• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.277-284
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• 2021

This paper deals with multi-objective optimization using response surface method to improve the hydraulic performances of a 2 vane pump for wastewater treatment. For analyzing the internal flow field in the pump, steady Reynolds-averaged Navier-Stokes equations were solved with the shear stress transport turbulence model as a turbulence closure model. The impeller and volute variables were defined in the shape of the 2 vane pump. The objective functions were set to satisfy the total head at the design flow rate as well as to improve the efficiency. The hydraulic performance of the optimally designed shape was verified by numerical analysis results.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권8호
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• pp.2828-2839
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• 2022

This study developed a safety assessment tool for geological disposal systems called APro, a systemically integrated modeling system based on modularizing and coupling the processes which need to be considered in a geological disposal system. Thermal, hydraulic, chemical, canister failure, radionuclide release and transport processes were considered in the current version of APro. Each of the unit processes in APro consists of a single Default Module, and several Alternative Modules which can increase the flexibility of the model. As an initial stage of developing the modularization concept and modeling interface, the Default Modules of each unit process were described, with one Alternative Module of chemical process. The computation part of APro is mainly a MATLAB workspace controlling COMSOL and PHREEQC, which are coupled by an operator splitting scheme. The APro model domain is a stylized geological disposal system employing the Swedish disposal concept (KBS-3 type), but the repository layout can be freely adjusted. In order to show the applicability of APro to the total system performance assessment of geological disposal system, some sample simulations were conducted. From the results, it was confirmed that coupling of the thermal and hydraulic processes and coupling of the canister failure and the radionuclide release processes were well reflected in APro. In addition, the technical connectivity between COMSOL and PHREEQC was also confirmed.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권5호
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• pp.1429-1435
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• 2021

The temperature distribution of an electromagnetic pump was analyzed with a flow rate of 1380 L/min and a pressure of 4 bar designed for the sodium thermo-hydraulic test in the Sodium Test Loop for Safety Simulation and Assessment-Phase 1 (STELLA-1). The electromagnetic pump was used for the circulation of the liquid sodium coolant in the Intermediate Heat Transport System (IHTS) of the Prototype Gen-IV Sodium-cooled Fast Reactor (PGSFR) with an electric power of 150 MWe. The temperature distribution of the components of the electromagnetic pump was numerically analyzed to prevent functional degradation in the high temperature environment during pump operation. The heat transfer was numerically calculated using ANSYS Fluent for prediction of the temperature distribution in the excited coils, the electromagnet core, and the liquid sodium flow channel of the electromagnetic pump. The temperature distribution of operating electromagnetic pump was compared with cooling of natural and forced air circulation. The temperature in the coil, the core and the flow gap in the two conditions, natural circulation and forced circulation, were compared. The electromagnetic pump with cooling of forced circulation had better efficiency than natural circulation even considering consumption of the input power for the air blower. Accordingly, this study judged that forced cooling is good for both maintenance and efficiency of the electromagnetic pump.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.235-235
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• 2023

하천 내에서 하상변동은 치수나 생태계에 직간접적인 영향을 끼치는 것으로 알려져 있다. 하상변동의 예측을 위한 여러 가지 모델들이 존재하지만 하상변동의 양상을 직관적으로 파악하기에는 어려움이 있다. 최근 수행된 연구결과에 따르면 하천의 수리 기하학적 형상이 부유사 농도와 유량과의 관계와 관련이 있는 것으로 밝혀졌다(Kim et al., 2018). 본 연구에서는 하상변동과 부유사의 농도를 밀접한 관련이 있다고 가정하여 수리기하(Hydraulic Geometry) 이론을 이용하여 하상변동의 경향성을 표현하여 하상변동의 경향성을 직관적으로 유추할 수 있는 기법을 제시하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 하상변동을 수리기하적표현을 이용하여 해석적으로 제시하였고 수치모의를 실시하였으며 실제 자연하천에 대해 검증을 수행하였다. 수치모의는 자연에 존재할 수 있는 다양한 하천형상을 표현하기 위해 수리기하 이론에서의 수심과 폭을 나타내는 인자들을 이용하여 하천의 형상을 넓고 얕은 하천, 좁고 깊은 하천, 중간 정도의 하천으로 분류하였으며 흐름조건을 정상류와 부정류조건으로 분류하였다. 또한 하상경사와 하상재료의 입경분포를 고려하였다. 그리고 실제 하천에 대한 검증은 대한민국에 존재하는 갑천, 미호천, 남강, 임진강, 원주천, 금호강의 하상변동 자료를 이용하여 실시하였다. 하상변동의 경향성을 직관적으로 표현하기 위해 Manning 공식을 이용하여 하상전단력의 수리기하 지수를 수심, 유속, 조도계수의 수리기하지수들로 표현하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권4호
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• pp.300-307
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• 2009

