• 제목/요약/키워드: 확산해석

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드론기반 시공간 초분광영상을 활용한 분산계수 산정기법 개발 (Development of a dispersion coefficient method using a drone-based spatio-temporal hyperspectral image)

  • 권영화;한은진;김동수;유호준;김영도;권시윤
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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    • pp.112-113
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    • 2021
  • 하천으로 유입되는 오염물질은 유수의 흐름에 따라 이송되며 혼합된다. 이러한 오염물질의 해석을 위해서는 확산 또는 분산계수 산정이 필요하다. 오염물질의 거동과 관련된 실험적 연구는 방사선 동위원소와 형광성 물질을 이용하여 수행되어 왔으나, 추적자 실험은 많은 비용 및 인력을 요하며, 고정식으로 설치한 계측장비로부터 수집한 시계열 농도자료만을 이용하여 분석하기 때문에 공간적 분포에 대한 자료 취득은 어렵다는 한계가 있다. 하천의 오염물질을 모니터링하기 위해서는 공간을 이동하는 입자의 관점에서 물리량을 표현하는 Lagrangian 방식보다 특정 위치에서 물리량 변화를 표현하는 Eulerian 방식이 적합하다. 그러나 드론을 활용한 하천원격탐사 연구의 대부분은 이동식 플랫폼으로 활용되어 특정 시간에 공간적 분광특성의 분포 파악이 한정적이며, 동일 지점에서 분광특성의 시간적 변화를 파악할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 기존의 면단위를 측정하는 이동식 플랫폼의 한계를 극복하고 하천 모니터링에 적합한 Eulerian 방식을 적용하기 위하여 CCTV 형태의 고정식 초분광촬영 플랫폼을 도입하였다. 본 연구에서는 하천으로 유입되는 오염물질의 거동을 분석하기 위하여 자연하천에서 형광성물질인 Rhodamine WT를 이용하여 추적자 실험을 수행하였으며, 접촉식 센서를 활용한 농도측정과 동시에 드론과 초분광센서를 활용하여 CCTV 형태의 고정식 초분광영상을 획득하였다. 실험결과 도출된 전통적인 방식의 분산계수 산정과 시공간 초분광영상을 활용한 분산계수 산정을 비교하여 오염물질 거동 분석에 초분광영상 활용의 가능성을 검토하였다. 본 연구에서 제시한 드론기반 시공간 초분광영상 기법을 교량이나 기타 하천구조물에 초분광 센서를 설치하여 CCTV형식으로 활용할 경우, 공단이나 하·폐수 처리장 등의 점오염원이 밀집해 있는 지역에 직접 설치하여 화학사고의 감지 및 오염물질의 유출 확인 및 조류, 부유사 등의 다양한 수질항목의 농도 변화 감지가 가능하고, 수심변화 감지로 장기적으로 활용할 경우 특정 지점에서의 하상변동 조사가 가능하다. 또한, 오염물질의 유출 사고 발생 등의 사람이 직접 접근이 불가능한 지역에 드론을 활용하여 초분광센서를 이용한 오염물질 감지가 가능할 것으로 판단된다.

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거칠기 효과를 고려한 주문진 표준사의 잔류전단강도 특성 분석 (Roughness Effect on the Residual Shear Characteristics of Jumunjin Sands)

  • 정승원
    • 지질공학
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    • 제33권4호
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    • pp.717-724
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    • 2023
  • 잔류전단강도(residual shear strength)는 산사태와 토석류 해석시 사용되는 중요한 인자이다. 잔류전단강도는 흙이 전단될 때 발현되는 최소 전단응력으로 산사태 발생시점에서의 전단강도이다. 본 연구는 링전단시험장치를 사용하여 주문진 모래에 대한 잔류전단강도를 측정하였다. 거칠기 효과를 검증하기 위하여 링전단상자를 거친면(rough surface)과 매끈면(smooth surface)으로 달리 제작하여 흙 시료가 전단될 때 거칠기(roughness)에 따른 전단특성을 조사하고자 하였다. 시험은 조립상태, 배수조건에서 전단속도를 0.01, 0.1, 1, 10, 50, 100 mm/s로 달리 적용하여 각 전단속도에 따른 전단응력을 측정하고, 각 시험단계별 잔류전단강도를 측정하였다. 실험결과에 따르면, 일반적으로 전단강도는 전단속도가 증가하면 증가한다. 또한 전단시간이 길어질수록, 전단속도가 증가할수록, 링전단상자 하부링에서 더 많은 미립분이 쌓인다는 것을 확인하였다. 이러한 결과로 입자 파쇄량이 증가할수록 산사태 발생이후 토석류 확산시에 유동성을 증가시키는 원인으로 판단할 수 있다.

