• 자원환경지질
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• 제52권4호
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• pp.291-297
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• 2019

단열을 통한 유체의 유동은 선형유동이 우세하다는 가정아래 Navier-Stokes 방정식에서 유도된 Stokes 방정식, Reynolds 식(또는 local cubic law), cubic law 와 같은 방정식을 이용하여 해석되고 있다. 하지만 이러한 방정식은 선형 흐름에 국한되며, 비선형 유동영역에 적용하게 되면 오류가 발생한다. 본 연구에서는 레이저 계측기를 이용하여 정밀하게 측정한 3차원 단열 자료와 Navier-Stokes 방정식과 Stokes 방정식을 지배방정식으로 한 수치모델링을 수행함으로써 비선형 유동이 일어나는 현상과 임계 레이놀즈수를 제시하였다. 레이놀즈수가 10이상이 되면 유속의 제곱에 비례하는 관성력이 점성력을 충분히 압도할 정도로 커지면서 지하수 유동이 선형영역에서 비선형 유동영역으로 전환되는 것으로 분석되었다. 이는 평균 간극과 거친 정도가 다른 두 단열에서 모두 동일하게 나타났다. 비선형 유동의 발생기작은 소용돌이 구조의 발생과 성장에 의한 것으로 알려져 있지만, 본 연구결과 단순히 소용돌이 구조가 비선형 유동을 일으키는 아니라 유속이 증가하면서 관성력의 영향이 훨씬 큰 영향을 끼치게 되어 비선형 유동이 발생하는 것으로 나타났다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2004년도 임시총회 및 추계학술발표회
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• pp.159-163
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• 2004

This study was conducted to calculate the permeability coefficient in a single fracture while taking the true fracture geometry into consideration. The fracture geometry was measured using the confocal laser scanning microscope (CLSM). The CLSM geometry data were used to reconstruct a fracture model for numerical analysis using a homogenization analysis (HA) method. The HA is a new type of perturbation theory developed to characterize the behavior of a micro-inhomogeneous material that involves periodic microstructures. The HA permeability was calculated based on the local geometry and local material properties (water viscosity in this case). The results show that the permeability coefficients do not follow the theoretical relationship of the cubic law.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제42권1호
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• pp.9-16
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• 2010

Experimental examinations for evaluating fracutres were conducted by using transparent replicas of a single fracture in order to obtain the fracture data to contribute to the methodlogy on how to improve the definitaion of representative parameter values used for a parallel plate fracture model. Quantitative aperture distribution and quantitative tracer concentration data at each point in time were obtained by measuring the attenuation of transmitted light through the fracture in high spatial resolution. the representative aperture values evaluated from the multiple different measurement methods, such as arithmetic mean of aperture distribution measured by the optical method, transport aperture evaluated from the tracer test, and average aperture evaluated from the fracture void volume measurement converged to a unique value that indicates the accuracy of this experimental study. The aperture data was employed for verifying the numerical simulation under the assuption of Local Cubic Law and showed that the calculated flow rate through the fracture is 10%-100% larger than hydraulic test results. The quantitative tracer concentration data is also very valuable for validating existing numerical code for advection dispersion transport in-plane heterogeneous fractures.

• 터널과지하공간
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• 제12권4호
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• pp.304-311
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• 2002

절리의 기하학적 특성이 절리의 수직변형 및 투수성에 미치는 영향에 대해 수치해석적 방법을 통해 연구하였다. 실험적 계측 결과에 의하면, 절리의 간극은 통계적 방법에 의해 묘사되며 이에 근거하여 수치해석에 사용할 수 있는 절리를 모사할 수 있었다. 이를 위해. 자동 상관관계 함수를 이용하여 다양한 공간 상관길이의 인공 절리를 발생하였으며, 이를 토대로 수직변천 모델 및 수리해석 모델을 개발하였다. 수직변형 모델은 수직응력에 의한 절리면의 압축과 변형을 고려하여 절리의 변형거동을 해석하려 시도하였으며, cubic law에 근거한 유한차분법을 이용하여 수리해석을 수행하였다. 여러 가지 공간 상관길이의 인공 절리에 대한 수직변형 거동 및 이에 따른 수리해석의 결과, 간극의 공간 상관길이가 증가함에 따라 절리의 수직변형 및 투수성 감소가 분명하였다. 절리의 수직강성 역시 간극의 상관길이에 영향을 받는 것으로 나타났으며, 이로 인해 절리의 투수성이 수직강성과 내재적 관계가 있음을 유추할 수 있겠다. 본 연구 결과는 공학적 프로젝트로 인한 절리 암반의 수리-역학적 거동을 이해하는데 공헌할 것으로 사료된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제44권1호
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• pp.43-52
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• 2012

To compute a permeability coefficient along a rough fracture that takes into account the fracture geometry, this study performed detailed measurements of fracture roughness using a confocal laser scanning microscope, a quantitative analysis of roughness using a spectral analysis, and a homogenization analysis to calculate the permeability coefficient on the microand macro-scale. The homogenization analysis is a type of perturbation theory that characterizes the behavior of microscopically inhomogeneous material with a periodic boundary condition in the microstructure. Therefore, it is possible to analyze accurate permeability characteristics that are represented by the local effect of the facture geometry. The Cpermeability coefficients that are calculated using the homogenization analysis for each rough fracture model exhibit an irregular distribution and do not follow the relationship of the cubic law. This distribution suggests that the permeability characteristics strongly depend on the geometric conditions of the fractures, such as the roughness and the aperture variation. The homogenization analysis may allow us to produce more accurate results than are possible with the preexisting equations for calculating permeability.