한 자료를 기반으로 산정된 매개변수가 적용된다. 두 번째는 예측된 호내 분포를 초기조건으로 댐 방류량 및 취수탑 위치(선택배제)에 따른 탁수 배제 수치해석을 수행하게 된다. 다양하고 많은 case에 대한 신속한 모의 및 3달 이상의 장기간 예측을 요구하므로, 2차원 수치모델인 CE-QUAL-W2를 활용한다. 이 단계에서 수자원의 안정적 공급이 가능한 범위 내에서 효과적인 탁수 배제 방류 방법 등이 결정되며, 방류 탁도가 예측된다. 세 번째 단계는 방류탁도를 경계조건으로 하여 하류 하천(반변천~내성천 합류 전)의 탁도를 예측하는 것이다. 하천의 탁도 예측은 국내뿐만 아니라 국외에서도 그 사례를 찾아보기가 쉽지 않은데, 이는 중소형의 지류에 대한 입력자료가 충분하지 않고 불확실성이 높기 때문이다. 이에 과거 10여 년의 data를 이용한 회귀분석을 통해 탁수 발생물질(SS)-부유사-유량과의 관계를 도출하고, 2차원 하천모델(EFDC)을 이용하여 수심 평균 탁도를 예측하게 된다. 이러한 세 단계의 예측은 탁수가 호내로 유입됨에 따라 반복되고, 점차 예측 정확도가 향상되게 된다. 세 단계의 과정을 통한 임하호 탁수의 조기 배제는 현재 적지 않은 효과를 거두고 있다고 판단된다. 그러나 탁수를 발생시키는 현탁물질의 종류는 매번 일정하지 않기 때문에, 이러한 예측 시스템에 정확도에 영향을 줄 수 있으므로, 여러 상황을 고려한 딥러닝을 도입하여 탁수 물질에 대한 정보를 예측한다면 보다 합리적인 의사결정 지원 도구가 될 수 있을 것이다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.3
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• pp.243-248
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• 2013

Internal combustion engines typically expel 30%-40% of the energy supplied by fuel to the environment through their exhaust system. Therefore, further significant improvements in the thermal efficiency of IC engines are possible by recovering the waste heat from the engine exhaust gas. With this fact in mind, a numerical simulation was carried out to investigate the potential of using thermoelectric generation with an internal combustion engine for waste heat recovery. Physical parameters such as the exhaust temperature and mass flow rate were evaluated in the exhaust system, and the optimum location for inserting a thermoelectric generator (TEG) into the system was determined. The TEG will be located in the exhaust system and will use the energy flow between the warmer exhaust gas and the external environment. The optimum position of the temperature distribution and the TEG performance were predicted through numerical analysis. The experimental results obtained showed that the power output significantly increases with the temperature difference between the cold and hot sides of the TEG.