조직 내 정보시스템의 양면적 사용 (Ambidextrous Use of Information Systems in an Organization)

  • 강현정;김미희
    • 경영정보학연구
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    • 제22권1호
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    • pp.167-182
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    • 2020
  • 조직의 양면성은 일반적으로 경쟁적 시장에서 생존하기 위해 중요한 조직적 혁신을 가능하게 하는 유연성으로 해석된다. 정보시스템 사용자의 탐색적 혹은 활용적 사용의 양면성이 역동적 혹은 운영적 작업 간에 유연한 전환을 가능하게 하여 결과적으로 작업성과를 높이는 데 기여하게 된다. 본 연구는 개인 수준에서의 정보시스템 사용 양면성의 보완적 적합성이 업무 성과를 향상시키는지 검증하고자 하였다. 나아가 이 둘이 양면적 사용에서 차지하는 비중에 따라 업무의 유형에 따른 성과에 기여하는지도 알아보았다. 다항적 회귀분석과 표면분석을 통해 정보시스템 사용 패턴의 부조화적 적합성의 효과를 확인하였다. 이를 확산적 양면성과 수렴적 양면성으로 분류하고 각 패턴의 효과는 작업의 역동적 혹은 운영적 유형에 따라 다르게 나타남을 확인하였다.

거리 종속 환경에서의 배열 불변성 기반 거리추정과 상응 거리와의 관계 (The relationship between the array invariant-based ranging and the effective range in a weakly range-dependent environment)

  • 김동현;변기훈;김대환;김재수
    • 한국음향학회지
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    • 제43권4호
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    • pp.455-465
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    • 2024
  • 천해역에서 효과적인 거리추정 방법으로 알려진 배열 불변성은 도파관 불변성으로 요약될 수 있는 이상적인 도파관 내에서의 광대역 확산 특징을 기반으로 개발되었으며, 배열 기울기가 존재하는 상황에서도 배열 기울기와 거리를 동시에 추정할 정도로 강인하다. 최근에는 도파관 불변성의 각도 종속성을 완전히 고려할 수 있도록 확장되었다. 하지만, 거리-종속 환경에 대해 거리-독립 환경의 배열 불변성 기법을 적용한다면, 해저 지형 오정합에 의해 거리추정오차가 발생하게 된다. 본 논문에서는 이러한 거리추정 오차를 상응 거리 개념을 도입하여 해석하고자 한다. 거리-종속 환경에서의 수치 시뮬레이션 수행과 해상 실험 데이터를 통해 거리추정의 오차와 상응 거리 사이의 관계를 입증하였다.

UV/$TiO_2$/HAP 시스템에서 Sulfamethoxazole의 흡착과 광촉매반응에 대한 동역학적 및 통계적 해석 (Kinetic and Statistical Analysis of Adsorption and Photocatalysis on Sulfamethoxazole Degradation by UV/$TiO_2$/HAP System)

