팻취 보강된 철근콘크리트 구조물 해석을 위한 p-version 비선형 유한요소 모델이 제시되었다. 이방성 적층평판이론에 기초를 둔 제안된 모델은 Total Lagrangian기법에 기초한 von Karman의 대변형-소변형률 이론과 증분소성이론(incremental theory of plasticity)을 적용하였다. 콘크리트의 경화법칙(hardening rule)과 그에 따른 파괴기준을 고려하고, 단부 계면 층분리 모델(plate-end interfacial debonding model) 즉, 보강판 끝 부분에서의 콘크리트 탈락에 대한 기준으로서 Oehlers Model과 Raoof and Zhang Model을 사용하였다. 콘크리트는 두께 방향으로 층상화기법(layered model)이 이용되며, 철근과 보강판은 환산층(smeared reinforcing layer)으로 계산되도록 하였다 적분형 르장드르 다항식이 형상함수로 사용되며, 절점에서의 응력값 산출을 위해 Gauss Lobatto 수치적분법을 사용하였다. 본 연구의 목적은 p-version 유한요소법을 사용하여 RC구조물에 대한 수피해의 정확도 및 모델의 단순성을 높인 수 있도록 하였다. 따라서, 철근과 콘크리트모델에 대한 이론적 근거는 기존의 연구문헌에 근거를 두었으며, 수치해석의 적정성은 팻취 보강된 RC보와 슬래브에 대한 문헌의 실험치 및 해석치와 비교 분석되었다.

In this paper we presented numerical method for the simulation of powder injection molding filling process, which is one of the key processes in powder injection molding. Rheological properties of powder binder mixture such as slip phenomena and yield stress were introduced into the numerical analysis model of powder injection molding filling simulation. Numerical model can be classified into two types. One is 2.5D model which can be introduced to a arbitrary thin geometry and the other is full 3D model which can be applied to a general 3D shape. For 2.5D model we showed the validity of our CAE system with several verification examples. Finally we suggested flow analysis model for 3D powder injection molding filling simulation.

해상의 축양장에서 초음파 핑거를 부착한 참돔의 유영행동을 원격계측 시스템으로 추적한 현장실험의 관측결과로부터 수치 모델의 파라메터를 최소자승법으로 추정한 결과와 정규난수를 이용한 시뮬레이션에 의해 각 개체의 추정위치의 시계열 데이터를 구하여 유영궤적, 유영속도, 유영깊이, 축양교의 벽과 개체 사이의 근접거리, 개체 상호간의 최근접거리 등의 유영특성을 나타내는 지표에 대해 현장보험에 의한 결과와 시뮬레이션에 의한 결과를 비교한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 초음파 핑거를 부착한 참돔을 방류하여 120분 동안의 유영행동을 추적한 현장보험에 의한 유류궤적은 고류 후 30분이 경과한 때에는 축양권의 중심 부근으로 이동하고, 주로 축양노의 좌하 모퉁이와 우상 모퉁이의 대각선 방향으로 분포하는 경향을 나타내었으며, 시뮬레이션에 의한 유영궤적도 이와 유사한 경향을 나타내었다. 2. 현장보험의 결과로부터 계산된 어군의 평균 유영속도는 39.2 cm/sec (1.4BL cm/sec)였으며, 시뮬레이션에 의한 평균 유영속도는 44.4 cm/sec (1.6BL cm/sec)로서 보험에 의 한 결과와 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 3. 현장보험에서 계측된 어군의 평균 유영 깊이는 238 cm였으며, 시뮬레이션에 의한 결과는 248 cm로서 큰 차이가 없었다. 4. 현장보험에서 구한 축양노의 벽과 개체 사이의 평균 근접거리는 132 cm였으며, 시뮬레이션에 의한 결과는 129cm로서 비슷한 것으로 나타났다. 5. 현장보험에 의한 개체 상호간의 평균 최근접 거리는 83 cm였으나, 시뮬레이션에 의한 결과는 61cm로서 다소 차이가 있는 것으로 나타났다.

