• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.223-223
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• 2022

최근 도시지역의 홍수피해가 증가함에 따라 홍수방어대책이 중요해지고 있다. 제방 축조 및 배수시설 개선 등의 구조적 대책이 우선되어야 하나, 계획빈도 이상의 호우로 인한 피해 발생시 인명피해 및 재산피해를 최소화하기 위한 비구조적 대책 또한 중요한 실정이다. 본 연구에서는 도시지역의 비구조적 대책 수립을 위해 하천 제방 붕괴로 인한 홍수범람 해석을 수행하였다. 도시지역의 홍수범람 해석은 일반적으로 확산형의 흐름 특성을 가져, 홍수의 잠재성이 크다고 판단되는 도시지역에 대해 확산형 범람 해석을 통해 홍수의 전파양상을 심층적으로 검토할 수 있는 Flumen 모형을 적용하였다. "홍수위험지도 작성에 관한 지침(2020, 환경부)"에서는 2차원(확산형) 홍수범람 분석시 LiDAR 기반 1m급 DEM 자료를 권장하고 있으나, 영산·섬진강권역(제주도 포함) 내 1m급 DEM 자료는 약 11,320km²가 구축되어 전체면적(17,756km²) 대비 64%만 구축되어 도시지역 전체 적용에 한계가 있다. 본 연구에서는 도시지역과 농경지가 포함된 도시지역(농촌형 도심지역)을 대상으로 1m급 DEM과 5m급 DEM을 구분하여 2차원(확산형) 홍수범람 분석을 수행하였다. 도시지역으로는 지방하천 순천동천이 관류하는 순천시가지를 선정하였고, 농촌형 도심지역으로는 지방하천 광치천이 관류하는 남원시가지를 선정하였다. 2차원 홍수범람 해석을 위해 주요 지점별 파제 시나리오는 각 지구별 동일하게 작성하였으며, DEM 자료에 따른 검토 결과, 도시지역의 경우 지하차도 등과 같은 시설로 인한 차이가 발생하였으나, 농촌형 도시지역의 경우 DEM 해상도에 따른 침수양상 및 면적 차이가 크지 않은 것으로 검토되어 농촌형 도시지역의 경우 5m급 DEM 자료의 활용이 가능한 것으로 검토되었다. 추후 전국 지방·도시하천에 대한 홍수위험지도 제작이 완료된다면 홍수로 인한 침수피해에 대해 사전에 대비하고, EAP, 재해지도 제작, 수해방지대책 수립 등 관련 계획수립 시 기초자료로 활용이 가능할 것이다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.44-44
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• 2011

저수지와 같은 갇혀진 수체는 상류에서 유입되는 오염물질 뿐만 아니라 성층현상에 의해서도 오염될 수 있다. 안정된 성층은 혐기성 조건을 제공하여 바닥에서의 과도한 조류성장을 유발하고 연직순환흐름을 방해한다. 갇혀진 수체에서의 연직순환은 환경적인 문제를 감소시킬 수 있도록 중요한 역할을 한다. 갇혀진 수체에서의 연직순환은 이러한 오염을 줄이는데 중요한 역할을 하는데, 연직순환을 일으키는 인자로는 빛의 입사, 바람, 물의 온도 및 열의 확산 등이 있으며, 그중에서도 가장 중요한 것은 바람의 영향이다. 그러므로 성층화된 흐름에서 바람에 의해 발생하는 연직순환에 대한 수치모형을 개발하고 적용하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 수온성층흐름에서의 순환흐름을 해석하기 위하여 유속성분을 계산하고 자유수면 변위와 온도, 염도등과 같은 스칼라양의 해석을 위해 다음과 같은 3단계의 방법을 이용하였다. 첫 번째 단계(정수압 계산단계)에서는 운동량 방정식의 경사항을 음해적으로 해석하고, 두 번째 단계(자유수면 보정단계)에서는 자유수면의 변화를 계산하고 수평방향 유속성분을 계산한다. 예측-수정자 방법(predictor-corrector step method)을 이용하여 자유수면변위와 유속을 구하였다. 마지막으로 세 번째 단계(이송-확산단계)에서는 이송-확산 방정식을 이용하여 스칼라양을 계산하였다. 본 연구에서 제시한 모형의 정확도를 검증하기 위하여 정사각형수조에서 진동하는 자유수면의 해석해와 비교하였고, 성층화된 흐름에서 발생하는 연직순환에 대하여 수치모의를 실시하였다. 그 결과, 본 연구에서 개발된 수치모형이 흐름 내부의 현상을 잘 묘사함을 알 수 있었다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.8 no.3
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• pp.161-168
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• 1998