  • 천석영;장순웅
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제13권5호
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    • pp.5-12
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    • 2012
  • 항생제는 환경에 지속적인 노출과 저항성으로 인해 우려물질로 간주되고 있다. 항생제의 제한적인 생분해능에 따른 하수처리장에서의 불완전한 제거와 광범위한 사용으로 인해 상대적으로 많은 양이 환경에 방류되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 다양한 촉매(Titanium dioxide; $TiO_2$, Hydroxyapatite; HAP)를 통해 항생제의 하나인 sulfamethoxazole의 동역학적 흡착과 광촉매반응에 대해 연구하였으며, 부가적으로 통계적 분석방법인 반응표면법(RSM)을 이용하여 UV/$TiO_2$/HAP 시스템에서의 운전인자의 영향을 살펴보았다. 동역학적 연구결과로 $TiO_2$/HAP의 흡착반응은 유사 2차 반응을 따르는 것으로 나타났으며, 입자내 확산 모델의 적용 결과, 반응속도 상수는 각각 $TiO_2$=$0.064min^{-1}$, HAP=$0.2866min^{-1}$$TiO_2$/HAP=$0.3708min^{-1}$으로 나타났다. RSM의 결과로는 ANOVA에서의 회귀항의 유의성이 나타났으며(P-value<0.05) 높은 결정계수 값($R^2$=96.2%, $R^2_{Adj}$=89.3%)이 나타나 이차 회귀모델의 예측이 만족스러운 것으로 관찰되었다. 그리고 Y(SMX 제거율, %)에 대해 예측된 최적 조건들은 코드화된 인자 기준으로 각각 $x_1$(SMX의 초기농도)=-0.7828, $x_2$(촉매의 양)=0.9974 그리고 $x_3$(반응시간)=0.5738로 나타났다. 입자내 확산 모델과 광촉매 산화 반응의 결과에 따르면 $TiO_2$/HAP 공정이 일반적인 고도산화공정에 비해 효율적인 것으로 관찰되었다.

팔봉광산 선광광미와 주변토양의 중금속 오염 특성 (The Characteristics of Heavy Metal Contamination in Tailings and Soils in the Vicinity of the Palbong Mine, Korea)

  • 이영엽;정재일;권영호
    • 자원환경지질
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    • 제34권3호
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    • pp.271-281
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    • 2001
  • 팔봉광산 주변 지역의 오염 특성을 밝히기 위해 선광광미와 주변 토양의 중금속 오염 특성을 조사하였다. 연구 지역의 토양은 일부 토양을 제외한 대부분의 토양이 롬 토양이었으며, 하천 주변 토양 일부도 상류 지역에서 하류쪽으로 가면서 로미 샌드_샌디 롬 토양에서 롬토양으로 점이한다. 토양 내의 유기물 함량은 평균 2% 정도로 낮았으며, 토양의 pH는 모든 시료에 걸쳐 약간 산성을 띄는 6.0$\pm$0.1이다. 연구 지역에서 분석된 암석, 일반토양, 광미 및 퇴적시료에서는 암석으로부터 기인된 일반토양에서는 중금속의 함량이 암석 자체에 포함된 농도보다 약간씩 낮아져 이들이 지표수나 지하수에 의해 침출되어 나감을 보여준다. 광석으로부터 분리된 광미 더미 시료에서는 납, 구리, 비소의 농도가 높다. 하천 퇴적시료에서도 정상적인 확산 특성을 보이나, 상류 시료에서 납, 구리의 농도는 광미 더미에서 보다 훨씬 높은 농도를 보이는 한편, 비소는 그 농도가 급격하게 떨어지는 특성을 보인다. 카드뮴과 구리, 비소의 농도 변화는 운반 매체로서의 지표수 혹은 지하수의 매질 특성에 기인한 것으로 해석된다. 중금속 농도 분포와 퇴적입자 크기는 카드뮴, 구리 및 납 등은 모래 및 실트와 비교적 높은 상관관계를 보이는 반면, 비소와 수은은 점토입자와는 상관관계가 높았다. 연구 지역에서 측정된 중금속의 거리별 확산 특성은 하천 주변 토양 중 표토 및 심토층에서는 광미 더미로부터 100m~200m에 구간에서 측정된 중금속 농도가 광미 더미에서 먼 다른 지역과는 현격하게 높은 농도를 보이는 점이다. 카드뮴과 구리, 납 및 수은의 농도가 차이가 많으며, 비소는 차이가 크지 않다. 육가 크롬은 전 구간에 걸쳐 검출되지 않는다. 중금속의 농축은 광산 개발지나 광미 더미로부터 기인되어, 물에 의해 이동, 침전되었을 것이다. 하천 주변 표토 및 심토층에서는 모든 중금속 농도가 광미 더미에서 하류쪽으로 이동한 600m~2000m 구간에서 상승하였다. 광미 확산 토양 시료에서는 중금속의 농도가 광미 더미로부터 멀어질수록 비교적 일정하게 감소한다. 600~2000m 거리구간에서의 각 중금속의 농도 상승은 지하수에 의해 이동되었을 것으로 추정된다. 중금속의 유동에는 유동 지하수의 pH, Eh 및 콜로이드 입자의 양, 산화망간 및 산화철의 존재에 따른 지하수의 상태 변화가 밀접하게 연관되었을 것이다. 지하수 조건은 3 정도의 비교적 낮은 pH와 +3~+5에 해당되는 산화 조건과 콜로이드는 적고 산화망간 및 산화철이 같이 유동하지 않은 상태였다. 중금속의 유동은 과거의 광산활동과 연관되었을 것이다. 연구지역에서는 오염 토양이 식생의 중금속 오염에는 영향을 미치지 않는다.