In order to accumulate fundamental. data for control of fishes’ behavior at the real fishing ground, the fitness of the numerical model for describing the behavior of fishes was examined by the marine fish. Mullet, Mugil cephalus were used as experimental fishes. The numerical model of fishes’ behavior presented in our earlier paper was modified on the vertical movement of fish school. For the comparision of parameters of the modified numerical model between mullet and rainbow trout, the estimated values of parameters were identified with dimension. The fitness of the modified numerical model was examined by the comparision between experiment and simulation on the several indexes represented by fishes’ swimming characteristics. The obtained result are summarized a follows : 1. The non-dimensional parameter a’ of propulsive force and kb’ of interactive force by the experiment without model net showed a similarity, but the non-dimensional parameter k sub(c’) of schooling force for rainbow trout was lager than one for mullet and the non-dimensional parameter k sub(w’) of repulsive force for mullet was lager than one for rainbow trout. 2. The non-dimensional parameter a’ and k sub(b’) for rainbow trout by the experiment with model net were a little lager than ones for mullet, but non-dimensional parameter k sub(c’) and k sub(w’) for mullet were lager than ones for rainbow trout. 3. The non-dimensional parameter k sub(c’) and k sub(b’) showed the largest and the smallest value among the non-dimensional parameters for rainbow trout and mullet, respectively. 4. The fitness of the modified numerical model was confirmed by means of the compulsion between experiment and simulation on the swimming trajectory of fishes, the mean distance of individual from wall, the mean swimming speed, the mean swimming depth and the mean distance between the nearest individuals. Especially, the similarity of mean swimming depth was improved by using the modified numerical model.

In order to investigate the fish behavior in the water tank, the three dimensional positioning system with two CCD cameras was designed. The positioning system was tested at the vertical circulation water channel with observational part of 1,500L×1,500W×500H mm and the circular water tank with 2,050ø sub(1)×1,850ø sub(2)×400H mm. The observational error of vertical direction was larger than that of horizontal direction, and the observational error became enlarged in all directions according to the increase of depth and distance from the visual axis. The maximum observational errors of horizontal and vertical directions at the circulation channel ranged from -1.7 cm to 1.8 cm (2.4%) and zero to 2.1 cm (4.2%), respectively. But the errors of horizontal and vertical directions at the circular tank ranged from -1.3 cm to 1.3 cm (1.3%) and zero to 1.3 cm (3.3%), respectively.

이 연구에서는 전보에서 어군의 유영공간을 3차원으로 고려하여 제안한 어군행동을 나타내는 수치 모델의 타당성을 검토하기 위하여 수치 모델의 잔차에 대한 백색성검정 및 실험과 시뮬레이션에 의한 결과를 비교하는 두 가지 방법을 사용하였다. 모형 그물이 없는 경우와 모형 그물이 있는 경우 모두 잔치의 평균이 0에 가까우며, 그 표준편차는 대체로 ±7 이내로서 잔차의 거동이 안정된 것으로 나타났다. 또한, 개체수가 5마리 이상이고 유속이 20cm/sec 이하인 경우에는 수치 모델에 의한 잔차의 자기상관함수가 95%의 유음수준에서 유음한 것으로 나타났으므로, 잔차는 백색잡음의 양상으로 나타나는 것으로 볼 수 있으며, 이 수치 모델은 대체로 타당한 것으로 간주할 수 있다. 실험과 시뮬레이션에 의한 결과에 대하여 어군의 유영특성을 나타내는 지표로서 유영궤적, 수조벽과 개체 사이의 거리, 유영속도, 유영 깊이, 개체상호간의 최근접거리 등을 비교하면, 실험과 시뮬레이션에 의한 결과가 완전히 일치하지는 않으나 대체로 그 경향이 유사한 것으로 나타났다. 이상의 결과에서 어군의 유영공간을 3차원으로 고려하여 유속의 변화에 따른 어군행동의 추정이 어느 정도 가능해짐으로서, 앞으로 보다 발전된 모델링 기법을 도입하면 현장에서의 적용가능성이 있을 것으로 생각된다. 그러나, 이러한 일련의 연구에서는 실험의 편의를 위하여 시간의 변화에 따른 유향과 유속의 변화를 고려하지 않고 일정 방향의 일정 유속만을 고려하였기 때문에, 현장에서의 적용을 위해서는 환경요인, 공간상의 환경조건 및 어군의 규모에 의한 차이 등 해결해야 할 문제점이 많이 남아 있다. 현단계에서의 과제는 축양장과 같은 제한된 공간에서의 어군행동의 예측, 제어등이 가능하도록 모델링에 관한 연구가 계속되어야 할 것이다.

