• 한국물환경학회지
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• 제27권4호
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• pp.413-424
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• 2011

The study was aimed to evaluate the applicability of a three-dimensional (3D) hydrodynamic and water quality model, ELCOM-CAEDYM for Yongdam Reservoir, Korea. The model was applied for the simulations of hydrodynamics, thermal stratification processes, stream density flow propagation, and water quality parameters including dissolved oxygen, nutrients, organic materials, and algal biomass (chl-a) for the period of June to December, 2006. The field data observed at four monitoring stations (ST1~ST4) within the reservoir were used to validate the models performance. The model showed reasonable performance nevertheless low frequency boundary forcing data were provided, and well replicated the physical, chemical, and biological processes of the system. Simulated spatial and temporal variations of water temperature, nutrients, and chl-a concentrations were moderately consistent with the field observations. In particular, the model rationally reproduced the succession of different algal species; i.e., diatom dominant during spring and early summer, after then cyanobacteria dominant under warm and stratified conditions. ELCOM-CAEDYM is recommendable as a suitable coupled 3D hydrodynamic and water quality model that can be effectively used for the advanced water quality management of large stratified reservoirs in Korea.

• 대한환경공학회지
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• 제27권9호
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• pp.978-988
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• 2005

본 연구에서는 한강수계의 팔당호에 3차원 시변화 모델을 적용하였으며, 상이한 강우 및 유량 조건에서의 실측자료를 이용하여 적용 모델의 재현성을 검토하였다. 모델의 보정 및 검증 결과 모델 예측값은 실측간과 적절한 일치를 보였으며, 재현성이 검토된 모델 결과를 바탕으로 팔당호의 수온, 유속, 체류시간의 시 공간적 분포와 유입지류의 흐름 특성을 분석하였다. 팔당호 수표면에서는 일반적으로 소내섬 남쪽 수역에서 다른 수역에 비해 다소 높은 수온과 낮은 유속이 유지되는 것으로 나타났다. 또한 소내섬 남쪽 수역과 남한강 수역 하류 부분에서는 연중 대부분의 기간 동안 국지적으로 긴 체류시간이 유지되고 있으며, 이는 이들 수역에서 블로킹으로 인한 상류 방향으로의 역류가 발생하기 때문인 것으로 분석되었다. 한편 팔당호에서는 초여름과 겨울에 약한 수온성층이 형성되며, 초봄과 가을에는 성층이 파괴되어 전 수층에서 유사한 수온을 보이나 댐 방류의 영향으로 인해 수체의 수직 혼합은 발생하지 않았다. 집중 강우가 발생하는 여름철에는 유입 및 유출량의 급격한 증가로 인해 수온 성층이 파괴되며, 전 수역에서 체류시간이 크게 감소하는 것으로 예측되었다. 이러한 수체 흐름 하에서 남, 북한강 그리고 경안천은 각각 다른 방향으로부터 팔당호로 유입된 후 구별된 흐름 경로를 통해 댐까지 이동하게 되며, 특히 경안천은 소내섬 남쪽 수역에서 유입된 후 댐에 이르기까지 일반적으로 소내섬 서쪽 호반을 따라 표층을 중심으로 이동하는 것으로 분석되었다. 본 연구 결과 팔당호는 수온, 유속 그리고 체류시간의 시 공간적 변화가 매우 심하며, 수온 성층의 발달이 미약하나 유입지류의 수온 차이로 인해 밀도류가 형성되는 것으로 나타났다.

• Wind and Structures
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• 제19권5호
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• pp.505-522
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• 2014

While effects of the atmospheric boundary layer flow on engineering infrastructure are more or less known, some local transient winds create difficulties for structures, traffic and human activities. Hence, further research is required to fully elucidate flow characteristics of some of those very unique local winds. In this study, important characteristics of observed vertical velocity profiles along the main wind direction for the gusty Bora wind blowing along the eastern Adriatic coast are presented. Commonly used empirical power-law and the logarithmic-law profiles are compared against unique 3-level high-frequency Bora measurements. The experimental data agree well with the power-law and logarithmic-law approximations. An interesting feature observed is a decrease in the power-law exponent and aerodynamic surface roughness length, and an increase in friction velocity with increasing Bora wind velocity. This indicates an urban-like velocity profile for smaller wind velocities and rural-like velocity profile for larger wind velocities, which is due to a stronger increase in absolute velocity at each of the heights observed as compared to the respective velocity gradient (difference in average velocity among two different heights). The trends observed are similar during both the day and night. The thermal stratification is near neutral due to a strong mechanical mixing. The differences in aerodynamic surface roughness length are negligible for different time averaging periods when using the median. For the friction velocity, the arithmetic mean proved to be independent of the time record length, while for the power-law exponent both the arithmetic mean and the median are not influenced by the time averaging period. Another issue is a large difference in aerodynamic surface roughness length when calculating using the arithmetic mean and the median. This indicates that the more robust median is a more suitable parameter to determine the aerodynamic surface roughness length than the arithmetic mean value. Variations in velocity profiles at the same site during different wind periods are interesting because, in the engineering community, it has been commonly accepted that the aerodynamic characteristics at a particular site remain the same during various wind regimes.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제27권3호
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• pp.301-316
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• 1995

