• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제12권1호
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• pp.85-101
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• 2020

The optimal parameters for the fluid-structure interaction analysis using the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) for fluids and finite elements for structures, respectively, are explored, and the effectiveness of the simulations with those parameters is validated by solving several open surface fluid problems. For the optimization of the Equation of State (EOS) and the simulation parameters such as the time step, initial particle spacing, and smoothing length factor, a dam-break problem and deflection of an elastic plate is selected, and the least squares analysis is performed on the simulation results. With the optimal values of the pivotal parameters, the accuracy of the simulation is validated by calculating the exerted force on a moving solid column in the open surface fluid. Overall, the SPH-FEM coupled simulation is very effective to calculate the fluid-structure interaction. However, the relevant parameters should be carefully selected to obtain accurate results.

• Journal of Preventive Medicine and Public Health
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• 제22권1호
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• pp.116-124
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• 1989

일부 중금속에 의한 배양임파구에서 세포유전학적 독성을 알아보고자 $NiCl_2,\;K_2Cr_2O_7CdCl_2$ 및 $HgCl_2$에 의한 SCE빈도 및 염색체이상을 조사한 결과는 다음과 같다. SCE빈도는 공시한 중금속 모두에서 농도증가에 따라 대조군의 $7.20{\pm}2.5$에 비해 유의하게 증가되었으며(p<0.05), 각 중금속의 최고 SCE빈도는 $NiCl_2$의 경우 $1{\times}10^{-4}M$에서 $11.6{\pm}4.0,\;K_2Cr_2O_7$의 경우 $1{\times}10^{-5}M$에서 $16.3{\pm}4.1,\;CdCl_2$의 경우 $1{\times}10^{-6}M$에서 $11.4{\pm}5.5$ 및 $HgCl_2$의 경우 $1{\times}10^{-5}M$에서 $12.6{\pm}5.5$로 나타났다. 또한 공시한 농도에서 가장 높은 SCE유발 중금속은 6가 크롬이었으며 니켈, 카드뮴, 수은은 비교적 낮은 SCE빈도를 보였다. 염색체이상은 gap, break, 기타의 순으로 그 빈도가 감소하였으며 염색체이상을 갖는 세포의 전체빈도는 니켈과 크롬화합물에서는 농도증가에 따라 증가되었고 크롬의 경우 대조군의 2.0%에 비해 $1{\times}10^{-4}M$에서는 15.7%로 가장 높은 염색체이상 빈도를 보였다. 염색체이상 유형별로는 니켈의 경우 염색체 gap은 농도증가에 따라 용량대 반응으로 증가한 반면 break는 유의한 변화가 없었으며 크롬의 경우는 gap과 break가 비슷한 양상으로 증가되었다. 그러나 수은과 카드뮴의 경우에서는 염색체이상이 거의 유발되지 않았다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권12호
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• pp.1079-1089
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• 2009

본 연구에서는 마른하도 및 복잡한 지형에서의 파의 전파와 같은 수공학 분야에서 해결하기 어려운 문제를 해석하기 위한 고정확도 2차원 수치모형을 개발하기 위해, unsplit 유한체적기법과 HLLC Riemann 해법을 이용한 흐름율 계산으로 쌍곡선형 적분 보존형의 2차원 천수방정식을 해석하였다. Unsplit 기법의 적용을 위해 하상경사항은 발산정리를 이용하여 이산화한 형태를 적용하였으며, 흐름율과 생성항의 균형을 이루기 위해 수면경사법을 시간과 공간에 대해 2차정확도를 가지는 MUSCL 기법과 연계하였다. 그리고 적용한 생성항 처리기법과 흐름율과의 보존특성이 만족함을 보였다. 2차정확도의 사용으로 불연속 지점에서 발생할 수 있는 수치진동을 제거하기 위해서 경사제한자를 사용한 TVD 기법을 적용하였다. 개발모형을 정확해가 존재하는 생성항이 없는 1차원 댐 붕괴 흐름에 적용하여 흐름율 계산의 정확성을 검증하였고, 하상융기를 가진 하도의 정상류 및 천이류 모의를 통해 개발모형의 보존특성을 검증하였으며, 하상경사 및 단면의 확대/축소구간이 존재하는 2차원 댐 붕괴 흐름에 적용하여 개발모형의 적용성을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.459-466
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• 2017

