• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
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• pp.107-118
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• 2011

최근 차량이나 철도 혹은 화재관련 장거리 터널 내 해석이 증가하고 있다. 그러나 기존의 터널 내 유동해석은 수십 km의 터널 전체를 3차원 해석을 진행하는 것으로 비효율 적이다. 또한 터널 내 압력파해석을 위해서 1차원 해석을 많이 진행하지만 유동장을 볼 수 없는 단점이 있고, 3차원으로 확장할 경우 격자수가 기하급수적으로 증가하는 문제가 있다. 이에 본 논문에서는 1차원 3차원 혼합격자기법을 사용하여서 터널 내 운송체 주변의 유동해석과 압력파 해석을 수행하였다. 20km가 넘는 장거리 터널내 에서 운송체의 고속이동과 이에 따른 유동의 해석을 위하여 운송체 주변은 3차원 격자를 사용하여 유동을 해석 후 공력저항을 계산하였고, 유동장 변화가 거의 없는 나머지 지역에 대하여는 1차원 격자를 사용하여서 터널 내 압력파 문제를 확인하였다. 유동은 비정상상태로 해석되었고 Solver는 사용툴인 Ansys vr. 12.0을 사용하였다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2006년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.259-262
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• 2006

본 연구는 지하처분연구시설(URT : Underground Research Tunnel)시설 건설공사와 관련하여 굴착 후의 지하수유동체계 변화를 예측하기 위하여 수행되었다. 지하수유동체계 모사를 위해 사용된 모델은 연속체 매질 개념의 Visual Modflow이며, URT 주변의 시추공에서 조사된 자료를 초기 입력자료로 이용하였다. 1단계 터널굴착 후에 계측된 지하수위 및 터널 내 지하수 유입량을 토대로 모델교정을 수행하였고, 교정된 모델을 이용하여 2단계 터널굴착 후의 지하수유동체계를 예측하였다. 1단계 굴착 후 약 4.3m의 수위강하가 발생한 KP-2번공은 2단계 굴착 후에는 약 0.05m의 수위강하가 예측되었다. 또한 2단계 굴착 후의 지하수위는 터널 입구를 기준으로 약 108m지점부터 터널 종점부 175m까지는 터널 상부에 분포하며, 종점부 175m지점에서는 지하수위가 터널 천장(roof)부로부터 약 12.7m 상부에 위치하는 것으로 예측되었다. 지하수위의 강하범위는 터널 중심부로부터 반경 약 300m까지 발생되는 것으로 예측되었고, 예상 지하수 유입량은 24.7ton/day로 1단계 공사 후보다. 약 2.7ton/day 증가하며, 공동굴착 전 터널 중심부의 지하수가 지표까지 도달하는 시간은 약 39.8년이 소요되는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권1호
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• pp.129-142
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• 2003

본 연구에서는 터널구간에서 예상되는 지하수의 유동에 관한 현상을 규명하기 위하여 지하수 유동시스템의 거동을 3차원으로 해석하였으며, 터널구간의 설계와 시공기법을 선정하는데 해석견과를 활용토록 하고, 건설기간 중에 지하수 유동과 관련한 시공상의 장애를 사전에 파악하여 대책을 수립하는데 필요한 정보로 활용할 수 있도록 하였다. 대상터널은 편도 2차선인 2개의 평행터널인 법기터널 구간으로써 시추조사 및 투수시험을 실시하여 MODFLOW 모델의 매개변수를 추정하였다. 추정된 매개변수를 이용하여 MODFLOW모델에 의해서 굴착터널 내부의 지하수 유동을 해석하고 이로부터의 계산치와 관측치를 비교한 결과 두 값이 거의 일치하였다. 또한 터널굴착에 따라 지하수 유출량을 비교해 보면, 터널시점부터 종점까지 지하수 총유출량은 0.0269㎥/day/$m^2$로 추정되었다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
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• pp.119-127
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• 2011

