• 대한토목학회논문집
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• 제26권5B호
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• pp.469-479
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• 2006

본 연구에서는 사행수로에서 주 흐름과 이차류의 특성을 정량적으로 분석하고자 중심각이 $150^{\circ}$이고 사행도 1.52인 S자형 사행수로에서 실험을 수행하였다. 평균수심과 유량을 달리하여 다양한 실험 조건 하에서 수행한 실험을 통해 다중 만곡부를 갖는 사행수로에서 이차류의 공간적 변화양상을 관찰하였다. 실험결과, 주 흐름은 실험조건에 관계없이 직선구간에서 좌우 대칭적인 유속분포를 보였고, 만곡부에서는 내안쪽에 최대유속이 발생하고 외안쪽에 최소유속이 발생하는 현상을 발견 할 수 있었다. 이렇게 주 흐름이 최단노선을 따라 발생하는 현상은 기존 연구자들의 결과와 일치하는 것이다. 이차류의 거동은 첫번째 만곡부보다 두 번째 만곡부에서 더욱 활발하게 발달하고 외안 회전류가 뚜렷히 나타남을 발견하였다. 이차류의 강도는 직선구간에서는 낮게 나타나고 만곡부에서는 증가하는 주기적인 현상을 보였으며, 만곡부의 이차류 강도가 직선구간보다 2~3배 크게 나타났다. 또한, 두 번째 만곡부에서 이차류 강도의 최대값이 발생했다. 주 흐름방향의 난류 강도와 Reynolds 전단응력을 분석한 결과, 주 흐름 난류 강도는 주 흐름의 유속편차가 클수록 증가하는 것으로 나타났고 Reynolds 전단응력은 주 흐름방향 유속의 편차가 크게 벌어지는 동시에 이차류가 활발히 생성되는 지점에서 크게 나타나는 경향을 보였다.

• 한국지형학회지
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• 제19권4호
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• pp.13-25
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• 2012

본 연구의 목적은 사행하는 자연하천에서의 이차류 특성을 실험적으로 관측하는 것이다. 이를 위하여 사행도가 1.2인 실규모 실험수로에서 다양한 유량 및 수심조건을 재현하고 3차원 유속 및 수심측정을 수행하였다. 실험결과, 만곡부의 외측에서 최대 유속이 관측되는 강한 이차류의 특성이 관측되었다. 이는 수직벽을 가지는 소규모 실험실 실험의 결과와 다른 양상으로 자연하천의 형태에 가까운 1:2 하안과 넓은 수면폭을 가지는 본 연구의 실험시설이 보이는 특성으로 이해된다. 만곡부의 외측에 발생하는 최대유속은 직선부로 진행됨에 따라 유심선 근처로 이동하여 직선형 하도에서의 흐름특성과 유사한 형태로 변화하였다. 이와 함께 양안에 각각 회전류가 형성되어 2개의 이차류가 발생하는 현상 역시 관측되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5B호
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• pp.447-457
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• 2006

본 연구에서는 2차원 수심 적분된 흐름을 모의하기 위한 수치모델을 개발하였다. 유한요소법의 일종인 Characteristic Dissipative Galerkin(CDG) 기법을 적용시켜 천수방정식의 수치해를 구한다. 모델 검증을 위해서 1차원 도수문제에 적용하였고, 계산결과와 해석해를 비교할 때 만족스러운 결과를 얻었다. 정상파를 보이는 단면축소 수로에서의 흐름을 모의한 결과, 실험결과와 유사한 수면분포를 얻었다. 이러한 검증 과정을 통해서 본 수치모델을 이용하여 흐름영역이 갑작스럽게 변화하는 경우에도 모의 가능함을 알았다. 또한 $180^{\circ}$ 만곡수로에 적용한 결과, 만곡부 내측의 유속이 외측에 비해서 크며, 만곡부 내측의 수심은 외측에 비해서 작은 만곡부 흐름특성을 잘 나타내고 있다. 그러나 만곡수로에서 이차류에 의한 운동량의 횡방향 이송을 고려하지 않는 지배방정식의 한계점으로 인해서, 만곡부 끝단을 제외한 만곡부 전체에 걸쳐서 단면상의 종방향 유속이 일정한 분포를 보이고 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권2호
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• pp.89-97
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• 2017