In this paper, a algorithm is proposed, which is applicable to the transient analysis of diffusion equations by combined use of the Laplace transform and the finite element method. The proposed method removes the time terms using the Laplace transform and then solves the associated equation with the finite element method. The solution which is solved at frequency domain is transformed into time domain by use of the Laplace inversion. To verify the proposed algorithm, a heat conduction problem is analysed. And the solution showed a good agreement with analytic solution. Because the time-step method is not needed, the proposed method is very useful in solving various kinds of diffusion equations.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.109-109
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• 2019

본 연구에서는 강우-유출 과정 모의를 위한 GPU 기반 확산파 모형을 개발하였다. 확산파 방정식을 풀기위한 수치기법으로는 유한체적법을 이용하였으며, van Leer TVD limiter를 적용한 MUSCL 기법을 이용하여 각 셀의 인터페이스의 물리적 성질을 재구성하여 구하였다. 또한, 침투를 고려하기 위하여 Horton 침투 모형을 이용하였다. 개발된 모형을 이용하여 1D single overland plane과 2D V-shaped overland에서 강우-유출 과정을 모의실험을 하였으며, 각각 해석해와 dynamic wave model을 이용하여 계산된 수치 결과와 비교하여 본 모형의 정확성을 검증하였다. 또한, 1D와 2D의 기복이 심한 지형에 적용하여 강우-유출과정이 본 모형을 통하여 물리적으로 타당한 해석이 가능함을 검증하였다. 마지막으로 복잡한 실제 지형에 적용하였으며, 측정값과의 비교를 통하여 실제 유역에서의 확산파 모형의 적정성을 검증하였다. 또한, 본 연구에서는 NVIDIA사의 GPU인 Geforce GTX 1050과 GPU의 병렬 연산 처리 능력을 활용할 수 있는 NVIDIA사의 CUDA-Fortran을 이용하여 GPU 기반 확산파 모형을 개발하였다. PC windows에서 CPU(Intel i7, 4.70 GHz) 기반 모형 대비 GPU 기반 모형의 계산속도 성능을 비교한 결과, 격자 간격이 증가할수록 CPU 기반 모형 대비 GPU 기반 모형의 연산 효율이 증가하였으며, 격자 간격이 $3200{\times}3200$일 때, CPU 기반 모형 대비 GPU 기반 모형의 연산 효율이 최대 약 150배 증가하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.565-570
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• 2007

최근 들어 인천지역의 개발사업으로 인해 인천연안으로 방류되는 오염물질의 농도가 점점 악화되고 있는 실정이다. 특히, 하수종말처리장 방류수에 의한 인근해안의 영향분석은 중요한 문제 중에 하나라고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 MIKE21 모형을 이용하여 경기만의 조석전파특성 및 대상지역의 유동상황을 재현하기 위해 하수처리장 증설 지역을 중심으로 경기만 전체를 포함하여 유동해석을 수행하였으며 전체 지역에 대한 유동해석 후 확보한 조석자료를 활용하여 하수처리장 인근지역에 대한 오염물질의 확산 영향에 대해 모의하고 확산방지를 위한 대안을 설정하여 분석을 수행하였다.

• Economic and Environmental Geology
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• v.53 no.1
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• pp.99-110
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• 2020