어군행동의 추정 및 제어등을 위한 기초자료의 제공과 어군행동의 모델링 기법을 현장에 적용하기 위한 가능성을 모색하기 위하여 어군행동을 나타내는 수치모델을 작성하고 유속이 있는 실험수조에서 유영하는 무지개송어를 대상으로 개체 및 어군의 3차원 위치 시계열 데이타를 이용하여 어군행동을 나타내는 수치 모델의 파라메터를 최소자승법으로 추정하였다. 어군행동을 나타내는 수치모델의 개체수 및 유속에 따른 파라메터 값의 변화를 조사하기 위하여 추정한 파라메터 값을 평균이 0이고, 분산이 1되게 파라메터를 표준화하여 비교한 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 개체의 전방추진력의 크기를 나타내는 파라메터 a*는 개체수 및 유속이 증가함에 따라 대체로 작아지는 경향을 나타내었다. (2) 개체 사이의 영향력의 크기를 나타내는 파라메터 kb*는 개체수가 많아짐에 따라 대체로 커지는 경향을 나타내었으나, 유속이 빠를수록 대체로 작아지는 것으로 나타났다. (3) 성군력의 크기를 나타내는 파라메터 kc*는 개체수 및 유속이 증가함에 따라 대체로 커지는 경향을 나타내었다. (4) 수조의 벽이나 바닥 등에 대한 반발력의 크기를 나타내는 파라메터 |kw+*|는 개체수가 많아짐에 따라 다소 커졌으나, 유속이 빠를수록 작아지는 것으로 나타났다. (5) 수조의 벽이나 바닥등에 대한 유인력의 크기를 나타내는 파라메터 |kw+*|는 개체수에 관계없이 대체로 일정한 것으로 나타났으나, 유속이 빠를수록 대체로 커지는 경향을 나타내었다. (6) 저항력의 크기를 나타내는 파라메터 v*는 개체수가 많아짐에 따라 다소 커지는 경향을 나타내었으나, 유속이 빠를수록 작아지는 것으로 나타났다.

보일러 및 연소로 등에서의 부유체 환경에서 입자와 벽면 사이의 열전달 현상을 규명하기 위한 수치적인 모델링을 행하였다. 본 연구에서는 벽면에 수직 충돌하는 입자에 의한 열전달 현상을 알아보기 위해 2차원 모델을 사용하였다. 입자표면에서 단열된 경계조건과 등온의 경계조건을 사용한 결과를 비교함으로써, 입자가 벽면에 충돌할 때 유체를 매개로한 전도와 입자에 의해 야기된 대류 현상을 비교할 수 있었다. 계산 결과, 입자가 벽면에 충돌하기 직전에는 입자 크기의 반정도의 거리에 도달할 때까지는 입자의 영향이 별로 없고, 충돌하고 난 후에 영향이 많았다. 또한, Pe 수가 작을 때는 유체를 매개로 한 전도가 지배적이며, Pe 수가 증가할수록 야기된 대류의 효과가 점차 증가하였다