본 논문은 장거리 터널 내에서 운송체의 고속운행에 의해 발생한 유동을 해석하기 위한 격자 기법 개발에 관한 내용이다. 수십 km의 터널 시스템을 3차원으로 해석하기 위해서는 많은 수의 격자가 요구된다. 그러나 전체 터널 시스템을 3차원으로 계산한다는 것은 비효율적이다. 그리하여 본 논문에서 계산의 효율성을 위해 터널 내 유동장에 영향을 크게 주는 달리는 운송체 주위, 정거장과 환기구는 3차원으로 격자를 구성하였고 그 외의 직전 터널 구간은 1차원 격자로 구성하였다. 터널 내의 유동은 열차가 달릴 때 생성되는 열차 주위의 유동에 의해 결정된다. 그러므로 열차 주위에는 격자를 조밀하게 생성시켜 주었다. 그리고 이 격자는 열차가 이동할 때 함께 움직이도록 하여 격자의 질을 유지하게 하였다. 열차의 운행 속도는 가속, 등속, 감속의 3단계로 구분하였다. 이와 같은 장거리 터널 내 비정상 고속 운송체 유동을 해석하기 위해 상용 소프트웨어인 Ansys vr. 12.0의 UDFs(User-Defined Functions) 기능을 사용하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.132-145
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• 1991

캐비테이션 터널내에서 프로펠러 축 주위의 난류유동 특성을 레이저 유속계(LDV)를 이용하여 측정하였다. 우선 캐비테이션 터널의 시험부에서 유동의 균일도 및 난류유동 특성을 조사하였으며, 다음은 프로펠러 축 주위의 난류유동 장을 축 주위의 난류경계층 및 후류에서 조사하였다 프로펠러 축주위의 경계층 유동 내에서는 일반적인 축 대칭 난류경계층 유동장의 특성이 잘 나타난 반면, 축 후류의 반류유동장에서는 복잡한 유동장이 발견되었다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1781-1788
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• 2008

본 연구는 철도 터널에서의 화재유동 실험을 위하여 제작된 모형 터널에서의 환기 유동 효과를 생성시키기 위하여 모형 터널 내에 제연 팬 및 주파수 방식의 인버터(invert control)를 설치하여 터널내의 유속을 변형시키면서 환기유동의 형태가 어떻게 생성되는지에 대한 기초연구를 수행한 결과이다. 본 실험에 사용된 덕트는 길이10m, 높이0.5m, 폭0.25m로서 아크릴로 제작하였고, 제연 및 환기유동을 위하여 최대 10m/sec의 유속을 발생시키는 모터를 장착한 제연시스템을 제작하였다. 덕트의 입구에는 터널에 존재하는 난류유동을 생성시키기 위하여 하니컴을 설치하였다. 환기유동을 모사 하고자 제연시스템을 이용하여 모형터널 내에서 4m/s, 6m/s, 8m/s로 유속를 발생시켜 각각의 유동의 형태를 조사하였다. 덕트내에서 1m간격으로 Hot wire(TSI) 및 Pressure sensor(ENDEVCO)를 설치하여 유속 및 압력을 계측하였다. 유속 및 압력은 Lap view 프로그램 및 PC를 이용하여 자동적으로 계측하여 저장하였으며, 하니컴으로 인한 난류 발생의 정도 및 모형 터널내에서의 유속의 특징을 자세히 조사하였고, 덕트 내에서의 압력 분포의 특징 및 압력 강하 등을 조사하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2002년도 추계학술대회 논문집(I)
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• pp.162-167
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• 2002

열차가 고속으로 터널에 진입하게 되면 터널 내부에서 극심한 압력 교란이 발생하게 되며 이로 인한 이명현상은 승객들에게 불쾌감을 크게 유발시키고, 열차 구조물에 작용하는 반복적인 하중변화 또한 구조상 큰 문제를 일으킬 수 있게 된다. 따라서 이를 해결하기 위해서는 터널 내부의 유동장에 대한 정확한 예측이 필요하다. 본 논문은 긴 터널을 효율적으로 해석하기 위해서 최소 차원의 공간 가정을 통하여 계산 시간을 절약할 수 있는 혼합차원 기법을 이용하여 현재 G7 시제차의 시험 운행 구간내의 터널들에 대해서 수치해석을 수행하였다. 해석 결과 터널 내부에서는 압축파, 팽창파의 상호 작용에 의한 복잡한 압력 교란이 발생하였고, 이러한 압력 변화는 열차 속도, 터널 길이, 측정위치에 따라 각각 다르게 나타났다. 따라서 터널 내부의 유동장을 정확히 예측하려면 열차 속도, 터널 길이, 열차 길이, 열차/터널 단면적 비, 측정 위치 등을 고려하여 해석을 수행하여야 한다. 이러한 수치 해석 결과는 시제차 시험 계획의 수립 및 시험기기의 선택과 설치 위치 등을 결정하는 중요한 자료로 활용될 수 있을 것이며, 고속 열차의 여압 시스템과 외부 부착 구조물에 대해서도 중요한 정보를 제공할 수 있을 것이다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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• pp.371-376
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• 2013

