• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.557-562
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• 2004

A surface-piercing barrier model is presented for understanding morphological development in the sheltered region and investigating the main factors causing the severe accumulation. Surface-piercing structures like vertical barriers, surface docks and floating breakwaters are recently favored from the point of view of a marine scenario since they do not in general partition the natural sea. The numerical solutions are compared with experimental data on wave profiles and morphological change rates within a rectangular harbor of a constant depth protected by surface-piercing thin breakwaters as a simplified problem. Our numerical study involves several modules: 1) wave dynamics analyzed by a plane-wave approximation, 2) suspended sediment transport combined with sediment erosion-deposition model, and 3) concurrent morphological changes. Scattering waves are solved by using a plane wave method without inclusion of evanescent modes. Evanescent modes are only considered in predicting the reflection ratio against the vertical barrier and energy losses due to vortex shedding from the lower edge of plate are taken into account. A new relationship to relate the near-bed concentration to the depth-mean concentration is presented by analyzing the vertical structure of concentration. The numerical solutions were also compared with experimental data on morphological changes within a rectangular harbor of constant water depth. Through the numerical experiments, the vortex-induced flow appears to be not ignorable in predicting the morphological changes although the immersion depth of a plate is not deep.

• Water Engineering Research
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• 제2권4호
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• pp.243-259
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• 2001

Local phenomena around bridge piers and abutments are generally considered to be similar, nevertheless the presence of the incoming boundary layer on the side wall in the abutment case generates extra pressure gradients and consequently a more complex vortex pattern. In the literature, experimental data for bridge abutments are relatively scarce; in particular almost no data are available for the time evolution of the scour. In this work we present the results of several long duration (3 days longrightarrow5weeks) clear water scour laboratory tests around bridge abutments; the time evolution of the erosion process is analysed with respect to local and global characteristic values (maxima, volume, hole shape). In particular we analyse the effect of the constriction ratio b/B between the transversal obstacle dimension and the flume width: in many practical situations abutments (or piers) obstruct a significant portion of the channel, so that the average acceleration due to constriction is expected to increase the scour effects of the local acceleration around the obstacle. Measured values for maximum scour are poorly predicted by literature formulas. Scour depths are positively correlated with the constriction ratio, but increases are smaller than expected from literature indications. Experimental results show that models for bridge piers cannot be directly applied to abutments; in particular, time scales for the latter are significantly larger than for piers.

• Corrosion Science and Technology
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• 제9권6호
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• pp.317-324
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• 2010

Marine transportation by ships is characterized by remote, large-volume and lower rates than the others carry system. Ships account for over 80% of all international trading, and marine transportation is an internationally competitive, strategic, and great national important industry. The construction of larger and faster ships has brought about many problems such as cavitations and erosion corrosion. Cavitations and erosion corrosion make damages on materials and leads to break down members due to continuous physical contacts with shock waves and fluids from the generation and extinction of air bubbles in sea water vortex. The steel used for ship constructions was spray-coated with Al wire, and additionally sealed with fluorine silicone sealing material. Results of experiment, corrosion resistance of sealed thermal spray coating was improved, however in cavitation resistance, the large effect was not appeared. Accordingly, this study applied for thermal spray coating to provide better electrochemical characteristics and corrosion resistance in marine environment.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제13권4호
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• pp.263-269
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• 2010

조류발전용 HAT 임펠러에 팁 레이크를 적용하여 임펠러 성능을 고찰해 보았다. 기존의 조류발전용 임펠러는 날개 끝 보오텍스에 의해 효율 감소로 인한 전력 손실 뿐 아니라 소음 및 진동에 의한 설치해역 주변의 해양 생태계 파괴의 우려가 있다. 임펠러 날개 끝에 레이크를 적용함으로써 효율의 개선과 함께 소음 및 진동 저감 효과를 파악하고자 하였다. 향후 레이크 비율에 따른 효율증가 및 캐비테이션 성능 향상에 대한 최적화를 수행할 계획이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권1호
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• pp.35-48
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• 2018