모형 그물에 대한 어군행동의 수치모델링에 관한 연구의 일환으로서 어군행동의 모델링을 위하여 어군행동을 나타내는 운동방정식을 구성하는 각종 힘들의 parameter를 추정하기 위한 기초자료를 제공하고자, 모형 그물을 설치하지 않은 상태에서의 유속 변화에 따른 무지개송어의 유영행동을 화성처리하여 각 개체 위치좌표로부터 계산된 유영속도, 유영깊이, 수조의 변과 개체 사이의 거리, 개체상호간의 최근접거리, 어구의 3차원적 구조 등의 유역특성을 조사 분석한 결과는 다음과 같다. 유영궤적으로부터 무지개송어의 유영행동을 살펴보면, 정수상태에서는 수종 중앙부에서 유영하는 빈도가 높았으며, 수조 벽면으로부터 상당히 떨어져서 유회운동을 하는 것으로 나타났다. 정수상태에서의 평균 유영속도는 21.6~23.6cm/sec(2.5~2.9BL cm/sec)로서 개체수가 많을수록 체장당 유영속도가 빠른 것으로 나타났으며, 유속의 변화에 따른 어군의 평균유영속도는 유속이 증가할수록 유영속도도 증가하여 유속이 25cm/sec인 경우에는 유영속도가 30.6 cm/secd(3.8BLcm/sec)에 달하였다. 어군의 평균 유영깊이는 17~38cm로서 주로 중층의 깊이에서 유영하였으며, 유속이 빨라질수록 유영 깊이가 깊어지고 유영 깊이의 변화가 적어졌다. 수조의 벽과 개체 사이의 평균 거리는 17.6~21.4cm였으며, 유속이 빨라질수록 수조의 벽과 개체사이의 거리가 다소 멀어지는 경향을 나타내었다. 개체상호간의 최근거리는 개체수가 많을수록 가까워지며, 유속의 변화에 따른 개체상호간의 최근접거리 평균치는 3.0~5.9cm(0.4~0.7BL cm)로 나타났다. 어군의 3차원적 구조는 군을 형성하는 개체수가 증가함에 따라 군의 형상이 길이, 폭 및 깊이의 모든 방향으로 넓어지며, 유속이 빨라질수록 길이방향과 폭 방향의 크기가 깊이 방향에 비해 상대적으로 커져 각 방향의 평균 상태비는 2.8 : 2.7 : 1이었다

본 논문에서는 유한요소해석을 통하여 부등침하를 받는 매설관 기초지반 보강의 적용성과 지반보강 상호작용에 의하여 매설관 연결부 하부에서의 부등침하를 최소화 할 수 있는 방안에 관하여 다루었다. 매설관의 일단이 구조물에 고정되어 있는 경계조건에 대하여 상호비교하여 지반보강에 따른 응력전이 효과와 이로인한 배설관 침하억제 효과를 수치적으로 분석하였다.

표준 k-ε, RNG k-ω 그리고 k-ω SST 난류 모형과 VOF (volume of fluid)기법을 이용하여 사각형 광정위어를 통과하는 난류흐름의 수면 변화와 유속분포를 수치모의 하였다. 지배방정식은 2차 정확도의 유한체적기법을 이용하여 해석하였으며, 두 개의 서로 다른 격자해상도에서 계산을 수행하여 수치해석 결과의 격자 민감도를 분석하였다. 계산 결과를 Kirkgoz et al. (2008)의 실험 결과 그리고 Moss (1972) 및 Zachoval et al. (2012) 무차원화된 실험값과 비교 분석하여 적용한 수치모형의 정확도를 평가하였다. 수치모의 결과는 사각형 개수로에 설치된 광정위어 흐름의 실험결과들을 합리적으로 예측하고 있으면 적용한 난류모형에 따라서 두 개의 주요 흐름분리 영역에서 계산 결과에 차이가 있는 것으로 나타났다. 표준 k-ε 모형은 이들 두 개의 흐름분리 영역의 크기를 과소산정하고 있으며, k-ω SST 모형은 위어 전면부에서 발생하는 흐름분리 영역을 다소 과대 산정하는 것으로 나타났다. RNG k-ε 모형은 전반적으로 양호하게 두 흐름분리 영역을 예측하는 한편, k-ω SST 모형은 위어 상류부 모서리에서 발생하는 박리거품의 발생 형태를 가장 잘 예측하는 것으로 나타났다.

토석류(debris flow)와 진흙흐름(mudflow)은 대부분 집중호우에 의해서 유발되며, 사면을 따라서 진흙흐름이나 토석류가 유하할 때, 강우의 직접 유출수 또는 선행강우에 의한 유출수가 존재하는 경우가 많다. 이 경우 토석류의 유동특성을 현저히 변화시킬 수 있는 사면 바닥에서의 강우 유출수의 연행(entrainment) 현상을 토석류 및 진흙흐름 발달과정에서 고려해야만 합리적이고 정확한 수치 모델링이 가능하다. 이 연구에서는 경계면 포착(interface-tracking)기법을 이용한 계산유체동력학 기법을 이용하여 진흙흐름과 토석류 흐름을 재현하기 위환 수치 모델링을 수행한다. 토석류 경계면을 포착하고 위치를 정립하기 위해서 VOF (volume of fluid) 경계면 재구축(interface reconstruction) 기법을 이용한다. 지배방정식은 비압축성(incompressible) 질량보존방정식과 나비어-스톡스(Navier-Stokes) 방정식이며, 서로 다른 유체의 상(phase)애 대한 체적분할이송방정식을 이용한다. 이들 지배방정식은 2차 정확도의 유한체적법(finite volume method)을 이용하여 해석한다. USGS의 연구팀이 대형수로에서 수행한 실험을 통해서 확보한 토석류를 재현함으로서 모형의 적용성을 평가한다.