최근 지자체 및 한국농어촌공사가 관할하는 저수지의 붕괴가 빈번하게 발생하고 있다. 최근의 사례로, 축조된 지 70년 이상의 노후된 농업용 저수지인 경북 영천시 소재의 괴연저수지가 2014년 08월 21일 9시경 집중호우로 인하여 여수로를 중심으로 붕괴되었다. 본 연구에서는 괴연저수지의 붕괴상황을 DAMBRK 모형을 통하여 재현하였다. 그리고 DAMBRK 모형에서 분석된 댐붕괴 유출량으로 침수범람도를 작성하였다. 괴연저수지 붕괴 당시 무인항공기로 촬영한 침수사진과 비교하여 괴연저수지의 붕괴 지속기간과 붕괴유출량을 추정하였다. 본 연구 결과는 괴연저수지와 같이 저수지 붕괴가 발생할 경우, 하류 지역에 대한 침수피해 예측에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권12호
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• pp.1177-1185
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• 2014

대경사 수로의 부등류에 대해 적용될 수 있도록 수정된, 새로운 정수압 분포를 제시하였다. 이것을 천수방정식에 적용하여 대경사를 지나는 천수 흐름을 정확하게 해석할 수 있는 유한체적 모형을 개발하였다. 포물선형 융기의 배수에 대해 압력 수정이 고려된 모형에서 바닥 경사 생성항의 영향이 줄어들어 융기의 하류에서 도수의 진행 속도가 크게 감소되었다. 삼각형 턱을 지나는 댐 붕괴 흐름에 대한 모의에서 압력 수정항이 추가된 모형으로 디지털 영상분석에 의한 수면을 압력 수정이 고려되지 않은 경우에 비해 더 잘 포착할 수 있음을 확인하였다. 압력 수정항 덕분에, 턱에 반사되는 흐름은 줄어들고 월류는 늘어 모의 결과가 실험 결과에 잘 부합된다. 따라서 댐의 여수로나 해안의 처오름 등 실용적인 문제에 대한 이 모형의 적용성이 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권11호
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• pp.1061-1066
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• 2014

천이류와 같은 급변류에 의한 하상변동을 예측하기 위한 이차정확도의 유한체적법 모형을 제시하였다. 부정류 조건하에서의 유사이송과 하상변동문제에 적용하기 위하여 유사이송모형을 천수방정식과 연계하였다. 지배방정식은 MUSCL 기반의 유한체적법을 이용하였고, 계산요소간 흐름률은 HLLC approximate Riemann solver를 이용하여 계산하였다. 일차원과 이차원 수로에서의 댐붕괴파에 의한 하상변동문제와 월류로 인한 하류부 댐사면의 침식문제에 적용한 결과, 적정한 매개변수를 이용하는 경우에 전반적으로 정확한 수치모의 결과를 얻을 수 있었다. 또한 전반적인 계산결과는 수치적으로 안정적이고 물리적으로 타당한 결과를 나타내었고, 이로부터 제시된 수치모의 기법이 상류와 사류조건하에서의 하상변동 문제에 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제31권6호
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• pp.557-571
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• 2022

Landslides are often triggered by weak interlayers initiated in tailings dam foundations, and hazards gradually occur. This is serious for landslides in high tailings dams due to their high potential energy. Tailing samples with a fine-grained interlayer at a set dip angle were prepared. Consolidated undrained (CU) triaxial shear tests were carried out by using a high-pressure triaxial apparatus. The results were compared with the results under a low confining pressure. Four reasons were summarized for high tailings dams more prone to instability than low dams. The shear strength of the samples with dipping interlayers decreases with increasing dip angle. An obvious straight drop in the stress path after the peak occurs in samples with dipping interlayers at an angle of 60°. The effect of the interlayer on the mechanical behaviour of tailings is very sensitive, especially for the sample with a dipping interlayer at an angle of 60°. Shear slipping along the interlayer should be given more attention in tailings dams. Compared with the results under low confining pressure, the stress decreases continuously for the samples with dipping interlayers at large angles under high confining pressure. The positive pore pressure, which reduces the effective stress, occurred in tailings samples under high confining pressure. The residual strength of tailings under high confining pressure is smaller than that under low confining pressure. These factors increase the dam break risk and the disaster impact for high tailings dams.