아래를 향한 가열 수평 평판이 있는 수조에서의 자연대류 현상을 규명하기 위한 실험적, 해석적인 연구를 수행하였다. 이는 압력용기 하부에 용융물이 있을때 캐비티내에서의 열수력현상을 규명하기 위한 간단화된 모델에 관한 연구이다. 압력 용기는 하부에 가열평판이 부착된 직육면체 단열 상자로 모의하고 이 상자는 물이 차 있는 수조에 설치된다. 냉각기는 정상상태의 유동 조건을 만들기 위해 상자와 수조사이의 U자 형태의 유동 영역에 설치된다. 실제 압력용기 하부에서는 다상 유동이 발생할 확율이 크나본 연구는 복잡한 다상 유동의 열수력 현상을 규명하기 위한 첫 단계 시도로서 단상유체를 사용한 실험 및 해석 연구이다. 본 연구에서는 가열 평판 아래에서의 자연대류현상특성을 더욱 잘 이해하기 위해 LDV와 열전대를 사용하여 속도와 온도를 측정하였다. 또한 입자가 부상된 유동장을 사진 찍어 유동을 가시화 하였다. 실험결과는 다음과 같다. 유체는 가열판과 냉각기가 작동할 때 매우 효과적으로 전 유동장에 걸쳐 순환한다. 가열판 하부에서 유동이 정체된 영역이 있고 매우 얇은 열 경계층을 갖는 두드러진 온도의 성층현상이 관찰되었다. FLUTAN Code를 이용한 해석은 속도를 합리 적으로 예측할 수 있다는 결과를 보여 주었다.

• 전기화학회지
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• 제2권2호
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• pp.98-105
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• 1999

본 연구에서는 전기장에 의하여 유발되는 자연대류의 영향을 줄이기 위하여 수평 다공성 유체층에 열적 성충화를 유지하여 부력과 유체층의 안정화 효과를 체계적으로 조사하였다. 이를 위하여 수평 다공성 유체층에서 이중확산대류에 의한 물질전달 상관식을 이론적으로 유도하고, 전기화학 실험을 통하여 이론에 의한 모델을 보완하였다. 물질전달 상관식은 다공성 매질층에 대한 유동 방정식으로 Forchheimer모델을 사용하고 미세 난류 모델을 적용하여, 용질 및 열 Darcy-Rayleigh수와 Lewis 수로 유도하였다. 실험에서는 다공성매질에 포화된 황산구리황산용액내의 구리이온을 전기 화학적 방법을 통하여 확산 또는 자연대류에 의한 물질전달 실험을 수행하였다. 이론 및 실험적 해석 결과를 종합하면 다공성 매질 내에서 구리이온의 이중확산대류에 의한 물질전달 상관식은 다음과 같다. $$Sh=\frac{0.03054(Rs_D-LeRa_D)^{1/2}}{1-3.8788(Rs_D-LeRa_D)^{-1/10}}$$ 본 연구의 결과는 실험치와 잘 부합되었으며, 모델식의 원형은 열 및 물질전달계에서 자연대류의 영향을 효과적으로 제어할 수 있는 방안으로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국안전학회지
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• 제9권1호
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• pp.100-109
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• 1994

In this study, it is investigated that the possibility of the numerical simulation for the incineration of the hazardous material, crbon tetrachloride($CCl_4$). A 3-dimensional numerical technology is applied for turbulent reacting flows of the full-scale Dow Chemical incinerator. The calculations are made by a CRAY-2S, super computer. The major parameters considered in this study are kiln revolution rate (rpm), filling ratio of the solid waste(f), burner Injection velocity and angle, and turbulent air jets for swirl. And the employed turbulent reaction model is the eddy break-up model which is a kind of fast chemistry model assuming general equilibrium and used for a premixed flame. The calculated flow fields are presented and discussed. 1) The presence of turbulent air nozzles for swirl gives rise to visible increase of the convective motion over the region of the solid waste. This implies the possibility to enhance the mixing of the waste with the surrounding all and thereby to reduce thermal and species stratification, which were reported in a large rotary kiln operation. 2) Considering that the location of the recirculation region has a strong relation with the heating rate of the solid waste, the control of the recirculation region by the burner injection angle Is quite desirable in the sense of the flexible design of the rotary kiln incinerator for a carbon tetrachloride. 3) Finally, it is found that the eddy break-up model Is not suitable for carbon tetrachloride($CCl_4$) because this model is not incorporated the flame inhibition trend due to the presence $CCl_4$compound.