백두산은 지리적으로 전체 면적의 3분의 1이 북한에, 그 나머지 영역이 중국에 속해있다. 최근 백두산 화산분화의 다양한 전조현상들이 나타나고 있으나 백두산에서 실제 일어나고 있는 직접적인 분화 전조현상에 대한 관측 자료를 획득하는 것은 쉽지 않다. 또한 현재 분화 가능성이 대두되고 있는 백두산지역의 지질학적인 환경을 고려한 분화 시나리오에 대한 연구가 매우 부족한 상태이기 때문에 지질학적인 요인을 고려한 분화 시나리오의 작성과 화산재의 한반도 유입 가능성에 대한 신속한 대응을 위한 화산재 확산 조기경보 기술의 개발이 필요한 시점이다. 우리나라는 백두산으로부터 지리적으로 약 500km이상 떨어져 있고, 화산재 및 오염물질의 확산으로 인한 간접적인 피해 영향권 내에 있으므로, 백두산이 폭발적으로 분화한다면 백두산을 중심으로 한반도 주변의 기압배치에 따른 종관 기상장의 영향을 받아 화산 분출물들이 대기 중에서 이류, 확산, 침적됨으로 인해 지리적 위치에 따라 지역적으로 장·단기적인 피해가 발생할 가능성이 예상된다. 본 연구에서는 화산재의 이동 경로 및 침적두께를 추정할 수 있는 Fall3D모델을 사용하여 분화구 주변지역으로부터 한반도의 동쪽에 위치하고 있는 일본지역까지 시간에 따른 화산재 확산현상을 수치모의 하였다. 또한 백두산 분화를 가정한 대표사례일의 기상장을 계산하고 화산에서 분출되어진 총 분출량에 따라 구분되는 화산폭발지수에 따른 화산재의 확산 경로, PM10농도, 화산재의 침적두께를 계산, 분석하였다.

In the present study, lab-scale fast pyrolysis reactor (1kg/hr) using lignocellulosic waste biomass was numerically modeledwith various reaction mechanism and the calculation results were compared. Three kinds of reaction mechanisms were appliedsuch as three-step mechanism, two-stage, semi global mechanism and Broido-Shafizadeh mechanism to simulate chemicalreactions in the fast pyrolysis reactor. The fast pyrolysis reactor was modeled as function of mass fraction and reactiontemperature following each reaction mechanism. Especially, the reaction temperature is one of important factors to determinebio-oil yield. Hence, in this study, reaction rates and yield of fast pyrolysis products were compared with varying reactiontemperature for the three kinds of reaction mechanism. The variation of reaction rate for two-stage, semi global mechanismand Broido-Shafizadeh mechanism showed very similar pattern but, three-step mechanism has different trend because theeffect of secondary reaction was missing. The yield of tar was increased before reaching maximum tar yield at 430oC and520oC for two-stage, semi global mechanism and Broido-Shafizadeh mechanism, respectively then decreased as temperaturerises more. But, the yield of tar was increased continuously for three-step mechanism as temperature rises. The yield of non-condensable gas and char was increased as temperature rises for three kinds of reaction mechanisms.

The bed change analysis near the opening gate of a dam or weir to release deposited sediments have been conducted mostly using the numerical models. However, the use of unverified input parameters in the numerical model is able to produce the different results with natural and real conditions. Also, the bed changes near the opening gate of a dam or weir calculated with a numerical model could be varied depending on the geometry extent included the downstream area with supercritical flow in the model. In addition, the different time steps could provide different results in the bed change calculation, even though other conditions such as input parameters, geometries, and total simulation time were same. Therefore, in this study, hydraulic experiments were performed to validate the eddy viscosity coefficient which is the one of important input parameters in the RMA2 model and relevant to variation of simulation results. The bed changes were calculated using the SED2D model based on flow results calculated in the RMA2 model with the verified and selected eddy viscosity coefficient and also compared with experimental results. The bed changes near the opening gate were underestimated in the numerical model comparing with experimental results except only the numerical case without the modeling section of sediment release pipe and downstream area where the supercritical flow was produced. For the simulation of minimum time steps, different shapes of scour hole were produced in numerical and physical modeling.