• 생태와환경
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• 제43권2호
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• pp.242-254
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• 2010

인위적 요인에 의해 특성이 바뀐 하천은 인류에게 좋은 기능을 제공하기도 하나 역기능을 주기도 한다. 역기능은 주로 교란으로서 교란이 나타나면 하천의 구조 및 기능 상실은 시간의 경과에 따라 심화된다. 따라서 이 악순환을 끊기 위하여 현황에 대책 마련이 바람직하다. 낙동강에서 하천교란이 이루어진 3개 구간 및 대조구간에서 3년간 어류상을 활용하여 하천생태를 평가하였다. 2007년부터 2009년까지 낙동강의 6개 조사지점에서 나타난 어류상은 3목 10과 41종이었다. 확인된 어종 중 한국고유종은 14종 (34.1%), 외래어종은 3종 (7.3%)이었다. 하천 생태평가 시 출현 종 수, 군집분석, 생태계 구조 및 서식처 다양성을 적용하였다. 6개 지점의 3년 종합 자료 평가를 보면 안동댐 하류, 내성천 수계에서는 출현어종의 수적 불안전성을 나타낸 반면 감천은 안동댐 수계보다 출현종의 다양성이 나타나고 있었다. 안동댐 하류, 내성천, 그리고 감천을 포함하는 모래하천은 임하댐 하류 및 길안천을 포함하는 자갈하천보다 생물 다양성과 서식처 다양성이 우수한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.550-554
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• 2009

본 연구에서는 댐 붕괴시 발생하는 홍수파가 건물군으로 이루어진 가상의 도시지역을 관통하면서 이동될 경우 시간에 따라 변화되는 특성을 수치적으로 분석하였다. 분석에 적용된 수치모형은 2차원 유한체적법과 불연속 흐름을 모의하기 위해 시간과 공간상으로 1차 정확도를 가진 HLLC 기법을 적용한 모형이다. 본 연구에서 적용된 가상의 도시지역은 Soares-Frazao와 Zech(2008)에 의해 수행된 수리모형실험에 근거하여 세 가지 case에 대해 구성하였다. 첫 번째 case(Case 1)는 25개의 건물로 구성된 정방형의 도시지역이 흐름에 직각으로 배열되어 있는 경우이며, 두 번째와 세 번째 case는 각각 흐름에 대해 $22.5^{\circ}$(Case 2)와 $45^{\circ}$(Case 3)로 경사진 경우이다. 세 경우에 대해 시간에 따른 홍수파의 변화양상을 수치적으로 분석하였으며, 첫 번째와 두번째 case에 대해 모의된 수위변화결과를 수리모형실험결과와 비교하여 모형의 적용성을 검증하였다. 검증결과 수치모형을 통해 계산된 수위변화는 수리모형실험결과와 비교적 일치하는 결과를 얻었다. 또한 본 연구에서는 도시지역의 조도계수(Manning계수: 0.01,015,$0.025sm^{-1/3}$)와 비구조적 격자시스템을 구성하는 격자수(T1: 19759개 요소, T2: 193859)에 따른 홍수파의 변화양상을 분석하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제17권2호
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• pp.35-41
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• 2012

This paper presents incompressible Navier-Stokes solution algorithm for 2D Free-surface flow problems on the Cartesian mesh, which was implemented to run on Graphics Processing Units(GPU). The INS solver utilizes the variable arrangement on the Cartesian mesh, Finite Volume discretization along Constrained Interpolation Profile-Conservative Semi-Lagrangian(CIP-CSL). Solution procedure of incompressible Navier-Stokes equations for free-surface flow takes considerable amount of computation time and memory space even in modern multi-core computing architecture based on Central Processing Units(CPUs). By the recent development of computer architecture technology, Graphics Processing Unit(GPU)'s scientific computing performance outperforms that of CPU's. This paper focus on the utilization of GPU's high performance computing capability, and presents an efficient solution algorithm for free surface flow simulation. The performance of the GPU implementations with double precision accuracy is compared to that of the CPU code using an representative free-surface flow problem, namely. dam-break problem.