차수막이 설치되어 있지 않은 매립장에서 하부 지반으로 누출된 침출수의 이동을 고려하였다. 일련의 Monte-Carlo 시뮬레이션의 결과를 검토하여 지반의 수리지질학적, 화학적 불균질성이 침출수 이동에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구에서는 (1) 수리전도도(K)와 분배계수($K_d$)가 균질, (2) 수리전도도만 불균질, (3) 수리전도도와 분배계수가 모두 불균질 경우 등 3단계의 공간 변동성이 있는 가상 매립지 시스템을 시뮬레이션하였다. 포화 유동 모델과 오염물 이동 모델을 이용하여 지구통계학적 입력 인자들로부터 생성된 역상관관계의 랜덤 수리전도도-분배계수 장 내 침출수 이동을 평가하였다. 100회의 Monte-Carlo 시뮬레이션으로부터 얻은 결과에 대하여 평균, 표준편차, 변이계수와 같은 점기반 통계치들을 계산하였다. 통계치 결과에 따르면 매립 지반의 수리전도도와 분배계수의 불균질성은 침출수 농도를 제어하는 주요한 인자로서 수리전도도와 분배계수의 복합 불균질성을 반영함에 따라 오염물 이동의 변동성이 증가하였다. 또한 오염원과 감시정간의 거리가 커질수록 각 실현 간 침출수 농도의 변동성이 증가하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권7호
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• pp.4936-4941
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• 2015

본 연구(I)는 교량 설치에 따른 발생되는 교각 형상별 수리학적 특성을 분석하였다. 교각의 형상은 사각형, 마름모형, 팔각형, 타원형, 원형 및 교각 설치전을 포함하여 총 6가지로 구분하였으며, 1차원 모형(HEC-RAS)와 2차원 모형( RMA-2)을 적용하여 수리특성을 분석하였다. 분석결과 사각형과 마름모형의 유속 벡터가 상류방향 흐름을 보임으로 교각주위의 침식 및 유사이송으로 하상변동에 큰 영향을 미칠 것으로 판단된다. 또한, 타원형의 유속이 설치전의 유속과 가장 유사하게 산정되어 흐름의 방해가 거의 없다고 판단된다. 이러한 분석은 향후 신설 교각형상 선택시 도움을 주리라 판단된다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2003년도 Proceedings of the international symposium on the fusion technology
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• pp.142-149
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• 2003

Blind hydraulic backfilling is a commonly used technique for subsidence control of the strata over unapproachable waterlogged underground excavations. In this investigation model studies on all the three variants of this technique, namely, hydro-pneumatic or air-assisted gravity backfilling, pumped-slurry backfilling and simple gravity backfilling, have been carried out in fully transparent models of the underground excavations. On examination of the filling process, it was revealed that in all the three cases, the basic process of filling occurs by sand transport along one or more meandering channels. The relative influence of sand, water and air flow rates on the area of filling from a single inlet point and the hydraulic pressure loss per unit length were studied in details. In hydro-pneumatic backfilling process, the air bubbles while moving upward through the meandering channels provide an additional buoyant force over and above the available hydraulic head. In this way the area of filling from a single borehole may be quite large even at small flow rates of water. During actual field implementation the injected air, if not released completely from the rise side holes, may cause troubles by way of creating potholes on the surface. The pumped-slurry technique has shown its capability of filling a relatively larger area at faster rate, especially when high-volume, low-pressure method was selected. But simple gravity filling was also found to be equally effective method as slurry pumping, especially when flow rates were high. In the second and third method discussed above, examination of variations of injection pressure was also done and its relation with physical phenomenon was also attempted. Some empirical relationships were also developed using multivariate regression with a view to help the practicing engineers.