수제는 일반적으로 하천에서의 흐름 방향과 유속을 제어하여 하안 또는 제방을 유수에 의한 침식작용으로부터 보호하기 위한 목적으로 설치될 뿐만 아니라 과거에는 운하를 위한 충분한 수심 확보 목적으로 이용되었다. 2000년대 이후 하천복원 및 자연하천 정비에 대한 관심이 커지면서, 수제 설치로 인해 발생되는 수제주변 국부적인 흐름제어와 다양한 하상조건이 수중서식처 기능을 줄 수 있어 환경적 주요 수공구조물로 제시되고 있다. 수제는 주로 여러 개의 군수제로 설치되는데 설치간격에 따라 주수로에서 변화되는 흐름과 수제역내 흐름이 다양하게 발생하기 때문에 군수제 설계에 있어서 수제의 간격은 중요한 설계인자라 할 수 있다. 본 연구는 수제간격 및 설치각도에 따라 다양하게 변화되는 수제역내 재순환구간의 흐름현상을 검토하여 수제목적에 따른 적정 수제간격을 결정하는데 정보를 제공하고자 하였다. 특히 흐름분석은 수제역내 재순환영역에서 발생하는 와의 형성, 와 중심점의 위치 및 제방부 유속을 주로 분석하여 제방부의 안정성에 영향을 미치는 제방주변에서의 흐름특성을 검토하였다. 실험의 결과는 군수제 설치에 따른 수제역 내의 하상변화와 제방안정성 검토를 위한 중요한 기초자료가 될 것이다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권1호
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• pp.92-100
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• 2018

난류경계층이 유지되기 위한 에너지 공급은 경계층 내 구조물인 와류들의 상호작용으로 끊임없이 이루어진다. 이러한 난류 유동은 수송분야의 마찰저항 및 해양구조물의 침식 및 진동을 유발하기 때문에 유동 제어를 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 제어의 극대화를 위해서는 난류 에너지 전달이 어떻게 이루어지는지에 대한 메카니즘 규명이 필수적이고, 이를 위해서는 층류경계층 내 유동현상으로 파악하는 것이 명확하고 용이하다는 장점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 층류경계층 내 평판에 반구를 설치하여 역압력구배을 발생시킴으로써 교란된 유동현상의 상호작용을 분석하였다. 즉, 반구를 둘러싼 목걸이 와류와 반구 표면의 유동 박리에 의한 후류영역에서 머리핀 와류가 생성되어 상호 유기적으로 영향을 주고받는다. 이 과정에서 목걸이 와류는 후류영역으로 높은 운동량의 유체를 유입시켜 머리핀 와류의 발생 주파수를 증가시킨다. 반구 전방에 구멍을 뚫어 국부적인 흡입제어로 목걸이 와류의 와도를 감소시킴으로써 그 영향이 완화되는 과정을 유동 가시화 및 열선유속계로 측정하여 정성 및 정량적으로 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3B호
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• pp.271-278
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• 2006

군수제 설계에 있어서 수제 설치 간격은 매우 중요한 인자이며 설치간격에 따라 수제역의 역흐름 및 재순환영역의 특성이 다양하게 변화할 뿐 만 아니라 수로 본류영역의 흐름에도 영향을 미친다. 수제간격에 따른 수제역과 수로흐름의 변화는 수제설치에 따른 하도변화, 국부세굴 및 하안 침식에 주요 원인이 될 것이므로 이에 대한 분석이 필요하다. 이에 본 연구에서는 군수제의 적절한 수제간격 결정을 위한 기초자료 제공을 목적으로 수제설치로 인해 변화되는 수로와 수제역 흐름을 수리 실험을 통해 분석하였다. 실험조건은 수제 간격을 수제길이의 1배~12배 범위에 대해 12 조건을 수행하였으며 LSPIV 기법과 ADV를 이용하여 흐름장을 측정하였다. 실험결과, 수제역에는 수제간격이 수제길이의 세 배 이상에서는 두 개, 열 배 이상에서는 세 개의 소용돌이 흐름이 발생하였으며, 하안침식의 원인이 될 수 있는 역류속은 네 배 이상에서 접근유속의 20% 이상 감소되는 것으로 나타났다. 또한 수로 본류의 유속은 수제설치로 인해 최대 1.3~2.0 배까지 증가하는데, 수제간격이 증가할수록 변화폭이 크게 증가하며 최대유속 발생위치는 수제간격의 0.7~0.8 하류 지점에서 측정되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.17-25
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• 2016