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도시자연공원의 주요 등산로 훼손실태 분석 - 대구광역시 앞산공원을 대상으로 - (An Analysis of Major Trail Deterioration in Urban Natural Park - A Focus on Apsan Park in Daegu Metropolitan City -)

  • 박인환;이혜영;조광진;장갑수
    • 한국조경학회지
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    • 제38권3호
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    • pp.33-40
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    • 2010
  • 본 연구는 대구광역시의 대표적 도시자연공원인 앞산도시자연공원의 주요 계곡인 큰골, 안지랑골, 매자골의 주요 등산로를 대상으로 등산로의 훼손현황, 주연부 식물상을 조사하여 훼손유형분류에 따른 복원방안을 도출하여 보다 쾌적한 도시자연공원이 되도록 기초자료를 제공하고자 실시하였다. 앞산을 중심으로 조사한 3개의 등산로의 총 9km, 69개 지점에서 등산로 상태를 조사한 결과, 평균등산로 폭이 2.0~2.6m, 뿌리노출이 2,108m(23.4%), 암석노출이 3,199m(35.5%), 노면침식이 3,280m(36.6%), 토양경도가 강견($2.5kg/cm^2$)으로 4,841m(53.8%), 훼손발생지역이 83곳으로 훼손이 심각한 것으로 나타났으며, 등산로 주연부에서 확인된 식물상은 총 79과 206속 306종이었다. 귀화율과 도시화지수는 인간간섭의 정도와 강도를 나타내는 하나의 지표로서 큰골이 각각 7.0%, 5.5%, 안지랑골이 각각 8.3%, 4.5%, 매자골이 각각 8.6%, 6.2%, 전체가 각각 7.8%, 8.3%로 나타났다. 등산로 주변으로 확산되는 훼손의 진행단계와 범위를 파악하기 위한 환경피해도는 5등급 이상의 비율이 큰골이 24.3%, 안지랑골이 17.1%, 매자골이 21.6%로 큰골이 피해가 가장 심했으며, 큰골, 매자골, 안지랑골의 순으로 피해가 심하게 나타났다. 본 조사구간의 환경피해도 결과를 보면 등산로는 이용과밀로 인한 침식과 뿌리노출, 암석노출의 훼손현상이 일어나면서 등산로의 훼손이 점점 심각해지고 확산될 수 있다는 의미로 해석할 수 있다. 따라서 현재의 상태를 방치할 경우 침식이 가속화 될 뿐 아니라 뿌리노출, 암석노출, 노폭확산 등의 피해가 잇따르므로 침식구간의 정비가 시급한 것으로 판단된다.

하중 작용 방향(압축과 인발)과 말뚝의 직경이 말뚝 지지력에 미치는 영향 (The Influence of the Direction of Applied Load(Compression and Uplift) and the Diameter of the Pile on the Pile Bearing Capacity)

  • 이명환;윤성진
    • 한국지반공학회지:지반
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    • 제7권3호
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    • pp.51-64
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    • 1991
  • 말뚝기초 설계의 신뢰도및 경제성 향상을 위해서는 말뚝 지지력 예측의 신뢰도 제고가 필수적이다. 현재까지 수많은 말뚝지지력 예측 방법들이 제안되어 왔으나 말뚝재하시칩에 의하는 방법외에는 그 신뢰도가 보장되지 못하는 것이 현실이다. 그러나 말뚝재하시험은 상당한 시간과 비용이 소요되어 활성화 되지 못하였다. 말뚝의 주면마찰력을 선단부 재하의 반력으로 이용하는 SPLT의 개발은 이러한 문제점 들을 해소할 수 있는 방안으로 실무에 적용이 확산되고 있다. SPLT에서는 주면마찰력과 선단저항을 분리 측정하여 말뚝지지력 해석의 신뢰도를 높여줄 수 있는 이점이 있는 반 면, 주면마찰부에 작용하는 하중의 방향이 기존의 재하시험과 반대로 되는 문제점과 축소된 선단부 사용의 영향이 명확히 규명되지 못한 문제점이 해결되어야 할 과제로 제기되고 있다. 본 연구에서 는 이러한 영향을 알아보기 위하여 직경 406mm의 강관말뚝을 사용하여 SPLT의 1단계, 2단계 시험 후 재래식 재하시 칩을 수행하였다. 연구결과에 의하면 인발시의 주면마찰력은 압축시의 값보다 낮은 것으로 나타나 SPLT결과를 실 무에 적용하딴 안전율을 높여주는 효과를 주며, 축소된 선단부 사용은 치수효과 (scaleeffect)에 대한 적절한 해석후 적용할 수 있을 것으로 나타난다.