It is a global trend to consider contaminated low-permeability zones as one of the primary management targets for the remediation of DNAPL contaminated sites. In addition, studies on the persistence caused by back diffusion of DNAPLs from low-permeability zones have been actively conducted worldwide. On the other hand, the studies for domestic groundwater contamination with the low-permeability zones are insufficient. Therefore, this study introduces the forward and back diffusions of DNAPL through low-permeability zones and suggests the importance of them by reviewing representative previous studies, especially on back diffusion and plume persistence. We proposed six diffusion scenarios and analytical solutions based on various boundary conditions of low-permeability zones. FI (forward diffusion into infinite domain) and BI (back diffusion form infinite domain) scenarios illustrate forward and back diffusion in which the depths of a low-permeability layer are assumed to be infinite. FFN (forward diffusion into finite domain with no flux boundary) and BFN (back diffusion from finite domain with no flux boundary) scenarios describe forward and back diffusion for a finite domain of a low-permeability layer with no flux boundary at the bottom. When the bottom of a low-permeability layer is considered as flux boundary, forward and back diffusion scenarios correspond to FFF (forward diffusion into finite domain with flux boundary) and BFF (back diffusion from finite domain with flux boundary). The scenarios and analytical solutions in this study may contribute to the determination of an efficient remediation method based on site characteristics such as a thickness of low-permeability zones or duration of contamination exposure.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.19 no.5
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• pp.83-91
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• 2015

With varying conditions of concrete surface, induced chloride contents are changed and this is a key parameter for steel corrosion and service life in RC (Reinforced Concrete) structures. Many surface enhancement techniques using impregnation have been developed, however the evaluation techniques for chloride behavior through doubly layered media and time-dependent diffusion are rarely proposed. This paper presents an analysis technique considering double-layer concrete and time-dependent diffusion behavior, and the results are compared with those from the previous test results through reverse analysis. The chloride profiles from the surface-impregnated concrete exposed to atmospheric, tidal, submerged zone for 2 years are adopted. Furthermore surface chloride contents and diffusion coefficients are obtained, and are compared with those from Life365. Through consideration of time effect, the relative error decreases from 0.28 to 0.20 in atmospheric, 0.29 to 0.11 in tidal, and 0.54 to 0.40 in submerged zone, respectively, which shows more reasonable results. Utilizing the diffusion coefficients from Life365, relative errors increases and it needs deeper penetration depth (e) and lower diffusion coefficient ratio ($D_1/D_2$) due to higher diffusion coefficient.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.28 no.1
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• pp.79-83
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• 2015

This paper presents a numerical study on the alignment of ridge-like surface structures evolving on silicon-germanium thin films under localized modulation of surface diffusivity. A situation is considered in which the surface diffusion of film material is selectively promoted such that its morphology is perturbed to periodic patterns. To simulate the growth behavior, a governing equation is formulated taking the surface chemical potential into account, and its solution is numerically sought using a finite-difference method. Results show that an initially planar surface coalesces upon the diffusivity modulation, and the surface structures can be aligned by changing the frequency of modulation condition. This research suggests a bottom-up fabrication technique that can manage the regularity of surface structures for thin film devices.

• Fire Science and Engineering
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• v.23 no.5
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• pp.90-95
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• 2009

The wind is very important factor in forest fire spread. Flame spread has a change through wind pattern change in forest fire. In order to analyze the forest fire flame spread rate, change of flame tilt depending on wind may be considering first. This is be cause the flame spread rate varies by the flame tilt changed due to transfer of heat. Especially, as wind speed grow, flame gets closer to surface, heat transfer ratio increase, virgin fuel bed reaches ignition temperature more rapidly, and flame moves faster. This study deduces, through experiment and physical figure analysis, relations on the change behavior of flame tilt due to wind. The value of flame tilt angle calculated from the equation and the experiment value showed average error angle of $3.3^{\circ}$, which is relatively smaller than results of previous studies that used other coefficient. Froude number coefficient A can be calculated in the method provided in this research for estimation of flame tilt angle of virgin fuel bed with varying thermal properties. The research finding is expected to be applied to future studies on flame spread through numerical analysis of heat transfer.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.13 no.2
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• pp.191-199
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• 1993

Diffusion of a steady horizontal line source in a turbulent shear flow is simulated by numerically solving a steady two-dimensional advective diffusion equation. The computational result is compared with the analytic solution for uniform velocity and diffusivity distributions over the depth. The analytic solution for constant velocity and diffusivity overestimates the degree of vertical mixing. The normalized equation indicates that friction factor is the only physical parameter that governs the vertical diffusion process. Sensitivities of the diffusion process to the friction factor and initial source position are analyzed. The rate of vertical mixing varies approximately as the square root of the friction factor. The optimal source position, which gives the most rapid mixing, lies above the mid-depth and moves toward the water surface as the friction factor increases.