만곡수로에서의 흐름 구조는 나선형 운동을 갖는 이차 재순환 흐름 그리고 만곡부 측벽으로부터 발생하는 흐름분리로 인한 전단층 등으로 복잡하다. 이 연구에서는 3개의 통계학적 난류모형($k-{\varepsilon}$, RNG $k-{\varepsilon}$, $k-{\omega}$ SST) 그리고 자유수면 변동 해석을 위한 VOF 기법을 적용한 비정상 Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) 계산을 수행하여 고진폭 만곡수로인 키노시타(Kinoshita) 수로에서의 이차류와 편수위를 해석하였다. 2차 정확도의 유한체적법을 이용하여 구한 해석결과를 기존 수리실험 자료와 비교하여 각 난류모형의 적용성을 평가하였다. 비정상 RANS 계산에서 적용한 3개의 통계학적 난류모형의 해석 결과를 분석해 보면 키노시타 수로에서 발생하는 만곡부 편수위는 3개 모형 모두 유사하게 모의하는 한편, 전반적인 이차류 분포는 $k-{\omega}$ SST상대적으로 잘 모의하는 것으로 나타났다. 하류에 위치한 만곡부 흐름에 영향을 미쳐 국부적으로 발생한 이차류와 이전의 만곡부 중앙 수면 부근에서 발생하는 한 쌍의 이차 와류가 존재하는 현상을 관측하였으며, $k-{\omega}$ SST 난류모형은 이러한 복잡한 와류 변화를 양호하게 모의했다. $k-{\varepsilon}$ 모형을 기반으로 개발된 두 모형으로 모의한 결과에서는 실험에서 관측된 중앙 만곡부에 존재하는 두 개의 이차류 중, 시계방향 와류가 재현되지 않는다. VOF기법을 이용해서 계산한 만곡부에서의 편수위 해석결과는 적용한 모든 난류모형에 대해서 전반적으로 실험값을 양호하게 재현하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권3호
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• pp.291-300
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• 2012

댐 붕괴 직후에 댐 붕괴 근역에서의 댐 붕괴파 및 댐 붕괴파로 인한 하상변동을 추적하기 위하여 RANS를 지배방정식으로 하는 FLOW-3D를 이용한 3차원 수치모의를 수행하였다. 특히 이동상에서의 하상변동과 그 하상변동으로 인한 홍수파의 변동을 고정상에서의 해석결과와 비교하였다. 그 해석 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, L자형 실험수로에서의 홍수파 해석 및 이동상 실험수로에서의 홍수파와 하상변동 해석 결과는 해당 수리실험을 만족스럽게 재현하고 있다. 둘째, 부유사의 농도는 홍수파의 전면에서 가장 높은 값을 보이며, 하상침식은 흐름이 급변하는 댐 직하류 지점에서 가장 크게 발생한다. 수로의 상류에서 발생하는 부유사로 인해 하류에서는 침식과 퇴적이 번갈아서 발생한다. 홍수파가 도달하는 초기에는 L자형 만곡부의 내측에서 침식이 우세하게 발생하나, 시간이 지나며 침식은 점차 만곡부의 외측으로 이동하는 양상을 보인다. 셋째, L자형 이동상에서의 홍수파는 하상의 침식 및 퇴적으로 인해 고정상에서의 홍수파에 비해 그 전파가 지체되며 홍수위가 크게 상승한다.

• 한국환경복원기술학회지
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• 제16권2호
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• pp.137-153
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• 2013

In order to assess the effects of ecosystem and landscape in around spur dikes, this study had carried out monitoring on the changes of ecosystem and morphologic characteristics in around spur dikes that had been settled in bend of Youngcheon River. The study site was a short reach with length 190m, spur dikes were installed in March, 2008. Monitoring of the site had been started in May 2008 and had been completed September 2011. The results are as follow ; 1) Spur dikes that were installed for channel stabilization are performing effectively hydraulic functions at flooding time. 2) Spur dikes that were installed in water colliding front of river bend brought about sediment deposition between those and formed pools around front of those. Therefore, it was verified to create various physical characteristics in the aspect of channel topography and flow consequently. 3) The survey results that was carried out in October 2008 showed to emerge 25 species of plant, 9 species of fish and 17 species of benthic macroinvertebrates, but the survey results in October 2010 showed to emerge 74 species of plant, 12 species of fish and 19 species of benthic macroinvertebrates. In particular, plant species that emerged in 2011 increased about three times more than those in 2008.