고속열차의 운행속도가 증가함에 따라 이전보다 공기역학적인 요소들의 중요성이 커지고 있다. 열차와 터널의 형상설계뿐만 아니라 주변 환경을 위해 고속 주행하는 열차 주변의 유동장을 이해할 필요성이 있다. 본 연구에서는 고속 주행으로 인해 열차 주변에 발생하는 열차풍을 분석하여 선로 주변에 작용하는 풍하중을 계산하였고, 터널 주행 시 발생하는 압력변동과 객차 연결부의 비정상 열린 공동 유동을 살펴보았다. 그 결과 2차원 해석의 정량적 한계점이 나타났지만, 정성적인 경향은 선행연구와 잘 일치함을 확인할 수 있었다. 따라서 고속열차 주변의 공기역학적 특성의 이해와 열차 및 터널의 형상 변화에 따른 상대적인 비교를 위해서는 EDISON_CFD를 이용한 2차원 해석이 유용함을 볼 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.66-75
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• 1993

캐비테이션 터널에서 모형선 혹은 부분모형선을 사용하여 3차원 반류분포를 재현시키고자 할 때, 유동조절체를 사용하여 터널 위벽효과(Tunnel wall effect)를 감소시키는 경우가 있다. 유동조절체가 선미후류 유동에 미치는 영향과 터널 위벽효과를 해석하기 위하여 직사각형 단면의 시험부에 설치되어 있는 모형선과 유동조절체 주위 유동을 표면양력판 이론을 사용하여 해석하였다. Sydney Express 모형선 주위 유동에 대한 계산결과에 의하면 선체 표면 압력분포에 미치는 캐비테이션 터널의 위벽효과는 막음비(Blockage)가 5% 이내인 경우에는 무시할 정도이며, 막음비가 20% 이상인 경우에는 상당히 큼을 알 수 있다. 유동조절체를 선미 부근 터널벽에 설치함으로써 선미 유동중 축방향속도가 증가되었으며, 선체표면에서의 압력구배(pressure gradient)는 선미 경계층의 두께가 덜 증가되는 방향으로 변화되었음을 알 수 있었다. 유동조절체를 설치하여 재현된 반류분포는 등속도곡선의 폭이 좁아지기 때문에 추정된 실선반류 분포를 재현하기 위하여 유동조절체를 사용하는 경우가 있다. 표면양력판에 의해 계산된 반류분포는 이상유체 가정을 토대로 계산되었기 때문에 계측된 반류분포와의 차이를 보정하기 위해서는 경계층 계산이나 점성유동계산이 필요하다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2005년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.389-392
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• 2005

Visual MODFLOW를 이용하여 서울지하철 7호선 706공구에 계획된 터널 굴착에 따른 지하수 유동계의 변화를 모사하였다. 경계조건은 모델 영역 내 하천(굴포천)의 경우 일정수두경계, 터널 굴착 구간의 경우 $0.39{\sim}0.58m^2/day$의 전도계수를 갖는 배수경계(Drain), 터널 개착구간은 Inactive cell이 존재하는 일정수두경계 조건으로 설정하였다. 모델 보정은 현장시험을 통해 구해진 수리상수는 일정하게 유지하고 함양률을 변화시키면서 실시하였으며, 정류모사를 반복 수행하여 최적의 함양률(150 mm/yr)을 결정하였다. 모사 결과 터널 구간으로의 지하수 유입량은 굴착 및 개착 완료 시 $623m^3/day$, 터널 완공 후 정류상태의 경우 $584m^3/day$인 것으로 나타났다. Zone Budget을 이용한 유출입량 분석 결과 정류 상태 시 터널 내로 유입되는 지하수의 69%는 터널 인근 하천수의 유입에 기인하며, 나머지 31%는 주변 지역에서 함양된 지하수에 의한 것으로 나타났다.