• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.471-471
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• 2015

토양내의 수분흐름을 이해하는 것은 토양수분의 시공간적 분포변화와 유출기작을 규명하는데 매우 중요하다. 본 연구에서는 설마천유역의 작은 사면에서의 장력측정 시스템을 구축하여, 3차원의 흐름방향에 대해 잠재적 흐름구배를 평가하고자 하였다. 또한 흐름구배를 평가하기 위한 일반적 산술적 계산방법인 평균적 흐름구배와 측정시스템의 구조적 영향 및 흐름구배의 공간적 평가 기준을 고려한 계산방법론을 개발하여 비교 평하였다. 3차원의 흐름방향은 사면의 지표경사를 기준으로 x, y, z축을 기준으로 하여, 각 축 방향에 해당하는 흐름구배 값과 흐름방향을 각각 계산하였다. 그 결과, 강우사상에 따른 토양내의 장력변화는 매우 민감하게 변화하였으며, 이에 따른 각 흐름구배 값과 흐름방향의 반응이 빠르게 반응을 하였다. 특히, 습윤, 건조기간동안의 흐름구배의 발달 및 방향이 바뀌는 천이되는 상태인 흐름 굽힘 현상(flow Bending)을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1955-1959
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• 2009

본 연구에서는 토양층에서 지하수 수리경사와 주 흐름 방향을 산정하여 변동특성을 분석하고, 그 원인에 대해 고찰하였다. 연구부지는 부경대학교 환경연구동 앞 잔디밭이며, 2008년 10월 18일 ${\sim}$ 11월 1일의 기간 중 12일(10월 21, 28일은 관측 못함) 동안 24회 관측되었다. 관측된 지하수공은 9개공이며, 4 m ${\times}$ 4 m의 정방형으로 설계되었다. 지하수위에 의한 수리경사와 주 흐름 방향의 산정은 총 9가지 형태의 평면으로 가정하여 산정하였다. 수리경사와 주 흐름 방향을 산정하기 위한 평면은 모두 9가지 형태로 가정하였다. 첫 번째는 9개공 모두를 이용한 정방형 평면(TW), 두 번째는 6개공을 이용한 4가지 경우의 삼각형 평면(T1, T2, T3 및 T4), 세 번째는 6개공을 이용한 4가지 경우의 직사각형 평면(R1, R2, R3 및 R4)으로 가정하여 각각의 평면에서 수리경사와 주 흐름 방향을 산정하였다. 이상에서 가정된 9가지 평면에서 산정된 평균 수리경사는 0.0094(R2) ${\sim}$ 0.0123(T2)의 범위로 나타났으며, 9개공 모두를 이용한 평면(TW)에서의 평균 수리경사는 0.0109로 산정되었다. 관측기간 동안 T1과 T3 평면의 평균 주 흐름 방향은 각각 -84.9818과 -86.2487로서, 다른 7개 평면의 평균 주 흐름 방향이 79.7045(T4) ${\sim}$ 85.8405(TW)의 범위로 나타난 것과는 반대의 흐름 방향을 보였다. 이러한 결과는, 본 연구에 적용된 수리경사와 주 흐름 방향의 산정기법(Devlin, 2003)이 삼각형 형태의 평면에는 부적합할 수 있음을 보여주는 것이다. 관측기간 중 10월 12일에 내린 소량의 강우(12 mm)에 의한 수리경사와 주 흐름 방향의 변동은 크게 나타나지 않았다. 본 연구에서는 정방형, 삼각형 및 직사각형의 평면 토양층에서 지하수의 수리경사와 주 흐름 방향을 산정하여 전체 및 국부적인 부지에서의 차이를 파악하고, 평면의 형태에 따른 수리경사와 주 흐름 방향의 차이 또한 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.74-78
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• 2012

본 연구는 하천에서 식생에 의한 흐름구조 변화가 오염물질 이동에 미치는 영향을 알아보기 위해 흐름방향 확산계수를 산정하였다. 정수식생 조건에서 횡방향 수심적분된 와점성계수는 비식생 조건에서의 와점성계수와 다르게 적용되어야 하며 이를 위해 유량 횡분배법을 Jordanova and James (2003) 실험에 적용하였다. 제시된 실험조건을 잘 재현하는 와점성계수의 값을 역산하였으며, 이에 관한 산술평균 값을 향후 수리모형의 적용을 위해 정수식생 조건에서의 무차원 와점성계수로 제안하였다. 결정된 무차원 와점성계수를 이용하여 부분식생 개수로 흐름에서 흐름방향 확산계수를 산정하여 오염물질의 이동에 대한 특성을 분석하였다.