• 한국해양학회지
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• 제21권1호
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• pp.56-71
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• 1986

京畿 植物플랑크톤의 群集生態에 영향을 미치는 環境特性을 알기 위하여 物理化學的 環境要因에 대한 분석이 1981년 5월부터 1982년 9월까지 20회에 걸쳐 채취된 시료를 토대로 행하여 졌다. 物理的 조건은 灣의 入口쪽이 河口쪽보다 안정 된 상태를 보인다. 灣안쪽은 江水의 유입으로 水溫과 鹽分의 계절변화가 크게 나타 난다. 염화수로에서 팔미도까지는 담수의 영향으로 상하로 약한 두층의 흐름이 형 성된다. 팔미도 부근과 灣바깥쪽은 하계에 수온의 층상분포가 나타나나 동계에는 수온의 수직경사가 안나타난다. 灣의 안쪽과 仁川港 부근 수역은 담수의 유입과 인 천공단에서 유입된 폐수의 영향으로 오염되고 富營養化된 상태를 보인다. 대체로 낮은 수소이온 농도, 높은 생화학적 산소요구량과 높은 영양염 분포를 보인다. 그러 나 灣의 바깥쪽낮은 BOD와 높은 산소 포화도로 外海의 영향을 많이 받는 것으로 사료된다.

• Ocean and Polar Research
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• 제34권2호
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• pp.111-123
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• 2012

To understand the phytoplankton community in the eastern part of the Yellow Sea (EYS), in the summer, field survey was conducted at 25 stations in June 2009, and water samples were analyzed using a epifluorescence microscopy, flow cytometry and HPLC method. The EYS could be divided into four areas by a cluster analysis, using phytoplankton group abundances: coastal mixing area, Anma-do area, transition water, and the central Yellow Sea. In the coastal mixing area, water column was well mixed vertically, and phytoplankton was dominated by diatoms, chrysophytes, dinoflagellates and nanoflagellates, showing high abundance ($>10^5\;cells\;l^{-1}$). In Anma-do coastal waters characterized by high dominance of dinoflagellates, high phytoplankton abundance and biomass separated from other coastal mixing area. The southeastern upwelling area was expanded from Jin-do to Heuksan-do, by a tidal mixing and coastal upwelling in the southern area of Manjae-do, and phytoplankton was dominated by benthic diatoms, nanoflagellates and Synechococcus group in this area. Phytoplankton abundance and biomass dominated by pico- and nanophytoplankton were low values in the transition waters and the central Yellow Sea. In the surface of the central Yellow Sea, high dominance of photosynthetic pigments, 19'-hexanoyloxyfucoxanthin and zeaxanthin implies that haptophytes and cyanobacteria could be the dominant group during the summer. These results indicate that the phytoplankton communities in the EYS were significantly affected by the formation of tidal front, thermal stratification, and coastal upwelling showing the differences of physical and chemical characteristics during the summer.

• 생태와환경
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• 제37권2호통권107호
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• pp.205-212
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• 2004

아시아 몬순지역에서 대형댐의 인순환(phosphorus cycle)과정의 특징을 파악하기 위하여 소양호를 대상으로 인순환 과정을 조사하였다. 또한, 이를 모의하기 위해 2차원 수질모델인 CE-QUAL-W2를 적용하여 수중생태계의 물질순환과정을 모의하였다. 소양호는 수심이 깊고성층이 강하여 수직적인 변이가 뚜렷한 인의 분포를 보였다. 인의 부하량은 유역면적의 90%를 차지하는 주유입하천인 소양강의 인농도를 측정하여 산정하였다. 소양강의 인농도는 강우시 유량 증가에 따라 크게 증가하는 변동을 보였으므로 인의 부하량은 간헐적으로 발생하는 폭우 유출에 집중되었다. 폭우시 유출수는 수온이 낮아지기 때문에 호수의 중층으로 잠류하여 중층 탁수대를 형성하는 것으로 관측되었다. 여름 우기가 끝난 후 중층에는 두께 20${\sim}$30m의 인함량이 높은 탁수층이 형성되었으며 이탁수층은 댐 중간수심에 만들어진 발전방류구를 통하여 서서히 방류되었다. CE-QUAL-W2 모델은 호우시 탁수의 잠류현상과 인함량이 높은 중층의 형성, 인의 수평수직분포 등의 인순환 과정이 잘 모의 하여,아시아 몬순지역의 댐에서 수질모델로서 육수학적 현상을 잘 모의하는 것으로 평가된다.