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축소 모의된 구획 화재의 흘림 실험에 대한 인화성 액체의 화재 패턴 해석 (Analysis of Fire Patterns of Flammable Liquids for Oil Flow Tests of Compartment Fires with Reduced Simulation)

  • 조희수;최충석
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제28권3호
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    • pp.43-48
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    • 2014
  • 본 연구는 구획된 공간에 인화성 단일 물질을 채우고 착화된 화염의 전파 속도, 방사 범위, 확산 패턴 및 연소 완료 시간 등을 해석하는 데 있다. 화염의 전파 속도는 등유가 0.2 s로 가장 빠르고, 알코올이 82.1 s로 가장 늦었다. 화염이 착화된 후 화염이 가장 빠르게 최성기에 도달한 것은 시너이었고 19.0 s가 걸렸다. 그리고 가장 늦은 것은 알코올로 138.6 s로 측정되었다. 인화성 액체 200 ml가 연소 완료되는 시간은 시너가 79.9 s로 가장 짧았고, 가솔린 135 s, 등유 170 s, 경유 231.4 s, 알코올 337.0 s 등으로 측정되었다. 그리고 인화성 액체가 연소될 때 화염의 하단 부분은 층류 패턴이 지배하였고, 상단 부분은 난류 패턴을 나타냈다. 대두유의 실험에서 착화시킨 화원을 제거하면 화염은 자연 소화되어 연소가 진행되지 않았고, 불완전 연소에 따른 흰색의 연기가 발생하는 것을 알 수 있었다.

인공신경망을 이용한 사태물질 이동거리 산정 (Assessment of Runout Distance of Debris using the Artificial Neural Network)

  • 서용석;채병곤;김원영;송영석
    • 지질공학
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    • 제15권2호
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    • pp.145-154
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    • 2005
  • 본 연구는 우리나라에서 발생하는 산사태 유형의 대부분을 차지하는 토석류 산사태를 대상으로 사면하부로 이동되는 사태물질의 이동거리를 산정하기 위한 기법을 개발하기 위하여 수행되었다. 이를 위하여 최근 산사태가 발생한 지역 중 지질특성이 서로 다른 3개 지역에 서 선정한 24개 산사태를 대상으로 사태물질 이동범위의 정 밀 현장조사와 토질 실내시험 을 수행하고, 그 결과를 토대로 인공신경망을 적용하여 이동거리 산정기법을 제안하였다. 인공신경망 분석을 위한 입력자료는 개개 사면의 경사변화율, 원지반 투수계수, 건조밀도, 간극율, 사태물질의 체적, 측정한 확산거리 등 6개 항목이다. 인공신경망을 이용해 도출된 결과는 각 입력치에서 추론율이 우수하게 나타나 대부분 오차율 $10\%$이내 에 분포하고, 일부경우는 오차율 $5\%$$2\%$내에 분포하기도 한다. 이는 학습율이 대단히 좋은 것으로 해석 될 수도 있으나, 학습 자료가 24개 로서 비교적 적은 수이기 때문에 반드시 우수하다고 단정 할 수는 없다. 단, 본 연구에서 획득한 입력자료의 분포범 위가 전국 3개 지역에 걸친 넓은 범위임을 고려하면 대체로 우수한 추론율이라고 할 수도 있다. 향후 산정 결과의 신뢰도를 향상시키기 위해서는 더 많은 자료의 조사 및 해석이 수행되어야 할 것이다.