• The Korean Journal of Rheology
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• v.4 no.2
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• pp.138-147
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• 1992

사출성형충전공정에서 금형구조가 단섬유배향에 미치는 영향을 예측하기 위하여 수 치모사 프로그램을 개발하였다. 유한요소 /관찰 부피 방법에 복잡한 금형에서의 유동을 해 석하고 섬유와 섬유간의 상호작용을 고려한 섬유배향텐서 변화식을 이용하여 입자 추적법으 로 섬유배향분포를 구하였다. 수치모사 결과 금형 옆벽면과 내부 방해체의 주위에 있는 섬 유들이 전단변형의 영향으로 그들주위를 따라서 정렬되려는 경향을 보였다, 두 유동이 내부 방해체를 지나 접하면서 생성된 웰드라인을 따라서 단섬유들이 정렬되려는 경향을 나타내엇 다. 그리고 수축유동에서는 흐름방향으로 정렬되나 확장유동에서는 흐름방향에 수직으로 배 열되려는 경향을 확인하였다. 위아래 벽에 의한 전단변형의 영향으로 서로 다른두 배향구조 를 보여주는 skin-core 구조를 두께방향의 속도구배를 고려한 수치모사를 통하여 예측할 수 있었다. skin구조에서는 섬유들이 흐름방향으로 정렬되고 core 구조에서는 흐름방향에 수직 으로 배향되는 것을 확인하였으며 섬유상호계수값이 커질수록 임의 배향화하는 경향을 보였다.

• The Korean Journal of Rheology
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• v.5 no.1
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• pp.49-64
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• 1993

사출성형충전공정에서 금형구조가 단섬유배향에 미치는 영향을 예측하기 위하여 수 치모사 프로그램을 개발하였다. 유한요소 /관찰 부피 방법에 복잡한 금형에서의 유동을 해 석하고 섬유와 섬유간의 상호작용을 고려한 섬유배향텐서 변화식을 이용하여 입자 추적법으 로 섬유배향분포를 구하였다. 수치모사 결과 금형 옆벽면과 내부 방해체의 주위에 있는 섬 유들이 전단변형의 영향으로 그들주위를 따라서 정렬되려는 경향을 보였다, 두 유동이 내부 방해체를 지나 접하면서 생성된 웰드라인을 따라서 단섬유들이 정렬되려는 경향을 나타내엇 다. 그리고 수축유동에서는 흐름방향으로 정렬되나 확장유동에서는 흐름방향에 수직으로 배 열되려는 경향을 확인하였다. 위아래 벽에 의한 전단변형의 영향으로 서로 다른두 배향구조 를 보여주는 skin-core 구조를 두께방향의 속도구배를 고려한 수치모사를 통하여 예측할 수 있었다. skin구조에서는 섬유들이 흐름방향으로 정렬되고 core 구조에서는 흐름방향에 수직 으로 배향되는 것을 확인하였으며 섬유상호계수값이 커질수록 임의 배향화하는 경향을 보였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.136-136
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• 2019