호안은 하천제방의 비탈면이 침식되지 않도록 보호하는 기능을 갖는다. 호안의 설계가 적정하지 않을 경우 강한 유속과 소류력에 의해 제방이 세굴되어 붕괴에 이를 수도 있다. 따라서 호안의 설계시 필요한 대표유속을 산정하는 것은 매우 중요하나 대부분 1차원 부등류해석에서 얻어진 수위와 평균유속자료를 적용한다. 이 경우 만곡 수로에서 발생하는 자유소용돌이와 강제소용돌이에 의한 유속증가는 반영되지 않으므로 만곡부 호안의 안정성을 확보하기 위해서는 대표유속에 대한 보정이 필요하다. 본 연구에서는 수치모의를 통해 단면의 최대유속과 평균유속을 산정하여 만곡 및 세굴영향을 고려한 대표유속 산정방법의 적용성에 대해 검토하였다. 그 결과 단면평균유속에 만곡의 영향과 세굴의 영향을 고려하여 적용한 대표유속과 수치모의결과에 추출된 최대유속을 비교한 결과가 거의 일치하는 것으로 나타났다. 또한, 호안재로로써 돌망태를 사용하는 경우에 대해서 만곡하도와 직선하도 일때의 사석크기를 기존 설계식에 적용하여 비교하였다. 향후, 우리나라의 특성에 맞는 호안설계방법을 제시하기 위하여 하천특성이 다른 대표적인 하천에 대한 추가적인 수치모의 및 분석이 필요하며, 이때 본 연구결과가 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국환경과학회지
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• 제19권11호
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• pp.1423-1436
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• 2010

The effects of meteorological and reclaiming conditions on the reduction of suspended particles are investigated using a computational fluid dynamics (CFD) model with the k-$\varepsilon$ turbulence closure scheme based on the renormalization group (RNG) theory. Twelve numerical experiments with different meteorological and reclaiming conditions are performed. For identifying the meteorological characteristics of the target area and providing the inflow conditions of the CFD model, the observed data from the automatic weather station (AWS) near the target area is analyzed. Complicated flow patterns such as flow distortion, horse-shoe vortex, recirculation zone, and channeling flow appeared due to the topography and buildings in the domain. Specially, the flow characteristics around the reclamation area are affected by the reclaiming height, reclaiming size and windbreak height. Reclaiming height affected the wind speed above the reclaiming area. Windbreak induces more complicated flow patterns around the reclaiming area as well as within the reclaiming area. In front of the windbreak, flow is distorted as it impinges on the windbreak. As a result, upward flow is generated there. Behind the windbreak, a secondary circulation, so called, a recirculation zone is generated and flow is reattached at the end of the recirculation zone (reattachment point). At the lower part of the recirculation zone, there is a reverse flow toward the windbreak. Flow passing to the reattachment point starts to be recovered. Total amounts of suspended particles are calculated using the frictional and threshold frictional velocities, erosion potential function, and the number of surface disturbance. In the case of a 10 m-reclaiming and northerly wind, the amount of suspended particles is largest. In the presence of 5 m windbreak, the friction velocity above the reclaiming area is largely reduced. As a result, the total amount of the suspended particles largely decreases, compared to the case with the same reclaiming and meteorological conditions except for the windbreak The calculated suspended particle amounts are used as the emission rate of the dispersion model simulations and the dispersion characteristics of the suspended particles are analyzed.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.82-82
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• 2009

강관은 물, 유류, 천연 가스 등을 운송하는 배관용 및 건물의 골조, 유압 및 공압 실린더, 가이드 레일 등 의 기계적 부품으로도 널리 사용되기도 한다. 이렇게 사용되는 강관의 70% 이상은 고주파 전기저항용접(High Frequency Electrical Resistance Welding,이하 ERW)으로 제조되고 있다. 아파트 등 실제 현장에서 ERW 강관에 흐르는 유체는 비드가 제거된 내면 부위에서 와류 (vortex)를 일으켜 기계적 침식(erosion)을 수반할 가능성이 있으며, 수격현상으로 인해 부식 부위에서 반복피로 하중을 받아 부식의 전파속도가 증가되어 최종적 으로 파손되는 경우도 예상할 수 있다. 이에 본 연구에서는 입열량을 달리하여 제조된 ERW 강관을 대상으로 강관 내부에서의 유속에 따라 홈부식 감수성에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. 이를 위해 실제 사용 환경을 모사할 수 있는 장치를 제작하고 경계 조건을 선정하여 실험을 실시하였다. ERW 강관의 내부에서 유속이 빨라질 경우 부식속도는 증가를 하였고, 입열을 많이 받은 강관의 경우 부식속도가 감소하는 경향을 가졌다. 이러한 결과를 바탕으로 하여 ERW 강관에서 발생하고 있는 결함발생에 의한 피해를 극소화시킴으로서 안전하고 효율적인 관리에 기여하고자 한다.