• 상하수도학회지
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• 제26권5호
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• pp.609-617
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• 2012

A dynamic water quality model is presented in order to simulate water quality under slowly varying flow conditions over time. To improve numerical accuracy, the proposed model uses a lumped system approach instead of extended period simulation, unlike the other available models. This approach can achieve computational efficiency by assuming liquid and pipe walls to be rigid, unlike the method of characteristics, which has been successfully implemented in rapidly varying flows. The discrete volume method is applied to resolve the advection and reaction terms of the transport equation for water quality constituents in pipes. Numerical applications are implemented to the pipe network examples under steady and unsteady conditions as well as hydraulic and water quality simulations. The numerical results are compared with EPANET2, which is a widely used simulation model for a water distribution system. The model results are in good agreement with EPANET2 for steady-state simulation. However, the hydraulic simulation results under unsteady flows differ from those of EPANET2, which causes a deviation in water quality prediction. The proposed model is expected to be a component of an integrated operation model for a water distribution system if it is combined with a computational model for rapidly varying flows to estimate leakage, pipe roughness, and intensive water quality.

• 한국수자원학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.753-762
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• 2002

본 연구에서는 치수안전도의 정확한 평가는 물론 자연환경에 대한 평가에 중요한 하천식물군락에 주목하였다. 특히, 본 연구에서는 하천식물군락과 유사거동에 따른 하도변화와의 상관관계의 규명에 관심을 두었다. 하도수리학 관점에서 하천내 식생분포 특성에 대한 하도현장을 조사한 결과, 하도변화를 야기하는 여러 물리적 요인이 있지만, 하천식생에 의한 하도변화, 특히 하천식물군락에 의한 유사퇴적이 하상변동을 야기시키고 있음이 확인되었다. 이를 수리학적으로 규명하기 위하여 수리모형실험을 실시하였다. 실험에서 하상경사 1/200인 자갈하천에 우점하는 달뿌리풀을 대상으로 하였다. 실험의 내용은 평균입경 0.3 mm의 소류사를 총 1 시간동안 27 kg을 균등하게 공급한 결과, 거의 동일한 수리량 조건하에서 식물군락의 밀도와 배치에 따라 흐름의 변화와 퇴적/세굴양상이 분명히 다르게 나타났다. 따라서, 하도내 퇴적 및 세굴이 하천식물군락의 분포 특성에도 영향을 미치므로 하천식물군락과 유사거동에 따른 하도변화는 상호 밀접한 관계가 있을 것으로 평가할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.472-472
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• 2023

본 연구에서는 낙동강 수계에서 발생한 수질오염사고에 대해 K-River와 K-DRUM 결합모형을 이용하여 오염물질의 이동을 분석하였다. 국내에서는 수질오염총량제 도입 이후 수질관리에서 물순환과정을 수용한 배분모델의 필요성과 비점오염원의 중요성이 강조되었다. 따라서 비점오염원의 유출특성을 반영하기 위해 유역의 오염도를 분석할 수 있는 K-DRUM 분포모형을 사용하였다. 그리고 낙동강 수계에서 운영되는 댐 운영규칙을 적용하여 모델의 재현성을 높였다. 또한 하천 내 오염물질의 이동을 분석하기 위해 대류-분산 방정식의 대류 부분만을 1차원 수리모델 K-River에 적용하여 오염물질 추적을 수행하였다. 수질오염 분석 결과 오염물질의 최고농도는 과소평가 되었으나 도착시간과 전체 오염물질 농도의 추이는 잘 재현되었다.