원형 실린더를 주변 흐름에 관한 연구는 오랜 기간 유체역학 전 영역에서 모형실험이나 수치모형으로 광범위하게 연구되었다. 이 흐름은 하천의 교각이나, 바다의 시추선과 같은 수공구조물 주변에서 관측된다. 난류와 와류가 공존하는 복잡한 특성 때문에, 이 흐름은 수공학에서 유사이송, 세굴, 오염물 확산 등에 영향을 준다. 본 연구는 실험실 수로에 설치된 원형 실린더(D=9cm) 후방의 근접 와류 구간에서(x/D<5) 유속을 ADV로 측정한 후, 난류 특성을 Power Spectral Estimation(PSE)와 Singular Spectral Analysis(SSA) 방법으로 연구하였다. PSE는 샘플 스펙트럼의 한계를 보완하고자 자료를 분할하고, window 함수를 적용하여 ensemble 평균을 구하는 경험적 방법이다. PSE를 이용하여 스펙트럼을 계산한 결과, 주 흐름 및 횡방향 흐름은 Inertial subrange에서 Kolmogorov의 가정과 일치하는 추세를 보였다. 그러나 수심방향 흐름의 스펙트럼은 -5/3보다 빠르게 감소하는 추세를 보였다. Inertial subrange 스펙트럼에서 난류 에너지 소산율은 원형 실린더에서 멀어짐에 따라 감소하는 추세를 보였고, 주 흐름방향과 횡방향 흐름은 비슷한 크기를 보였다. 난류 에너지 소산율과 동점성계수를 이용하여 Kolmogorov 길이, 유속, 시간 스케일을 계산했다. 난류의 운동에너지를 계산하기 위해 Triple decomposition 방법 중 하나인 SSA를 적용하였다. SSA는 유속행렬을 이용하여 고윳값과 고유벡터를 계산하고, 유속에서 기여도가 큰 부분을 추출하는 방법이다. SSA를 통해 실린더 후방 흐름에서 와류 성분과 난류 성분을 나누었다. 횡방향 흐름은 강한 와류로 큰 기여도를 갖는 고유벡터가 나타났지만, 주 흐름과 수심방향 흐름은 상대적으로 낮은 기여도를 갖는 고유벡터가 나타났다. 와류를 제외한 흐름에서 난류 운동에너지는 실린더와 멀어짐에 따라 감소하고, 흐름 중앙에서(y/D=0) 가장 큰 값을 보였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.430-435
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• 2006

사행수로에서 만곡양상에 따라 변화하는 2차류의 연직 및 흐름방향 분포를 이론적으로 예측하기 위해 Odgaard (1986) 및 Chang (1988)의 제안을 바탕으로 새로운 이론식을 유도하였다. 개발된 이론식은 2차류의 횡방향 유속을 주 흐름 및 연직방향의 함수로 표현한다. 이를 검증하기 위해 실험실에 사행도가 각기 다른 두 개의 사행수로를 제작하여 수리실험을 수행하였다. 수리실험결과를 제안된 이론식 및 기존 식과 비교해 보면, 제안된 식은 실측치에 잘 일치하는 반면 기존 식은 과대 산정하는 경향이 있었다. 제안된 이론식을 통해 수리량이 변화는 경우 2차류가 어떻게 변하는지를 확인해 본 결과, 사행도, 조도, 하폭 대 수심비가 클수록 2차류는 증가하였다. 또한 조도 및 하폭 대 수심비의 변화에 따라 2차류의 흐름방향 분포가 민감하게 반응하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.648-651
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• 2011

본 논문에서는 3차원 섬유분포를 가정하여 고유동 섬유보강 시멘트 모르타르의 유동에 따른 섬유방향성변화를 해석적으로 파악해 보았다. 유동흐름은 평면상의 2차원 완전발달 전단흐름을 고려하였다. 유동에 따른 섬유의 회전운동은 섬유간의 상호 간섭효과를 무시한 Jeffery의 기본식에 근거하였다. 굳지 않은 섬유혼입 모르타르의 유동에 따른 섬유방향성 분포 변화를 흐름선과 동일 유동거리 상의 단면에 대해 파악하였다. 그 결과, 단면 내 위치에 따라서 섬유방향성 분포 변화가 크게 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 유동거리에 따른 단면상의 섬유방향성 분포는 초기 유동거리에서 분포 형상에 큰 변화가 발생하였고, 유동에 따라 섬유가 유동방향과 나란하게 놓이는 경향이 커지는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 섬유방향성 변화의 예측은 섬유보강 시멘트 복합체의 인장특성에 예측하는데 유용하게 사용될 것이다.

• Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.29 no.2
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• pp.74-81
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• 1987

지표에서 토양속으로 흐르는 물의 침수를을 동심원관형침수계를 사용하여 측정하였다. 내부관과 외부관을 비교함으로서 침투율 측정시 침투계 바깥쪽으로 흐르는 수평방향으로 흐름을 예상할수 있으며 서로 다른 초기함수조건에서 침투율을 측정, 비교함으로써 초기함수 상태의 침투율에 대한 영향을 고찰하였다. 측정치를 분석한 결과 예상한 대로 바깥쪽으로 흐르는 수평방향의 토양수분으로 인하여 외부관에서의 침투율이 내부관에서 보다 평균90% 컸으며, 또 초기 함수량이 작은 경우가 큰 경우보다 침투율이 켰다. 침수가 끝난 후 재분배시의 토양 수분 흐름은 수리지표를 검사함으로써 추정하였다.수평 및 수직방향의 수리지표는 다단 텐시오미터(multiple-depth tensiometer)를 사용하여 토양속의 공극수압을 측정하여 계산하였다 수리지표를 검사한 결과 재분배시 수평방향의 토양수분 흐름은 일정한 방향이 아니라 경우에 따라서 원관 침투계의 중심쪽으로 또는 바깥쪽으로 흘렀다. 이느 토양의 물리적 성질이 장소에 따라서 균일하지 않았음에 기인한 것이라 판단된다. 재분배시 수평 및 수직방향의 평균수리지표의 비율을 검사한 결과 시간이 경과할수록 비율이 감소 되었으며 또 깊이가 깊어질수록 감소하였다.이는 즉 시간이 지날수록 깊이가 깊어질수록 토양수분 흐름의 수평방향 성분이 감소한다는 것을 나타낸다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.298-298
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• 2011

다양한 수문학적 순환 성분들의 영향을 받는 유역의 포화과정은 토양층의 공간적 이질성과 맞물려 매우 복잡한 거동특성을 보이는 것으로 알려져 왔다. 이와 관련하여 주목해 볼 만한 지형인자 중의 하나로서 지형지수(topographic index)를 들 수 있다. 지형지수는 TOPMODEL의 주요한 입력변수 중의 하나로서 그 공간적 분포에 따라 유역의 상대적인 포화도를 용이하게 평가할 수 있는 객관적인 수단을 제공한다. 하지만 신뢰성 있는 지형지수의 산정은 상당히 까다로운 작업으로서 정확한 지형지수를 산정할 수 있는 절대적인 방법은 존재하지 않는 것으로 알려져 있다. 이는 지금까지 개발된 DEM을 기반으로 한 각종 흐름방향 모의기술의 수준이 아직 자연적인 지형형상을 완전히 반영하지 못함에 기인한다. 본 연구에서는 8-흐름방향방법의 단점을 보완하기 위하여 개발된 바 있는 $\infty$-흐름방향방법에 따라 지형지수를 산정하여 유역이 공간적으로 포화되어 가는 과정을 모의하여 보았다. $\infty$-흐름방향방법은 각도의 형태로 흐름방향을 산정하여 고정된 흐름방향의 구속에서 벗어남과 동시에 최소한의 흐름분산(flow dispersion) 모의를 허용하여 유역규모의 포화과정을 효율적으로 모의할 수 있는 수단으로 판단된다. 대상유역으로는 설마천 유역을 선택하였으며 지형분석 과정에는 Arc GIS를 기반으로 운용되는 software 중의 하나인 TauDEM을 적용하였다. 아래 그림은 각각 포화도 20%, 50%, 90%에 해당하는 포화역을 도시한 것으로 하천망으로 중심으로 유역이 공간적으로 포화되어 가는 과정을 효율적으로 나타내고 있음을 확인할 수 있다. 본 연구를 통하여 제시되는 방법론은 자연유역의 유출응답 속에 내재하는 동적특성이나 비선형특성에 대한 체계적인 접근을 가능하게 하는 효율적인 수단을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.