• International Journal of Vascular Biomedical Engineering
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• 제1권2호
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• pp.36-41
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• 2003

Both flow visualizations and computational fluid dynamics were performed to determine hemodynamics in a total cavopulmonary connection (TCPC) model for surgically correcting congenital heart defects. From magnetic resonance images, an anatomically correct glass model was fabricated to visualize steady flow. The total flow rates were 4, 6 and 8L/min and flow rates from SVC and IVC were 40:60. The flow split ratio between LPA and RPA was varied by 70:30, 60:40 and 50:50. A pressure-based finite-volume software was used to solve steady flow dynamics in TCPC models. Results showed that superior vena cava(SVC) and inferior vena cava(IVC) flow merged directly to the intra-atrial conduit, creating two large vortices. Significant swirl motions were observed in the intra-atrial conduit and pulmonary arteries. Flow collision or swirling flow resulted in energy loss in TCPC models. In addition, a large intra-atrial channel or a sharp bend in TCPC geometries could influence on energy losses. Energy conservation was efficient when flow rates in pulmonary branches were balanced. In order to increase energy efficiency in Fontan operations, it is necessary to remove a flow collision in the intra-atrial channel and a sharp bend in the pulmonary bifurcation.

• 대한토목학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.195-202
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• 1987

본 연구는 수심이 작은 만곡수호에서 중심각과 저면마찰의 변화에 따른 흐름특성을 분석하기 위하여 만곡부의 중심각이 $30^{\circ}$, $60^{\circ}$, $90^{\circ}$, $120^{\circ}$, $150^{\circ}$, $180^{\circ}$인 수로모형올 선택하였으며, 저면 마찰이 비교적 클 경우(C=30)와 작은 경우(C=60)로 구분하였다. 만곡수로내의 중심각 변화에 따른 수면형, 유속분포 및 유향 등에 관하여 검토하였다. 만곡수로내의 최대수위 발생지점은 중심각에 관계없이 만곡수로 입구로부터 $15^{\circ}$ 하류단면부근의 외측하단에서 발생된다. 저면마찰조건이 최대유속선의 이동경로에 미치는 영향은 만곡수로의 중심각이 약 $150^{\circ}$ 이상인 경우에서 뚜렷하다. 속도수두에 대한 횡방향 수면차의 비는 만곡수로의 중심각이 증가할수록 커지는 경향을 보여 주었다. 중심각에 관계없이 만곡부 시점에서의 유향은 내측으로 종점에서는 외측으로 편기된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2008년도 정기총회 및 학술발표대회
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• pp.799-802
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• 2008

General behaviors based on hydraulic characteristics of natural streams and channels have been recently analyzed and developed via various numerical models. However in the states of natural hydraulics, an experimental research must be performed simultaneously with the mathematical analysis due to effects of hydraulic properties such as meander, sediment, and so on. In this study based on 2-D advection-dispersion equation, flow and tracer experiments were performed in the S-curved meandering laboratory channel with a rectangular cross-section. The channel was equipped with instrument carriages which was equipped with an auto-traversing system to be used with velocity measuring sensors throughout the depth and breadth of the flow field. To measure concentration distribution of the salt solution was adjusted to that of the flume water by adding methanol and a red dye (KMnO4) was added to aid the visualization of the tracer cloud, the tracer was instantaneously injected into the flow as a full-depth vertical line source by the instantaneous injector and the initial concentration of the tracer was 100,000 mg/l. The secondary current as well as the primary flow pattern was analyzed to investigate the flow distribution in the meandering channels. The velocity distribution of the primary flow for all cases skewed toward the inner bank at the first bend, and was almost symmetric at the crossovers, and then shifted toward the inner bank again at the next alternating bend. Thus, one can clearly notice that the maximum velocity occurs taking the shortest course along the channel, irrespective of the flow conditions. The result of the tracer tests shows that pollutant clouds are spreading following the maximum velocity lines in each cases with various mixing patterns like superposition, separation, and stagnation of pollutant clouds. Flow characteristics in each cases performed in this study can be compared with tracer dispersion characteristics with using evaluation of longitudinal and transverse dispersion coefficients(LDC, TDC). As expected, LDC and TDC in meandering parts have been evaluated with increasing distribution and straight parts have effected to evaluate minimum of LDC and TDC due to symmetric flow patterns and attenuations of secondary flow.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회(1)
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• pp.322-323
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• 2005