최근 집중호우 등으로 인하여 유역에 생산된 토사가 하도에 유입되면서 하상 및 지형변동을 일으키고 있으며, 보 및 댐 상류에서 유사의 퇴적으로 인하여 홍수위 변화와 저수지 기능감소 등 많은 변화를 가져오고 있다. 이로 인해 수리구조물의 지속적인 유지 및 관리를 위하여 댐 및 보의 유사관리 방안이 절실하게 요구되고 있다. 본 연구에서는 낙동강에 건설된 소규모 댐인 상주보를 대상으로 CCHE2D모형을 이용하여 댐의 상류에 퇴적된 토사의 토출(排出, SPT) 메카니즘을 분석하였다. 토사 토출 효과를 예측하기 위하여 2차원 하상변동 수치모형인 CCHE2D를 이용한 하상변동 과정을 모의한 결과, 보 상류에서는 수문을 통과하여 흐르는 유속으로 인하여 하상이 저하 되었으며, 보 하류에서는 상류에서 유입되는 유사량과 지형적인 영향을 받아 세굴과 퇴적이 반복되는 경향을 보였다. 상류에서 2년빈도 유량인 3,857 ㎥/s와 풍수량인 207.4 ㎥/s로 48시간 동안 상주보로 유입될 때, 수문이 완전히 열린 상태로 있을 경우에, 상주보에서 배사효과를 예측하기 위하여 유사 전달(Sediment delivery)을 분석하였다. 2년빈도 유량인 3,857 ㎥/s의 경우 보에서 하류로 전달되는 유사량은 약 4,400 tons 정도로 산정되었다. 유량이 1,500 ㎥/s일 때, 약 2,700 tons이 하류로 전달되지만, 최대 유사전달이 발생되는 지점은 보 하류에서 발생하였다. 풍수량 인 207.4 ㎥/s 일 때, 1,357 tons이 하류로 전달되며, 최대 유사전달이 발생되는 지점은 보에서 발생하였다. 따라서, 상류에서 2빈도의 홍수량이 유입될 때, 토사 토출 효과가 큰 것으로 나타났다.

A three-dimensional ecological model (EMT-3D) was applied to Nonylphenol in Tokyo Bay. EMT-3D was calibrated with data obtained in the study area. The simulated results of dissolved Nonylphenol were in good agreement with the observed values, with a correlation coefficient(R) of 0.7707 and a coefficient of determination (R2) of 0.5940. The results of sensitivity analysis showed that biodegradation rate and bioconcentration factor are most important factors for dissolved Nonylphenol and Nonylphenol in phytoplankton, respectively. In the case of Nonylphenol in particulate organic carbon, biodegradation rate and partition coefficient were important factors. Therefore, the parameters must be carefully considered in the modeling. The mass balance results showed that standing stocks of Nonylphenol in water, in particulate organic carbon and in phytoplankton are 8.60×105 g, 2.19×102 g and 3.78×100 g, respectively. With respect to the flux of dissolved Nonylphenol, biodegradation in the water column, effluent to the open sea and partition to particulate organic carbon were 6.02×103 g/day, 6.02×102 g/day and 1.02×101 g/ day, respectively.

To investigate air quality away from the coastal urban source region, we used a hybrid Eulerian-Lagrangian method which can describe the formation, transport, transformation and deposition processes in complex terrain. with inclusion of shipping sources that were considered to be important emission in the coastal urban region. The result of the Eulerian advection - diffusion prediction was quite similar to that of the Lagrangian particle diffusion prediction. It showed that pollutants emitted from piers can affect the part of inland, especially Dongrae and the coastal area. Those emitted from Sasang and Janglim industrial complexes can affect Hwamyeong and the coastal, respectively. During the daytime the concentration was low due to large deposition flux and terrain effect.